綜述乙烯工業(yè)2014,26(3) 1 ~4ETHYLENE INDUSTRY乙烯工業(yè)發(fā)展動向宋婷(中國石化工程建設有限公司,北京100101)摘要:世界乙烯產能和需求增速放緩,預計2015年后將加快增長。頁巖氣革命推動北美乙烯工業(yè)復興,影響世界乙烯工業(yè)投資格局。中國乙烯工業(yè)快速發(fā)展,同時面臨發(fā)展機遇和外部壓力。中國乙烯多元化格局繼續(xù)發(fā)展,MTO成為乙烯工業(yè)有效補充。相對世界裂解原料輕質化發(fā)展趨勢,中國裂解原料仍以石腦油為主,原料成本高。以降低成本、提高競爭力為目標,從低能耗、低成本、大型化、長周期等方而介紹了蒸汽裂解制乙烯工藝技術的進展。關鍵詞:乙烯產能原料輕質化蒸汽裂解優(yōu)化隨著新興國家石化工業(yè)迅猛發(fā)展和中東油氣受金融危機及緊隨其后的歐債危機影響,世資源國向石化工業(yè)全面推進,世界乙烯工業(yè)從世界石化產品需求疲軟,2013年世界乙烯消費1.34紀初的北美引領、亞太其次、西歐隨后的格局發(fā)展億t,低于2008年前3. 8%的需求增速。隨著未來成為目前亞太主導、北美次之、中東隨后、西歐第世界經(jīng)濟向好發(fā)展,預計乙烯需求將有所恢復。四的格局。近年來北美頁巖氣革命不僅改變世界據(jù)IHS咨詢公司預測,2015年后世界乙烯需求增能源格局,也影響世界乙烯及下游衍生物投資格速將恢復至2008年前水平,2015年乙烯需求將達局,給全球石化市場帶來新的壓力。面對來自北到1.46億t。屆時乙烯開工率低迷的局面將有所美、中東和周邊國家的競爭壓力,中國乙烯工業(yè)原改善,預計2015年后世界乙烯開工率將達到88%料成本高、競爭力差，降低成本是蒸汽裂解工藝技左右(見圖1)。術長期面臨的主旋律。從低能耗、低成本、長周期79-產能一需求一開工串等方面介紹蒸汽裂解制乙烯工藝技術進展,通過合藝2000多種技術優(yōu)化組合提高中國乙烯工業(yè)綜合競興爭力。15084牛禮1世界乙烯 工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢200720092011201!201520I720191.1世界乙烯產 能和需求2015年后將加快增長008^ 2010 2012 201420162018 2020 .時間2013年世界乙烯產能1. 54億t/a, 2011-圖1世界乙烯供需 發(fā)展趨勢2013年增速僅為2.1%,明顯低于2006--2010年1.2裂解原料輕質化 是未來發(fā)展趨勢4.5%的水平,乙烯產能增速明顯放緩。美國仍是隨著北美頁巖氣的大規(guī)模開發(fā),頁巖氣產量世界最大的乙烯生產國,產能達到27 700 kt/a,中“ 中國煤化工規(guī)天然氣的乙烷供應國以18100kt/a位居世界第二,沙特以15790kt/a排名第三，排名前三的國家占世界總產能的FHCNMHG占裂解原料比例大幅40%。2015年后世界乙烯擴能將加快推進,北美收稿日期:2014 -04 - 08 ;修改稿收到日期:2014 -06-16。將成為世界乙烯新的增長點,大規(guī)模乙烯新增和作者簡介:宋婷,女,2005年畢業(yè)于美國田納西大學高分子工擴建產能將陸續(xù)竣工投產。程專業(yè),碩士,現(xiàn)從事咨詢規(guī)劃工作,工程師。乙烯工業(yè)第26卷提升,由2008年的低于30%上升至目前36%的水表1北美乙烯項目 新建和改擴建計劃kt/a平(見圖2)。公司項目乙烯產能投產年 份00 [陶氏化學重啟 St. James裂解裝置3002012英力士公司Chocolate Bayou 裝置擴能2302013、。8西湖化學公司擴能230■其它? 60丙丁烷威廉姆斯烯烴公司270堂?！鲆彝槔驳掳腿麪柟緮U 能(2套)1 0832016低40■輕柴Braskem - IDESA石化公司墨西哥新建1 050■石腦油當2?？松梨诠拘陆? 500臺塑石化8002005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013薩索爾公司1400時間諾瓦化學加拿大新建1 000圖2世界裂解原料結構發(fā)展趨勢雪佛龍2017陶氏化學2011年，石腦油進料比例首次跌破50%，殼牌1 2002013年降至約47% , 預計2020年將進一一步 下降至1.4中東乙烯工業(yè)發(fā)展步伐放慢40%左右。中東地區(qū)過去10年間乙烯產能高速增長態(tài)受益于油田輕烴資源,中東--直是裂解原料勢將一去不返，以乙烷為原料的石化項目的建設輕質化的代表,但受資源和開采成本影響，發(fā)展受高峰已經(jīng)結束。由于中東地區(qū)國內天然氣消費量到--定限制。從頁巖氣發(fā)展趨勢來看,北美地區(qū)增長,原料供應不確定性成為當前面臨的重要問乙烷生產乙烯的份額隨著乙烯裝置的改擴建將進題。 同時隨著資源開采和生產成本提高,中東氣-一步提高。2008年,乙烷占美國裂解原料比例為價可能從0.75美元/百萬英熱單位增至2美元/50% ,之后這一比例逐年提高,2013年達到70%。百萬英熱單位以上。氣價推動石化成本增加,盡各大公司宣布未來在美國新建和改擴建的乙烯裝管中東石化項目仍具有經(jīng)濟性,但對新投資的吸置也均以乙烷為原料。引力正在下降。未來5年,中東僅有3個乙烯項1.3 頁巖氣革命推動北美乙烯工業(yè)復興目新建計劃,加上改擴建,中東地區(qū)新增產能不到世紀初受裂解原料價格和供應影響,北美乙5000kt/al2]。由于原料供應和價格限制,曾經(jīng)非烯工業(yè)處于行業(yè)成本曲線最高點,競爭力降低,世常有吸引力的投資優(yōu)勢將不復存在，中東乙烯及界乙烯生產向中東和亞洲轉移。北美頁巖氣革命其下游產業(yè)鏈前景不容樂觀。使世界石化形勢發(fā)生逆轉，大規(guī)模頁巖氣開發(fā)迅1.5歐洲部分產 能關閉,產品向功能化方向發(fā)展速提升非常規(guī)天然氣供應量，拉低天然氣價格,受金融危機及之后的歐債危機影響,歐洲市2002年北美氣價- - 度跌到2美元/百萬英熱單位場低迷 ,石化產品需求疲軟,乙烯開工率無法恢復以下。低廉的氣價使乙烷比石腦油具有明顯的價至2008年前水平，今后- -段時間將 維持在80% ~格優(yōu)勢,使北美成為僅次于中東乙烯現(xiàn)金成本最85%的水平。歐洲乙烯生產以石腦油為主,進料低的地區(qū)。比例在70%以上。隨著原油價格高企,石腦油裂低成本裂解原料大大提升了北美乙烯及其下解裝置成本增加,以2011年為例,石腦油生產乙游衍生物的競爭優(yōu)勢,推動了石化工業(yè)的投資和“ 中國煤化工洲乙烯生產商在原料增長。據(jù)各大公司宣布消息來看,2015年前北美)MHCNMHG商希望擴大裂解原料乙烯項目主要以擴能改造為主,之后將有大批新中LPG用量,但受進口物流限制,未來歐洲裂解原建乙烯項目陸續(xù)開工投產日。如表1中所有計劃料結構變化不大。面臨中東和北美低價乙烯衍生項目按期投產,2017年末北美新增乙烯產能將近物的進口壓力,同時失去中東歐、北非等傳統(tǒng)市12 000 kt/a。場,歐洲各大生產商紛紛宣布關閉部分乙烯產能。第26卷宋婷.乙烯工業(yè)發(fā) 展動向2020年前，歐洲乙烯僅有脫瓶頸改造計劃,同時該kt/a,新建MTO裝置規(guī)模應在500 kt/a 以上。地區(qū)部分煉廠關閉也將繼續(xù)對石腦油裂解裝置產2015年,我國乙烯裝置平均規(guī)模將由目前的560生負面影響。分析歐洲乙烯下游衍生物市場,中kt/a增加到600kt/a以上。根據(jù)工信部發(fā)布的低端、通用產品受沖擊最大,功能化產品受影響最《 烯烴工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,中國將繼續(xù)做大小。歐洲生產商將利用自身技術優(yōu)勢,繼續(xù)發(fā)展做強長三角珠三角、環(huán)渤海灣石化產業(yè)群,改造精細化、功能性、高附加值產品,占領高端市場份提升東北地區(qū)乙烯工業(yè),建設中西部乙烯基地,進額，走差異化發(fā)展道路。-步優(yōu)化乙烯布局。2020 年前中國仍面臨大力發(fā)1.6亞洲乙烯成本高 ,消費市場吸收過剩乙烯產能展乙烯_工業(yè)的機遇。亞洲乙烯裂解料以石腦油為主,其中,東南2.2裂解原料向輕質化發(fā)展亞、南亞地區(qū)石腦油進料比例占60%以上,東北亞中國裂解原料設計以石腦油為主,輕柴油和石腦油比例高達80%以上。與中東、北美相比,亞加氫裂化尾油為輔,含少量輕烴、抽余油,原料成洲裂解原料成本高,亞洲生產商依靠提高煉化一本高,競爭力差。由于原油價格高企,國內裂解原體化改造裂解爐原料適應性、發(fā)展C4和Cs副產料輕質化步伐加快,特別是輕柴油的使用比例明物、關閉小裝置來提升競爭力。顯降低,由2000年的20%以上降至目前13%左中國、印度是亞洲經(jīng)濟發(fā)展速度快但人均乙右;石腦油用量呈上升趨勢,最近幾年趨于穩(wěn)定，烯消費水平低的發(fā)展中國家,東南亞的印度尼西保持在65%的水平;加氫裂化尾油比例相對穩(wěn)定,亞人口數(shù)居世界第四,石化產品消費也在快速增維持在10%~15%;輕烴用量逐年少量增加3長。亞洲新興經(jīng)濟體汽車、包裝、建材等行業(yè)高速中國乙烯產能大幅增加,完全依賴煉油裝置提供發(fā)展是推動乙烯及其下游產品發(fā)展的主要動力。裂解原料將 影響成品油質量和產量,除煉化- -體2013年亞洲乙烯當量消費量超過49 000 kt, 隨著化內部挖潛,應增加石腦油輕烴進口量,建立多需求繼續(xù)增長,2014年起亞洲當量消費量將超過元化裂解原料供應體系,向裂解原料輕質化方向北美和西歐總合。預計2014- -2016 年,世界乙烯發(fā)展。過剩產能將被吸收，盈利將由低谷走向高峰。2.3乙烯工業(yè)多元化格局形成裂解原料多元化發(fā)展是大勢所趨。高油價2中國乙烯 工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢下,煤制甲醇和甲醇制烯烴(MTO)工藝技術成為2.1中國乙烯 工業(yè)規(guī)?；l(fā)展,未來仍面臨機遇可能。神華集團采用大連物化所DMTO技術于中國乙烯工業(yè)發(fā)展仍將繼續(xù)規(guī)?；椒?2010年率先建成國內第-一 套煤基甲醇制烯烴工業(yè)2013年底中國乙烯產能達到18 100 kt/a,是僅次示范裝置,裝置穩(wěn)定性、技術成熟度經(jīng)過兩年運行于美國的世界第二大乙烯生產國。隨著大慶石大幅提高。 中國石化、中國石油、大型煤企都將致化、撫順石化、武漢石化、彭州石化、上海石化、揚力 于發(fā)展煤化工產業(yè)。未來中國MTO將進人高子石化和中海惠州等- ~批 大型乙烯項目的建成投速發(fā)展期,成為乙烯工業(yè)的有效補充,同時也對傳產,預計2015年末中國乙烯產能將達到24 000統(tǒng)石油基乙烯路線形成較大競爭力。kt/a以上。2015年以后計劃建設的大型石腦油乙此外,中國自主研發(fā)的重油直接裂解生產低烯項目有:中科湛江、中國石化青島、上海高橋漕碳忡中國煤化工牛團于2009年實現(xiàn)工業(yè)涇、海南煉化中國石油臺州等。如項目按期開工化MHc NMH G熱裂解是世界第一-套投產,預計2020年末中國乙烯產能將達到37 000工業(yè)化裝置，對擴大裂解原料來源、加速推進中國kt/a。乙烯工業(yè)技術進步意義重大。多種乙烯工藝技術根據(jù)國家發(fā)改委頒布的產業(yè)結構調整指導目的工業(yè)化推廣使中國乙烯工業(yè)多元化格局逐漸形錄,所有規(guī)劃和新建乙烯裝置規(guī)模應達到1000成并繼續(xù) 發(fā)展。乙烯工業(yè)第26卷2.4 乙烯消費明顯減速爐進行技術改造,提高乙烯裝置操作彈性，增加乙受國內經(jīng)濟增速減緩影響,中國乙烯下游產烯收率,提高裝置原料變換能力。品需求增速明顯放緩,國內乙烯當量消費增速大3.2煉油化工- 體化技術幅下降。2010- -2015 年,乙烯年均當量消費增長對煉化一體化企業(yè),優(yōu)化和合理利用裂解原率5%左右,明顯低于2005- -2010 年約10%的增料 ,開發(fā)和應用了多種煉油化工一體化技術,主要速。2013 年中國乙烯當量消費34 000 kt左右,預有:1)多產裂解原料的加氫裂化技術,加氫裂化技測2015年將達到38000kt以上。術在實現(xiàn)大分子重蠟油裂化為小分子同時生產優(yōu)從中國乙烯消費結構看,聚乙烯是乙烯消費質裂解原料。工業(yè)化的技術有，多產石腦油及尾第一大用戶,占乙烯消費的56%左右,環(huán)氧乙烷/油的一 段串聯(lián)一次通過高壓加氫裂化技術乙二醇是乙烯消費第二大用戶,約占21% ,聚氯( FMC1)、最大量生產石腦油的一段串聯(lián)高壓全循乙烯不到8% ,苯乙烯約9% ,a-烯烴約3%,醋環(huán)加氫裂化技術(FMN)、多產優(yōu)質化工原料的兩酸乙烯將近1%。除乙二醇外,幾大乙烯下游產段高壓加氫裂化工藝( FMC2)、多產裂解原料加氫品消費增速都呈下降趨勢。預計2020年中國乙尾油的中壓加氫裂化技術( RMC);2)利用飽和液烯消費結構中,高密度聚乙烯在消費結構中的比化氣(LPG)技術，硫含量不大于500μg/g的飽和例將有所上升,聚氯乙烯和苯乙烯的比例將有所液化氣是合適的輕烴裂解料,適合作裂解料的有下降。常減壓蒸餾輕烴和蒸餾尾氣回收液化氣、連續(xù)重整液化氣預分離丙烷、加氫裂化丁烷、焦化液化3乙烯工業(yè)發(fā)展對蒸汽裂解工藝技術的要求氣等;3)煉廠干氣回收富乙烯氣技術，國外多家公中國乙烯工業(yè)在原料缺乏競爭力的情況下,司擁有干氣回收乙烯、乙烷、丙烷技術并實現(xiàn)工業(yè)既面臨中東乙烯工業(yè)沖擊，又遭遇北美乙烯工業(yè)化,國內隨著變壓吸附技術和深冷分離工程技術崛起,同時面對韓國、臺灣、東南亞等周邊國家和發(fā)展也成功開發(fā)了干氣回收富乙烯氣技術;4)石地區(qū)壓力,降低成本是中國乙烯工業(yè)長期面臨的腦油優(yōu)選、改質技術，通過分離和增加正構烷烴提主旋律。在中國以石腦油為主的裂解原料結構高乙烯收率，工業(yè)化技術有:吸附分離技術(分離下，低能耗、低成本、長周期是乙烯蒸汽裂解技術正構烷烴)、加氫處理技術(芳烴加氫轉化成烷發(fā)展方向。烴)、蒸餾分離技術(LNG回收乙烷)[5]。目前國3.1提高乙烯裝置 原料靈活性內煉化一體化程度還有提高空間，上述多種煉化提高蒸汽裂解裝置原料靈活性,適應原料和-體化技術推廣應用將優(yōu)化和合理利用裂解原產品市場變化。裂解原料需求不斷增長成為制約料,獲得良好經(jīng)濟效益。我國乙烯工業(yè)發(fā)展的關鍵因素。優(yōu)化裂解原料是3.3降低乙烯裝置成本降低生產成本、提高乙烯市場競爭力的關鍵。對現(xiàn)有乙烯裝置通過各種先進技術優(yōu)化組合,于乙烯裝置,原料費用在乙烯成本中約占70% ,不實現(xiàn)大型化、長周期、低能耗,最終降低乙烯裝置同裂解原料從單耗和單價兩個方面影響原料費成本,提高競爭力。裂解爐大型化減少裂解爐數(shù)用,選擇原料時要考慮對產品收率和原料價格的量,一方面降低投資和占地,另一方面減少散熱損雙重影響「。靈活的原料方式是收益最大化和降失，降低生產成本和維修費用。開發(fā)各種裂解爐低原料成本的關鍵。乙烯裝置要從裂解爐進料柔抑MYH中國煤化工提高運行穩(wěn)定性降低性化、蒸汽裂解裝置自身改造、多種混合進料優(yōu)化故CNMHG轉。目前主要結焦抑.配置等方面入手,依靠技術進步提高乙烯收率、降制技術有:添加結焦抑制劑、爐管表面涂層和新型低成本。國內乙烯裝置投產幾十年來,原料結構爐管材料等。能源短缺及環(huán)保日益嚴格,迫使乙發(fā)生很大變化,裂解產品收率不佳,有必要對裂解(下轉第13頁)第26卷孫建兵等.浴缸式急冷換熱器改造的CFD模擬及工程應用表1改造后裂解爐運行部分參數(shù)斷進步,CFD技術在工程設計上應用十分廣泛。運轉天數(shù)/d2113149本文借助CFX流體分析軟件,以數(shù)值計算為基礎，原料NAPLNAP對急冷換熱器內裂解氣的流體分配情況進行模擬投料量/(1●h~')45.0.45.544.043.0計算,通過對比3種不同方案下的模擬結果,確定C0T/C835838最佳的流體分配改善方案,應用到工程設計之中。TLE出口溫度/C工程實踐中的良好運行結果,驗證了CFX模擬計急冷換熱器A380404 .423421算的正確性。急冷換熱器B379400412急冷換熱器C386407424參考文獻:急冷換熱器D381406424191] 王松漢.乙烯裝置技術與運行[M].北京:中國石化急冷換熱器E420出版社, 2009 :378 - 396.急冷換熱器F404[2] 韓占忠,王敬,蘭小平. FLUENT流體工程仿真計算實例與應用[ M].北京:北京理工大學出版社,2004:BW/(1. h-')47.445.346.246.914- 16.Ss/(t. h-1)49.9[3] 王福軍.計算流體動力學分析- -CFD軟件原理與應.爐膛負壓/Pa-37- 50用.北京:清華大學出版社,2004:113- 124.煙氣氧含量,%2. 72.72.63.1[4]古大田，方子風.化工設備設計全書一廢熱鍋爐排煙溫度/C88. 789.0109. 0108. 6[M].北京:化學工業(yè)出版社,2002:70-80.(.上接第4頁)展推動力。受裂解原料影響，中國乙烯工業(yè)發(fā)烯生產注重節(jié)能技術。已工業(yè)化的技術有:預熱展邁人多元化時代，相比成本高的蒸汽裂解制燃燒空氣和燃料氣技術、爐管強化傳熱技術降低烯烴工藝，MTO工藝制乙烯具有明顯經(jīng)濟性和裂解爐排煙溫度、降低空氣過熱系數(shù)等。這些技競爭力,對傳統(tǒng)石油基乙烯路線形成擠壓。如術提高熱效率顯著,節(jié)能效果明顯，操作成本果MTO試點研究能夠解決安全環(huán)保問題,未來減少。中國甲醇制烯烴將進人高速發(fā)展期。如果擬建MTO項目全部能夠建成投產，中國乙烯規(guī)模將4結語達38000kt/a,超過美國,成為世界乙烯第一作為世界最大的石化消費市場，中國仍面大國。臨大力發(fā)展乙烯工業(yè)的機遇;同時面對來自中東、北美、周邊國家和地區(qū)的巨大競爭壓力,中參考 文獻:國乙烯工業(yè)遭遇巨大挑戰(zhàn)。筆者認為在前堵后[1] 王紅秋,聶光華，鄭軼丹,等.全球乙烯工業(yè)發(fā)展新動追的情況下,中國乙烯工業(yè)應揚長避短,走差異向[J].國際石油經(jīng)濟,2012 ,20(11):72 -76.化發(fā)展道路。- -是改善原料,例如增加加氫尾[2]曲巖松,高春雨,楊秀霞.中國乙烯工業(yè)路在何方油比例，提高C.、Cs、C。等高附加值產品收率，[J].當代石油石化,2012 ,20(9):9-14.降低乙烯、丙烯產出。在裂解原料輕質化方向“ 中國煤化工山乙烯裝置的原料適應性.上,中國不可能超過中東、北美,應反其道行之,YHCN M H G25():54-58.充分發(fā)揮石腦油裂解裝置產品豐富的特點,提[4]繆玲,蔣春林.裂解原料的優(yōu)化[J].乙烯工業(yè),2011,高C、Cs、芳烴產品收率,應對中東、美國輕質23(2):55 - 59.化帶來問題,增加出口,提升蒸汽裂解裝置綜合[5] 凌澤濟.蒸汽裂解原料優(yōu)化技術應用綜述[J].煉油競爭力。二是MTO或將成為中國乙烯工業(yè)發(fā)與化工，2011 ,22(6):9-12.