輕烴裂解制烯烴及下游產業可行性分析

劉杰

(天津渤化化工發展有限公司,天津300040)

近年來輕烴裂解制乙烯路線受到國內企業廣泛關注，在東部沿海區域特別是天津等城市發展輕烴裂解及下游產業具有很大優勢，能夠為發展綠色新材料產業、實現高質量發展奠定堅實的產業基礎。

1 國內化工行業面臨的困難與挑戰

1.1 地方規劃調整變更

2017 年，國務院辦公廳下發了《關于推進城鎮人口密集區危險化學品生產企業搬遷改造的指導意見》，通過危險化學品生產企業搬遷改造，降低城鎮人口密集區安全和環境風險。之后各省市陸續出臺政策對化工項目審批嚴格管控。如2017 年底，天津下發《天津石化產業調結構促轉型增效益實施方案》，新建石化化工項目必須進入南港工業區，臨港經濟區和大港經濟區企業的發展受到了不同程度的限制。

1.2 傳統化工行業發展受限

目前，傳統化工行業的發展受到諸多方面的限制。氯堿化工行業高能耗、高排放且附加值偏低[1]，受供給側改革影響，部分規模小、環保問題嚴重的企業陸續關停；煤化工在日趨嚴格的環保要求和國家對生態文明建設及污染防治攻堅戰的要求下，原料煤受原煤消費量減量控制和綜合能源消費量總量控制[2]，現有裝置特別是東部沿海區域裝置很難擴大生產規模；精細化工及其他傳統化工行業也面臨類似的問題。

1.3 安全環保形勢日趨嚴格

今年來地方安全環保趨勢日趨嚴格。例如2015 年后，天津市在危險化學品建設項目立項階段，對涉及“兩重點一重大”的危險化學品建設項目嚴把項目審批關。依據天津市有關規定，除國家級與市級重點危險化學品項目外，其他危險化學品項目原則上不予批準，存在重大安全隱患或工藝設備不符合安全生產標準的項目一律不得投產。環保方面，天津環保標準對企業的約束力度逐年加大，環境監管及污染物排放標準是京津冀最嚴的。首先在大氣污染物排放上，執行石油化工、橡膠制品及合成樹脂行業中全國最嚴的大氣污染物特別排放限值，65 蒸t 及以上燃煤鍋爐執行全國最嚴的超低排放及煙溫控制，VOCs 及惡臭執行全國最嚴的有組織和無組織控制限值；其次在雨污水排放上，直接排放污水的排放限值已達到地表水Ⅳ類質量標準，對間接排放設定相當于直排的色度限值，非汛期禁止排放雨水等渤海治理溯源攻堅措施為全國最嚴厲；在固廢危廢排放上，企業貯存危險廢物不能超過6個月，也是全國最嚴標準。

2 輕烴裂解裝置的優勢

2.1 符合國家產業政策

乙烯、丙烯原料的多元化、輕質化，提高國內烯烴供應能力和綜合競爭力，是“十三五”國家石化工業鼓勵支持發展的重要方向。

2.2 乙烯及下游市場缺口大

我國是僅次于美國的第二大乙烯生產國。2018 年乙烯當量自給率不足60%，聚乙烯自給率僅53%。從發展趨勢看，國內乙烯行業總量不足與結構性短缺并存，仍有較大發展空間，行業產能仍處于持續增長階段，預計到2020 年和2025 年國內乙烯產能將分別達到3205 萬t/a 和4200 萬t/a，而同期需求量將分別達到4900 萬t 和5680萬t，供需缺口將長期存在[3]。

2.3 工藝路線優勢明顯

輕烴裂解具有投資省、烯烴收率高、占地小、排放少的優點，投資收益率明顯高于其他原料路線（見表 1)。

表1 乙烯不同原料路線比較

2.4 技術成熟可靠

蒸汽裂解制烯烴技術成熟，已有數10a 成功應用的經驗，技術上不存在瓶頸。幾大專利商Lummus、Technip、S&W、KBR、Linde 和中國石化等均可提供成熟乙烯技術。S&W 公司是國際著名乙烯專利商之一，2000 年以來50%的乙烯裝置采用S&W 公司。

3 方案可行性分析

3.1 經濟性分析

輕烴裂解裝置可采用乙烷、丙烷、丁烷和其他輕烴作為原料。按照布倫特原油60 美元價格體系和2018 年市場均價體系，進一步對不同原料組合方案下裂解裝置投資收益情況做了深入的對比分析和研究，如表2 所示。原料越輕、直鏈越多，乙烯收率越高、效益越好。

3.2 原料保障分析

乙烷供應來自美國頁巖氣。近年來美國乙烷產量快速增長，出口大增并有望持續。根據相關數據和預測，美國2017 年乙烷總產量145 萬桶/d，2020 年將達到 200 萬桶/d，2025 年將達到 260 萬桶/d。但今年5 月以來，中美貿易摩擦持續升溫，現階段從美國采購乙烷的政治風險較大。

丙烷和丁烷的供應主要來自北美、亞太和中東，現階段供應過剩。美國是目前最大的丙烷、丁烷生產國，2016～2018 年出口高點時超過100 萬桶/d；中東地區丙烷、丁烷出口量一直維持高位，我國超過60%的供應來自中東地區。此外，國內部分企業自運營PDH 裝置以來，積累了成熟的原料采購和碼頭、庫區管理經驗，國內外市場信譽度高，丙烷、丁烷供應相對于乙烷更有保障。

表2 不同烷烴進料時項目投資和收益率比較

3.3 物料平衡分析

建設輕烴裂解裝置，綜合考慮裝置投資、碼頭庫區等公用工程配套的建設，乙烯產能達到100萬t/a 以上規模時經濟效益較好。根據目前市場需求，乙烯下游可配套建設高密度聚乙烯HDPE、線性低密度聚乙烯LLDPE 和聚烯烴彈性體POE等產品；如采用丙烷、丁烷進料，會副產部分丙烯，下游可配套建設丙烯腈、丙烯酸等產品，延伸產業鏈的同時提升裝置的整體抗風險能力。

3.4 落地條件分析

從海外進口輕烴原料建設裂解裝置，除水、電、燃氣、蒸汽等公用工程外，還需配套建設碼頭和庫區，需專用液體化工碼頭泊位和乙烷/丙烷低溫儲罐以滿足原料的接卸和儲存要求。天津南港工業區配套條件優越，此外，南港工業區目前已經具備通航10 萬t 級船舶的航道條件，并于2018年1 月5 日正式通過國家驗收實現口岸開放。

4 發展建議

乙烯、丙烯原料的多元化、輕質化，提高國內烯烴供應能力和綜合競爭力，是“十三五”國家石化工業鼓勵支持發展的重要方向。現對東部沿海特別是天津市化工產業發展提出如下建議：

1）發展輕烴裂解及下游產業。在東部沿海等安全環保形勢日趨嚴格的省份，傳統化工行業發展受限，利用國外優質廉價的輕烴資源發展輕烴裂解制烯烴，對于解決發展所需石化原料，實現持續、穩定、健康、高質量發展具有重要的戰略意義。乙烯、丙烯下游產業延伸，將為發展綠色新材料產業、實現高質量發展奠定堅實的產業基礎。

2）選擇合適的原料供應。現階段乙烷采購存在不確定性，風險較大，建議以丙烷、丁烷進料模式先期啟動項目建設。輕烴裂解裝置建成后，有充足的原料保障，待中美貿易正常后，再考慮引入部分乙烷作為原料，整體競爭力和抗風險能力進一步提升。

3）開放合作建設方式。引入合作伙伴，在資本、技術、人才、營銷等方面開展深層次的合作。特別是國有大中型企業，應實現投資主體多元化，建立先進的現代企業制度，使運行機制更加適應市場經濟的要求。