綜述乙烯工業(yè)2014,26(3) 1 ~4ETHYLENE INDUSTRY乙烯工業(yè)發(fā)展動(dòng)向宋婷(中國石化工程建設(shè)有限公司,北京100101)摘要:世界乙烯產(chǎn)能和需求增速放緩,預(yù)計(jì)2015年后將加快增長。頁巖氣革命推動(dòng)北美乙烯工業(yè)復(fù)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(shí)面臨發(fā)展機(jī)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(bǔ)充。相對(duì)世界裂解原料輕質(zhì)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(biāo),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(shù)的進(jìn)展。關(guān)鍵詞:乙烯產(chǎn)能原料輕質(zhì)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(jī)及緊隨其后的歐債危機(jī)影響,世資源國向石化工業(yè)全面推進(jìn),世界乙烯工業(yè)從世界石化產(chǎn)品需求疲軟,2013年世界乙烯消費(fèi)1.34紀(jì)初的北美引領(lǐng)、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(dǎo)、北美次之、中東隨后、西歐第世界經(jīng)濟(jì)向好發(fā)展,預(yù)計(jì)乙烯需求將有所恢復(fù)。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(yù)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(fù)至2008年前水平,2015年乙烯需求將達(dá)局,給全球石化市場帶來新的壓力。面對(duì)來自北到1.46億t。屆時(shí)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(yù)計(jì)2015年后世界乙烯開工率將達(dá)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(shù)長期面臨的主旋律。從低能耗、低成本、長周期79-產(chǎn)能一需求一開工串等方面介紹蒸汽裂解制乙烯工藝技術(shù)進(jìn)展,通過合藝2000多種技術(shù)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(chǎn) 能和需求2015年后將加快增長008^ 2010 2012 201420162018 2020 .時(shí)間2013年世界乙烯產(chǎn)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(zhì)化 是未來發(fā)展趨勢4.5%的水平,乙烯產(chǎn)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(chǎn)量世界最大的乙烯生產(chǎn)國,產(chǎn)能達(dá)到27 700 kt/a,中“ 中國煤化工規(guī)天然氣的乙烷供應(yīng)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(chǎn)能的FHCNMHG占裂解原料比例大幅40%。2015年后世界乙烯擴(kuò)能將加快推進(jìn),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(diǎn),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(xué)高分子工擴(kuò)建產(chǎn)能將陸續(xù)竣工投產(chǎn)。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(xiàng)目 新建和改擴(kuò)建計(jì)劃kt/a平(見圖2)。公司項(xiàng)目乙烯產(chǎn)能投產(chǎn)年 份00 [陶氏化學(xué)重啟 St. James裂解裝置3002012英力士公司Chocolate Bayou 裝置擴(kuò)能2302013、。8西湖化學(xué)公司擴(kuò)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(kuò) 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(dāng)2埃克森美孚公司新建1 500臺(tái)塑石化8002005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013薩索爾公司1400時(shí)間諾瓦化學(xué)加拿大新建1 000圖2世界裂解原料結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢雪佛龍2017陶氏化學(xué)2011年，石腦油進(jìn)料比例首次跌破50%，殼牌1 2002013年降至約47% , 預(yù)計(jì)2020年將進(jìn)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(chǎn)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(xiàng)目的建設(shè)輕質(zhì)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(jié)束。由于中東地區(qū)國內(nèi)天然氣消費(fèi)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(yīng)不確定性成為當(dāng)前面臨的重要問乙烷生產(chǎn)乙烯的份額隨著乙烯裝置的改擴(kuò)建將進(jìn)題。 同時(shí)隨著資源開采和生產(chǎn)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(jià)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(dá)到70%。百萬英熱單位以上。氣價(jià)推動(dòng)石化成本增加,盡各大公司宣布未來在美國新建和改擴(kuò)建的乙烯裝管中東石化項(xiàng)目仍具有經(jīng)濟(jì)性,但對(duì)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(gè)乙烯項(xiàng)1.3 頁巖氣革命推動(dòng)北美乙烯工業(yè)復(fù)興目新建計(jì)劃,加上改擴(kuò)建,中東地區(qū)新增產(chǎn)能不到世紀(jì)初受裂解原料價(jià)格和供應(yīng)影響,北美乙5000kt/al2]。由于原料供應(yīng)和價(jià)格限制,曾經(jīng)非烯工業(yè)處于行業(yè)成本曲線最高點(diǎn),競爭力降低,世常有吸引力的投資優(yōu)勢將不復(fù)存在，中東乙烯及界乙烯生產(chǎn)向中東和亞洲轉(zhuǎn)移。北美頁巖氣革命其下游產(chǎn)業(yè)鏈前景不容樂觀。使世界石化形勢發(fā)生逆轉(zhuǎn)，大規(guī)模頁巖氣開發(fā)迅1.5歐洲部分產(chǎn) 能關(guān)閉,產(chǎn)品向功能化方向發(fā)展速提升非常規(guī)天然氣供應(yīng)量，拉低天然氣價(jià)格,受金融危機(jī)及之后的歐債危機(jī)影響,歐洲市2002年北美氣價(jià)- - 度跌到2美元/百萬英熱單位場低迷 ,石化產(chǎn)品需求疲軟,乙烯開工率無法恢復(fù)以下。低廉的氣價(jià)使乙烷比石腦油具有明顯的價(jià)至2008年前水平，今后- -段時(shí)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(chǎn)以石腦油為主,進(jìn)料低的地區(qū)。比例在70%以上。隨著原油價(jià)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(chǎn)乙游衍生物的競爭優(yōu)勢,推動(dòng)了石化工業(yè)的投資和“ 中國煤化工洲乙烯生產(chǎn)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(kuò)大裂解原料乙烯項(xiàng)目主要以擴(kuò)能改造為主,之后將有大批新中LPG用量,但受進(jìn)口物流限制,未來歐洲裂解原建乙烯項(xiàng)目陸續(xù)開工投產(chǎn)日。如表1中所有計(jì)劃料結(jié)構(gòu)變化不大。面臨中東和北美低價(jià)乙烯衍生項(xiàng)目按期投產(chǎn),2017年末北美新增乙烯產(chǎn)能將近物的進(jìn)口壓力,同時(shí)失去中東歐、北非等傳統(tǒng)市12 000 kt/a。場,歐洲各大生產(chǎn)商紛紛宣布關(guān)閉部分乙烯產(chǎn)能。第26卷宋婷.乙烯工業(yè)發(fā) 展動(dòng)向2020年前，歐洲乙烯僅有脫瓶頸改造計(jì)劃,同時(shí)該kt/a,新建MTO裝置規(guī)模應(yīng)在500 kt/a 以上。地區(qū)部分煉廠關(guān)閉也將繼續(xù)對(duì)石腦油裂解裝置產(chǎn)2015年,我國乙烯裝置平均規(guī)模將由目前的560生負(fù)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(chǎn)品受沖擊最大,功能化產(chǎn)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(chǎn)商將利用自身技術(shù)優(yōu)勢,繼續(xù)發(fā)展做強(qiáng)長三角珠三角、環(huán)渤海灣石化產(chǎn)業(yè)群,改造精細(xì)化、功能性、高附加值產(chǎn)品,占領(lǐng)高端市場份提升東北地區(qū)乙烯工業(yè),建設(shè)中西部乙烯基地,進(jìn)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(fèi)市場吸收過剩乙烯產(chǎn)能展乙烯_工業(yè)的機(jī)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(zhì)化發(fā)展亞、南亞地區(qū)石腦油進(jìn)料比例占60%以上,東北亞中國裂解原料設(shè)計(jì)以石腦油為主,輕柴油和石腦油比例高達(dá)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(chǎn)商依靠提高煉化一本高,競爭力差。由于原油價(jià)格高企,國內(nèi)裂解原體化改造裂解爐原料適應(yīng)性、發(fā)展C4和Cs副產(chǎn)料輕質(zhì)化步伐加快,特別是輕柴油的使用比例明物、關(guān)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(jì)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(fèi)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(duì)穩(wěn)定,亞人口數(shù)居世界第四,石化產(chǎn)品消費(fèi)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(jì)體汽車、包裝、建材等行業(yè)高速中國乙烯產(chǎn)能大幅增加,完全依賴煉油裝置提供發(fā)展是推動(dòng)乙烯及其下游產(chǎn)品發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。裂解原料?影響成品油質(zhì)量和產(chǎn)量,除煉化- -體2013年亞洲乙烯當(dāng)量消費(fèi)量超過49 000 kt, 隨著化內(nèi)部挖潛,應(yīng)增加石腦油輕烴進(jìn)口量,建立多需求繼續(xù)增長,2014年起亞洲當(dāng)量消費(fèi)量將超過元化裂解原料供應(yīng)體系,向裂解原料輕質(zhì)化方向北美和西歐總合。預(yù)計(jì)2014- -2016 年,世界乙烯發(fā)展。過剩產(chǎn)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(jià)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(shù)成為2.1中國乙烯 工業(yè)規(guī)?；l(fā)展,未來仍面臨機(jī)遇可能。神華集團(tuán)采用大連物化所DMTO技術(shù)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(nèi)第-一 套煤基甲醇制烯烴工業(yè)2013年底中國乙烯產(chǎn)能達(dá)到18 100 kt/a,是僅次示范裝置,裝置穩(wěn)定性、技術(shù)成熟度經(jīng)過兩年運(yùn)行于美國的世界第二大乙烯生產(chǎn)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(yáng)力 于發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)。未來中國MTO將進(jìn)人高子石化和中?；葜莸? ~批 大型乙烯項(xiàng)目的建成投速發(fā)展期,成為乙烯工業(yè)的有效補(bǔ)充,同時(shí)也對(duì)傳產(chǎn),預(yù)計(jì)2015年末中國乙烯產(chǎn)能將達(dá)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(jì)劃建設(shè)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(chǎn)低烯項(xiàng)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(tuán)于2009年實(shí)現(xiàn)工業(yè)涇、海南煉化中國石油臺(tái)州等。如項(xiàng)目按期開工化MHc NMH G熱裂解是世界第一-套投產(chǎn),預(yù)計(jì)2020年末中國乙烯產(chǎn)能將達(dá)到37 000工業(yè)化裝置，對(duì)擴(kuò)大裂解原料來源、加速推進(jìn)中國kt/a。乙烯工業(yè)技術(shù)進(jìn)步意義重大。多種乙烯工藝技術(shù)根據(jù)國家發(fā)改委頒布的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)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(yīng)達(dá)到1000成并繼續(xù) 發(fā)展。乙烯工業(yè)第26卷2.4 乙烯消費(fèi)明顯減速爐進(jìn)行技術(shù)改造,提高乙烯裝置操作彈性，增加乙受國內(nèi)經(jīng)濟(jì)增速減緩影響,中國乙烯下游產(chǎn)烯收率,提高裝置原料變換能力。品需求增速明顯放緩,國內(nèi)乙烯當(dāng)量消費(fèi)增速大3.2煉油化工- 體化技術(shù)幅下降。2010- -2015 年,乙烯年均當(dāng)量消費(fèi)增長對(duì)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(yīng)用了多種煉油化工一體化技術(shù),主要速。2013 年中國乙烯當(dāng)量消費(fèi)34 000 kt左右,預(yù)有:1)多產(chǎn)裂解原料的加氫裂化技術(shù),加氫裂化技測2015年將達(dá)到38000kt以上。術(shù)在實(shí)現(xiàn)大分子重蠟油裂化為小分子同時(shí)生產(chǎn)優(yōu)從中國乙烯消費(fèi)結(jié)構(gòu)看,聚乙烯是乙烯消費(fèi)質(zhì)裂解原料。工業(yè)化的技術(shù)有，多產(chǎn)石腦油及尾第一大用戶,占乙烯消費(fèi)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(shù)乙二醇是乙烯消費(fèi)第二大用戶,約占21% ,聚氯( FMC1)、最大量生產(chǎn)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(shù)(FMN)、多產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工原料的兩酸乙烯將近1%。除乙二醇外,幾大乙烯下游產(chǎn)段高壓加氫裂化工藝( FMC2)、多產(chǎn)裂解原料加氫品消費(fèi)增速都呈下降趨勢。預(yù)計(jì)2020年中國乙尾油的中壓加氫裂化技術(shù)( RMC);2)利用飽和液烯消費(fèi)結(jié)構(gòu)中,高密度聚乙烯在消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比化氣(LPG)技術(shù)，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(yù)分離丙烷、加氫裂化丁烷、焦化液化3乙烯工業(yè)發(fā)展對(duì)蒸汽裂解工藝技術(shù)的要求氣等;3)煉廠干氣回收富乙烯氣技術(shù)，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(shù)并實(shí)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(nèi)隨著變壓吸附技術(shù)和深冷分離工程技術(shù)崛起,同時(shí)面對(duì)韓國、臺(tái)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(shù);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(zhì)技術(shù)，通過分離和增加正構(gòu)烷烴提主旋律。在中國以石腦油為主的裂解原料結(jié)構(gòu)高乙烯收率，工業(yè)化技術(shù)有:吸附分離技術(shù)(分離下，低能耗、低成本、長周期是乙烯蒸汽裂解技術(shù)正構(gòu)烷烴)、加氫處理技術(shù)(芳烴加氫轉(zhuǎn)化成烷發(fā)展方向。烴)、蒸餾分離技術(shù)(LNG回收乙烷)[5]。目前國3.1提高乙烯裝置 原料靈活性內(nèi)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(yīng)原料和-體化技術(shù)推廣應(yīng)用將優(yōu)化和合理利用裂解原產(chǎn)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(jì)效益。我國乙烯工業(yè)發(fā)展的關(guān)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(chǎn)成本、提高乙烯市場競爭力的關(guān)鍵。對(duì)現(xiàn)有乙烯裝置通過各種先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化組合,于乙烯裝置,原料費(fèi)用在乙烯成本中約占70% ,不實(shí)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(jià)兩個(gè)方面影響原料費(fèi)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(shí)要考慮對(duì)產(chǎn)品收率和原料價(jià)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(chǎn)成本和維修費(fèi)用。開發(fā)各種裂解爐低原料成本的關(guān)鍵。乙烯裝置要從裂解爐進(jìn)料柔抑MYH中國煤化工提高運(yùn)行穩(wěn)定性降低性化、蒸汽裂解裝置自身改造、多種混合進(jìn)料優(yōu)化故CNMHG轉(zhuǎn)。目前主要結(jié)焦抑.配置等方面入手,依靠技術(shù)進(jìn)步提高乙烯收率、降制技術(shù)有:添加結(jié)焦抑制劑、爐管表面涂層和新型低成本。國內(nèi)乙烯裝置投產(chǎn)幾十年來,原料結(jié)構(gòu)爐管材料等。能源短缺及環(huán)保日益嚴(yán)格,迫使乙發(fā)生很大變化,裂解產(chǎn)品收率不佳,有必要對(duì)裂解(下轉(zhuǎn)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(yīng)用表1改造后裂解爐運(yùn)行部分參數(shù)斷進(jìn)步,CFD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)上應(yīng)用十分廣泛。運(yùn)轉(zhuǎn)天數(shù)/d2113149本文借助CFX流體分析軟件,以數(shù)值計(jì)算為基礎(chǔ)，原料NAPLNAP對(duì)急冷換熱器內(nèi)裂解氣的流體分配情況進(jìn)行模擬投料量/(1●h~')45.0.45.544.043.0計(jì)算,通過對(duì)比3種不同方案下的模擬結(jié)果,確定C0T/C835838最佳的流體分配改善方案,應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)之中。TLE出口溫度/C工程實(shí)踐中的良好運(yùn)行結(jié)果,驗(yàn)證了CFX模擬計(jì)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(xiàn):急冷換熱器D381406424191] 王松漢.乙烯裝置技術(shù)與運(yùn)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. 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