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原油直接制化學品收率可高達80%?!除了?松梨,還有哪些新技術
日期:2020-5-11 江蘇化工網
    

在成品油生產收益遞減的困境下,原油制化學品 (COTC) 技術可能成為煉油商下一個發展方向。近年來,一些公司開始通過對傳統煉化工藝集成創新或直接顛覆傳統煉油工藝流程,將煉化一體化提升到原油制化學品(Crude Oil to Chemicals,簡稱COTC)的新水平;谀壳凹夹g現狀及未來技術發展趨勢,COTC技術可分為原油最大化制化學品和原油直接制化學品兩類。從原油轉化為基本石化原料的收率看,各工藝路線大致為:傳統燃料型煉油廠5%10%,常規煉化一體化工廠10%20%,原油制化學品工廠超過40%甚至可能達到80%。

商業化項目

01 | 原油直接制化學品(烯烴),以?松梨跒榇

?松梨陂_創了COTC項目的先河。該公司位于新加坡裕廊島的100萬噸/年乙烯裝置是全球首個COTC項目。20141月,?松梨谠谛录悠禄S投產了原油直接蒸汽裂解制烯烴裝置,可以從原油直接生產100萬噸/年乙烯。該項目與其煉油廠整合在一起,不僅共享公用工程,而且可從煉油廠獲得重質燃料原料用于烯烴的生產。

?松梨谠椭苯诱羝呀庵葡N技術(流程示意圖見圖1)的最大特點就是省略了常減壓蒸餾等煉油裝置,使得工藝流程大為簡化。

圖1  ?松梨谛录悠略椭苯又葡N流程示意圖

其創新點在于,完全繞過常規煉油過程,將原油直接供給蒸汽裂解爐,并在裂解爐對流段和輻射段之間加入一個閃蒸罐。

?松梨谛录悠鹿S的原油加工能力接近3000萬噸/年,基本石化原料生產能力超過800萬噸/年,收率約為24%。

02 | 原油最大化制化學品,以恒力石化、浙江石化為代表

原油最大化制化學品是基于典型的煉化技術,對傳統煉油工藝技術進行優化,以最大化生產化工原料供聯合石化廠使用。該路線通過增加額外的工藝裝置,比如加氫裂化,將原油煉制過程中的蠟油、渣油等重質產物轉化為輕質產物,同時提高氫碳比。利用現有成熟技術,通過重新配置,使得基本石化原料收率大幅提高到40%~50%。

我國民營企業已經正在利用國內外先進煉化工藝技術建設這類煉油廠,包括恒力石化大連長興島項目、浙江石化舟山項目、東方盛虹連云港項目等。

恒力石化項目:

該項目原油加工能力為2000萬噸/年,主要加工來自沙特阿拉伯的中、重質原油或類似品質的原油,煉廠旨在生產石腦油,芳烴聯合裝置旨在最大化生產PX。項目一期主體工程主要包括2000萬噸/年常減壓蒸餾、煤油加氫精制200萬噸/年、柴油加氫裂化600萬噸/年、蠟油加氫裂化760萬噸/年、渣油加氫裂化640萬噸/年、溶劑脫瀝青135萬噸/年等;產品包括450萬噸/PX、100萬噸/年純苯和150萬噸/年乙烯,年產超過900萬噸基本石化原料,收率約為46%。2018年底,常減壓裝置投料開車,20195月煉油項目全面投產,20201月乙烯項目投料試車。恒力石化原油最大化制化學品流程示意圖見圖2。

圖2 恒力石化原油最大化制化學品流程示意圖

浙江石化項目:

該項目分兩期實施,完全建成后原油加工能力為4000萬噸/年,主要產品為800萬噸/PX、200萬噸/年純苯、280萬噸/年乙烯、60萬噸/年丙烷脫氫。項目一期主體工程主要包括2000萬噸/年常減壓蒸餾、300萬噸/年輕烴回收、300萬噸/年延遲焦化、500萬噸/年渣油加氫脫硫、380萬噸/年蠟油加氫裂化、800萬噸/年柴油加氫裂化、420萬噸/年重油催化裂化和200萬噸/年催化汽油加氫等,年產約900萬噸石化產品,基本石化原料收率約為45%。一期項目于20195月,常減壓裝置投入運行,2019年底全面投產。二期已于20203月開工建設,預計2022年建成投產。

原油直接制化學品新技術

原油直接制化學品技術路線都繞過了傳統的煉廠常減壓蒸餾步驟。沙特阿美公司正致力于研發多種COTC的技術路線,包括熱原油制化學品(TC2CTM)技術和催化原油制化學品(CC2CTM)技術,不同技術將使用不同種類原油。沙特阿美位于達蘭的研發中心還在研究其他未曾公開的高風險、高回報的COTC技術。

此外,印度信實工業公司(Reliance Industries)正在研發MCC工藝,而中石化石科院主要圍繞催化裂解開發工藝路線。

沙特阿美TC2CTM技術路線

沙特阿美TC2CTM專利技術使用一體化的加氫處理、蒸汽裂解和焦化工藝直接加工原油,生產烯烴和芳烴石化產品以及石油焦,詳見圖3。

圖3 沙特阿美熱原油制化學品TC2C™流程示意圖

據報道,該技術可以將基本石化原料收率提高到70%~80%。2018 1 月,沙特阿美與麥克德莫特(McDermott)、雪佛龍魯姆斯全球公司(CLG)簽署了一項聯合開發協議,結合McDermott的乙烯技術、CLG的加氫處理技術與沙特阿美專有的TC2CTM技術,為聯合開發提供平臺。20186月,沙特阿美技術公司與美國Siluria Technologies公司簽署了一項技術許可協議,以實現Siluria甲烷氧化偶聯制乙烯技術與沙特阿美TC2CTM有機結合,進一步提高乙烯收率。另據報道,2019Mc Dermott收購了Siluria持有的甲烷氧化偶聯制乙烯技術。

沙特阿美CC2CTM路線

20191月,沙特阿美技術公司已與德希尼布福默詩(Technip FMC)和法國阿克森斯(Axens)結成技術聯盟,以加速CC2CTM技術的開發和商業化。該協議計劃2021年完成CC2CTM技術的商業化準備。CC2CTM技術是在經過驗證的高苛刻度流化催化裂化( HS-FCCTM)技術基礎上的創新。 HS-FCCTM由沙特阿美與法赫德國王石油礦產大學和日本JXTG能源集團合作開發。沙特阿美、AxensTechnip FMC公司都是 HS-FCCTM技術聯盟的成員,AxensTechnip FMC公司還是 HS-FCCTM技術的專屬授權商。沙特阿美CC2CTM技術流程示意圖見圖4。

圖4 沙特阿美催化原油制化學品CC2C流程示意圖

印度信實工業MCC技術

印度信實工業公司使用多區催化裂化(MCC)工藝直接裂解原油,無需使用常減壓裝置,還可以與凝析油、頁巖油和致密油等的裂解組合使用。該公司已經評估了全世界約120種原油,并認為它們適合使用MCC工藝。這些原油中污染物的含量(例如釩)在該工藝所允許的范圍內。

中石化石科院技術

石科院的原油裂解制烯烴技術是圍繞催化裂解進行,主要有兩條路線:

路線一是原油切割為輕、重餾分后,分別進行催化裂解生產低碳烯烴,采用一套催化裂解裝置的雙提升管反應器來實施,兩個提升管分別進輕、重餾分油,分別給予最適宜的操作參數最大化生產低碳烯烴。該路線已完成小試試驗,今年4月下旬進行中試試驗,計劃2021年在揚州進行工業試驗。工藝難點是原油中的石腦油、柴油餾分與重油餾分相比盡管氫含量高,但因為分子小更難裂解,需要專用的催化劑和更苛刻的操作參數。以江蘇油田原油為例,小試結果顯示,乙烯+丙烯產率達到33%。如果考慮回煉C4烯烴和輕汽油,雙烯產率會高于這個數據。這個數據和?松梨谠谛录悠碌脑椭苯诱羝呀獾臄祿ㄒ蚁+丙烯產率為35%)相當。對原油的適應性是要求石蠟基原油,如果是中間基或環烷基,則切割后的重餾分要先加氫,或者說要有匹配的加氫裝置。

另一條路線是將原油進行烴組分分離,芳烴加氫后和非芳烴一起進行催化裂解。這條路線還在實驗探索中,難點是如何進行原油的烴組分分離。

多個項目開展前期工作

COTC代表煉油業的最終發展方向,除了上面提到的已經投產和正在建設的COTC大項目外,沙特阿美在沙特阿拉伯延布(Yanbu)、印度信實在印度賈姆納格爾(Jamnagar)也正在開展COTC項目前期工作。

沙特阿美計劃投資200億美元在沙特阿拉伯延布建設COTC項目,加工阿拉伯輕質原油的能力為2000萬噸/年,產品包括乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、苯和混合二甲苯等,年產約900萬噸的基本石化原料和III類潤滑油基礎油,收率約為45%。沙特阿美于20144月開始可行性研究,計劃2025年建成投產。延布COTC項目的工藝配置尚未最終確定,目前看,不會利用尚未商業化的任何新技術,而是以最大化制石化產品方式來配置現有的煉油和石化技術。

印度信實計劃投資約100億美元在印度賈姆納格爾基地建設COTC項目。主要產品包括:850萬噸/年乙烯和丙烯,350萬噸/BTX(苯、甲苯、混合二甲苯),400萬噸/PX。

新建COTC項目也給傳統燃料型老煉油廠帶來了較大壓力,未來一些落后煉油廠將被擠出市場。通過不斷的改進,下一代COTC技術的影響力將更大。比如,沙特阿美TC2CTM技術一旦成功商業化,鑒于其基本石化原料收率高達70%~80%,以年加工量2000萬噸原油為例,則每年至少生產1400萬噸化工品。

可以預期,COTC技術將引領石化行業進入前所未有的時代,全球石化行業競爭格局將發生重大轉變。

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