原油直接制烯烃项目又有企业入局，3年内可形成650亿元的投资量

近日，山东菏泽市委、市政府在东明石化集团召开原油催化裂解制烯烃(UPC)示范项目推进会议，调度进展情况，研究工作举措，全力推动项目早开工、早建设。

 

菏泽市在积极推动UPC示范项目。此前9月初，中共菏泽市委“山东这十年·菏泽”主题新闻发布会上，市委书记张新文表示，UPC项目目前已取得重大实质性进展，近期如能获批建设，3年内可形成650亿元的投资量，有望成为全省最大的高端制造业项目之一。

 

“以原油为原料直接生产烯烃”技术，一直是制约我国石油化工行业转型的“卡脖子”难题。为尽快攻克这一难题，东明石化与中国石油大学(华东)及国家重点实验室合作，联合开发了 UPC 技术，在小试、中试基础上，建设了5万吨/年UPC技术工业化试验装置并于2022年1月18日试验开车一次成功。

 

由于原油加工市场逐渐饱和，炼油企业未来应大力发展炼化一体化生产模式，提高原油制化学品收率。对现有装置则应大力发展绿色工艺技术，加快应用节能设备，提高装置能效，减少排放。

 

 

因为原油直接制烯烃技术比传统技术省略了石脑油裂解环节，具有生产流程短、收率高、单位产品耗能较低、降低能耗与碳排放等优点，目前国内外都在加大研发进度。

 

据了解，通过多年技术变革，原油制化学品的比例已从10%提高到76%，有望达到80%。目前，具备原油直接制化学品能力的三家企业中（见表1），以埃克森美孚的技术最为成熟，该技术与沙特阿美拥有的技术相比，石脑油直接裂解制烯烃的成本降低了 150~200 美元/吨，其化学品收率均在 70%~80% 之间，高于传统技术10% 以上。

 

表1 原油直接制烯烃技术厂家及进展

 

催化裂解是原油最大化生产低碳烯烃的核心技术，催化裂解原料来源广泛，可以是常规催化裂化（FCC）的各种重质原料，包括减压蜡油（VGO）、脱沥青油（DAO）、焦化蜡油（CGO）、加氢减压蜡油（HT-VGO）、加氢裂化尾油等重质馏分油，以及常压渣油（AR）和掺入减压渣油（VTB）的减压蜡油混合油（Blending of VGO and VTB），也可以是石脑油馏分、C4/C5轻烃等，较蒸汽裂解操作条件苛刻度低，产物分布可灵活调节。

 

原油直接蒸汽裂解路线最大的特点是省略了常减压蒸馏等炼油装置，使得工艺流程大为缩短。最具代表性的技术是埃克森美孚技术和沙特阿美/沙特基础工业公司技术。值得注意的是，两家技术采用的原料都是非常轻质的原油，埃克森美孚采用的原油API 度在42.7 左右、沙特阿美采用的原油API度在34 左右，该路线对原油的品质有一定要求，受原料供应限制。

 

埃克森美孚采用原油直接制乙烯工艺，2014年在新加坡裕廊岛建成了全球首套商业化装置，乙烯产能为100万吨/年，主要工艺改进是在裂解炉对流段和辐射段之间加了一个闪蒸罐，原油（轻质原油）经过对流段预热后与稀释蒸汽一起进入闪蒸罐，气液组分分离，其中气态组分（质量分数为76%）进入辐射段进行裂解，液态组分（质量分数为24%）被送至邻近的炼厂或直接销售。整体投资相对蒸汽裂解装置略有增加，但原油与石脑油价格走势呈正相关，且两者间价差比较平稳。在50美元/桶（365美元/吨）油价下，蒸汽裂解的原料石脑油均价在480美元/吨上下震荡，两者的原料平均价差在100美元/吨左右。原料价差使原油直接制烯烃具有一定的成本优势。

 

沙特阿美/沙特基础工业公司工艺过程是原油（沙特轻油）直接进入加氢裂化装置，脱硫并将高沸点组分转化为低沸点组分；之后经过分离，轻组分进入蒸汽裂解装置，重组分进入沙特阿美自主研发的高苛刻度催化裂化装置，最大化生产烯烃。该工艺的化学品收率大幅提高，原油制化学品的比例达到45%，相比石脑油蒸汽裂解制乙烯装置吨油毛利有所提高，但投资要高很多，因此，总体来看烯烃生产成本与石脑油蒸汽裂解成本相差不大。

 

2016年，Saudi Aramco公司与SABIC公司签署协议，计划在沙特阿拉伯王国共同开发一个集成的原油直接制化学品（Crude oil to chemicals，简称COTC）综合体，预计每天处理40万桶原油，每年生产约900万吨化学品和基础油，从原油到化学品的直接转化率高达50%，将于2025年开始运营。

 

为了得到更高的化学品转化率并将该技术推向商业化，2018 年1 月，沙特阿美与西比埃（CB&I）、雪佛龙鲁姆斯（CLG）签署了一项联合开发协议，把CB＆I的乙烯裂解技术、CLG的加氢处理技术和沙特阿美的原油制化学品技术（TC2CTM）结合起来，原油制化学品的比例可以达到70%～80%。

 

2018年6月，沙特阿美又宣布在其原油直接制化学品（COTC）项目中采用美国Siluria 公司的甲烷氧化偶联制烯烃（OCM）技术，该技术的应用将使乙烯产量提高10%以上。目前沙特阿美/沙特基础工业公司COTC 项目正在建设中。

 

同年，与KBR签署合同，KBR公司负责项目管理和前端工程设计；并将联合体选址于延布。目前，COTC联合体项目正在稳步进行中。

 

中国石化重点攻关项目“轻质原油裂解制乙烯技术开发及工业应用”在所属天津石化工业试验成功，可直接将原油转化为乙烯、丙烯等化学品（即“油转化”），实现了原油蒸汽裂解技术的国内首次工业化应用。经测算，应用该技术每加工100万吨原油可产出化学品近50万吨，其中乙烯、丙烯、轻芳烃和氢气等高价值产品近40万吨，整体技术达国际先进水平，经济价值巨大。

 

通常乙烯、丙烯生产所需的原料，需要经过炼油厂的原油精炼加工过程，生产流程长，且原油中仅有30%左右用于生产化工原料。此次原油蒸汽裂解技术是“油转化”的路线之一，它“跳过”传统原油精炼过程，将原油直接转化为乙烯、丙烯等化学品，这将大大缩短生产流程、降低生产成本，同时大幅降低能耗和碳排放。

 

中国石化所属石油化工科学研究院自主研发的原油催化裂解技术在扬州石化成功进行工业试验，直接将原油转化为轻质烯烃和芳烃等化学品。

 

这是原油催化裂解技术的全球首次工业化应用，标志着我国原油直接制化学品技术取得突破性进展，成为世界上原油催化裂解技术路线领跑者。

 

原油催化裂解技术，是原油直接制化学品技术路线之一，直接将原油转化为轻质烯烃和芳烃。试验结果表明，低碳烯烃和轻芳烃总产率提升2倍，高达50%以上，即采用该技术每加工100万吨原油可产出高价值化学品约50万吨，经济价值巨大。