近日，山東菏澤市委、市政府在東明石化集團召開原油催化裂解制烯烴(UPC)示范項目推進會議，調度進展情況，研究工作舉措，全力推動項目早開工、早建設。

 

菏澤市在積極推動UPC示范項目。此前9月初，中共菏澤市委“山東這十年·菏澤”主題新聞發(fā)布會上，市委書記張新文表示，UPC項目目前已取得重大實質性進展，近期如能獲批建設，3年內可形成650億元的投資量，有望成為全省最大的高端制造業(yè)項目之一。

 

“以原油為原料直接生產烯烴”技術，一直是制約我國石油化工行業(yè)轉型的“卡脖子”難題。為盡快攻克這一難題，東明石化與中國石油大學(華東)及國家重點實驗室合作，聯合開發(fā)了 UPC 技術，在小試、中試基礎上，建設了5萬噸/年UPC技術工業(yè)化試驗裝置并于2022年1月18日試驗開車一次成功。

 

由于原油加工市場逐漸飽和，煉油企業(yè)未來應大力發(fā)展煉化一體化生產模式，提高原油制化學品收率。對現有裝置則應大力發(fā)展綠色工藝技術，加快應用節(jié)能設備，提高裝置能效，減少排放。

 

 

因為原油直接制烯烴技術比傳統(tǒng)技術省略了石腦油裂解環(huán)節(jié)，具有生產流程短、收率高、單位產品耗能較低、降低能耗與碳排放等優(yōu)點，目前國內外都在加大研發(fā)進度。

 

據了解，通過多年技術變革，原油制化學品的比例已從10%提高到76%，有望達到80%。目前，具備原油直接制化學品能力的三家企業(yè)中（見表1），以埃克森美孚的技術最為成熟，該技術與沙特阿美擁有的技術相比，石腦油直接裂解制烯烴的成本降低了 150~200 美元/噸，其化學品收率均在 70%~80% 之間，高于傳統(tǒng)技術10% 以上。

 

表1 原油直接制烯烴技術廠家及進展

 

催化裂解是原油最大化生產低碳烯烴的核心技術，催化裂解原料來源廣泛，可以是常規(guī)催化裂化（FCC）的各種重質原料，包括減壓蠟油（VGO）、脫瀝青油（DAO）、焦化蠟油（CGO）、加氫減壓蠟油（HT-VGO）、加氫裂化尾油等重質餾分油，以及常壓渣油（AR）和摻入減壓渣油（VTB）的減壓蠟油混合油（Blending of VGO and VTB），也可以是石腦油餾分、C4/C5輕烴等，較蒸汽裂解操作條件苛刻度低，產物分布可靈活調節(jié)。

 

原油直接蒸汽裂解路線最大的特點是省略了常減壓蒸餾等煉油裝置，使得工藝流程大為縮短。最具代表性的技術是埃克森美孚技術和沙特阿美/沙特基礎工業(yè)公司技術。值得注意的是，兩家技術采用的原料都是非常輕質的原油，埃克森美孚采用的原油API 度在42.7 左右、沙特阿美采用的原油API度在34 左右，該路線對原油的品質有一定要求，受原料供應限制。

 

埃克森美孚采用原油直接制乙烯工藝，2014年在新加坡裕廊島建成了全球首套商業(yè)化裝置，乙烯產能為100萬噸/年，主要工藝改進是在裂解爐對流段和輻射段之間加了一個閃蒸罐，原油（輕質原油）經過對流段預熱后與稀釋蒸汽一起進入閃蒸罐，氣液組分分離，其中氣態(tài)組分（質量分數為76%）進入輻射段進行裂解，液態(tài)組分（質量分數為24%）被送至鄰近的煉廠或直接銷售。整體投資相對蒸汽裂解裝置略有增加，但原油與石腦油價格走勢呈正相關，且兩者間價差比較平穩(wěn)。在50美元/桶（365美元/噸）油價下，蒸汽裂解的原料石腦油均價在480美元/噸上下震蕩，兩者的原料平均價差在100美元/噸左右。原料價差使原油直接制烯烴具有一定的成本優(yōu)勢。

 

沙特阿美/沙特基礎工業(yè)公司工藝過程是原油（沙特輕油）直接進入加氫裂化裝置，脫硫并將高沸點組分轉化為低沸點組分；之后經過分離，輕組分進入蒸汽裂解裝置，重組分進入沙特阿美自主研發(fā)的高苛刻度催化裂化裝置，最大化生產烯烴。該工藝的化學品收率大幅提高，原油制化學品的比例達到45%，相比石腦油蒸汽裂解制乙烯裝置噸油毛利有所提高，但投資要高很多，因此，總體來看烯烴生產成本與石腦油蒸汽裂解成本相差不大。

 

2016年，Saudi Aramco公司與SABIC公司簽署協(xié)議，計劃在沙特阿拉伯王國共同開發(fā)一個集成的原油直接制化學品（Crude oil to chemicals，簡稱COTC）綜合體，預計每天處理40萬桶原油，每年生產約900萬噸化學品和基礎油，從原油到化學品的直接轉化率高達50%，將于2025年開始運營。

 

為了得到更高的化學品轉化率并將該技術推向商業(yè)化，2018 年1 月，沙特阿美與西比埃（CB&I）、雪佛龍魯姆斯（CLG）簽署了一項聯合開發(fā)協(xié)議，把CB＆I的乙烯裂解技術、CLG的加氫處理技術和沙特阿美的原油制化學品技術（TC2CTM）結合起來，原油制化學品的比例可以達到70%～80%。

 

2018年6月，沙特阿美又宣布在其原油直接制化學品（COTC）項目中采用美國Siluria 公司的甲烷氧化偶聯制烯烴（OCM）技術，該技術的應用將使乙烯產量提高10%以上。目前沙特阿美/沙特基礎工業(yè)公司COTC 項目正在建設中。

 

同年，與KBR簽署合同，KBR公司負責項目管理和前端工程設計；并將聯合體選址于延布。目前，COTC聯合體項目正在穩(wěn)步進行中。

 

中國石化重點攻關項目“輕質原油裂解制乙烯技術開發(fā)及工業(yè)應用”在所屬天津石化工業(yè)試驗成功，可直接將原油轉化為乙烯、丙烯等化學品（即“油轉化”），實現了原油蒸汽裂解技術的國內首次工業(yè)化應用。經測算，應用該技術每加工100萬噸原油可產出化學品近50萬噸，其中乙烯、丙烯、輕芳烴和氫氣等高價值產品近40萬噸，整體技術達國際先進水平，經濟價值巨大。

 

通常乙烯、丙烯生產所需的原料，需要經過煉油廠的原油精煉加工過程，生產流程長，且原油中僅有30%左右用于生產化工原料。此次原油蒸汽裂解技術是“油轉化”的路線之一，它“跳過”傳統(tǒng)原油精煉過程，將原油直接轉化為乙烯、丙烯等化學品，這將大大縮短生產流程、降低生產成本，同時大幅降低能耗和碳排放。

 

中國石化所屬石油化工科學研究院自主研發(fā)的原油催化裂解技術在揚州石化成功進行工業(yè)試驗，直接將原油轉化為輕質烯烴和芳烴等化學品。

 

這是原油催化裂解技術的全球首次工業(yè)化應用，標志著我國原油直接制化學品技術取得突破性進展，成為世界上原油催化裂解技術路線領跑者。

 

原油催化裂解技術，是原油直接制化學品技術路線之一，直接將原油轉化為輕質烯烴和芳烴。試驗結果表明，低碳烯烴和輕芳烴總產率提升2倍，高達50%以上，即采用該技術每加工100萬噸原油可產出高價值化學品約50萬噸，經濟價值巨大。