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綠色化浪潮下,石化行業轉型瞄準哪些新方向?
2022年16期 發行日期:2022-08-17

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  當前國際局勢不穩定帶來了市場的波動,國內經濟正迎來疫情之后的企穩回升。能源需求轉向讓傳統煉廠“減油增化”的呼聲愈發強烈;大煉化項目產能逐漸釋放,C3、C4下游多元化發展需求迫切;“雙碳”目標任務緊迫,綠色低碳發展成為大勢所趨。在新的產業格局下,怎樣快速搶抓機遇,獲取新競爭優勢,實現戰略轉型?7月25—27日,在常州召開的“2022中國國際石化及下游產業技術大會”大會上,與會專家就石化及下游的產業及技術趨勢發表了洞見。

綠色發展趨勢下,行業轉型迫在眉睫

  中國化工信息中心黨委副書記劉長城在致辭中表示,雖然經過多年發展,我國已成為煉化大國,多種煉化產品產能居于世界前列,國際競爭力有所提升。但我們也應清醒地認識到,目前,輕烴、芳烴等煉化及下游產業的發展還存在諸多問題。例如,高端產品和關鍵技術仍受制于人;大型煉化產能集中釋放引發行業過剩危機;老煉廠規模小、生產效率低、能耗高,競爭力偏弱;輕烴資源實現高值化利用技術挑戰重重。

  不過,在“雙碳”相關及其他政策的趨動下,一些煉化下游產品正面臨千載難逢的發展機遇。例如,近兩年大火的PBAT原料BDO就是C4下游產品;新能源車的需求增長帶動DMC行業的發展;光伏行業的發展引領EVA價格不斷創出新高??梢哉f,煉化行業機遇與挑戰同在。

  對輕烴產業鏈的轉型,中國石油和化學工業聯合會副會長傅向升談了以下三點思考:

  一是以輕烴為原料制烯烴是當今烯烴原料輕質化的一大趨勢。以輕烴為原料制取烯烴,工藝流程短、投資省、產品純度高,生產成本最低。因此,近幾年乙烷裂解制乙烯和丙烷脫氫制丙烯加速了產業化、大型化發展。目前國內已建成投產20余套丙烷脫氫制丙烯裝置,已投產4套乙烷裂解制乙烯裝置。另外,原油直接制化學品新工藝也受到關注。

  二是國內尚需加大技術創新和工程化力度。烯烴在進一步做聚烯烴或其他化學品時,很多套后續的聚烯烴技術和工藝都是采用跨國公司的技術或工藝包,尤其是生產高端聚烯烴更依賴于跨國公司的技術或工藝包。這一問題亟需重視。

  三是原料供應的安全性保障應當引起重視。烯烴原料輕質化所需原料乙烷,只有美國有余量出口可供應。丙烷脫氫制丙烯所需的丙烷,美國、海灣地區也可供應,存在國際市場或供應方價格高低的制約。丙烷脫氫制丙烯生產裝置我國已投產20余套裝置,形成產能約占我國丙烯總產能的20%。預計到明年,我國丙烷脫氫制丙烯的總產能將超過2000萬噸/年,丙烷的供應緊張局面將會進一步加劇。

  2021年我國乙烯產能超過4000萬噸/年,占全球比例提高至20%,首次超過美國,成為世界最大乙烯生產國。中國石油石油化工研究院戰略與信息研究室主任王紅秋表示,隨著浙江石化、恒力石化、衛星石化等大型民營煉化項目,以及中科煉化、寶來利安德等合資項目的投產,我國乙烯工業參與主體市場份額發生了明顯變化。國內乙烯工業規?;?、基地化、園區化發展加快,產業集中度不斷提高。綠色低碳發展是必然選擇,既要發展又要減碳加速了乙烯工業低碳轉型步伐。

“雙碳”之下,三大投資方向值得關注

  當前,低碳發展已成業界共同的話題。石化行業作為重點耗能的行業之一,傳統產業鏈轉型迫在眉睫。與此同時,“雙碳”目標之下,太陽能、動力電池、生物基材料等迎來了快速發展的機遇。在大會期間舉辦的“CNCIC報告專場:‘雙碳’目標下,石油化工企業的轉型戰略”上,來自中國化工信息中心的資深分析師分享了行業轉型的機會。

  1.EVA&醋酸產業鏈

  中國化工信息中心咨詢項目總監、教授級高級工程師楊衛蘭指出,在光伏發電成本持續下降和全球推進碳達峰碳中和的背景下,全球新增光伏裝機容量將快速增長,光伏膠膜及EVA光伏料需求將高速增長。

  2021年我國EVA產能急劇增加,產量快速增長;自給率雖提高,但仍在49%的較低水平。由于國內光伏產業的快速發展,EVA規劃建設項目激增,國內也規劃了規模不等的醋酸乙烯項目。目前已公布的項目有6個,涉及產能165萬噸/年。

  總體來看,2021年國內光伏膠膜產能充足,但光伏級EVA供應存在缺口,乙烯法醋酸乙烯原有的供需平衡也被打破,出現供應緊張局面。

  過去6年,中國VAE乳液產能增幅較小,但需求以6.8%的速度快速增長。盡管產量增加,但本土供應仍然不足,凈進口量維持在9萬噸左右。受較好發展前景驅動,目前有5個VAE乳液擬在建項目。除東方雨虹以外,其余均為行業內現有企業。

  乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)是一種結晶性高分子材料,在我國主要用于食品包裝和汽車油箱等;在食品包裝行業快速發展驅動下,需求增長較快。

  醋酸乙烯價值鏈中匯聚了眾多的高性能材料,除PVA光學膜預計需求增速較低外,其余的年均增速均在5%以上。但分析供需后,鼓勵投資的為EVOH樹脂和汽車夾層玻璃中間膜用PVA樹脂,其余的則要區別對待,謹慎投資。

  2.電池相關化學品

  受政策驅動和產業成熟度提升的推動,未來十年全球新能源汽車銷量將保持增長5倍以上,滲透率將超過50%。此外,據預測,到2030年,我國累計儲能裝機容量將增長4倍以上,其中電化學儲能增長最快,鋰電累計裝機規模將占電化學儲能的96%以上。也正因如此,鋰電等動力電池相關化學品迎來了發展機遇。

  中國化工信息中心咨詢項目總監、中國石油化工循環經濟研究院院長張松臣指出,鋰離子電池在儲能、動力電池和3C電池不同應用場景下,其下游使用的化學品原料并無特殊性,其中正極、負極、電解液、隔膜是四大類主要的化學品種類。對四大類材料的細分種類做拆分,正極材料將以磷酸鐵鋰和三元為主;負極材料將以人造石墨為主,但硅基負極已嶄露頭角。隔膜中濕法隔膜出貨量比例越來越高,但是儲能應用中干法比例較高;電解液中雖然溶質和溶劑成本占比較高,但資源依賴性較強,電解液添加劑體系更復雜,技術不確定性更高。進入鋰離子電池材料領域的化工企業會同時拓展一個產品的系列,不會局限于單一化學品。

  針對鈉離子電池,張松臣指出,其處于技術研發與工業化前期階段,材料體系尚未定型,行業龍頭與初創企業均開始布局。未來5~10年將進入增長期,市場規模擴大有利于原材料成本優化。張松臣還對鋰離子電池四大類材料的市場吸引力、技術門檻、企業數量、投資強度、核心競爭要素以及競爭格局進行了深入分析。

  張松臣建議化工企業可以從市場擴張、產品開發、資源獲取、合作并購等角度借鑒參考其他成功案例經驗。

  3.生物基化工品

  據中國化工信息中心咨詢項目副總監、中國石油化工循環經濟研究院院長助理孫楠介紹,截至2020年,部分生物基化工品已經形成了一定的市場規模,乙醇、乳酸、1,3-丙二醇等生物基化學品都已成功實現了商業化,并在對應市場中發揮重要作用。烯酸、對二甲苯等產品則仍處于早期研究階段,還無法與傳統的石化基產品競爭。呋喃二甲酸、木糖醇等產品沒有對應的石化基產品,已形成了獨特的產業體系?!丁笆奈濉鄙锝洕l展規劃》的出臺,將促進生物基化工品行業的發展提速。

  孫楠分析了生物基化學品發展的機遇與風險。機遇方面:一是“雙碳”政策推動;二是生物經濟政策推動;三是未來市場空間大,預計在未來10年將有20%以上的傳統化石基化工產品被生物基化工品取代,截至2020年該替代率只有不到5%;四是中國市場潛力巨大,未來10年預計中國將有千億美元市場規模的生物基化工品對傳統化石基路線的產品進行替代。

  風險方面:一是技術成熟度仍較低;二是原料獲取受到多方面的限制;三是安全環保問題需要提前考慮。

  中國化工信息中心咨詢CEO黃音國分析了國產替代浪潮下,中國化工新材料產業的發展機遇。黃音國指出,2025—2030年周期將呈現新一輪大宗材料去產能;新的新材料及精細化工龍頭企業涌現;中國企業全球化競爭(出口加?。?;科技及綠色發展成為全行業發展主旋律。當前,產業鏈加速縱向一體化發展,民營大煉化崛起,在規模效應和化工品收率方面高舉高打,投產之后的優勢已驗證。然而,以PX 為代表的大宗化學品將出現產能過剩。企業研發投入將持續增加,高性能材料、改性復合材料、新能源及碳產業在未來10~20年將成為核心競爭力。2022—2030 年中國化工行業發展挑戰和機遇并存,而創新將是全球包括中國化工企業在這輪周期必須面對的最為重要的轉變。黃音國分享了建筑、汽車、電子與通訊、新能源、健康及航空航天這六大化工主要終端應用領域中化工新材料的機遇。

“技術為王”時代已來臨

  與會專家認為,“技術為王”的時代已來臨,對支撐行業升級的綠色低碳技術需求從未如此迫切。與會代表就煉化下游新材料、輕烴及芳烴行業的新技術進行了深入交流。

  歐洲科學院院士、中國科學院化學研究所二級研究員、中國科學院大學教授孫文華表示,聚烯烴樹脂生產技術核心是催化劑與工藝水平。能否打破國外壟斷,實現自主催化劑研發和產業化成為我國科學家和企業家新歷史時期的責任。Ziegler-Natta催化劑是我國普遍研究和使用的催化劑體系,中國科學院化學研究所、石油科學研究院和北京化工研究院是國內最早開展研究的單位,在聯合研究基礎上各自遼寧營口向陽化工廠、燕化高新和奧達科技公司生產催化劑。都是在三井催化劑基礎上,首先完成聚丙烯催化劑,又延伸到聚乙烯。

  孫文華指出,現有聚乙烯與期待中的聚乙烯性能存在差距。聚乙烯性能的提升切入點是分子層次設計合成催化劑,并實現聚合過程的分子剪裁。孫文華團隊多年來對后過渡金屬催化進行研究,真正實現了乙烯催化過程中微結構控制與所得聚乙烯的分子剪裁。其中,鐵鈷催化乙烯聚合獲得高度線性聚乙烯,鎳催化乙烯聚合獲得高度枝化聚乙烯(聚乙烯彈性體)。

  有機物的氣相氧化是一類重要的反應,用于生產順酐、苯酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、環氧乙烷和醋酸乙烯等重要石化產品。反應器大型化對于提高生產的規模、降低能耗物耗、順應綠色低碳生產具有重要意義。常州瑞華化工工程技術股份有限公司董事長徐志剛介紹了大型列管式氧化反應器的設計、制造,提出了大型列管式固定床反應器的放大設計要點和方法,并介紹了其工業應用的效果。

  王紅秋介紹了乙烯工業綠色低碳發展主要技術路徑。一是蒸汽裂解裝置節能降耗,包括提高裂解爐熱效率(裂解爐管強化傳熱技術、裂解爐管抗結焦技術),高效分離技術(傳統分離技術的優化、新型分離技術),智能控制技術與過程模擬技術,蒸汽裂解爐電氣化。二是乙烯生產新技術,包括原油直接裂解制烯烴、生物質生產乙烯、廢塑料生產乙烯、乙烷氧化脫氫制乙烯、CO2生產乙烯。

  環氧丙烷(PO)下游主要包括聚醚多元醇 、丙二醇醚及其酯類、碳酸二甲酯、丙二醇、異丙醇胺、二氧化碳基可降解材料(PPC)、聚醚胺。中國石油吉林化工工程有限公司副總工程師、教授級高工于春梅對這些下游領域的競爭格局進行了深入分析,并對比了PO的四種工藝技術。于春梅認為,綠色清潔生產工藝對氯醇法的替代加快,推動產業整合。

  PO和聚醚行業整合提速,上下游一體化是大勢所趨。PO/SM、PO/TBA、HPPO、CHPPO幾種原料路線技術國產化,應從資源的可得性、技術的先進性、成熟性、區域市場、產業鏈配套等方面全方位比選。下游配套差異化、功能化、區域化是項目成功的關鍵。

  芳烴產業是煉油產業鏈的重要環節,承載著油品結構調整、質量升級的關鍵作用,關系石油化工產業鏈的整體安全和平衡。在“芳烴產業發展論壇”上,與會專家分享了如何借助產業轉型升級優化布局,拓展原料來源,實現節能降耗,提升國產芳烴技術的競爭力。

  中國石化高級專家、中國石化上海石油化工研究院教授級高工高煥新介紹了低苯烯比節能異丙苯技術的開發及應用情況。異丙苯是通過苯和丙烯液相烷基化合成,特點是產物分子比原料分子更大。沸石分子篩受限孔道,易發生堵孔失活,且苯和丙烯比越低,催化劑越容易失活。為改善晶內擴散性,提高催化劑穩定性,并降低苯烯比,中國石化上海石油化工研究院開發了系列專利催化劑并得到了工業化應用。

  中國石油天然氣集團公司高級技術專家、教授級高工徐亞榮介紹了苯與甲醇烷基化技術進展。苯與甲醇烷基化技術是獲取輕質化芳烴、多烷基苯等高品質化學品的重要技術,是石油化工、煤化工相結合,充分利用煤化工的重要產物之一——甲醇作為烷基化反應試劑,生產PX原料或三甲苯和四甲苯等多烷基化苯等高品質化學品,實現了低附加值產品的高值利用。該技術可作為芳烴聯合裝置的技術紐帶,實現芳烴聯合裝置芳烴產品的差異化,提高裝置核心競爭力及抗風險能力。

  中國石化上海石油化工研究院研究二部副主任李經球認為,“雙碳”目標及煉油轉型升級背景下,油品—芳烴—烯烴的一體化是未來發展趨勢,將富含單環芳烴的汽油組分生產輕質芳烴和烯烴原料是推動煉油結構轉型的重要手段?;诰珳兽D化理念,通過甲基轉移、側鏈選擇性脫除、非芳選擇性裂解等過程實現芳烴和非芳烴的選擇性轉化,可最大化生產BTX及優質烯烴裂解原料。李經球重點介紹了基于油品增產芳烴的技術進展,包括重整重芳烴烷基轉移技術、重整重芳烴輕質化技術、催化汽油重組分制輕質芳烴以及芳烴脫烷基制苯技術,這些技術構建了靈活增產芳烴的技術體系,對于推動產業轉型升級具有重要的意義。

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