乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心，我國(guó)是世界僅次于美國(guó)的第二大乙烯生產(chǎn)國(guó)。2019年，我國(guó)新增乙烯產(chǎn)能184萬(wàn)t，合計(jì)達(dá)到2734萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)7.2%; 產(chǎn)量約為2060萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)11.8%，行業(yè)平均開(kāi)工率為75.3%; 乙烯進(jìn)口量約為253萬(wàn)t，與上年度基本持平。目前，我國(guó)乙烯仍無(wú)法達(dá)到自給自足。由于乙烯倉(cāng)儲(chǔ)物流條件嚴(yán)苛，運(yùn)輸不便，因此，我國(guó)除了進(jìn)口少量乙烯外，更多的是進(jìn)口其下游衍生物。本工作從乙烯原料多元化角度出發(fā)，對(duì)乙烯生產(chǎn)工藝進(jìn)行了評(píng)述，指出了未來(lái)乙烯生產(chǎn)工藝發(fā)展的趨勢(shì)，以及下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。
原料多元化帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)主體的變化
原料多元化
近年來(lái)，全球乙烯原料的多元化和輕質(zhì)化發(fā)展趨勢(shì)明顯。美國(guó)頁(yè)巖氣的成功開(kāi)發(fā)，不僅為本國(guó)乙烯提供了廉價(jià)的原料，還影響到世界乙烯原料的變化，使得乙烯原料的選擇更具多樣性。
采用頁(yè)巖氣乙烷或凝析液作為裂解原料，是降低乙烯原料成本的重要措施。以高成本石腦油為主要原料生產(chǎn)烯烴的國(guó)家，正逐步通過(guò)采購(gòu)輕質(zhì)化原料替代石腦油或新建乙烷裂解裝置來(lái)生產(chǎn)烯烴。歐洲在加速關(guān)閉蒸汽裂解裝置，而乙烷裂解制乙烯項(xiàng)目大幅增加；同時(shí)，中國(guó)許多煉化一體化、煤/甲醇制烯烴項(xiàng)目和輕烴利用項(xiàng)目正在實(shí)施，乙烯原料多元化進(jìn)一步加深。
我國(guó)乙烯巨大的當(dāng)量缺口，以及原油高進(jìn)口依存度凸顯了烯烴原料多元化的重要性。原料的可獲性、價(jià)格水平、生產(chǎn)工藝等因素，使煤/甲醇制乙烯、乙烷裂解制烯烴項(xiàng)目各具優(yōu)勢(shì)。
2019 年，我國(guó)傳統(tǒng)石化路線生產(chǎn)乙烯占總產(chǎn)能的73.1%，煤制烯烴和外購(gòu)甲醇制烯烴的乙烯產(chǎn)能占比分別為13.6%，10.9%。2019年8月，我國(guó)首套110萬(wàn)t/a進(jìn)口乙烷裂解制烯烴綜合利用項(xiàng)目［新浦化學(xué)工業(yè)(泰興)有限公司］投產(chǎn)，標(biāo)志著采用該工藝的乙烯產(chǎn)能已經(jīng)從無(wú)到有，并且占總產(chǎn)能的2.4%。
競(jìng)爭(zhēng)主體多元化
隨著原料多樣化的深入，以及石化行業(yè)外商投資政策的進(jìn)一步放寬，乙烯產(chǎn)業(yè)投資主體也朝著多元化方向發(fā)展。2018 年，德國(guó)BASF 公司和美國(guó)Exxon Mobil 公司分別宣布在中國(guó)建設(shè)獨(dú)資大型石化項(xiàng)目。2019年，BASF 公司廣東湛江新型精細(xì)化工一體化項(xiàng)目開(kāi)工，Exxon Mobil( 惠州)化工有限公司120萬(wàn)t/a乙烯基下游化工綜合體項(xiàng)目獲得批準(zhǔn)。2019年底，隨著遼寧大連恒力石化150萬(wàn)t/a 乙烯項(xiàng)目的中交，浙江石化(一期)140萬(wàn)t/a乙烯項(xiàng)目的投料試車，遼寧寶來(lái)化工有限公司100萬(wàn)t/a 蒸汽裂解裝置的即將建成，預(yù)計(jì)到2020年底，乙烯新增產(chǎn)能將達(dá)到390 萬(wàn)t。屆時(shí)，我國(guó)乙烯行業(yè)民營(yíng)資本占比從不足10% 提高至20%以上，這將打破化工原料市場(chǎng)集中的格局。
乙烯生產(chǎn)路線
傳統(tǒng)石化工藝
中國(guó)乙烯工業(yè)最初以石腦油為原料。對(duì)于原料短缺的企業(yè)，還會(huì)使用凝析油、輕柴油、抽余油、加氫尾油、輕烴等與石腦油的混合物作為原料進(jìn)行裂解?？傮w來(lái)說(shuō)，這些原料主要源自于石油，屬于石化路線制乙烯。
2019年，我國(guó)共有26家生產(chǎn)企業(yè)采用石化路線制乙烯，裝置總產(chǎn)能達(dá)到1995萬(wàn)t(見(jiàn)表1)。
來(lái)源：石油和化工園區(qū)
2010年以來(lái)，受輕烴價(jià)格偏低的影響，我國(guó)石油制乙烯原料也步入輕質(zhì)化軌道。2010—2019年，國(guó)內(nèi)乙烯原料中石腦油占比逐年下降，相應(yīng)的C3/C4/C5輕烴、加氫尾油等用量明顯提高。2019年，國(guó)內(nèi)蒸汽裂解制乙烯原料組成( 質(zhì)量分?jǐn)?shù))為: 輕柴油6.1%，石腦油53.0%，抽余油1.6%，加氫尾油17.4%，輕烴與其他化合物21.9%。與2010年相比，石腦油下降了13.6個(gè)百分點(diǎn)，輕烴類物質(zhì)提高了7.9個(gè)百分點(diǎn)。受成品油產(chǎn)銷結(jié)構(gòu)因素的影響，輕柴油作裂解原料比例有所回升。
為了避免過(guò)度依賴煉油廠或氣體加工廠提供原料，Exxon Mobil 公司和Saudi Aramco 公司分別開(kāi)發(fā)出新型蒸汽裂解工藝，省略了原油煉制過(guò)程，直接將原油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)烯烴。2014年，ExxonMobil公司在新加坡試運(yùn)行了原油直接生產(chǎn)乙烯的100萬(wàn)t/a 世界級(jí)裝置。與石腦油裂解工藝相比，采用新工藝每生產(chǎn)1t乙烯可創(chuàng)造利潤(rùn)100～200美元; 同時(shí)，該工藝不僅可以節(jié)約生產(chǎn)成本，在東南亞地區(qū)更具有石腦油裂解原料的溢價(jià)優(yōu)勢(shì)。
2019年，Exxon Mobil惠州化工綜合體項(xiàng)目獲批復(fù)，項(xiàng)目采用原油直接裂解制烯烴技術(shù)，以及先進(jìn)、環(huán)保、成熟的專有工藝，生產(chǎn)具有高附加值的聚烯烴產(chǎn)品。項(xiàng)目一期為120萬(wàn)t/a 原油制乙烯與下游深加工裝置，預(yù)計(jì)2023年建成投產(chǎn)；二期將建設(shè)第2套上述裝置。項(xiàng)目投產(chǎn)后，將成為國(guó)內(nèi)首套原油直接裂解制乙烯裝置。
煤/甲醇制烯烴工藝
該工藝主要是通過(guò)煤炭替代石油生產(chǎn)甲醇，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯等。2010年，第1套煤制乙烯裝置——內(nèi)蒙古神華包頭煤化工有限公司60萬(wàn)t/a 煤制乙烯項(xiàng)目投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，標(biāo)志著我國(guó)已實(shí)現(xiàn)煤基甲醇制烯烴技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用; 2011年，我國(guó)首套20萬(wàn)t/a 甲醇制乙烯項(xiàng)目(中原石油化工有限責(zé)任公司) 投產(chǎn); 2014—2016 年是我國(guó)煤制烯烴項(xiàng)目的投產(chǎn)高峰期；截至2019年，我國(guó)煤/甲醇制烯烴總產(chǎn)能約為1 463萬(wàn)t(占烯烴總產(chǎn)能的近21%) ，新增產(chǎn)能約為220萬(wàn)t(同比增長(zhǎng)17.6%) 。
就烯烴產(chǎn)能配置而言，乙烯產(chǎn)能(約670萬(wàn)t/a) 要少于丙烯(約793萬(wàn)t/a)，2019年新增乙烯產(chǎn)能達(dá)到99 萬(wàn)t。從原料方面來(lái)看，內(nèi)陸煤制烯烴與沿海外購(gòu)甲醇制烯烴企業(yè)存在明顯差異：前者主要分布在西北地區(qū)，以煤制烯烴工藝再配以煤制甲醇裝置為主，基本遵循煤—甲醇—乙烯/丙烯—聚乙烯/聚丙烯工藝路線; 后者主要分布于華東地區(qū)，外購(gòu)甲醇約占甲醇總消費(fèi)量的20%，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)茉霞状純r(jià)格影響較大，烯烴裝置的運(yùn)行對(duì)甲醇也有明顯影響，乙烯與丙烯產(chǎn)能達(dá)到15萬(wàn)t/a以上(約占總產(chǎn)能的36%) 。
輕烴綜合利用工藝
在美國(guó)頁(yè)巖氣革命的刺激下，我國(guó)部分企業(yè)也開(kāi)始尋求進(jìn)口乙烷，并發(fā)展乙烷裂解制乙烯工業(yè)，現(xiàn)如今該行業(yè)存在發(fā)展過(guò)熱的現(xiàn)象。乙烷裂解制乙烯裝置主要集中于美國(guó)、加拿大、中東和西歐，主要生產(chǎn)商有Exxon Mobil 公司、美國(guó)Ineos公司、美國(guó)Sweeny Texas 公司等。2019年8月，新浦化學(xué)工業(yè)(泰興)有限公司的輕烴綜合利用項(xiàng)目投產(chǎn)，年產(chǎn)聚合級(jí)乙烯65萬(wàn)t。目前，我國(guó)以進(jìn)口乙烷裂解制乙烯為目標(biāo)開(kāi)展前期工作的產(chǎn)能已達(dá)到1720萬(wàn)t/a(見(jiàn)表2) 。
來(lái)源：石油和化工園區(qū)
自2014年以來(lái)，我國(guó)煤/甲醇制烯烴路線的乙烯產(chǎn)能得到快速增長(zhǎng)，截至2019年，已占乙烯總產(chǎn)能的24.5%左右。未來(lái)5～10a，國(guó)內(nèi)在建和擬建的以乙烷為原料的輕烴利用項(xiàng)目多達(dá)20余項(xiàng)。預(yù)計(jì)到2024年，我國(guó)乙烯產(chǎn)能中的傳統(tǒng)石化路線占比降至65%，煤/甲醇制烯烴降至20%，而輕烴綜合利用路線升至15%。
來(lái)源：石油和化工園區(qū)
乙烯下游產(chǎn)業(yè)分析
我國(guó)乙烯產(chǎn)業(yè)已逐步進(jìn)入成熟期。下游化工產(chǎn)品種類繁多，不同產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)發(fā)展均存在較大差異，市場(chǎng)化程度也不盡相同。由圖1可知，在我國(guó)2019 年乙烯消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，最大消費(fèi)領(lǐng)域仍是聚乙烯，占總消費(fèi)量的59%，其次是環(huán)氧乙烷和乙二醇。
聚乙烯是消費(fèi)量最大的乙烯下游產(chǎn)品，2019年總產(chǎn)量約為1765萬(wàn)t，主要包括線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，三者依次占聚乙烯總產(chǎn)量的40%，20%，40%。由于聚乙烯具有成本低、性能好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活中。我國(guó)聚乙烯供應(yīng)缺口居高不下，對(duì)外依存度遠(yuǎn)高于其他樹脂，具有廣闊的消費(fèi)前景。
乙二醇是乙烯的第二大應(yīng)用領(lǐng)域，80%的乙二醇用于生產(chǎn)聚酯。近年來(lái)，對(duì)二甲苯—精對(duì)苯二甲酸—聚酯行業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，形成原料－成品－下游產(chǎn)品一體化的生產(chǎn)模式。未來(lái)，隨著聚酯行業(yè)的發(fā)展，乙二醇消費(fèi)增速將進(jìn)一步提高。
環(huán)氧乙烷主要用于生產(chǎn)乙二醇，多數(shù)企業(yè)采用環(huán)氧乙烷、乙二醇聯(lián)產(chǎn)裝置。除此之外，環(huán)氧乙烷還可用于減水劑、聚醚、消毒殺菌等領(lǐng)域。目前，我國(guó)聚氯乙烯處于產(chǎn)能過(guò)剩的狀態(tài)。在我國(guó)主要以電石法生產(chǎn)聚氯乙烯，污染嚴(yán)重，成本不具備優(yōu)勢(shì)。乙烯法生產(chǎn)聚氯乙烯具有產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)、工藝先進(jìn)、更加環(huán)保等特點(diǎn)，具備替代電石法的潛力。
苯乙烯最主要的下游產(chǎn)品是聚苯乙烯。近年來(lái)，苯乙烯表觀消費(fèi)量逐漸萎縮，聚苯乙烯也逐漸由其他材料所替代。苯乙烯另一個(gè)應(yīng)用是合成橡膠，丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物的消費(fèi)前景比較樂(lè)觀。
乙烯其他下游產(chǎn)品(如乙烯－乙酸乙烯共聚物、三元乙丙橡膠) 占比很小，當(dāng)前既看不到應(yīng)用領(lǐng)域急劇擴(kuò)展的前景，也看不到被大量替代的威脅，應(yīng)用前景相對(duì)穩(wěn)定。乙烯的大多數(shù)下游產(chǎn)品符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向，以及消費(fèi)升級(jí)的需要。乙烯及其衍生物的國(guó)內(nèi)供應(yīng)與消費(fèi)的巨大差異，也為乙烯貿(mào)易創(chuàng)造了獲利機(jī)會(huì)。
結(jié)束語(yǔ)
在中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的背景下，乙烯需求將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。預(yù)計(jì)到2024年，國(guó)內(nèi)乙烯產(chǎn)能將達(dá)到5000萬(wàn)t/a，年均復(fù)合增速為12.9%，當(dāng)量需求量達(dá)到5800萬(wàn)t左右，當(dāng)量需求缺口在1980萬(wàn)t左右，當(dāng)量自給率提升至67%。未來(lái)一段時(shí)間，幾大乙烯生產(chǎn)路線將齊頭并進(jìn)，傳統(tǒng)石化路線仍是主流，但份額會(huì)逐漸減少。隨著輕烴利用項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，該路線將成為我國(guó)乙烯供應(yīng)的主要來(lái)源之一，乙烯原料多元化發(fā)展已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)下游產(chǎn)業(yè)的消化。企業(yè)應(yīng)充分重視下游裝置配套，進(jìn)一步完善乙烯產(chǎn)業(yè)鏈，形成原料－成品－下游產(chǎn)品一體化的生產(chǎn)模式，提高抗風(fēng)險(xiǎn)能力。從目前乙烯下游產(chǎn)業(yè)來(lái)看，聚乙烯、乙二醇仍是拉動(dòng)乙烯消費(fèi)的核心領(lǐng)域，未來(lái)國(guó)內(nèi)需求仍保持較快增長(zhǎng)，行業(yè)集中度的收益正逐步向產(chǎn)業(yè)鏈一體化企業(yè)傾斜。
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