十九届五中全会提出“坚持绿色发展,促进人与自然和谐共生。”石油炼化行业作为我国国民经济的重要支柱型产业,实现其绿色发展意义重大。当前,随着国内炼化产能过剩加速,市场竞争也愈发激烈,整个行业将经历大洗牌。在当前的形势下,炼化行业面临怎样的机遇和挑战?要实现绿色发展需要从哪些方面发力?炼化下游又有哪些机会值得关注?
11月12—13日,在中国化工信息中心、江苏省化学工业协会、北海市人民政府联合主办,中国化工信息中心传媒中心承办的“2020全国炼化与下游产业发展(北海)大会”上,与会专家就这些话题作了深入的交流探讨。
绿色可持续发展需连续部署
不久前,国家主席习近平在联合国大会上承诺,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,力争二氧化碳排放于2030年前达到峰值,争取2060年前实现碳中和,也就是温室气体的零排放,这对我国环保发展提出了新要求。
国务院发展研究中心副所长、研究员常纪文指出,2016年以来,我国煤化工园区的盈利水平显著好转。全球化工产能扩张将趋势性放缓,相应景气预计会在高位长期维持,给产业升级创造了良好的外部条件。如果说过去20年化工行业的主旋律是上产能、扩规模,那么未来最大的方向就是投研发、补短板。化工行业今后应当瞄准2020和2035年的安全生产和环境保护目标和任务,把握好安全和绿色发展的工作节奏,稳中求进,综合、协调地推进各项环境保护和安全生产工作。具体可通过以下几种方式:
一是在“一带一路”的影响下,开始进入非洲的化工业,比如南非的煤化工园区正在建设;
二是继续严格执法,打击散乱污和违法企业,为行业绿色高质量发展壮大奠定基础;
三是以水资源、能源消耗和排污总量指标和产业准入负面清单管控园区,倒逼化工企业开展清洁生产,发展循环经济;
四是协同控制大气污染物排放,特别是发挥性有机物与粉尘、臭氧的协同控制。对企业进行低碳改造,防止西方国家征收碳关税;
五是相邻区域协调开展一般工业固废与危险废物的处置,促进资源共享;
六是通过技术改造,开展转型升级,并培育与煤化工行业相关的,如瓷砖、铝型材产业;
七是开展股份合作制改造,以及产能替换和产业升级工作,淘汰落后产能,实现共赢,让企业走出困境。
炼化产业应重点关注五大问题
经过改革开放40年的快速发展,我国炼化产业在炼油技术方面取得了长足进步,开发了一批支撑炼油产业升级的重大技术;掌握了引领市场发展的油品质量升级技术;开发了形成效益增长的高附加值产品技术;具备千万吨级炼厂自主设计、建设和运营配套能力;节能减排和清洁安全生产技术普遍推广。中国石化集团经济技术研究院有限公司优化咨询中心经理曹建军表示,我国已攻克了多项“卡脖子”化工技术,部分技术国际领先。其中,重点关键技术实现重大突破,乙烯、芳烃及其下游部分石化基础材料经历了从无到有、从小到大、从引进到具备自主成套技术的发展;具备了利用自主技术设计建设百万吨乙烯、百万吨芳烃工程的能力;主要合成橡胶品种全部形成具有自有技术的成套工艺;高端材料技术快速发展,部分技术取得突破。
曹建军表示,未来,炼化产业应重点关注这五大问题:
一是炼化产能过剩。目前,炼油产能表观过剩明显。预计到2025年,国内炼油能力将超过10亿吨/年,过剩程度加剧。
二是能源安全。我国油气资源禀赋有限,资源替代率差,油气储采比均低于世界平均水平,其中原油储采比仅相当于世界平均水平的1/4。油气对外依存度持续走高,原油对外依存度已超过70%的警戒线,2019年达到73%。
三是碳中和。目前,交通燃料替代快速发展,近期,天然气车是主要替代品。长远来看,电动汽车将成为主要替代品,电动革命影响巨大。
四是结构调整,主要包括炼化产业结构调整和产品结构调整。
五是市场化。需要考虑放开与秩序矛盾、兼顾税收效率与公平、宏观调控与产能冲动、落后产能资源化和产业期望与可实施措施(不只是政策措施)相协调等问题。
芳烃产业应持续加大新技术研发
中美贸易摩擦和新冠肺炎疫情叠加,给我国乃至世界石化产业都带来了巨大影响。在双循环战略的新格局下,我国芳烃行业也面临着新的机遇与挑战。中国石化化工事业部乙烯芳烃室专家贺来宾介绍,我国当前芳烃产业现状为:一是芳烃产业全球产能过剩,东北亚和中国占比较高,中国对二甲苯(PX)产能相对于需求仍有不足,有一定的发展空间;二是民营聚酯企业向上延伸产业链的冲动强烈,炼化一体化和油品需求接近峰值的现实情况使得现有炼化企业同样拥有扩展芳烃产能的欲望;三是产业发展集中度趋高,单套生产规模集中在150万~250万吨/年,区域产能近800万吨年,多产化学品的炼化一体化配置,基于煤炭的热、电、气联产,使得新建装置具有较高的竞争优势;四是聚酯产业链利润向下游转移,上下游一体化趋势明显,小型的独立PX生产企业夹缝中生存。
一德期货高级分析师郑邮飞表示,在投产速度上,PX>精对苯二甲酸(PTA)>聚酯。PX国产化进程加快,明年产能投放集中在下半年,而PTA明年上半年集中投产。中长期看,近2~3年PX都将迎来新产能特别是民营炼化的投产,高加工费的时代一去不复返,部分日韩等没有下游配套的装置将被边缘化。而PTA行业集中度继续提高,行业一体化进程加快,新工艺成本占据优势,新/规划装置竞争优势明显,老/小产能可能会逐步出清,但需要时间。聚酯景气度下滑,惯性增长速度尚可。
贺来宾指出,未来,芳烃新技术的研发方向为:一是原料低值化:基于对二甲苯装置生产成本构成、劣质油品资源溢出及炼油向化工转型的发展需求,开发低成本的非重整源头的苯-甲苯-二甲苯(BTX)芳烃生产技术催化柴油(LCO)、乙烯焦油、重整重芳烃。二是结构调变技术:结合甲醇引入的芳烃间结构调整技术(甲苯择型歧化、重芳烃轻质化、甲苯甲基化、甲醇制烃苯甲基化),优化开发芳烃转移技术及组合工艺,使得同等原料情况下获得更高的目标产品收率。三是流程简单化:开发短流程的PX生产、PX富集和PX分离技术(优化碳八+结晶分离+液相异构化、分子筛膜分离、柱芳烃分离、乙苯抽提)。四是产品精细化:碳九芳烃中分离三甲苯和四甲苯、碳十及以上物料中提取萘、甲基萘等。
聚烯烃产业升级应聚焦高性能化
由于现有聚合工艺及装置不适合于共聚单体含量高的聚合反应,催化剂的共聚能力、耐热性差,高级α-烯烃质量难以满足共聚反应要求等原因,目前我国许多聚烯烃品种仍为空白,如:线性低密度茂金属聚乙烯(mLLPE)、环烯烃共聚物(COC)、聚烯烃塑性体(POP)、聚烯烃弹性体(POE)、新型聚烯烃弹性体(OBC)、三元乙丙橡胶(mEPDM)等。“973”首席科学家、“长江学者”、浙江大学教授李伯耿指出,我国石化(包括聚烯烃行业)急需转变思路,具体可从以下三方面考虑:一是大宗化学品的市场渐趋饱和,而各种专用化学品和化工新材料的需求不断增加;二是生产规模化的利润空间越来越小,而C2B、B2B所要求的柔性制造利润诱人;三是化工生产逐渐由资源的初加工向深加工方向发展。
鉴于目前聚烯烃产品的发展现状,其高性能化仍有很大的发展空间,主要有以下三条途径:一是优化工艺(装置不动)——最受企业欢迎,但有局限性;二是填补空白:受专利保护,买不到技术(卡脖子);三是原始创新。
生物可降解塑料潜在市场巨大
在环保政策的驱动下,聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚ε-己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等生物降解塑料,在一次性餐具、包装、农业、汽车、医疗、纺织等领域的应用正迎来市场发展新机遇。生物降解塑料的改性材料,以及相关助剂,包括抗水解剂、增韧剂、成核剂、抗菌剂也会有新一轮的创新。
中国石化仪征化纤有限责任公司高级专家、教授级高工戴钧明指出,在环保政策的驱动下,生物降解塑料PBXX(PBST、PBAT、PBSA、PBS)等,在一次性餐具、包装、农业、汽车、医疗、纺织等领域的应用正迎来市场发展新机遇。PBAT是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好的降解材料之一,典型代表为德国BASF公司的Ecoflex?誖和意大利Novamont公司的Origo-Bi,以及国内的金发、金晖兆隆和蓝山屯河,主要应用于包装薄膜,农用薄膜,一次性塑料袋、餐具等一次性用品,发泡材料(包装、鞋材等)和PLA改性。
惠生工程(中国)有限公司首席科学家、教授级高工李延生指出,作为生物可降解塑料,聚乙醇酸(PGA)和PLA已成为新材料领域的开发重点产品。PGA与目前发展极快的PLA产品性能极为类似,而成本仅为其1/2,有明显的性能优势与价格优势。由于具有出色的可生物降解性、绝佳的气体阻隔性和优良的机械性能,PGA广泛应用于生物医学(医用缝合线、药物控释载体、骨折固定材料、组织工程支架、缝合补强材料等)、通用塑料(作为完全可生物降解性塑料,取代广泛应用的生物稳定通用塑料)和其他方面(用作除草剂的缓释体系,食品保鲜阻隔材料)。2016年,PGA全球市场规模已超过60亿美元,预计2024年市场规模将超过90亿美元,未来市场前景广阔。
先进分离技术助力石化行业高端化转型
“十四五”期间是我国从石化大国向石化强国转变的关键时期,高质量发展仍是石化行业的重中之重。要实现高质量发展,离不开高端化工技术的突破。作为化工生产的重要单元,先进化工分离技术在化工行业整体转型升级中正扮演着越来越重要的角色。在同期举办的“(第八届)国际化工分离技术大会”上,与会专家也就炼化及其下游的分离技术作了相关分享。
中国化工信息中心党委副书记李中指出,化工分离是化工生产的重要单元,无论是石油炼制、化肥农药、塑料化纤、纳米材料,还是脱硫等生产都离不开化工分离技术,它往往是获得合格产品、充分利用资源、能源和控制环境污染的关键步骤。因此,石化行业的高质量发展与化工分离技术的提升包括分离效率提升、处理能力加大、工程放大、新型分离技术的研发和应用等息息相关。
中国工程院院士、杭州水处理技术中心研究员高从堦指出,石化行业是我国国民经济的支柱产业,其目前发展面临能源消耗高、污染排放高和资源利用率低的“两高一低”和环保标准更加严格的问题。膜技术可应用于石化行业诸多领域,在石化行业绿色发展中主要有固液分离、液液分离、气体分离、气固分离和强化技术五大方面的应用,可助推行业高质量、绿色化发展。但膜技术在石化行业的应用也存在三大问题:一是石化行业工艺过程极其复杂,对膜性能和品种要求极高;二是膜工艺技术开发力度不够,嵌入石化行业主流程难度大;三是膜技术在石化行业的应用受到相关行业制约严重。
针对以上问题,高从堦建议:
从政策层面,一是要鼓励已有膜技术的推广应用,如分子筛绿色工艺、膜反应器技术、中水回用技术、油气回收技术、氢分离技术等;二是要编制膜技术中长期战略规划,结合石化行业绿色发展,有序推进膜技术的实验室研发、工程放大和产业推广;三是要有效整合政产学研用资源,建立膜技术研发单位和石化企业的高效合作平台,强化产业集群效应;四是要建立膜材料和膜过程原始创新研究体系,着力开发颠覆性膜技术促进石化行业绿色发展。
从技术层面,一是优化设计膜结构,提升膜通量和抗污染能力,推进石化行业分离过程的绿色发展;二是加强特种膜原位过程技术开发,促进石化行业高温、反应等苛刻工业过程的绿色发展;三是要重视原始技术创新,力争形成石化行业的颠覆性技术。
南京师范大学教授、江苏省萃取分离工程技术研究中心主任顾正桂指出,目前,石化行业在生产中存在生产方法及工艺落后、关键装置缺少创新性、副产物资源化力度不够、“三废”资源化力度不够等问题。绿色分离技术主要有萃取精馏精制中间体及资源化副产物技术和液液萃取技术两大类。催化裂化轻循环油(LCO),在国外主要用于调和燃料油和加热油等,在国内主要是通过加氢精制或加氢改质生产清洁柴油产品。年处理100000吨重质LCO,可创利税约22162万元,经济效益可观。
中海油天津化工研究设计院院长于海斌表示,我国石化行业的主要任务将是在控制炼油能力过快增长的同时,努力调整装置结构和产品,实现产业转型升级,达到高效利用石油资源、生产过程清洁化和油品质量升级、降低柴汽油比和利用过剩油品增产化学品的目的。
汽柴油吸附分离核心技术原料适应性强,可处理汽油、石脑油、催柴、焦柴、直柴、混合柴油;分离效率高、分离过程环保,分离产物纯度高,为物理分离过程,无三废排放;工艺流程简单,设备投资低(100万吨/年吸附分离装置,投资仅2亿元);工艺条件缓和、操作成本低(一次通过,吨原料分离成本60~70元),另外,还可根据市场需求,调整工艺条件,灵活控制产品比例,以产品的多元化、灵活化,增强企业的抗风险能力。分离后产物可通过重芳烃轻质化、白油精制、乙烯裂解/催化裂解等技术转化为芳烃、烯烃、高端溶剂等高附加值非油产品。