中国石油乙烯工业发展现状及前景

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图 2 西部油田油品的乙烯收率对比
中石油的乙烯生产厂将原料裂解性能的研 究结果用于指导工业生产 , 及时调整与之相应的 乙烯工业炉裂解的适宜操作条件 , 达到了提高乙 烯收率的目的 , 为乙烯工业 生产提供技术 支撑 。 中石油在加快乙烯工业发展 的同时 , 依据 “宜油 则油, 宜烯则烯 ”的加工理念进行油品加工利 用 [ 12] , 寻求提高乙烯收率 , 降低生产成本的有效
乙烯工业生产实践表明[ 8 -9] , 乙烯原料是生 产过程中重大技术经济问 题之一 。 乙 烯原料费 用占生产成本的 80% ~ 90%(以石脑油为原料 )。 原料越重 , 乙烯成本越高 , 在生产成本 中原料所 占的比例 也就 越高 , 即原料 性质 决定 了产 品收 率 。对乙烯生产企业来说 , 裂解原料的选择已成 为提高乙烯收率的关键性因素 。 2006年 , 在世界 乙烯原料构成中[ 2, 10 -11] , 石脑油约占 57%, 乙烷
乙烯工业是资金密集型产业 , 更是技术密集 型产业 。建设大型乙烯装置仅依靠技术引进 , 难 以支撑我国乙烯工业的升 级发展 。 而大 型石油 化工企业参与国际市场竞争的根本是技 术的竞 争 , 新技术开发与持续进步是石化企业做大作强 的必要条件 。
我国对发展自主知识 产权的产业化 乙烯技 术一直十分重视 。自 1984年以来 , 中石化组织北 京化工研究院 、石化工程建设 公司 、兰州 化工机 械研究院合作 , 对乙烯裂解炉技术进行深入研究 和消化吸收 , 相继开发了多种具有同期世界水平 的裂解炉 , 分 别建成 了北 方炉 (CBL)和南方 炉 (SH)。其中 , 在中石化下属的齐鲁石化公司 、燕 山石化公司 、天津石化公司 , 中石油下属 的辽阳 石化公司 、吉林石化公司 、抚顺石化公司等总共建 成投产了 9台 (2 ~ 6)万 t/a的 CBL炉 ,改变了我国 乙烯工业炉完全依靠进口的局面 , 并相继开发出不 同型号的 CBL裂解炉 。在此基础上 , 中石化与鲁 姆斯公司合作开发了 10万 t/a大型乙烯裂解炉 , 已 在中石化第二轮乙烯改扩建中实施工业应用 , 进而 又开发出单炉生产能力达 (15 ~ 18)万 t/a的新型 裂解炉 。通过二十余年的持续研发 , 中石化开发的 CBL裂解炉技术 , 基于 CBL裂解炉技术的 SL-Ⅰ大 型裂解炉合作技术 , 低能耗乙烯分离技术和重大装 备国产化技术都取得了显著进展 , 为我国乙烯工业 的发展提供了支撑 。除此以外 , 中石油石油化工研 究院等单位研发的 C2 , C3 , C4 , C6 ~ C8 , C9 加氢催化 剂已得到工业应用 , 使我国的乙烯工业配套技术有 了一定的突破 。
1 我国乙烯工业发展趋势与市场需求① 1.1 需求仍然旺盛
自 1962年 , 我国第一套 5 kt/a乙烯工业装置 在兰州化学工业公司投产以来 , 经过近 50 a的建 设与发展 , 乙 烯工业 已具备 了相 当的 基础与 规 模 。至 2009年 , 已有 21套乙烯生产装置投入运 行 , 产量达到 1 178.5万 t/a。随着国民经济的快 速增长 , 对乙烯及其下游产 品需求量逐渐 增大 。 2010年 , 乙烯生产能力将达 到 1 400万 t/a, 需求 量为 (2 500 ~ 2 600)万 t/a, 自给率仅为 55%, 处 于短缺状态 [ 3] 。随着国内在建乙烯装置的投产 , 有望在未来几年内乙烯自 给率有所提高 。 但总
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石 化 技 术 与 应 用 第 28卷
占 26%, 丙烷和瓦斯油各占 7%, 丁烷约为 2%。 石脑油仍 是生产 乙烯 的主要 原料 ;但 在未来 几 年 , 乙烷在乙烯原料中的比例将明显攀升 。 随着 国内乙烯装置改扩建与大型乙烯装置的 相继建 成投产 , 乙烯原料供应不足 的矛盾将日益 突出 。 国内已建和在建的乙烯装置基本上以石 脑油为 原料 , 预计 2010年乙烯原料需求量近 5 000万 t, 国内乙烯装置面临优质乙烯原料供应趋紧状况 , 这将成为我国乙烯工业发展的制约因素 。
近年来 , 中石油旗下的乙烯厂在生产过程中 较系统地研究了我国东北 、西北油田油品的性质 和馏分油的裂解性能 , 并将研究结果用于指导工 业生产 , 取得了显著成果 。 东北油区油品的馏分 油裂解制乙烯性能好 , 属优质裂解原料 。 对西部 油田油品的研究结果表明 :塔里木 、准噶尔 、吐鲁 番 、柴达木盆 地原油 的馏分 石脑 油链 烷烃含 量 高 , 是优质的裂解制乙烯原料 。 库西石脑油和轻 柴油的乙 烯收率 和三 烯收率 最高 , 裂 解性能 最 好 , 其次是吐哈原油 、北疆原油 、玉门原油 、青海 原油和长庆原油 。牙哈凝析原油芳烃含量高 , 不 宜做乙烯原料 , 是重整的优质原料 。鄂尔多斯盆 地原油的馏分油环烷烃含量高 , 适于生产燃料汽 油 。进口的哈萨克斯 坦原油较国内西部 油田所 产原油的裂解制乙烯性能 差 。 西部油田 不同油 品裂解乙烯收率见图 2。
第 28卷 2 010 年
第 3期 5月
P石etroch化emica技lTech术nolog与y&
A应pplica用tion V o l.2M8a yN2o0.1 30
专论与综述 (258 ~ 263)
中国石油乙烯工业发展现状及前景
于建宁 1 , 章龙江2 , 李吉春 3
2 中石 油乙 烯工 业发 展现 状及 前景 分析 2 .1 现 状
中石油和中石化的乙烯增长趋势如图 1 所示 [ 7] 。
图 1 中石油与中石化的乙烯增长趋势对比
由 图 1 所示乙烯 工业产 能的增 长率表 明 , 2009 年 , 中 石 化 和 中 石 油 乙 烯 产 能 分 别 为 671万 t/a, 371万 t/a, 中石油乙烯工业呈加速发 展态势 。随着独山 子石化利用进口的 哈萨克斯 坦含硫原油建设的 100万 t/a乙烯 装置的投产 , 以及正在建设的中石油四川石化公司 (80万 t/a)、 抚顺石化 (100万 t/a)和大庆石化公司 (120万 t/ a)的乙烯工程 , 到 2013年 , 上述装置相继建成投 产后 , 将缓解国内乙烯市场的需求压力 。 2 .2 乙 烯原 料优 化与 利用
展 。世界上最大的液 体和气体原料裂解 炉单炉 生产能力为 17.5万 , 21.0万 t/a。 我国乙烯装置 平均规模低于世界水平 , 但与国外乙烯工业发展 进程相似 , 国内乙烯装置正在 实现从中 、小型规 模向大型规模转变 。 2002年 , 中国乙烯装置平均 规模已上升到 30.08万 t/a, 其中中国石化 (以下 简称中石化 )为 38.99万 t/a, 中国石油 (以下简 称中石油 )为 22.61万 t/a。 为提高乙烯 装置规 模 , 相继建成中石油独山子石 化公司 、中 石化天 津石化公司等百万吨的乙烯生产装置 , 有效地提 高了我国石化产业结构调整和乙烯工业 在国际 市场中的竞争力 。 1.3 加快自主开发技术的产业化步伐
体而言 , 国内乙烯及其衍生产品的进口格局在短 期内不会改变 , 乙烯生产能力的增长速度不及需 求的增长速度 。 1 .2 生 产规 模实 现跨 越式 发展
规模效益促使世界 乙烯工业装置 向着大型 化方向发展 。为了降低乙烯的单位产能投资 , 提 高市场竞争力 , 乙烯装置大型化趋势已明显。 2001年 , 美国 、加拿大 、英国 、日本和韩国的乙烯 平均生产规模分别为 65.4万 , 75.3万 , 56.4万 , 48.9万 , 49.2万 t/a[ 4] 。 2006年 , 沙特阿拉伯 、美 国和新加坡的乙烯平均生产规模分别为 88.0万 , 76.5万 , 64.5万 t/a[ 2] 。目前 , 世界乙烯装置平均 生产规模为 (80 ~ 100)万 t/a, 还有继续向更大型 化方向发展的趋势 。以乙烷为原料的乙烯装置 , 世界级规模 已达 135 万 t/a, 中东还在 规划新建 150万 t/a的乙烯装置 。 美国鲁姆斯公司的统计 表明 [ 5 -6] , 乙烯生产成本随着装置规模的增大而 会有较大幅度的降低 , 100万 t/a与 50 万 t/a乙 烯装置相比 , 可降低生产成本约 25%;150万 t/a 与 50万 t/a相比 , 可 降低 约 40%;150万 t/a与 100万 t/a相比 , 可降低约 15%。
关键词 :乙烯工业 ;发 展现状 ;市场需求 ;规模效益 ;副产物利用 ;竞争力 ;综述 中图分类号 :TQ 221.21 +1 文献标识码 :A 文章编号 :1009 -0045(2010)03 -0258 -06
乙烯工业是石化工业的 “龙头 ”, 其生产规模 和水平已成为衡量企业技术实力的重要 标志之 一 。石化工业的基本 有机化工原料包括 三烯和 三苯 , 均主要产自乙烯装置 , 生产规模大 , 产品及 衍生物繁多 , 产品 链长 。 因此 , 提高乙烯 生产能 力是发展石油化工新技术 、新产品的重要 途径 。 2006 年 世 界 乙 烯 的 生 产 能 力 为 1.176亿 t/a, 2007年增加到 1.196亿 t/a[ 1] 。 2010年世界乙烯 生产能力将达到 1.55亿 t/a, 新增 3 8Байду номын сангаас0万 t/a, 其 中一半集中于中东[ 2] 。 我国乙烯工业经过近 50 a 的发展 , 在生产能力和技术水平上都取得了长足 进步 , 至 2009年 , 国内乙烯产量达 1 178.5万 t/a, 已成为世界上仅次于美国的乙烯生产大国 。
随着国内市场的不断国际化 , 市场竞争将更 为激烈 , 只有拥有强大的原创技术和自主知识产 权 , 才能真正提高乙烯生产企业的市场竞争力和 可持续发展能力 。鉴于此 , 中石油正组织开展国 产化成套技术研究 , 以通过对大型乙烯装置工业 化成套技术的开发 , 形成工 程化设计工艺包 , 使 其设计技术不依赖于国外公司 , 以此带动我国炼 化领域的技术进步 。
(1.中国石油科技管理部 , 北京 100724;2.中国石油炼油与化工分公司 , 北京 100724; 3.中国石油兰州化工研究中心 , 甘肃 兰州 730060)
摘要 :国内市场对乙烯及其下游衍生产品的需求量 逐渐增大 , 为应对 市场需求 和提高 竞争力 , 乙烯 装置大型化趋势 明显 。中 国石油的原油加工能力和乙烯生产能力逐年增加 , 呈 现出加速发展态势 , 在充 分发挥炼化一体 化优势 , 优化乙烯原料结构 , 提高裂解副产 物利用率及 附加值的 同时 , 推进了乙 烯生产 技术进步 , 有效提升了中国石油的乙烯生产竞争力 。
乙烯装置的大型化 刺激了大型裂 解炉的发
① 收稿日期 :2010 -02 -01;修回日期 :2010 -03 -10 作者简介 :于建宁 (1970— ), 男 , 山东烟台人 , 硕士, 高级工 程 师。
第 3期 于建 宁等 .中国石油乙烯工业发展现状及前景
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拔头油与石脑油掺混裂解拔头油与乙烷共裂解的乙烯收率如图4所示1618混合油拔头油与乙烷质量比为混合油拔头油与石脑油质量比为混合油拔头油与石脑油质量比为混合油拔头油与石脑油质量比为拔头油石脑油乙烷裂解制乙烯收率可知拔头油适于单独裂解与乙烷共裂解能得到较高的乙烯收率但是与石脑油共裂解时得不到高的乙烯收率且掺入石脑油中的拔头油量越高乙烯收率越低
途径 , 实现了乙烯原料优化 利用与效益最 大化 , 也成为降低乙烯生产成本最重要的途径 。 2 .3 炼 化一 体化 油气 资源 利用 技术 2.3.1 干气回收 C2 烃技术
炼厂干气来自于催化裂化装置 , 在催化重 整 、加氢裂 化 、延迟 焦 化装 置也 会 生成 一 定量 的干气 。催化裂化装置所产的干气中除含有 大量 的 甲 烷 和 氢 气 外 , 还 富 含 乙 烯 、乙 烷 、丙 烯 、丙烷 等组 分 , 以 及微 量硫 、重金 属杂 质 等 。 国内多 数炼 厂将 干 气作 为 燃料 气 或制 氢 原料 利用 , 而中石油兰州石化公司采用四川天一公 司开发 的变 压吸 附 分离 技 术和 美 国石 伟 公司 开发的 脱除 干气 中 微量 杂 质的 除 杂技 术 组合 集 成 , 回 收 干气 中 的 C2 烃 [ 13 -1 5] , 并建 成 投产 16 万 t/a催 化 干 气 回 收 C2 烃 工 业 装 置 和 8 万 t/aPSA法置 换废气制氢工业装置 [ 1 5] 。 其 工艺流程如图 3 所示 。
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