石化：变革性的石脑油制乙烷/丙烷工艺-提升乙烯裂解效率减少副产品并降低碳排放

目录34681013171921引言第1节 – 全球石化行业现状第2节 – 乙烷供应和价格起伏不定第3节 – 乙烯生产的增长前景第4节 – 推动卓越运营第5节 – NEP技术的优势第6节 – 案例分享：新型轻质原油制聚烯烃联产装置第7节 – 案例分享：利用新型蒸汽裂解炉减少丙烯产量结语变革性的石脑油制乙烷/丙烷工艺 | honeywell.com.cn | 2引言凭借独创的石脑油制乙烷/丙烷工艺 (NEP)，霍尼韦尔UOP加快乙烯生产技术革新来帮助全球生产商应对严峻的市场挑战并从竞争中杀出重围。有了NEP工艺，即使在乙烷和丙烷匮乏的地区，生产商仍能实现高效的轻质烯烃生产。与混合原料裂解装置和石脑油裂解装置相比，NEP工艺使得烯烃生产具有低风险、低成本和高价值等诸多优势。作为一种变革性的解决方案，NEP技术助力全球各地提升乙烯裂解效率，大幅减少副产品并降低碳排放。变革性的石脑油制乙烷/丙烷工艺 | honeywell.com.cn | 3Keith Couch霍尼韦尔UOP高级业务发展总监Gregory Funk霍尼韦尔UOP业务发展总监全球石化行业现状全球需求石化产品在现代社会无处不在。它们主要应用于水处理、服装加工、汽车轻量化以及家居建材等领域，与我们的衣食住行息息相关。其他应用还包括医疗和食品行业，比如提供食品包装以防止食物变质并方便全球配送。自2000年以来，全球塑料需求近乎翻倍。尽管在后疫情时期利润创新高，但石化行业依然面临诸多挑战，包括通货膨胀、原料供应安全、成本上涨、地缘政治风险、竞争力、可持续性以及项目融资等。乙烯需求持续增长另一个挑战是乙烯需求持续增长——这是许多树脂和塑料生产的基础化工原料。2023年，全球乙烯总产量超过1.85亿吨，高居石化市场榜首。预计2023—2030年期间，乙烯市场将以4%的复合年增长率 (CAGR) 稳步增长。在全球环境问题日益成为热点的大背景下，要满足如此高涨的全球需求，如何促进节能减排、降本增效成为了当务之急。蒸汽裂解是全球乙烯生产的主流工艺技术。蒸汽裂解炉通常在850°C以上的超高温度并伴随超过1.0 wt%的蒸汽的苛刻条件下通过分子断裂和脱氢反应将碳氢化合物转化成乙烯。变革性的石脑油制乙烷/丙烷工艺 | honeywell.com.cn | 41乙烯的生产成本乙烯生产成本在全球范围内不尽相同。乙烯裂解炉从原料上主要分为以乙烷原料为主的气体裂解炉和以液体原料为主的液体裂解炉。相比液体裂解炉，气体裂解炉具有超高成本效益、每吨原料和单位投入所获得的收率高、每吨乙烯的碳排放量低等优势。这些都是项目融资时非常重要的考虑因素。下图所示为2023年乙烯的现金成本—产能曲线。图中的每根垂直柱对应全球的一套乙烯生产装置，其高度代表各资产的现金生产成本，而宽度则代表产能（吨）。每根柱按全球地理区域颜色编码。成本越高、竞争力越低的生产商在图中越靠右，通常集中在亚太地区和欧洲。这些生产商主要依赖进口液体原料（如石脑油），每吨原料的成本较高且效果不及乙烷。此外，液体裂解炉的建设成本也远高于气体裂解炉。图表左侧所示为成本更低、竞争力更强的生产商，一般位于北美和中东地区。这些生产商使用以乙烷为主要原料的气体裂解装置，乙烯收率更高且原料价格更低廉。气体裂解炉每吨乙烯的资本支出低很多，利润总体上远高于液体裂解炉（集中在右侧）。对于本地无乙烷供应的其他地区，生产商过去只有两种选择：1) 依赖进口的液体原料不得不接受较高的生产成本和较低的收率，或2) 从美国墨西哥湾沿岸或中东进口乙烷。尽管上述比较很有参考价值，但这种全球格局并非一成不变。变革性的石脑油制乙烷/丙烷工艺 | honeywell.com.cn | 5第1分段第2分段第3分段第4分段乙烯的历史价格 @ $100/桶 (NEA) = $1120/吨乙烯的现金成本 ($/吨)北美中东亚太地区其他地区大欧洲累积乙烯产能（千公吨）资料来源：WoodMac乙烷供应和价格起伏不定值得注意的是，乙烷无法直接钻井开采，而是油气开采的副产物。在2010年之前，北美乙烷和石脑油的成本几乎持平。美国页岩气的蓬勃发展使得天然气凝析液 (NGL) 和凝析油产量激增。随着供应过剩，北美的乙烷价格迅速走低，使其现货价格一直低于石脑油。由于需求有限，大部分乙烷一度被弃置或回注到天然气管道中作为燃料烧掉而未凸显作为石化原料的价值。到2020年，全球有26个国家和地区使用乙烷作为乙烯生产原料。1然而，随着全球需求的增长和油井老化导致的地区乙烷产量下降，美国积极拓展乙烷海外市场，主要包括欧洲、印度和中国。这些市场都大力投资乙烷进口，大部分计划从美国采购。海运乙烷投资成本高昂，需要专门设计的特种运输船。一套200万吨年乙烷裂解装置的进料量需要10艘世界级运输船、配套码头和基础设施，成本接近25亿美元。随着许多船队转向使用甲醇、氨和液化天然气等低碳强度燃料，许多造船厂大量订单积压。几乎同时交付10艘运输船来高效组建船队存在巨大的风险。投资建立专门的供应链来进口乙烷也会暴露于液化天然气 (LNG) 市场的庞大风险之下。LNG市场通常具有繁荣—萧条的周期性。俄乌冲突导致欧洲天然气价格飙升，随之吸引全球主要天然气生产国纷纷涌入LNG项目。LNG市场的这种摇摆不定很可能会导致局势逆转。许多LNG交易商认为这种情况迫在眉睫，并通过签署短期LNG供应合同的方式来管控风险，进一步加剧了乙烷市场的波动。变革性的石脑油制乙烷/丙烷工艺 | honeywell.com.cn | 62美国价格 - 2023年实际价格（美元）美国乙烷价格恢复到与石脑油持平（2039年）亚洲乙烷价格超过石脑油（2031年）页岩气热潮（2009年）美元/吨资料来源：Wood Mackenzie美国乙烷美国石脑油中国价格 - 2023年实际价格（美元）美元/吨中国乙烷（美国售价 + 325美元/吨的运输成本）中国石脑油乙烷价格不断上涨在乙烷市场波动加剧的背景下，由于国内消费增长、出口增多和生产成本上涨，预计北美廉价乙烷的过剩供应的时代即将结束。乙烷价格预计将在未来五到十五年内迅速攀升，基本上在未来五到七年内增长三倍。随着供需趋向平衡，我们预计未来五到十年内乙烷成本将会上升，最终和石脑油价格持平，恢复约20年前情况。如果这些预测准确，这将对依赖从美国进口乙烷的客户造成巨大的生产成本压力，从而造成重大的商业风险。变革性的石脑油制乙烷/丙烷工艺 | honeywell.com.cn | 7原油制化工品 (C2C) 联产装置的增长和劣势乙烯生产的增长前景大多数咨询公司预测，未来乙烯生产的增长将主要源自整合炼油厂和混合原料裂解装置的原油制化工品 (C2C) 联产装置。这一观点承认了乙烷原产区与乙烯消费区之间存在根本性脱节。中国、印度和东南亚是乙烯的基本增长区域。为此，中东和整个亚洲的其他国有石油公司 (NOC) 正大笔投资石化行业，实现超越以原油为基础的经济向多元化发展。所有这些地区都在积极利用自有或供应充足且低风险的原料—原油来推动区域发展。C2C技术因对二甲苯 (pX) 增长而真正崛起，比如利用可编制涤纶纱线—聚酯生产的关键组分来制造各种饮料瓶和功能性服饰。