欢迎来到中国化工信息杂志
“双碳”战略下炼化产业的机遇与挑战
2022年1期 发行日期:2022-01-06
作者:■ 中石油吉林化工工程有限公司副总工程师 于春梅

  针对2021年以来能源化工产品火爆的市场形势和企业强烈的投资欲望,中央及时而果断地采取了降温措施。下半年国务院发布《2030年前碳达峰行动方案》,国家发改委发布《完善能源消费强度和总量双控制度方案》,国家发改委等五部门联合发布《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平(2021年版)》等,产业政策密集出台,旨在指导各地科学有序做好高耗能行业节能降碳技术改造,遏制“两高”项目盲目发展,为实现双碳目标提供重要支撑。今后降碳减排、降低能耗无疑将成为炼化行业发展的主旋律。

炼化行业呈现四大趋势

  1、炼油产能过剩加剧,淘汰落后产能大势所趋

  2019年我国炼油能力达到8.9亿吨/年,“十四五”期间仍有多个炼化一体化项目建成投产,预计2025年我国炼油能力将达到9.8亿吨/年。《2030年前碳达峰行动方案》中明确要求,到2025年,国内原油一次加工能力控制在10亿吨/年以内,主要产品产能利用率提升至80%以上。预示着我国油品及炼油副产品将面临供应的天花板。2021年10月发布的《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提到,“未纳入国家有关领域产业规划的,一律不得新建改扩建炼油和新建乙烯、对二甲苯、煤制烯烃项目。”新建炼化一体化受严控,新增炼油能力政策制约较大。

  另一方面,随着电动汽车、可再生能源的发展,成品油供应过剩加剧,对炼油落后产能的淘汰是必然趋势。据估算,未来4年内,我国原油一次加工能力需淘汰5000万吨/年。

  炼油能力的严控必将影响下游基础化工的发展,淘汰炼油落后产能使得来自炼厂副产液化气石油焦、硫磺、沥青等产品供应和贸易流向受到影响,其中影响较大的是碳四资源减少,炼化一体化工厂由于乙烯原料轻质化改造及烷基化油项目的建设基本实现碳四资源自用。碳四资源商品量的减少和供应渠道的变化,对碳四深加工企业影响较大。

  2、传统大宗石化产品竞争激烈,向下游高端化延伸

  炼化一体化工厂在减油增化,燃料型炼厂转产化工原料,传统大宗石化产品供应急剧增加,而需求已进入减速发展期,预计到2025年国内大宗石化产品将面临70%左右的过剩。乙烯产业链面临隐形过剩压力,丙烯产业链存在全线过剩的隐忧,碳四产业链合成橡胶产能严重过剩。

  “双碳”目标、“能耗”双控,使得基础化工项目审批更加严格,高污染高排放的生产工艺将面临淘汰,节能减排的新工艺路线替代传统的工艺路线得到有序发展。新材料、高端精细化学品等高附加值的产品普遍具有投资体量小、附加值高、碳排放少、能耗低,以及项目审批门槛低的优势,因而成为投资热点。但高端化学品技术门槛高,市场容量有限,面临技术和市场的双重风险。

  3、原料向多元化方向发展,轻烃资源利用成为热点

  炼化生产将呈现石油、油田轻烃、二氧化碳、工业尾气、生物质、废高分子材料等原料的多元化供应格局。

  减少高碳资源消费,提高轻烃资源利用率,是炼化企业节能减排的有效途径。企业应统筹考虑国内外轻烃资源,拓宽原料来源渠道,降低生产成本。

  轻烃原料路线的新技术应用是实现节能减排的有效途径,甲烷制乙烯、丙烷制丙烯酸、丙烷制烯腈等技术正在进行技术迭代升级。原油直接裂解制乙烯大大缩短生产流程,降低生产成本,大幅降低能耗和碳排放。

  4、新能源与石化产业耦合,实现能化共轨

  针对我国富煤贫油少气的资源禀赋,碳达峰必定要建立在对煤炭消耗的控制上。因此,终端电气化率提升和前端电力的深度脱碳是减碳降碳的关键。做好光伏、风电等可再生能源发电与石化产业耦合是炼化行业的发展方向。今后,绿色电力供应装置用电将成为实现碳中和目标的重要途径。

  绿氢——电解水制氢,氢气生产甲醇、合成氨、1,4-丁二醇(BDO)等。光伏的增量,受限于电网的消纳能力,目前“光伏+制氢”是深受青睐的发展模式。氢气的消纳和生产化工产品相结合,实现能化共轨。目前尚需解决的问题是:新能源发电的不稳定性与化工装置生产连续性的矛盾;电解水制氢生产的甲醇、合成氨成本高,缺乏经济性问题,降低风光发电制氢成本是新能源发展面临的课题。

  绿氧——替代空分,降低燃烧碳排放;作为化学品生产原料。

  大型的炼化企业几乎都有自备电站,能大幅降低生产成本。以再生能源电力替代传统煤电,使用可再生能源电力来运行自身装置,减少二氧化碳的排放,大炼化企业积极谋划、运筹绿电项目。可以预见,未来配套绿电的大炼化企业和没配套绿电的中小化工企业的盈利能力将出现明显的分化。

行业面临新的机遇与挑战

  1、化工新材料行业迎来发展黄金期

  高端聚烯烃

  2020年我国高端聚烯烃产量约580万吨,消费量1280万吨,自给率仅45%,对进口依存度较高。国外α-烯烃生产能力达535.3万吨/年,而我国大规模α-烯烃生产仍处于空白。国内以乙烯三聚生产1-己烯为主,产能较小,与国外差距较大。中石化、中石油正在引领国内聚烯烃产品逐步向高端化升级,提高技术转化和应用。

  用于光伏封装胶膜的聚烯烃弹性体(POE)和乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)发展前景看好。2019年国内POE消费量为25万吨,全部依赖进口。随着国内光伏双玻组件、双面电池的大规模应用,POE胶膜将进一步提升市场规模。目前,万华化学、山东京博、惠生公司、天津石化、茂名石化等企业从中试到产业化项目已进入赛道。

  2019年我国光伏级EVA产量仅13.4万吨,消费量53.19万吨,进口依存度高达75%。国内EVA产品主要以中低端发泡为主,光伏、涂覆、膜料等EVA高端产品较少;高VA含量的高端产品仍依赖进口。国内在建的EVA生产能力为175万吨/年,产能将翻番。但新建EVA装置生产光伏膜料需要较长装置调试和探索磨合期,未来1~2年光伏料供应仍然紧张。

  国内超高分子量聚乙烯(UHMWPE)以生产中低端产品为主,进口料占领了高端市场。目前有效产能5.2万吨/年,在建产能23万吨/年。随着UHMWPE国产化技术的突破,投资进入高速增长期。未来低端板材、纤维民用产品竞争激烈,军用材料、锂电隔膜、滤材、医疗等领域发展潜力大。

  超高压输电、风电材料

  超高压输电线路对新材料的需求,如交联聚乙烯(XLPE)等产品,将迎来需求的爆发。“双碳”目标下,我国风电行业已进入一个持续的高速发展期。生产风机叶片的主要原料碳纤维、环氧树脂及环氧树脂固化剂聚醚胺等需求快速增长,供不应求。

  锂离子电池电解液

  新能源汽车快速发展带动动力锂电池需求大幅增长。锂离子电池电解液以碳酸酯类为主,包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)等。电池级DMC作为主流的电解液溶剂也必将乘新能源汽车发展之风,未来需求不断增加,市场迎来快速扩容期。

  “十四五”我国新材料在产业政策的鼓励下,及高质量发展的引导下,将提速换挡,进入高速发展阶段。企业从基础化工原料延伸到新材料生产,对技术的先进性、产品质量的稳定性、客户的粘性、定制化服务及研发实力都是一种考验,胜出的才是王者。

  2、绿色低碳工艺对高能耗/高污染工艺的替代

  “双碳”背景下,相关高耗能的化工行业将会面临一次深度的供给侧结构性改革,电石作为高污染、高耗能、高碳排放的“三高”产品,发展受限。国内电石原料路线的化工产品主要有PVC、醋酸乙烯、BDO等,其中电石法占据了总产能的80%左右。

  能耗双控下,电石供应受限,生产成本增加,价格强势上涨,带动下游PVC、醋酸乙烯、BDO等产品价格暴涨,终端产品承压较大。电石法PVC、醋酸乙烯、BDO产品的质量与石油化工路线的产品质量有一定差距,在高端应用上受到制约,乙烯法PVC、醋酸乙烯迎来发展的黄金周期。

  BDO供应短缺、价格高涨制约了下游可降解塑料PBAT、PBS的生产。未来天然气路线的炔醛法、正丁烷-顺酐法、丙烯-烯丙醇路线的BDO有成长空间。

  3、煤化工面临诸多尖锐挑战,新增产能难度加大

  我国现代煤化工中煤制烯烃、煤制乙二醇发展最快,其中煤制烯烃产能占烯烃总产能的20%以上,煤制乙二醇产能占乙二醇产能的37%,成为石油化工产业的有益补充。当今煤化工发展遇到CO2排放、能耗双控、市场竞争、水资源短缺等诸多挑战,新上项目难度加大。

  对于现有的煤化工装置,考虑新能源与煤气化相结合,电解水制绿色氢氧,走出化石能源消费企业用CO2换H2的怪圈,实现煤、化、光、电、热多联产,是目前电解水制氢成本较高的前提下,实现煤化工与新能源耦合的可行方案。2021年12月,中央经济工作会议明确表示,新增可再生能源和原料用能不纳入能源消费总量控制,创造条件尽早实现能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变。传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上。要立足以煤为主的基本国情,抓好煤炭清洁高效利用,增加新能源消纳能力,推动煤炭和新能源优化组合。

  4、可降解塑料及废塑料的回收利用产业蓬勃发展

  随着2020年初限塑令的实施,废塑料回收利用引起广泛重视,禁(限)塑令必将加快我国石油化工合成材料消费峰值提前到来。2021年12月3日,工信部印发《“十四五”工业绿色发展规划》,提出八个主要任务:实施工业领域碳达峰行动、推进产业结构高端化转型、加快能源消费低碳化转型、促进资源利用循环化转型……其中提到,发展聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚羟基烷酸、聚有机酸复合材料、椰油酰氨基酸等生物基材料。PBAT、PBS、聚乳酸、PGA、PPG等可降解塑料投资受到政策驱动呈现爆发式增长,而原料BDO成为制约发展的瓶颈。

  5、二氧化碳的资源化利用,是实现“双碳”目标的途径

  二氧化碳的资源化利用可实现发展和减碳的最好兼顾途径,利用方式主要包括生物转化(光合)、矿化利用、化学品合成、碳捕集/利用与封存技术。

  在化学品合成方面,二氧化碳制DMC、二氧化碳加氢制甲醇、二氧化碳制芳烃等生产技术日趋成熟,二氧化碳生物发酵生产乙醇、二氧化碳逆合成碳氢化合物的研究也正在开展。二甲基甲酰胺(DMF)、可降解塑料PPG产业化正在推进中。

未来发展建议

  1、研究市场变化,炼化企业理性慎重选择油转化项目产品方案

  在炼化一体化改造中,生产化工产品时,要对炼厂资源、区域市场、物流等情况进行综合分析比选,来确定化工产品深加工方案,应慎重考虑“宜烯则烯,宜芳则芳”方案。例如,民营大炼化浙石化、恒力石化、盛虹石化走的是增产芳烃路线,打造炼化-PX-PTA-聚酯化纤全产业链。“十三五”期间,我国PX呈井喷式发展,产能面临过剩的压力。对于新进入的投资者,如果缺乏产业链的配套,竞争中将处于劣势。企业应研究自身的特点和优势项目基础,比选走芳烃链和烯烃链的优劣势。炼化一体化减油增化的氢耗高,若选择芳烃路线,重整副产氢,供给炼油加氢装置,成本优势突出。而选择重烯烃、轻芳烃的产品路线,则副产氢气少,只能采用沥青、渣油造气产氢,增加了能耗、碳排放。因此,企业应权衡利弊,慎重决策。

  2、加强国企和地方民企的合作进行延链和补链,形成优势互补

  民营大炼化加速布局新能源、新材料、可降解塑料领域,有望凭借资源、规模效应、全产业链一体化能力获取较高竞争优势。国有炼化企业则有所不同,以生产基础化工原料为主,向下游精细化发展并不一定适合,如生产小众化产品或规模化而产品复杂的精细化工产品,存在销售客户小而杂,对服务要求高,销售困难的问题,这一点民企更具优势。在布局产业链时,应充分考虑自身优势。产业链延伸到精细化工,国企和民企合作打造产业链一体化优势。

  3、跨行业能源耦合发展潜力巨大,且任重道远

  能源耦合可以大幅降低化工项目的能耗水平及排放总量,对于提高产品市场竞争力具有重要意义,具有显著的经济效益和社会效益。

  目前跨行业能源耦合多联产系统集成和设计优化尚未形成完整的理论体系,都是在探索实践阶段,根据多个行业和产品的市场定位,通过对工艺单元、中间产物、目标产品市场变化等方面的互补性分析,针对性地设计整合出合适的生产工艺路线进行耦合优化,从而实现理想的能源耦合联产。部分地方政府及企业凭借区位和资源优势,率先尝试将煤、化、光、电、热进行跨行业耦合联产,在大型化工项目周边建设风力、光伏发电等,为化工项目提供可再生能源电力的同时,可以制氢、供热,提供动力及化工原料,力争为能源革命做出示范。

  总之,“双碳”战略下,我国炼化行业的生产重心将逐步从保障成品油需求和质量升级转向生产化工产品、化工新材料,以及更清洁的交通运输能源、炼油特色产品并重,炼化一体化程度进一步提升。同时,通过关停并转、优胜劣汰,最终形成与市场需求结构相匹配的产能。炼化企业将从原料结构、加工路线到产品结构进行全方位升级,积极拥抱数字化及智能化为上下游赋能;通过技术装备节能改造、负碳吸收技术、资源和能源的绿色低碳化、“三废”资源化利用,切实降低全产业链的能耗及排放。


当前评论