編輯部摘編
國際能源機構(IEA)最新發布的《石化工業未來》報告認為,石化工業的重要性將不斷增長,正成為全球石油消費的最大推動力。石化產品無處不在,是現代社會不可分割的一部分,如塑料、化肥、包裝、服裝、數碼設備、醫療設備、洗滌劑或輪胎。此外,石化產品在現代能源體系中也有許多應用,包括太陽能電池板、風力渦輪機葉片、電池、建筑隔熱材料和電動車部件。
全球對塑料的需求自千禧年來已經翻了一番,超過了所有其他大宗材料的需求量(如鋼材、鋁或水泥)。目前,美國、歐洲和其他發達經濟體人均塑料消費量比印度等發展中經濟體高20倍,人均化肥消費量高10倍,這突顯出全球石化產品未來有著巨大的增長潛力。
由石油和天然氣生產的化學物質約占90%,其余則來自煤炭和生物質。石化產業在石油消費結構中已成為增長最快的領域。但石化日益增長的作用在全球能源辯論中卻成了關鍵的“盲點”之一,這一行業的多樣性和復雜性使得石化產品受到的關注度少于其他行業。
到2030年,石化占石油需求增長的比例超過1/3,到2050年將占石油需求增長的一半。同時,目前主要的石油需求來源(特別是客車),由于更好的燃油經濟性、公共交通的增加、替代燃料和電氣化的共同作用,使得石油在交通中的重要性將減弱。另外,到2030年前,石化行業將再增加560億立方米的天然氣消耗。
短期內,中國和美國石化能力將大幅增加,長期看,亞洲和中東將是未來石化行業發展的主導。預計到2025年美國乙烯產能占全球市場份額將從2017年的20%提高到22%。美國和中東在獲得低成本乙烷方面的優勢,使這兩個地區在短期和中期內以乙烷為原料的石化產品出口份額增加。中國煤基甲醇制烯烴的產能自2017到2025年將近乎翻番。從長遠看,亞洲和中東地區高附加值化工產品的市場份額將分別提高10%,而來自歐洲和美國的份額則相應減少。到2050年,印度、東南亞和中東地區合成氨產量將占全球總產量的30%左右。
日益增長的全球經濟、人口和技術發展使得對石化產品的需求日益增長,尋找替代品的困難也成為石化產品總體需求增長的另一個因素。
在經歷了二十年的停滯和衰落后,頁巖革命使得美國再度成為低成本石化生產地區。目前美國擁有全球以乙烷為原料生產乙烯能力的40%。以沙特和伊朗為代表的中東,仍然是主要石化產品的低成本生產國,并宣布了將在整個地區新建一系列項目。中國和歐洲各占以石腦油為原料生產乙烯能力的四分之一。中國新興的煤化工行業,曾經只是嘗試,現在有了穩定的技術進步。
在汽油需求增長放緩、化工產品增長前景看好和誘人利潤率的背景下,石油公司正進一步加強與石化市場的結合。新的、直接用原油生產化學品的工藝路線也可能成為現實,成為傳統煉油/石化業務的替代路途,盡管目前這項技術仍具有挑戰性。例如,沙特阿美和SABIC最近宣布了一項大型的以原油生產化學品的項目,規模為40萬桶/日,是目前唯一正在運行的新加坡同類設施能力的5倍。
石油化工面臨著氣候、空氣質量和水污染的諸多挑戰。石化產品為社會提供了巨大的益處,而這些產品的生產、使用和處理帶來了各種可持續性挑戰,需要加以解決。盡管石化行業消耗的能源大致與鋼鐵和水泥行業加起來一樣多,但排放的CO2相對較少。盡管如此,石化行業仍排放了大約1.5 Gt的CO2,相當于整個工業CO2排放量的18%,或與燃燒相關的CO2排放總量的5%。在該報告的清潔技術場景中(CTS),為化學工業提供了一個雄心勃勃、但可實現的路徑。到2050年,大宗化學品生產的空氣污染物降低近90%,而水的需求量比基準情景降低近30%。到2050年,通過增加塑料回收和再利用減少的CO2排放量,相當于化學部門目前年排放量的一半。到2050年,通過采用CTS,全球塑料廢料平均回收率將提高約3倍。
石化行業清潔化過渡是由碳捕集、利用和封存(CCUS)、催化工藝及從煤到天然氣的轉變來實現的。化學行業中有一些最具成本效益的CCUS應用機會。催化工藝替代傳統工藝路線單位產品可以節省15%的能源。從以煤為原料生產氨和甲醇轉化為以天然氣為原料,可以使生產過程CO2排放和能源強度下降。
全球石油需求將從2016年的9 390萬桶/日增加到2040年的1.05億桶/日。今后12年間,石化生產用油將占全球石油需求增長的33%,今后32年間將占50%。2017年大約1 200萬桶/日石油用作生產石化產品的原料,預計到2050年將增加到近1 800萬桶/日。從現在到2050年,乙烷、石腦油和液化氣的總需求將增加800萬桶/日。此間,中餾分油需求將保持強勁,但汽油和高硫燃料油需求將開始下降。石化生產將增加天然氣需求,到2050年增加830億立方米。
自2000年以來塑料需求幾乎翻了一番,與2010年相比,預計到2050年熱塑性塑料產量將翻一番以上。由于此前主要從事上游生產的石油公司擴大煉油和石化生產,預計中東石化原料的需求將有更多增長。中國經濟增長已越來越靠需求拉動,故石化用油也將有較多增長。鑒于有成本優勢的石化替代原料方案不多,所以在可以預見的未來,石化生產對石油的需求將保持強勁。
許多國家都在努力減少使用新塑料,而至今并未見總增長明顯減緩。雖然許多國家(特別是歐洲、日本和韓國)都明顯增加循環利用和努力控制一次使用,但這些努力都將趕不上發展中經濟體塑料需求的明顯增加。發達經濟體目前的人均塑料消費量比發展中經濟體多20倍以上。由于頁巖氣提供了豐富的低成本原料,美國已恢復石化生產增長。
“清潔技術”的能力可使石化生產對環境的影響減至最小。目標是到2050年石化生產對大氣污染的影響減少90%,減少CO2排放近60%,對水的需求減少30%,改進循環利用大幅減少海上漂浮的廢塑料。