轻烃裂解制烯烃及下游产业可行性分析

刘杰

(天津渤化化工发展有限公司,天津300040)

近年来轻烃裂解制乙烯路线受到国内企业广泛关注，在东部沿海区域特别是天津等城市发展轻烃裂解及下游产业具有很大优势，能够为发展绿色新材料产业、实现高质量发展奠定坚实的产业基础。

1 国内化工行业面临的困难与挑战

1.1 地方规划调整变更

2017 年，国务院办公厅下发了《关于推进城镇人口密集区危险化学品生产企业搬迁改造的指导意见》，通过危险化学品生产企业搬迁改造，降低城镇人口密集区安全和环境风险。之后各省市陆续出台政策对化工项目审批严格管控。如2017 年底，天津下发《天津石化产业调结构促转型增效益实施方案》，新建石化化工项目必须进入南港工业区，临港经济区和大港经济区企业的发展受到了不同程度的限制。

1.2 传统化工行业发展受限

目前，传统化工行业的发展受到诸多方面的限制。氯碱化工行业高能耗、高排放且附加值偏低[1]，受供给侧改革影响，部分规模小、环保问题严重的企业陆续关停；煤化工在日趋严格的环保要求和国家对生态文明建设及污染防治攻坚战的要求下，原料煤受原煤消费量减量控制和综合能源消费量总量控制[2]，现有装置特别是东部沿海区域装置很难扩大生产规模；精细化工及其他传统化工行业也面临类似的问题。

1.3 安全环保形势日趋严格

今年来地方安全环保趋势日趋严格。例如2015 年后，天津市在危险化学品建设项目立项阶段，对涉及“两重点一重大”的危险化学品建设项目严把项目审批关。依据天津市有关规定，除国家级与市级重点危险化学品项目外，其他危险化学品项目原则上不予批准，存在重大安全隐患或工艺设备不符合安全生产标准的项目一律不得投产。环保方面，天津环保标准对企业的约束力度逐年加大，环境监管及污染物排放标准是京津冀最严的。首先在大气污染物排放上，执行石油化工、橡胶制品及合成树脂行业中全国最严的大气污染物特别排放限值，65 蒸t 及以上燃煤锅炉执行全国最严的超低排放及烟温控制，VOCs 及恶臭执行全国最严的有组织和无组织控制限值；其次在雨污水排放上，直接排放污水的排放限值已达到地表水Ⅳ类质量标准，对间接排放设定相当于直排的色度限值，非汛期禁止排放雨水等渤海治理溯源攻坚措施为全国最严厉；在固废危废排放上，企业贮存危险废物不能超过6个月，也是全国最严标准。

2 轻烃裂解装置的优势

2.1 符合国家产业政策

乙烯、丙烯原料的多元化、轻质化，提高国内烯烃供应能力和综合竞争力，是“十三五”国家石化工业鼓励支持发展的重要方向。

2.2 乙烯及下游市场缺口大

我国是仅次于美国的第二大乙烯生产国。2018 年乙烯当量自给率不足60%，聚乙烯自给率仅53%。从发展趋势看，国内乙烯行业总量不足与结构性短缺并存，仍有较大发展空间，行业产能仍处于持续增长阶段，预计到2020 年和2025 年国内乙烯产能将分别达到3205 万t/a 和4200 万t/a，而同期需求量将分别达到4900 万t 和5680万t，供需缺口将长期存在[3]。

2.3 工艺路线优势明显

轻烃裂解具有投资省、烯烃收率高、占地小、排放少的优点，投资收益率明显高于其他原料路线（见表 1)。

表1 乙烯不同原料路线比较

2.4 技术成熟可靠

蒸汽裂解制烯烃技术成熟，已有数10a 成功应用的经验，技术上不存在瓶颈。几大专利商Lummus、Technip、S&W、KBR、Linde 和中国石化等均可提供成熟乙烯技术。S&W 公司是国际著名乙烯专利商之一，2000 年以来50%的乙烯装置采用S&W 公司。

3 方案可行性分析

3.1 经济性分析

轻烃裂解装置可采用乙烷、丙烷、丁烷和其他轻烃作为原料。按照布伦特原油60 美元价格体系和2018 年市场均价体系，进一步对不同原料组合方案下裂解装置投资收益情况做了深入的对比分析和研究，如表2 所示。原料越轻、直链越多，乙烯收率越高、效益越好。

3.2 原料保障分析

乙烷供应来自美国页岩气。近年来美国乙烷产量快速增长，出口大增并有望持续。根据相关数据和预测，美国2017 年乙烷总产量145 万桶/d，2020 年将达到 200 万桶/d，2025 年将达到 260 万桶/d。但今年5 月以来，中美贸易摩擦持续升温，现阶段从美国采购乙烷的政治风险较大。

丙烷和丁烷的供应主要来自北美、亚太和中东，现阶段供应过剩。美国是目前最大的丙烷、丁烷生产国，2016～2018 年出口高点时超过100 万桶/d；中东地区丙烷、丁烷出口量一直维持高位，我国超过60%的供应来自中东地区。此外，国内部分企业自运营PDH 装置以来，积累了成熟的原料采购和码头、库区管理经验，国内外市场信誉度高，丙烷、丁烷供应相对于乙烷更有保障。

表2 不同烷烃进料时项目投资和收益率比较

3.3 物料平衡分析

建设轻烃裂解装置，综合考虑装置投资、码头库区等公用工程配套的建设，乙烯产能达到100万t/a 以上规模时经济效益较好。根据目前市场需求，乙烯下游可配套建设高密度聚乙烯HDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE 和聚烯烃弹性体POE等产品；如采用丙烷、丁烷进料，会副产部分丙烯，下游可配套建设丙烯腈、丙烯酸等产品，延伸产业链的同时提升装置的整体抗风险能力。

3.4 落地条件分析

从海外进口轻烃原料建设裂解装置，除水、电、燃气、蒸汽等公用工程外，还需配套建设码头和库区，需专用液体化工码头泊位和乙烷/丙烷低温储罐以满足原料的接卸和储存要求。天津南港工业区配套条件优越，此外，南港工业区目前已经具备通航10 万t 级船舶的航道条件，并于2018年1 月5 日正式通过国家验收实现口岸开放。

4 发展建议

乙烯、丙烯原料的多元化、轻质化，提高国内烯烃供应能力和综合竞争力，是“十三五”国家石化工业鼓励支持发展的重要方向。现对东部沿海特别是天津市化工产业发展提出如下建议：

1）发展轻烃裂解及下游产业。在东部沿海等安全环保形势日趋严格的省份，传统化工行业发展受限，利用国外优质廉价的轻烃资源发展轻烃裂解制烯烃，对于解决发展所需石化原料，实现持续、稳定、健康、高质量发展具有重要的战略意义。乙烯、丙烯下游产业延伸，将为发展绿色新材料产业、实现高质量发展奠定坚实的产业基础。

2）选择合适的原料供应。现阶段乙烷采购存在不确定性，风险较大，建议以丙烷、丁烷进料模式先期启动项目建设。轻烃裂解装置建成后，有充足的原料保障，待中美贸易正常后，再考虑引入部分乙烷作为原料，整体竞争力和抗风险能力进一步提升。

3）开放合作建设方式。引入合作伙伴，在资本、技术、人才、营销等方面开展深层次的合作。特别是国有大中型企业，应实现投资主体多元化，建立先进的现代企业制度，使运行机制更加适应市场经济的要求。