石油化工技术进展与瞻望.docx

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1、石油化工技术进展与瞻望受新冠肺炎疫情大流行的影响，2020年全球石油化工行业盈利水平有所下降，但整体仍在高位运行。乙烯产能持续稳步增长，石化原料更趋于多元化和轻质化。低成本石化生产技术、合成树脂催化剂、塑料回收、绿色化工与环保等技术取得了较大的进展，预计未来石化行业仍将在绿色环保、化工智能化、大数据融合等方面深度发展。关键词：石油化工行业；乙烯；绿色化工；智能化；低成本；2020年以来，受新冠肺炎疫情影响，全球经济正承受着巨大的考验，石油化工(简称石化)行业也面临复杂多变的挑战。行业发展存在明显的不确定性，石化行业市场的回暖尚需较长时间。未来石化行业产品将朝着原料多元化、产品需求差异化、营销电

2、商化、产业绿色低碳化、产业智能化等方向发展u.2.本文介绍了2020年全球石化行业的最新发展动向及取得的主要技术进展，并对未来发展趋势进行展望。1石化行业发展新动向2020年，全球石化行业盈利水平有所下降，但整体仍在高位运行。石化产能持续稳步增长，行业整合与兼并重组仍在继续，绿色低碳智能化发展得到推广和应用。1.1 乙烯产能持续稳步增长2020年，全球乙烯产能预计超过2X10ta,新增产能仍然来自美国和中国，全球乙烯装置总数约为330座，平均规模约为58.7X10ta,比2019年的56.7X10t/a有所提升。预计未来5年，乙烯产能年均增速将达到4.3%,需求增速将达到32%,开工率呈下降态

3、势6】。1.2 原料向多元化、轻质化和低成本化发展随着页岩气、煤炭以及生物质能源和可再生能源的发展，以石脑油为原料的传统石化产业面临着很大的挑战。预计2020年，全球乙烯裂解原料中石脑油比例将降至39%以下，乙烷的比例将提高到约40%,蒸汽裂解工艺依旧占据乙烯生产的主导地位，约占乙烯总产能的97%o对于低油价下的石脑油裂解制乙烯工艺，亚洲与北美、中东的成本差距缩小，北美和中东依旧具有优势。预计到2022年，在全球乙烯原料中，以乙烷为代表的轻质化原料占比将超过50%,石脑油原料将低至39%印。1.3 行业整合与兼并重组仍将继续2020年6月，沙特阿美公司(SaudiAramco)收购了沙特基础工

4、业公司(SABTC)70%的股份，计划向上下游一体化发展。当月，BP公司售出了全球化工业务，未来的发展重点将聚焦于便利零售和移动出行、低碳电力和能源、具有韧性和针对性的油气等三大重点领域，形成更专注、更一体化的实体，在全球范围内重组业务。1.4 绿色低碳、智能化发展成全球共识对于石油化工这种资本密集型和能源密集型的行业，绿色低碳与智能化发展已成为全球共识。同时智能化工厂的建设，最终目的也是为了促进绿色化工和低碳化工。要实现化工生产的绿色化，减少或避免废弃物的排放是一个主要方向。在工艺设计时，不仅要考虑化学反应的理论产率，同时还必须考虑不同途径的原子利用率，从而实现零排放、零污染的目标。欧盟作为

5、国际碳减排的领军者，率先建立了欧洲碳排放权交易体系。美国加利福尼亚州通过了全球变暖解决方案(ClobalWarniingSolutionsAct.),规定该州2030年的温室气体排放量要比1990年能降低40BP公司应用能源成本监控管理工具，进行五级能源管理水平自动评级和基准对比，集成工厂内外的信息，提高信息的一致性和准确性，实现绩效管理的标准化，促进跨炼厂的绩效对比分析，提升科学决策水平。2石化技术新进展石化行业既是原材料工业，也是能源工业。原料可以是石油、天然气、煤炭等化石燃料，也可以是生物质能、可再生能源，生产烯烧、合成树脂等诸多产品。2.1低成本石化生产技术石化行业以烯燃为原料，可以向

6、下衍生出一系列产品。在低成本化生产的驱动下，繁衍出很多生产烯蜂的技术，2020年进展比较突出的有原油直接裂解制烯蜂、芳燃技术以及甲醵制烯煌（DMTO-HD技术等。1 .1.1原油宜接裂解制烯煌和芳煌技术近年来，以降低成本为主旨的原油直接裂解生产化工品的技术方兴未艾，主要研究方有埃克森美孚公司、沙特阿美公司、沙特基础工业公司和中国清华大学等，2020年该类技术和商业上都取得较为显著的进展。埃克森美孚公司原油直接制取烯燃工艺（CrudeOi1-to-Chemicals,COTO省略了炼油过程，将原油宜接供给裂解装置。裂解装置不仅可以加工轻质气体，也可以处理经过预处理后的比石脑油和液化石油气等轻质原

7、料更重的原料。该工艺可以大大降低原料成本、装置能耗和温室气体排放。据估算，该工艺（采用布伦特原油作原料）生产乙烯的成本比石脑油路线低约160美元/t。2014年1月在新加坡裕廊岛建成的原油直接制烯点装置产能为100XlOta,是全球首套采用原油直接制取烯煌的商业化运营装置。埃克森美孚公司在惠州大亚湾石化区正在建设一套120X10t/a的原油直接裂解乙烯装置，预计2023年将建成投产阑。沙特阿美公司和沙特基础工业公司联合开发的原油直接制取烯煌工艺也在中东取得代表性进展。该工艺将原油直接送往加氢裂化装置，脱硫后先分离出较轻质组分，将其送到传统的蒸汽裂解装置进行裂解，而较重组分进入深度催化裂化装置进

8、行最大化烯煌生产。该工艺的原油转化率将近50%皿。尽管采用该技术的原油直接制烯燃项目还未投入生产，但已有数据表明，该工艺成本或比石脑油裂解低200美元/J2020年9月，清华大学魏飞教授团队与沙特阿美公司合作开发的平推流式下行床原油直接裂解生产轻煌技术取得了重大进展，该工艺以多级逆流下行式反应器为核心，化学品收率可达70%80%.该技术原料适应性广，有助于解决重油催化裂解产品收率低、焦炭高、干气量大等问题。主要创新突破：（1）攻克了高效专用的催化剂制备技术，研发出具有完全自主知识产权的多级逆流下行式反应器，并完成了10kgh的全流程试验。（2）完成了下行床反应器的百万吨级的工业试验，并在韩国完

9、成了120X104t/a的工业示范。未来这一技术将有助于大型炼厂跨越成为高效化工型炼厂，助力石化行业技术进步和产业升级阖。2 .1.2第三代甲醇制烯燃技术2020年11月，由中国科学院大连化学物理研究所自主研发的第三代甲醇制烯燃（DMTO-III）技术在北京通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。科研人员在对甲醇制烯燃反应机理和烯燃选择性控制原理进一步深入认识的基础上，研制了新一代甲醇制烯燃催化剂，开发了新型高效流化床反应器，完成了中试放大试验，研发了DMTOTn技术，最终形成了可采用非石油资源来生产低碳烯燃的甲醇制烯烬技术。2020年，该技术已建成5000t/a的催化剂生产线并成功

10、实现工业化生产。新一代甲醇制烯燃催化剂兼顾已有工业装置和新技术开发需求，已在多套DMTO工业装置中实现应用。专家在现场对中试装置进行了72h连续运行考核，结果甲醇转化率99.06%（质量分数），乙烯和丙烯的选择性85.90（质量分数），吨烯蜂（乙烯+丙烯）甲醇单耗为2.66ti3,与当前已经工业化的技术相比，DMTOTH技术的经济性有显著提高。单套装置甲醇处理能力大幅度增加，而且由于不设C4以上组分催化裂解反应器，其甲醇原料单耗与第二代甲醇制烯燃技术基本相同，单位烯煌产能的能耗可明显下降。3 .2合成树脂生产技术合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大合成材料主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。其中

11、，合成树脂作为世界上最重要的石化产品之一，2020年除了不断开发和优化生产新工艺，在茂金属催化剂和产品回收技术方面都取得了很大进步。2.2.1茂金属聚乙烯催化剂及系列新产品开发新冠肺炎疫情使全球熔喷料需求加大，降解法生产熔喷料有残留、味道大。生产高品质聚丙烯熔喷料迫在眉睫。2020年10月，中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院在成功完成了2种茂金属催化剂工业试验后，又开发出高等规度、窄分布的茂金属超高熔体质量流动速率聚丙烯（mUHMIPP）,产品技术性能达到指标要求。据科研团队介绍，茂金属催化剂可以通过氢调法直接聚合得到熔喷料，同时也可以生产其他高性能的新产品。科研团队在超高分子量聚丙烯（

12、mUHMWPP）工业试验成功后，打通淤浆法本体聚合工艺流程，使用MPP-SOl茂金属催化剂体系得到95Okg超高分子量聚丙烯产品，催化剂单小时活性超过3500,产出的超高分子量聚丙烯产品重均分子量大于IXlob且分子量分布小于3,产品等规度大于99%,材料性能指标超过预定目标值，重复性聚合试验效果良好，共计得到2.5t超高分子量茂金属聚丙烯产品。科研人员还利用MPP-SO，催化剂体系高氢调敏感性的特点，进行了多釜丙烯聚合氢调聚合物分子量试验，催化剂单小时活性超过3000,通过精细调节聚合釜内H分压，又成功开发出3款mUHMIPP,熔体流动速率分别为380g/10min、1600g/10min6

13、200g/10min,共计得到超过1t超高熔指茂金属聚丙烯。突破和创新点：（I）MPP-SOl和MPP-S02茂金属催化剂体系具备准-C2对称性结构，实验室完成公斤级制备，是中国首创新型茂金属等规聚丙烯（iPP）催化剂体系。该催化剂体系具有活性中心寿命长，耐温性能好，氢调敏感性高等特点。（2）该茂金属催化剂体系，不但可以生产InUIIMWPP,还可以氢调法制备mUHMIPP,是茂金属等规聚丙烯产品的优良催化剂体系。（3）mLHMWPP是全球首个茂金属超高分子量聚丙烯工业产品。在超高强度膜材料、耐高温锂电池隔膜材料、特种纤维材料、医用材料、以及尚待开发的特殊应用领域等有巨大的应用前景和市场潜力。

14、茂金属催化丙烯直接聚合制备出的熔喷纺丝聚丙烯材料，解决了中国高级卫生防疫聚丙烯无纺布材料市场短缺的问题。这次工业试验成功，为中国茂金属催化剂技术和茂金属聚烯烬新材料进入世界一流水平打下了坚实基础。2.2.2通过酶回收PET塑料的技术聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种应用广泛的合成树脂产品，也是制造塑料瓶的主要原料。法国CarbiOS公司于2020年1月宣布开发了一种可以使用酶回收PET塑料的新工艺，该工艺可以将彩色瓶了制造螃明瓶已传统的热机械回收方法不能用于回收有色、不透明、黑暗或复杂的塑料，而这些塑料通常最终会进入垃圾填埋场或焚烧炉。PET再循环工艺只能将其降级应用于纤维等，制造新的塑料产

15、品，且比例较低。而CarbiOS公司的工艺使用生物催化剂（一种酶），经过设计和优化，可以无限回收PET塑料，如瓶子、包装和PET聚酯纤维，通过塑料废物的酶促进生物再循环生产出第一批用100%纯化对苯二甲酸（rPTA）制成的PET瓶。在此过程中，将塑料废物、水和特制酶一起放入反应容器中，在65下加热16h,经过过滤和净化过程，回收构成PET塑料的单体，即PTA（精对苯二甲酸）和MEG（单乙二醇），然后将它们重新聚合成原始PET并转化成瓶子，整个过程不再需要使用新的化石资源作为原料。在整个工艺过程中，PTA和MEG可以从PET的解聚中完全回收。所有添加剂和颜色都是在固体形式的过滤和纯化过程中提取的

16、。在示范生产线中，部分水(特别是蒸汽)可在过程中重复使用。剩余的废水经过净化后，可以在传统的废水处理厂进行处理。Carbios公司就该工艺在法国建立了示范工厂。2021年年初，示范工厂将全面投入运营，通过将技术授权给PET或PTA生产商，计划2023年建成一个全面的运营工厂，预计产能可达20X10,t/a。CarbioS公司的生物再循环工艺被认为是将PET塑料和纤维完全解构为其单体的颠覆性技术口。这些单体可以重复用于生产新塑料，促进循环经济，不会降低质量。2.3绿色化工与环保技术绿色化工与环保技术是在现有化学工程技术的基础上，通过优选反应原料、改进反应流程等方式，达到减少产生化工废弃物及排放污染物的要求。2020年比较突出的是基于废气处理技术的进展。2.3.1高效节能的胺基气体处理技术巴斯夫公司和埃克森美孚公司联合推出的一项高效节能的胺基气体处理技术(OASEsulf