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我国乙烯工业发展现状及能效水平浅析
来源:欧阳朋      发布时间:2016-05-30 09:26      浏览:3053      字体:    
       (广西壮族自治区节能监察中心,广西 南宁 530023)

       [摘   要]“十一五”以来,我国乙烯生产能力总体保持稳步增长,但随着煤制烯烃产业的发展,传统石脑油热裂解制乙烯路线受到较大冲击。文章阐述乙烯工业发展现状,包括乙烯生产能力、实际产量及技术经济指标;具体分析了煤制烯烃产业和页岩气烯烃产业发展状况以及未来趋势,分别指出两者在发展过程中存在的问题和难点;详细介绍了“十一五”以来乙烯单位产品能耗水平,以及我国乙烯工业发展存在的问题;提出了“十三五”乙烯工业发展思路。

       

       [关键词]乙烯工业; 煤制烯烃产业;页岩气烯烃产业;能效水平


       乙烯是石化和化工行业的核心和基础产品,也是最重要的化学产品之一。石化产品有70%以上为乙烯产品,全球约有75%以上的石化和化工产品是以乙烯为主要原料生产制成的。所以说,乙烯工业可以充分客观地体现一个国家石化和化工行业发展水平的高低,甚至是一个国家工业发展水平的代表。


       1 乙烯工业发展概况


       1.1 乙烯生产能力


       2010年,中国乙烯装置发展到28套,产能1519万t,其中,百万t及以上规模的乙烯装置有5套[1],其产能达到520万t,占中国乙烯总产能的34.2%;乙烯生产规模在80万t-100万t的装置3套,产能240万t,占乙烯总产能的15.8%;乙烯生产规模在60万t-80万t的装置6套,产能415万t,占乙烯总产能的27.3%;乙烯生产规模小于60万t的装置14套,产能344万t,占乙烯总产能的22.7%。

       “十二五”时期,国内乙烯工业稳步增长。2013年,全国乙烯工业已投产装置31套(不包括惠州乙烯),原始产能合计1221.8万t/a,其中百万吨级装置3套,分别是独山子2#乙烯、中沙(天津)乙烯、镇海乙烯。我国传统石脑油裂解制乙烯装置初始设计产能普遍较小,绝大多数装置后期均进行了技术改造扩大产能,上述31套装置经过改造后现有产能合计1656.5万t/a,新增百万吨级装置2套,分别是赛科乙烯、镇海乙烯[2]。截至2013年,中国石化拥有15家乙烯生产企业,总产能1023万t/年(不包括中原石化MTO装置10万t/年);中国石油拥有11套乙烯装置,总产能511万t/年。


       1.2 乙烯实际产量


       “十一五”以来,我国乙烯产量及增长情况如图1所示[3-10]。

图1 “十一五”以来中国乙烯产量
       由图1可以看出,“十一五”初期和末期乙烯产量增长迅猛,增速均超过30%,而“十一五”中期和整个“十二五”时期增速放缓,有些年份甚至产量下降,这主要是因为传统石脑油制乙烯工艺受煤制甲醇、甲醇制烯烃工艺商业化及页岩气工业革命影响,竞争力逐渐减弱,乙烯产能建设增速放缓。

       

       1.3 乙烯装置技术经济指标


       乙烯收率、双烯收率、装置损失率、乙烯综合能耗是乙烯装置4项主要技术经济指标。“十二五”以来,国内乙烯企业在上述4项指标上均有较大进步。
2013年,国内26家乙烯生产单位除3家停产外,乙烯收率最高的是大庆石化35.72%,最低的是上海1#乙烯30.14%;双烯收率最高的是中原石化50.73%,最低的是燕山乙烯45.72%;综合能耗最低的是镇海炼化511.85kgoe/t,最高的是兰州1#乙烯804.91kgoe/t;装置损失率最低的是茂名乙烯0.13%,最高的是兰州2#乙烯0.57%;4项技术经济指标算术平均值分别是:乙烯收率32.64%;双烯收率47.96%;乙烯综合能耗613.40kgoe/t;装置损失率0.32%[2]。具体比较详见图2-图5。
                                                    图2 2013年乙烯收率水平                             图3 2013年双烯收率水平
                                                    图4 2013年乙烯综合能耗                             图5 2013年乙烯装置损失率
       由上图可以看出,乙烯综合能耗和装置损失率两项指标最低水平、平均水平与最高水平还是有相当的差距。乙烯综合能耗最低水平高出最高水平293.06kgoe/t,装置损失率最低水平是最高水平的4倍多。


       2 新兴烯烃产业


       国内一般通过石脑油裂解来制取烯烃,随着技术不断进步和低成本优势,煤质烯烃和页岩气烯烃产业逐步兴起,对传统石脑油裂解工艺造成一定的冲击。


       2.1 煤制烯烃产业


       进入“十二五”时期,我国煤质烯烃产业发展迅速,神华包头年产乙烯和丙烯各30万t、神华宁煤年产丙烯52万t、大唐多伦年产丙烯46万t、中石化中原乙烯年产烯烃20万t、宁波禾元化学年产烯烃60万t等项目陆续建成投产,产能合计238万t/年。陕西蒲城清洁能源化工公司年产68万t烯烃、延长石油靖边油气煤盐综合利用一期年产烯烃60万t等多套装置均已开工建设,未来几年将陆续投产。

       国家能源局在“十二五”初期编制了《煤炭深加工示范项目规划》,拟在全国布局建设15个现代化煤化工基地,其中包含5个煤制烯烃项目,详见表1[11]。预计到2020年,我国煤制烯烃总产能将达到1500万t/年水平,投产的煤质烯烃项目包括延长石油靖边油气综合利用年产60万t、神华陶氏榆林煤炭综合利用年产122万t、内蒙久泰能源年产60万t甲醇制烯烃、神华陕西榆林甲醇下游加工年产68万t等19个项目,产能合计1171万t/a[12]。2014年8月召开的第十八次全国乙烯年会指出:“未来3年至5年,我国化工增速将由7%下降到5%左右。国内乙烯产能建设放缓,未来新增产能主要来自新型煤化工领域。”全国乙烯工业协会预计,2016年国内将仅有180万吨乙烯新建产能采用传统石脑油裂解工艺,而“十二五”末及“十三五”时期我国1000万吨乙烯新建产能中采用煤化工工艺的将超过60%。煤制烯烃产业关键要保持原料低成本的优势,解决好煤化工对环境造成的负面影响;进一步提高催化剂性能,对烯烃分离工艺进行再优化,降低能耗水平;提高装置国产化水平,进一步降低投资成本。
表1 《煤炭深加工示范项目规划》5个煤制烯烃项目


       2.2 页岩气烯烃产业


       页岩气化工逐步兴起主要由于原料的低成本优势。页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源,有“干气”和“湿气”之分。天然气俗称“干气”,甲烷含量(体积分数)大于90%,而“湿气”富含乙烷、丙烷、丁烷和轻烃等成分。轻烃主要用于裂解制取乙烯等烯烃和轻芳烃,成为页岩气化工重要原料之一。美国很多页岩气资源轻烃体积分数平均达到12%,最高16%[13],因此开发时间较早。美国从2005年起开始逐步增加乙烷裂解制乙烯产量,而传统工艺产量逐年下降[14]。

我国的页岩气可采储量居世界第一,但页岩气开发还处于起步阶段。从我国天然气资源开发情况可以看出,大部分天然气属于“干气”,乙烷和轻烃等成分含量很少。中石化重庆涪陵国家级页岩气示范区实验井所产页岩气甲烷体积分数超过98%,也是 “干气”,很难直接得到制取乙烯的轻烃原料。由此可见,我国要实现页岩气烯烃产业化的路途还很漫长。


       3 乙烯工业能效水平

       

       “十一五”期间,乙烯行业积极谋求转变,重点实施裂解炉、压缩机等关键装置和设备优化与改造,努力提高能源效率,乙烯单位能耗下降明显。2010年,乙烯单位产品平均能耗为628kgoe/t,比2005年下降超过9.1%。国内先进产能单耗约为500kgoe/t,落后产能单耗为660kgoe/t。其中,较先进装置单位产品能耗达到559kgoe/t,与国外发达国家500-550kgoe/t的单位产品能耗差距不大(如图6所示)[15]。

图6 2010年乙烯行业单位能耗
       “十二五”以来,随着生产技术不断进步,以及国家对节能降耗提出更高要求,我国乙烯行业单位产品综合能耗相比“十一五”时期进一步降低。2014年,乙烯单位产品综合能耗约为571kgoe/t,比2013年下降2.25%,比2010年下降5.64%[16]。就国内乙烯生产先进企业而言,2014年度乙烯生产能效领跑者标杆企业及指标如表2所示[17]。由表2可以看出,我国乙烯生产能效领跑者标杆企业能耗指标已达到国际先进水平。
表2 2014年度乙烯生产能效领跑者标杆企业及指标



       注:吨乙烯综合能耗统计范围和计算方法参照国家统计局统计报表制度。企业排名以吨乙烯综合能耗为主要参考指标进行。


       4 结语


       回顾“十一五”以来乙烯工业发展历程可以看出,我国乙烯生产能力总体保持稳步增长,传统石脑油裂解乙烯装置生产技术及管理水平均取得较大进步,近年来陆续建成投产百万吨级乙烯装置8套,与国外乙烯装置竞争能力不断增强。同时,乙烯单位产品综合能耗逐步降低,部分企业能效水平达到国际先进水平。但是,我国乙烯工业也面临巨大的挑战。一是尽管生产能力保持稳步增长,但2014年我国乙烯当量对外依存度仍高达51%,产业安全形势严峻。二是我国部分乙烯项目初始设计未考虑长远,随着市场需求不断扩大,生产装置规模普遍偏小,综合能耗较高,大部分企业被迫实施技术改造扩大产能,但产能扩大的同时综合能耗下降并不明显。三是煤制烯烃产业化,页岩气的开发利用,对传统石脑油裂解工艺造成较大冲击,可以预见,未来传统石脑油裂解新增产能空间将会越来越小。然而,随着国家碳税政策逐步实施,推行绿色发展理念,煤制烯烃将失去低成本优势,面临高成本问题,以及废水处理难题;同时,页岩气也面临储量是否有以前认为的那么大,能否持续商业化开采等问题,所以长远看煤制烯烃产业和页岩气烯烃产业也势必面临诸多考验。

       展望“十三五”,乙烯工业应该继续走多原料、多工艺发展路线。继续大力推进现代煤化工基地建设,充分发挥煤制烯烃产业优势,做大做强;逐步开发利用页岩气资源,实现商业化生产。同时,对传统石脑油裂解制乙烯工业,要继续加大技术创新,实施技术改造,努力提高各项经济技术指标,提质增效。

[参考文献]
[1]危丽琼.乙烯、合成材料五年发展回顾.中国化工报,2011年1月10日.
[2]乙烯行业调研组.第十八次全国乙烯年会调研报告[C].全国乙烯工业协会,第十次全国乙烯年会论文集,吉林:全国乙烯工业协会,2014:1-10.
[3]国宏美亚(北京)工业节能减排技术促进中心.中国工业节能进展报告2012:“十二五”工业节能形势与任务[M].北京:海洋出版社,2013.7.
[4]工业和信息化部.2009年石油和化工行业经济运行回眸[R].2010年2月20日.
[5]工业和信息化部.2010年石油和化学工业经济运行情况[R].2011年2月16日.
[6]工业和信息化部.2011年石油和化学工业经济运行分析及2012年展望[R].2012年3月1日.
[7]工业和信息化部.2012年石油和化学工业运行情况分析及2013年形势展望[R].2013年2月17日.
[8]工业和信息化部.2013年石油和化学工业经济运行情况[R].2014年2月21日.
[9]工业和信息化部.2014年化工行业运行情况[R].2015年2月27日.
[10]工业和信息化部.2015年石化化工行业运行情况[R].2016年2月5日.
[11]国家能源局.煤炭深加工示范项目规划[R].2012年4月.
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[13]张经明.页岩气革命对美国和世界的影响[J].石油化工技术与经济,2013,29(1):8-14.
[14]梁晓菲.页岩气使全球石化产业中心重新向没有偏移[J].中外能源,2011,16(12):1-9.
[15]戴彦德,熊华文,焦健.2020年中国工业部门实现节能潜力的技术路线图研究[M].北京:中国科学技术出版社,2013:71.
[16]中国化工节能技术协会.2015中国石油和化工行业节能进展报告[R].2015-09-17.
[17]中国石油和化学工业联合会.2014年度石油和化工行业重点耗能产品能效领跑者标杆企业及指标[R].2015-06-25.

[作者简介]欧阳朋(1983-),男,湖南郴州人,2009年3月毕业于华东理工大学,硕士研究生,工程师,经济师。研究方向:化学工程、能源经济。从事节能监察工作。广西南宁530023。