浅谈裂解C5综合利用现状与发展前景

丁前川　徐茂

摘 要：工业用裂解C5是蒸汽裂解制乙烯装置的副产物，一般约为乙烯产量的10%-20%，受蒸汽裂解原料不同，收率不同。工业用裂解C5主要用于生产C5石油树脂;分离提取环戊二烯、间戊二烯、异戊二烯;调和汽油和作为化工生产的原料。C5下游产品应用于橡胶、黏合剂、印刷油墨、高档涂料、交通路标漆、热熔胶行业、医药、农药等行业。

关键词：裂解C5;分离;现状;发展趋势

1 工业用裂解C5供应

1.1 2014～2018年工业用裂解C5产能产量表观消费量

2014～2018年国内裂解C5产量先减后增，年均复合增长率在-0.84%。同期国内裂解C5表观消费量先减后增，年复合增长率-0.7%。2014～2018年国内裂解C5持续供不应求，部分下游企业因原料短缺而停产，使得表观消费量下降。随着2016年中国开始进口国外C5，其后伴随着产量提升，以及进口量的增加，2016-2018年表观消费量上升。

1.2 2019～2021年中国裂解C5供应变化

2019～2021年国内新增乙烯产能1665万t，其中石脑油裂解产能1260万t，占到新增产能的75.7%。新增石脑油裂解装置带来的裂解C5产能增量在132.8万t。但因2019年天津石化20万t/a的石脑油裂解装置永久性停车，因此至2021年国内裂解C5产能预计增加130.2万t。预计2021年，新投产的乙烯项目产出的裂解C5产量在91.5万t左右，裂解C5总产量预计增加106.9万t。

1.3 中国裂解C5产量地区分布

从供应量上来看，2018年我国裂解C5供应量最大的区域在华东，占比28.3%，因华东当地所有产量完全投入市场，而华南地区目前中海油壳牌一期产出的裂解C5未投入市场。至2021年供应量最大的区域预计依旧是华东地区，占比35.8%。虽然至2021年中海油壳牌一期产出的裂解C5将流入市场，但华东地区浙江石化两期项目投产，将大大增加当地供应。同时受华东、华北、东北等地市场供应增加影响，华中、华北市场份额将下降。

2 C5馏分综合利用现状

2.1 裂解碳五中的主要成分

2.1.1 裂解C5餾分主要来源

裂解C5馏分主要是来自于石脑油或其他重质裂解原料蒸汽裂解制乙烯的副产物，一般占乙烯产量的10%左右，受裂解原料影响C5馏分成分出现相应变化，因富含异戊二烯、间戊二烯、环戊二烯等二烯烃组分而备受瞩目。自1982年上海石化组织开展碳五综合利用联合攻关以来，30多年来我国在裂解C5馏分综合利用方面取得了长足的发展。

2.1.2 裂解C5馏分组成

裂解C5组成非常复杂，有30多种沸点相近的组分，其中含有链烷烃、链烯烃、环烷烃、环烯烃、二烯烃、炔烃、烯炔烃以及它们的碳架异构体、双键和三键异构体、顺反异构体等多种组分，且彼此间容易形成二元或三元共沸物，因此如果要将C5馏分中的各单组分单独分离难度很大;裂解C5馏分主要由二烯烃组成，其中异戊二烯、环戊二烯（双环戊二烯）和间戊二烯的含量约占混合C5馏分总量的一半以上，这三种双烯烃组分也是C5资源利用的重点。

2.2 裂解C5馏分分离加工主要方法

对于裂解C5馏分，使用不同馏分工艺，可得到不同纯度的C5馏分产品，相对于其他国家，我国未掌握碳五分离技术之前，一直将副产的C5馏分作为燃料直接使用，后来在原国家计划委员会高度重视和大力支持下，我国才开始重视裂解C5资源的开发利用。对裂解C5各馏分分离加工方法主要有三种：全组分分离、部分分离和直接利用;全组分分离是从碳五馏分中分离出异戊二烯、间戊二烯、双环戊二烯和单组分;部分分离是从碳五馏分中仅分离出异戊二烯、间戊二烯、双环戊二烯和单烯烃中的部分产品;直接利用则是加氢饱和作为乙烯裂解原料使用，或者作为调节汽油的一种组分。

2.3 异戊二烯利用现状和利用现状

异戊二烯的主要用途是在橡胶和精细化工行业，在橡胶应用方面异戊二烯是合成橡胶的重要单体，主要用在合成异戊橡胶、苯乙烯--异戊二烯--苯乙烯（SIS）嵌段共聚物和丁基橡胶等行业，根据相关数据，2018年国内工业用异戊二烯产能约33万t/a，产量约18万t/a;其中异戊橡胶行业消耗异戊二烯约4.4万t，约占异戊二烯产量24.5%;苯乙烯--异戊二烯--苯乙烯（SIS）嵌段共聚物行业消耗异戊二烯约9.5万t，约占异戊二烯产量52.8%;丁基橡胶行业消耗异戊二烯约0.66万t，约占异戊二烯产量的0.11%，以上三各橡胶行业对异戊二烯的消耗量占据了异戊二烯年产量的77.4%。精细化工行业异戊二烯的应用主要体现在两方面：一是甲基庚烯酮、维生素E、芳樟醇最终合成芳樟酯等香精香料、等;二是经异戊烯醇合成高效低毒农药除虫菊酯类杀虫剂的中间体贲亭酸酯。精细化工行业对异戊二烯使用量所占比例较少，2018年精细化工行业异戊二烯的消耗量约3.14万t，只占异戊二烯产量的0.04%。

2.4 间戊二烯主要用途

间戊二烯当前主要应用于生产C5石油树脂和固化剂甲基氢化苯酐（包括甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐）;除此以外还可生产：间戊二烯浓缩物树脂，特定的高含量单烯烃改性的间戊二烯浓缩物树脂、芳香族改性的间戊二烯浓缩物树脂，萜烯改性间戊二烯树脂，芳香族和萜烯改性间戊二烯树脂等等;碳五石油树脂具有酸值低、混溶性好、耐水、耐乙醇和耐化学腐蚀等特点，同时还具备调节黏性、热稳定性好，广泛应用于橡胶和黏合剂的增黏剂、涂料、路标漆、油墨、造纸等行业。间戊二烯还可以生产甲基氢化苯酐，甲基氢化苯酐中的甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐是性能优良的液态有机酸酐类环氧树脂固化剂;氢化酸酐类固化剂配合低黏度环氧树脂，可形成黏度低、有良好浸渍性、使用周期长和具备良好综合机电性能的固化物，是电子、电机工业及变压器浇筑产品等行业首选的原材料。

2.5 环戊二烯/双环戊二烯用途

因环戊二烯（CPD）本身的活泼性以及工艺制取上的特点，工业上一般先将环戊二烯二聚成双环戊二烯（DCPD），然后再经过解聚或再二聚得到各种纯度的环戊二烯或双环戊二烯，根据其纯度可将双环戊二烯分为聚合级（质量分数≥99%）、乙丙橡胶（EPDM）级（95%≤质量分数≤99%）、聚酯级（80%≤质量分数≤85%）、低纯度级（68%≤质量分数≤80%）。不饱和树脂是种应用比较广泛的热固性树脂，一般是由二元酸和二元醇缩聚反应产生，具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物，按功能用途一方面可作为基体材料，通过玻璃纤维增强制作复合材料，用于风电能源、轨道交通、绿色建筑、轻量化工程、医学等领域;另一方面可以和无机填料混合做成非增强材料，用于人造石、涂料、浇铸工艺品等领域。

3 工业用裂解C5供需趋势预测

2019～2021年中国炼化一体化项目集中投产，至2021年预计国内裂解C5产能增加130.2万t。虽然C5深加工领域仅有一套45万t/a C5分离及配套树脂装置投产，但预期新型炼化一体化项目配套C5分离及树脂装置为大概率事件。因此预计C5分离新增产能将有89万t。由于终端SIS、石油树脂、UPR、DCPD加氢树脂等预计国内需求增量有限，裂解C5及其深加工产品一系列产品均面临过剩，而随着一系列新项目投产，供给结构改革将在C5行业进一步加深，现有的落后产能存在被淘汰的风险。

4 结语

裂解C5近几年将迎来爆发式增长。首先打破近几年供应不足的现状，之后将逐渐出现过剩现象。而从目前国内C5深加工情况来看，上下游合作稳固，原料多数实现管输。而管输原料带来的成本优势也将在未来竞争中逐渐凸显竞争优势。反之，随着终端竞争加剧，裂解C5及其下游或将出现淘汰落后产能的过程，局部地区缺乏竞争力下游企业存在被淘汰危机。

参考文献：

[1]阎炳会.C4/C5催化裂解C2/C3导向生成反应路径的研究[D].上海：华东师范大学，2019.

[2]魏晓丽，龚剑洪，王迪.焦化汽油催化裂解反应特性探析[J].石油炼制与化工，2018，49（07）：1-6.