乙烯裂解原料生產(chǎn)現狀

2007年8月乙烯裂解原料生產(chǎn)現狀●31●綜述與專(zhuān)論張婧元1,孔凡貴2,賀德福1,張永軍1，萬(wàn)書(shū)寶1,孟銳,王淑蘭1(1.中國石油大慶化工研究中心，黑龍江大慶163714;2.大慶石化公司化工- -廠(chǎng),黑龍江大慶163714)摘要:介紹了世界及主要地區乙烯裂解原料構成現狀和未來(lái)乙乙烯原料開(kāi)發(fā)的總體趨勢,分析國內乙烯裂解原料的構成特點(diǎn)及存在的問(wèn)題,并對乙烯原料問(wèn)題提出相應的建議。關(guān)鍵詞:乙烯;裂解;乙烯原料;乙烯原料優(yōu)化中圖分類(lèi)號:TQ221.21文獻標識碼:A .文章編號: 1006- -253x(2007)08-031-4Producing Status of Ethylene Cracking StockZHANG Jing- yuan', KONG Fan- -gui, HE De- -fu', ZHANG Yong- -jun', WAN Shu-bao', MENG R-ui', WANGShu-lan'(1. Daqing Petrochemical Research Center, PetroChina Company limited, Daqing 163714, Heilongjiang, China;2. Chemical Plant No.I, Daqing Petrochemical Co, Daqing 163714, Heilonjiang, China)Abstract: The present situation and future development trends for cracking stock constitution ofethylene was introduced. the constitution characteristics and existing problems for domestic crackingstock of ethylene was analysed. Suggestions on the future ethylene feedstock were put forth.Key words :ethylene; pyrolysis; ethylene feedstock; optimization of ethylene feedstock乙烯是石油化工的龍頭,其發(fā)展水平已經(jīng)成為衡速發(fā)展,成為當前石化界高度重視的問(wèn)題。量一個(gè)國家經(jīng)濟實(shí)力的重要標志之一, 在石化工業(yè)乃至國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位。目前,歐美國家的.1國外乙烯原料概況乙烯工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入成熟期，包括中國在內的發(fā)展中國家正處于集約化經(jīng)營(yíng)的產(chǎn)業(yè)升級換代期。2005年我國1.1 國外乙烯原料構成乙烯生產(chǎn)能力為7550kt,居世界第三位。與2000年相目前世界.上使用的乙烯原料主要有:乙烷、丙烷、比,5年來(lái)我國乙烯生產(chǎn)能力增加69.7%,年均增長(cháng)率丁烷、LPG、凝析油、石腦油、加氫裂化尾油及柴油等。為11.2%，盡管如此，國產(chǎn)乙烯的自給率仍然較低，由于資源擁有量的不同，各地區的原料構成存在差2005年為40.3%，比2004年的36.3%提高4個(gè)百分異,呈現地域性的特點(diǎn)。點(diǎn),卻比2000年45.6%下降了5.3個(gè)百分點(diǎn),這其中表1世界乙烯原料的構成(%)"乙烯平均收率為30.60%,低于國際先進(jìn)平均水平(以年份石腦油乙烷丙烷丁烷輕柴其它石腦油為原料)4~5%。由于我國石油資源不足，而且199552. 427.6 9. 4).3組份偏重，如何為乙烯裝置提供優(yōu)質(zhì)原料一直是關(guān)系1997. 6.9 2.0到石化工業(yè)發(fā)展的突出問(wèn)題，乙烯原料的優(yōu)化對降低200246.0.05.02.石化產(chǎn)品成本具有舉足輕重的作用。如何遵循科學(xué)發(fā)200555. 025.98. 3.55.8展觀(guān),解決乙烯原料制約問(wèn)題,保持乙烯工業(yè)持續、快收稿日期:2007-4-13中國煤化工作者簡(jiǎn)介:張婧元，工程師，從事乙烯裂解方面的科研開(kāi)發(fā)工作。MYHCNMHG化工中間體●32.Chemical Intermediate2007年第8期從表1可見(jiàn)，在過(guò)去10~15年,世界乙烯原料結重視。國外的石化公司在優(yōu)化乙烯原料方面作了很多構基本保持穩定,輕烴和石腦油仍然是世界乙烯的主的工作。導原料,50%的乙烯是由石腦油為原料生產(chǎn)的;輕烴(1)原料的輕質(zhì)化、優(yōu)質(zhì)化(乙烷、丙烷、丁烷)約占40%,其他原料不到10%。目前原料對乙烯生產(chǎn)的影響綜合反映在乙烯生產(chǎn)成石腦油是世界最主要的乙烯裂解原料,從裂解原料分本.上,乙烯原料的優(yōu)劣對乙烯裝置的能耗、物耗、成本.析,以石腦油為裂解原料的乙烯產(chǎn)量占總產(chǎn)量的54%,有著(zhù)重要影響。乙烯裝置使用輕質(zhì)的優(yōu)質(zhì)原料,乙烯乙烷裂解占29%、丙烷和瓦斯油各占6%,丁烷占約4%。收率較高,工藝流程相對簡(jiǎn)單、設備投資少、運轉周期2006年乙烷裂解有較快發(fā)展,2002~2006年間年增長(cháng)、物耗能耗低、操作費用低。美國DowChemical、加長(cháng)率達7. 7%,瓦斯裂解年增長(cháng)率6. 4%,丙烷為5. 3%，拿大Dow Chemical 公司、意大利Entchem公司以及石腦油為3.6%，丁烷為3%。表2給出了世界各主要地美國的 BP公司，其乙烯裝置基本采用輕質(zhì)原料,而且區乙烯生產(chǎn)廠(chǎng)使用原料狀況。保持穩定。輕質(zhì)化、優(yōu)質(zhì)化的乙烯原料為其降低乙烯表2世界各地區乙烯原料構成(%)成本提供了有利條件。美國西歐拉美亞太(2)煉油化工一-體化得到進(jìn)一一步 發(fā)展原料97 2005 1997 2005 1997 2005 1997 2005美國S&W公司用線(xiàn)性規劃模型定量分析了鄰近石腦油13.5 18.3 72.7 73.2 48.2 52.3 77.9 81.的煉油/乙烯廠(chǎng)相互交流物料的一-體化效益,BASF和乙烷50.7 45.0 5.5 5.3 46.1 44.0 6.9 8.8Fina聯(lián)合建設95萬(wàn)噸/年乙烯裝置與煉油廠(chǎng)實(shí)行-體化,每年可產(chǎn)生5000萬(wàn)美元的協(xié)同效益。新加坡的煉廠(chǎng)和石化廠(chǎng)“一體化和非- -體化對比(乙烯裝置能力丁烷43.860萬(wàn)噸/年)投資節省3510萬(wàn)美元，固定操作成本節11.76.6省14.5%。美國煉油工業(yè)走在一體化的前沿。其它3.9 4.0(3)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的乙烯原料從表2可以看出。以乙烷作原料的乙烯裝置(主UCC公司曾推出IsoSivTM 工藝,采用5A分子篩，要集中在北美和中東地區)占25%~30%;以丙烷作乙從輕直餾汽油中分離正、異構組分,已得到工業(yè)應用。烯原料(主要集中在美國)約占10%;以丁烷作為乙烯1.2.2 國外 乙烯原料開(kāi)發(fā)的總體趨勢原料占3%~5%;輕柴油作為乙烯原料只是對石腦油的(1)利用劣質(zhì)原料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的裂解原料調劑和補充。到目前為止,由油田伴生氣得到的乙烷德國Stuttgart國大學(xué)開(kāi)發(fā)的將來(lái)自裂解汽油的仍然是生產(chǎn)乙烯最經(jīng)濟的原料四。另外世界乙烯原料芳 烴轉化成高價(jià)值蒸汽裂解裝置進(jìn)料的工藝,提高了結構差別也很大,北美和中東地區有豐富的天然氣儲裂解裝置中乙烯和丙烯的收率和選擇性。UOP公司提量及石油煉廠(chǎng)氣,乙烯原料主要以乙烷、丙烷等氣體出一種MaxEne工藝,提高乙烯收率。乙烯咨詢(xún)公司開(kāi)原料為主;西歐各國和日本乙烯原料以石腦油(主要發(fā)的Napex新工藝利用芳烴抽提和加氫處理脫除了靠進(jìn)口)為主;亞太地區除印度尼西亞、馬來(lái)西亞和澳等級較差的石腦油中的芳烴,所得的精制石腦油再作大利亞有豐富的天然氣資源，可以采用乙烷等天然氣為乙烯裂解裝置的原料,使乙烯裂解裝置和芳烴抽提作乙烯裝置的原料外,大部分亞洲國家采用石腦油或裝置形成最佳的一-體化。日本東曹公司正在利用加氫輕柴油作乙烯原料，石腦油和柴油占80%以上,而中東C5 餾分作為替代石腦油的乙烯原料。和北美的天然氣均占乙烯總原料的70%以上。此外考(2) 加大重質(zhì)原料的改質(zhì)力度慮到原料市場(chǎng)的變化,乙烯原料有向多樣化發(fā)展的趨林德公司開(kāi)發(fā)了一種活性和選擇性較好的催化勢。隨著(zhù)天然氣產(chǎn)量的增長(cháng)，天然氣液化產(chǎn)品作為乙劑， 該催化劑可以在一定條件下把減壓柴油(VGO)轉烯原料的數量也會(huì )增加，中東地區將因為更大規模的化成符合要求的蒸汽裂解原料。魯姆斯公司對輕質(zhì)阿開(kāi)發(fā)油氣田而更多地使用凝析油作為乙烯原料。拉伯原油VGO進(jìn)行MHC轉化。1.2國外乙烯原料現狀及其發(fā)展趨勢(3)追求原料靈活性1.2.1 國外乙烯原料現狀日本三菱化學(xué)在日本鹿島的43.5萬(wàn)t/a裂解裝2000年以來(lái),隨著(zhù)乙烯產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,裂解原置中增加了中國煤化二.而使原來(lái)只可料研究開(kāi)發(fā)和優(yōu)化越來(lái)越被各大乙烯生產(chǎn)商所普遍采用 價(jià)格較貴自!解裝置采用TYHCNMH G'2007年8月乙烯裂解原料生產(chǎn)現狀.33.多種裂解原料,如重質(zhì)石腦油、液化石油氣等。市場(chǎng)對柴油的需求。(4)合理配置優(yōu)質(zhì)原料資源2.2我國乙烯原料存在的主要問(wèn)題日本出光公司對石腦油和乙烷的共裂解性能進(jìn)(1)與國內油品市場(chǎng)爭奪柴油資源，國內柴油在行了詳細的研究，試驗研究表明:石腦油和乙烷未來(lái)一段時(shí)間仍然偏緊，因此，替代乙烯所用柴油餾(86.5%:13.5%)混合原料按毫秒爐工藝裂解,可使分是當前優(yōu)化和選擇乙烯原料的重大課題。乙烯產(chǎn)率增到36.1%,石腦油消耗減少2%,單位投(2)由于我國乙烯原料偏重,影響了裝置的經(jīng)濟資減少3%。性。(5)根據市場(chǎng)調節原料結構，實(shí)現原料多樣化(3)外購石腦油質(zhì)量得不到保證。國外公司為提高競爭力大多使乙烯裝置具有原(4)輕烴比例低,限制了乙烯收率的提高,相應地料的靈活性,例如DOW化學(xué)公司的乙烯裝置大多是具也 影響到乙烯原料的總用量。有原料靈活性，裝置可適應石腦油的用量從30%到(5)沒(méi)有煉油裝置的乙烯廠(chǎng)及華北等地的乙烯60%， 乙烷/丙烷的用量從40%到70%的原料變化情 廠(chǎng),乙烯原料的供應相當困難,不得不遠道運輸直接況,由于具有原料的靈活性,該公司在2000年天然氣影響乙烯成本。目前,我國乙烯生產(chǎn)幾乎全部依靠國價(jià)格.上漲的情況下沒(méi)有受到影響。內煉油廠(chǎng)提供原料，預計未來(lái)20年我國煉油能力的增長(cháng)將無(wú)法滿(mǎn)足快速發(fā)展的乙烯工業(yè)對原料的需求，2我國乙烯原料概況乙烯原料供應不足已成為影響我國工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。2.1我國乙烯原料構成2.3國內與國外存在的差距我國由于石油資源不足，而且原油組分偏重,國與國外的大公司相比，國內的乙烯行業(yè)在裂解原內原油輕質(zhì)油餾分少,適于作乙烯原料的石蠟基原油料開(kāi)發(fā)和應用方面還存在不小的差距,具體體現在:只有大慶等個(gè)別油田的原油，資源相對匱乏。表3列(1)裂解爐的原料靈活性較差。大部分裂解爐,尤出了近年來(lái)我國乙烯原料構成。其是早期引進(jìn)的裂解裝置，裂解爐只能適用于輕質(zhì)原表3我國乙烯裝置原料構成料，對于日益變重的原料狀況，適應性不強，需加緊進(jìn)原料構成比例%行技術(shù)改造。F度乙烯產(chǎn)原料總量乙烯輕柴加氫(2)煉油-化工- -體化工作需進(jìn)一步加強。 近幾量/ktkt 收率%輕烴石腦油油尾油其它年國外-些大公司的煉油廠(chǎng)和化工廠(chǎng)結合緊密,而且.1992 2003.4 6943.0 30.85 10.0 35.70 52.70 1.60 0.00已產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟效益，原油乙烯比已降到了9~1996 3036.7 10260.0 29.60 6.94 47.01 38.56 7.46 0.010,而國內大體的原油乙烯比競高達16.5。國內的煉997 3584.6 11894.1 30.14 5.79 48.62 33.93 9.96 1.7油一化工一體化還有很長(cháng)的路要走。1998 3772.4 12326.4 30.60 6.51 47.51 30.22 10.87 4.89(3)目前國內尚沒(méi)有開(kāi)展在用原料優(yōu)選技術(shù)的研1999 4350.8 14068.9 30.92 6.90 58.16 19.17 8.81 6.9發(fā)。一些在用原料完全可以通過(guò)膜分離和吸附分離等20000 4697.7 15049.1 31.22 6.07 61.52 12.63 1.91 7.87技術(shù)手段進(jìn)行原料的優(yōu)選和改質(zhì),提純出優(yōu)質(zhì)的乙烯2001 4800.0 15283.8 31.41 6.01 64.26 8.37 13.20 8.16原料和其它化工原料,這一-點(diǎn)國外的一些大公司先行2003 6118.2 19666.4 31.11 9.74 60.06 17.56 9.51 3.12004 6266.4 1997.0 31.34 8.85 62.40 14.68 12.16 1.913關(guān)于解決我國乙烯原料問(wèn)題的思考005 7541.1 24300.7 31.03 9.53 67.14 10.72 1.05 1.56從表3中可以看出目前我國的乙烯原料以石腦(1)乙烯原料要優(yōu)質(zhì)化、輕質(zhì)化和多樣化，乙烯原油和輕柴油為主,加氫尾油占一部分,輕烴比例較少。料的來(lái)源要多方位多渠道解決。已基本點(diǎn)立足國內、對比2005年與1992年，石腦油用量上升了近積極采取進(jìn)口 原料比較穩妥。31. 5%,而輕柴油用量下降了42%,加氫尾油增加了(2)合理利用我國石油資源，改善乙烯原料結構。9.4%,使乙烯原料趨向優(yōu)質(zhì)化、輕質(zhì)化,不僅提高了中國煤化工石腦油輸送乙烯企業(yè)的經(jīng)濟效益,還節省出大量柴油,滿(mǎn)足國內給國內。從長(cháng)遠的，可在國外YHCNMH G"化工中間體●34●Chemical Intermediate2007年第8期建廠(chǎng),主要目的是加工石腦油,柴油、重油可就地銷(xiāo)力。目前，我國18套乙烯裝置絕大多數處于油化一體售,石腦油運回國內。企業(yè)之中,因此強化企業(yè)層面的原料優(yōu)化，為乙烯裝(4)從油化結合上挖潛力。我國大型石化企業(yè)多置提供優(yōu)質(zhì)原料, 是有一定潛力可挖的。是煉廠(chǎng)和乙烯等化工深產(chǎn)裝置聯(lián)合型企業(yè)，充分挖掘潛力，使乙烯原料優(yōu)化和多樣化,以輕的替代重的，以4結語(yǔ)優(yōu)質(zhì)的替代劣質(zhì)的，這是當前解決我國乙烯原料不足的可靠辦法。目前，世界乙烯工業(yè)正在進(jìn)入新一-輪增長(cháng)期。我(5)制定乙烯用石腦油的質(zhì)量標準。并非所有的國 乙烯工業(yè)正處于快速發(fā)展階段，預計本世紀頭20石腦油都是生產(chǎn)乙烯的優(yōu)質(zhì)原料。乙烯生產(chǎn)有其特殊年，我國乙烯需求增長(cháng)強勁，國內乙烯工業(yè)生產(chǎn)能力性,要求原料石腦油中鏈烷烴特別是正構烷烴的含量將繼續大幅度增加，由于國內油氣資源的制約，乙烯高、芳烴含量低，以保證較高的乙烯收率和較長(cháng)的裂工 業(yè)的發(fā)展長(cháng)期受原料的制約。乙烯原料的優(yōu)化對降解爐運轉周期，此外，因工藝流程不同對硫含量以及低 乙烯和后續系列石油化工產(chǎn)品的成本,提高石化工-些重金屬的含量也有特殊要求。業(yè)的經(jīng)濟效益具有重大意義。解決乙烯原料供應短缺(6)乙烯原料的分爐裂解。目前生產(chǎn)實(shí)際說(shuō)明,雖問(wèn) 題將是發(fā)展我國乙烯工業(yè)的一.項長(cháng)期任務(wù)。 為提高都是石腦油，其裂解性能卻存在較大差異，因此煉油我國 乙烯裝置的競爭力，要繼續堅持乙烯原料輕質(zhì)廠(chǎng)如能依據不同原油的特點(diǎn),適當加以“分貯分煉”，化、優(yōu)質(zhì)化,使乙烯原料商品化,加大科技進(jìn)步力度，進(jìn)而對不同原油的石腦油予以分住分送,有利于乙烯:加速技術(shù)改造進(jìn)度,適應乙烯原料輕質(zhì)化、優(yōu)質(zhì)化,優(yōu)生產(chǎn)和芳烴生產(chǎn)選擇各自適宜的石腦油的性能,優(yōu)化化煉油加工流程,為乙烯原料輕質(zhì)化、優(yōu)質(zhì)化創(chuàng )造條操作條件。件。必須綜合利用乙烯聯(lián)產(chǎn)、副產(chǎn)化學(xué)品資源，進(jìn)一步(7)適應原料變化趨勢，加速裝置技術(shù)改造。提高乙烯裝置的綜合效益。(8)發(fā)展新科技為乙烯裝置提供優(yōu)質(zhì)原料。(9)綜合利用乙烯聯(lián)產(chǎn)和副產(chǎn)化學(xué)品。目前國內參考 文獻:對丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯利用較好,對其它聯(lián)[1] 中國投資 咨詢(xún)網(wǎng).綜合信息, 2006-5.產(chǎn)品或副產(chǎn)品的利用程度還相當低，特別是碳五餾[2] Farry M.0il Gas, 1998, 96(23): 115.分、碳九及以上餾分利用程度低。[3]化工世界.全球乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)和趨勢.綜合信息,(10)強化企業(yè)層面的原料優(yōu)化，挖掘企業(yè)內部潛2005-10.硝酸_與第-.次世界大戰化學(xué)與歷史硝酸不僅是工農業(yè)生產(chǎn)的重要化工原料，而且也是制造炸藥的重要戰爭物資。最初制造硝酸的方法是普通硝石法，即是硝石與硫酸反應，來(lái)制取硝酸的。但是硝石的貯量有限，因此硝酸的產(chǎn)量刀受到限制。早在1913年之前，人們發(fā)現德國有發(fā)動(dòng)世界大戰的可能,便開(kāi)始限制德國進(jìn)口硝石。這樣便以為世界會(huì )太平無(wú)事了。1914年德國終于發(fā)動(dòng)了第一-次世界大戰，人們又錯誤地估計,戰爭頂多只會(huì )打半年,原因是德國的硝酸不足,火藥生產(chǎn)受到了限制，由于人們的種種錯誤分析，使得第一次世界大戰蔓延開(kāi)來(lái),戰爭打了四個(gè)多年頭，造成了極大的災難,奪去了人們無(wú)數的生命財產(chǎn)。德國為什么能堅持這么久的戰爭呢?是什么力量在支持著(zhù)它呢?這就是化學(xué),德國人早就對合成硝酸進(jìn)行了研究。1908年,德國化學(xué)家哈柏首先在實(shí)驗室用氫和氮氣在600C、200大氣壓下合成了氨,產(chǎn)率雖只有2%,這也是一項重大的突破。后由布什提高了產(chǎn)率，完成了工業(yè)化設計、建立了年產(chǎn)1000噸氨的生產(chǎn)裝置、用氨氧化法可生產(chǎn)3000噸，硝酸,利用這些硝酸可制造3500噸烈性炸藥TNT.這項工作已在大戰前的1913年便完成了。這就揭開(kāi)了第--次世界大戰中的-一個(gè)謎。中國煤化工MHCNMHG