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中国乙烯,从生产大国向强国迈进

【精益管理网】    时间:2018-12-31   作者:流程工业   来源:流程工业  H - 小 + 大

乙烯作为石油化工行业中最重要的基础原材料,在国民经济中占据了重要地位。改革开放40年来,我国乙烯行业克服重重困难,破除深层技术困难,砥砺前行,取得了突飞猛进的发展。中国乙烯工业从无到有,从小做大,逐步实现了百万吨级乙烯技术、设备的国产化,产业链覆盖范围越发广泛,下游衍生品越来越多。改革开放之初,我国乙烯产能不足40万吨/年,经过40年的快速发展,到2017年底,我国乙烯产能已经达到2455.5万吨/年,规模增长了60倍,已成为仅次于美国的世界第二大乙烯生产国,取得了举世瞩目的成就。

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我国乙烯工业发展历程

我国乙烯工业发展主要分为三个阶段

起步阶段(1962~1977年)。1962年,兰州石化公司500吨/年乙烯装置建成投产,标志着我国乙烯工业的诞生。我国乙烯工业实现了从无到有的历史性跨越,虽然与国外相比,我国乙烯装置规模小,工艺技术水平落后,但是这个阶段的创业历程揭开了中国乙烯工业发展的新篇章。

稳步发展阶段(1978~1998年)。到1978年,我国乙烯产业已初具规模。随着我国改革开放的实施,原油资源和炼油工业得到了不断发展,期间大力引进了S&W和鲁姆斯的先进专利技术,使国内乙烯工艺技术迈进了一大步。1978~1988年,我国乙烯产能从38万吨/年增长到123万吨/年,年均增长12%。从1989年到1998年十年间,乙烯产能增长了297.3万吨/年,达到420.3万吨/年,年均增长13%,并已跻身于世界超400万吨/年能力的六强(美国2548.3万吨/年,日本747.3万吨/年,俄罗斯486.8万吨/年,德国464.5万吨/年,韩国452.5万吨/年)。改革开放的前二十年,我国乙烯产业实现了稳步发展,可以说一步一个台阶,逐步缩小了与世界乙烯生产大国的行业差距。

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快速发展阶段(1999年以后)。从1999年至今,我国的乙烯产业进入了快速发展期,在生产技术、装置规模和单套装置加工能力上都有了相当大的改观。1999年到2008年十年间,我国乙烯产能从435万吨跃升到998.5万吨/年,到2009年年底全国乙烯产能首次突破千万吨大关,达到1177.8万吨/年,稳居世界第二位。全年乙烯产量约1048万吨,比2008年增加2.3%。

乙烯工业发生了天翻地覆的变化

改革开放以来,我国乙烯装置逐步往“大型、先进、节能、高效”方向发展,乙烯工业呈现出规模化、集约化、国产化、绿色化的发展趋势。

规模化发展进步明显。1965年8月,我国第一套以原油为原料的砂子炉制乙烯装置及高压聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈、丙纶、腈纶等主要装置在兰州石化陆续动工,形成了当时全国最大的乙烯生产基地,产能规模5250吨/年,填补了国内石化工业空白。如今,我国陆续建成了茂名石化、镇海炼化等9家百万吨级规模的乙烯生产基地。截至2017年底,我国乙烯总产能达到2455.5万吨/年。

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产业布局不断优化

1998年,中国石油、中国石化两大集团公司成立,两大集团均十分重视乙烯工业的发展。中国石化率先推动了燕山石化、齐鲁石化、上海石化、扬子石化和茂名石化五大乙烯改造,重点是将装置扩能达到经济规模,并调整产品结构。在这过程中,国产化率不断提高,尤其是大型压缩机国产化的成功,为我国大型乙烯装备的成套国产化打下了坚实的基础。国产化率的提高,使建设投资大幅节约,也增强了乙烯企业的竞争力。燕山乙烯是第一家完成二轮改造的,在行业中起到了示范作用,为以后几套乙烯的改造提供了经验。茂名乙烯新线采用的是中国石化和鲁姆斯的合作技术,分离为前脱丙烷前加氢流程,还采用了低压激冷、三元制冷等技术,而且在乙烯企业首次实现以烧石油焦和煤的CFB锅炉替代燃油的辅锅。中国石油也对其麾下的乙烯装置也进行了扩能改造,包括大庆、吉化、独山子、兰化、抚顺和辽化。2006年,拥有国内第一套乙烯装置的兰化通过“并线”方案进一步把产能扩至70万吨/年。

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总体来看,我国的乙烯工业已向规模化、大型化、功能一体化、园区化的方向发展,陆续建成了武汉、大庆、上海等石化乙烯项目及部分煤化工示范项目,逐步形成了以长三角、珠三角和环渤海湾地区为中心的三大乙烯生产产业集群。其中,长三角地区的上海、南京、宁波三大石化基地乙烯产能已超过800万吨/年,占到全国总产能的1/3以上。珠三角地区则以发展乙烯下游高附加值衍生物和终端产品为发展方向。环渤海湾地区依托航运优势,以京津和抚顺为中心,发展大型炼化一体化装置。

不仅如此,煤制乙烯技术得到了长足的发展,丰富的煤炭资源加上国际油价上行带来的利润空间,为煤制乙烯项目带来了发展机遇,也使我国煤制乙烯技术有了较快开展。未来几年,还将有部分项目选择煤制乙烯和甲醇制乙烯工艺路线。

技术创新助推乙烯工业国产化进程。近年来,自主创新在支撑乙烯工业快速发展过程中发挥了很大成效,技术和装置的自主化率和国产化水平大幅提升。2012年10月,中国石油大庆石化公司新建年产60万吨乙烯装置生产出合格产品,宣告我国首个国产化大型乙烯成套技术工业化获得成功,告别半个多世纪以来乙烯技术依赖进口的局面。该装置多项关键技术拥有自主知识产权,并实现主要设备材料国产化。2014年10月,天津石化“百万吨乙烯工程裂解气压缩机组”“大型四列迷宫压缩机组国产化”项目通过中国石化鉴定。至此,国内首套完全自主研发、设计、制造的乙烯压缩机国产化项目画上圆满句号。

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2017年,新投产的惠州炼化二期乙烯装置国产化率升至90%以上,首次实现100万吨/年乙烯裂解气、乙烯气、丙烯气三大机组全部国产化,填补了技术空白,标志着我国大型乙烯机组研制水平跨入世界先进行列。

2018年,由沈鼓集团自主研制、设计、制造的我国首套120万吨/年乙烯装置(惠州炼化120吨/年乙烯装置)如期投产,装置从设计、制造到安装、投产,先后攻克了机组抽、加气结构复杂、大尺寸、宽三元叶轮整体铣制、大型焊接机壳加工制造、裂解气压缩机转子横向振动失稳、高温高压易产生结焦等关键技术难题,打破技术壁垒。同时也标志着乙烯行业核心设备全面国产化实现新的里程碑。

乙烯衍生品市场日趋成熟

乙烯是石化产业的龙头,以乙烯为原料可衍生出品种繁多的石化产品。伴随国内经济的迅速发展及对乙烯需求的稳步增长,2017年乙烯的表观消费量达到2037万吨,同比增长4.2%,较上年增速持平;乙烯的当量消费量在4250万吨左右,同比增长6%,但当量消费量自给率仅达到48%。

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从世界范围看,聚乙烯树脂和环氧乙烷/乙二醇,二氯乙烷、乙苯、α烯烃等也是乙烯消费量较大的领域。2010~2015年期间,线性低密度聚乙烯(LLDPE)、环氧乙烷/乙二醇、高密度聚乙烯(HDPE)增速远高于其它乙烯下游产品。其中,LLDPE、HDPE需求主要受到来自发展中国家包装材料使用量增加的推动,而环氧乙烷/乙二醇消费的高速增长则与东北亚地区巨大的纺织及日化用品消费市场拉动有密切关系。其他如乙苯、醋酸乙烯、α-烯烃和二氯乙烷等受下游市场容量、成熟度及非乙烯原料路线变化等因素影响,消费增速较为缓慢,占比有所下降。

经过几年的发展,国内乙烯的消费结构也发生了一些变化。其中LLDPE约占总消费量的27%、HDPE约占26%、低密度聚乙烯(LDPE)约占11%、乙二醇约占11%、环氧乙烷约占9%、苯乙烯约占8%。其中乙二醇、HDPE和LDPE的自给率最低,分别为34%、49%和53%,供需矛盾突出。目前,国内乙烯当量需求缺口以聚乙烯(含EVA树脂)和乙二醇为主。进口聚乙烯占据国内聚乙烯专用料市场主导地位,主要为满足沿海经济发达地区高端用户需求。

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大宗通用料产品也占据较大市场份额,与国内同类产品形成有力竞争;乙二醇主要用于华东沿海地区的聚酯行业。虽然国内乙烯下游衍生物中以聚乙烯和乙二醇产品供需缺口最大,但这两种产品也将直接面对国外产品的竞争,尤其是中东地区低成本产品对国内的大量倾销。国内蓬勃发展的煤制乙二醇产业也将对国内乙烯路线乙二醇造成较大冲击。预计未来,国内乙烯下游大宗产品发展的重点是聚乙烯专用料牌号,并延伸至环氧乙烷、苯乙烯下游产业链,避免与中东产品的同质化竞争。

此外,市场总规模相对较小、但产品附加值和行业进入壁垒较高的高性能材料如乙丙橡胶、聚烯烃弹性体和精细化原料如α-烯烃等将迎来更多发展机会。

未来发展趋势

加强自主创新,抢占技术高地。我国乙烯行业总体技术水平不高,应借鉴或引进行业先进技术。同时,更应该注重自主创新,发展自己的专利技术,争取赶超世界先进水平,努力使我国由乙烯生产大国向强国迈进。

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未来较长一段时间内,我国乙烯行业需要不断改进和完善已有技术,提高装置的性能,降低投资和综合能耗。在裂解技术上主要突破裂解炉大型化、提高裂解性能、抑制炉管结焦等关键环节。在分离回收新技术方面,主要突破低能耗乙烯分离(LECT)、分凝分馏塔等工艺技术,提高乙烯收率,简化分离流程,减少设备台数,节约投资,降低能耗等。

优化原料供应,满足市场需求。目前我国乙烯生产原料以石脑油为主,占65%,加氢尾油及轻柴油16%,轻烃不足10%。随着我国乙烯产能、产量的迅速增加,其对原油需求也不断增加,原料的优化和综合利用势在必行。一方面,要实现内部挖潜,尽量利用油气田轻质资源,同时努力探索煤基甲醇制烯烃新工艺;另一方面,增加石脑油、轻烃等原料的进口量,并且实现进口来源的多元化。随着我国新型煤化工在国家政策引导和支持下稳步发展,将在一定程度上缓解国内乙烯用石油基原料紧张的压力。

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优化产业布局,促进高质量发展。我国乙烯行业的发展应紧跟世界发展潮流,走规模化、集约化发展路线,逐步淘汰落后产能,引导行业向高科技含量、高附加值的高端产品方向发展。在产能发展上,要改变单纯的扩能增产发展方式,向规模化、联产化、园区化方向发展,形成上下游原料、能源等高效循环利用;在发展方式上,逐步向“低投入、低能耗、低排放、高效率、高效益”转变;在结构优化上,要平衡发展,综合考虑高中低端、上下游产业、地域分布等因素。

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