○文/陶 炎
由于原料輕質化等原因,全球芳烴的產量增速下降,需求卻在快速增長,缺口不斷加大,“錢途”無量。為此,全球芳烴主要生產企業通過擴大產能、新技術開發等途徑,提高芳烴產量來搶占市場。

●下游制品需求旺盛,芳烴未來一路芬芳。 供圖/CFP
芳烴是當今世界生產大宗石化產品的重要基礎原料,用芳烴生產的聚合物對現代生活發揮了重要作用。目前,全球芳烴主要產品是苯、甲苯、二甲苯等輕質芳烴。其中,二甲苯主要是對二甲苯(PX)和鄰二甲苯(OX)。
2012年,盡管全球三種主要芳烴(苯、甲苯和二甲苯)的大型工業裝置生產總量已經達到9500萬噸/年,但是消費量增長更加迅猛。其中,苯和二甲苯的消費量分別在4000萬噸/年左右。是聚對苯二酸和聚苯乙烯的需求增長,拉動了苯和二甲苯的消費增長。預計2012至2017年的5年內,苯、甲苯和二甲苯需求增速維持在 3.5%~4.0%,與全球GDP增速(年均為3.5%)一致。其中,亞太是全球芳烴生產和需求的主要地區,因為亞太是塑料和合成纖維的主要產區。
在需求增長的同時,由于原料減少,全球芳烴的產量增速在放緩。目前,全球生產芳烴的原料主要有三個來源。一是煉廠催化重整得到的重整汽油。這是最主要的來源,約占全球芳烴產量的50%以上。二是石化廠的石腦油蒸汽裂解得到的裂解汽油,約占1/4以上。三是煉焦廠用煤焦化得到的焦化輕油,比例較低。
一方面,由于效益欠佳,歐洲等地區的煉廠關閉,使得催化重整的產能大大減少。另一方面,原料輕質化導致了芳烴原料大幅減少。由于頁巖氣和油田伴生氣中的乙烷、丙烷等輕質原料是廉價優質的裂解原料,因此北美和中東地區的裂解裝置用的石腦油被輕質原料所替代,導致蒸汽裂解生產芳烴的總量減少。北美地區裂解原料中乙烷的比重從2005年的不到50%增長到2013年的65%,預計未來超過80%;而中東地區超過2/3的原料為乙烷等輕質原料。
除了原料減少的因素外,還有市場因素的影響。芳烴的來源還取決于柴油與汽油的供需平衡。目前,全球的趨勢是柴油化。柴油化趨勢最強的是歐洲以及北美地區。預計今后全球柴油需求年增長1.5%~2.0%,而汽油需求年增長0.7% ~0.9%。柴油需求的增加導致重整汽油的產量相應減少;裂解原料轉向利用乙烷等輕質原料,裂解汽油得到的芳烴必然減少。
以上原因導致了全球芳烴供應增速不斷下降。
芳烴產品的巨大需求缺口讓亞洲、中東、北美等許多國家看到了機會,紛紛上馬新裝置、尋求新原料,擴大芳烴產能,提高芳烴產量,彌補市場缺口。
經濟快速發展的亞洲地區是芳烴需求的主要地區。近兩年來中國、日本、韓國等亞洲國家,紛紛擴大芳烴產能。
據美國《世界煉油商務文摘周刊》的最新報道,韓國SK全球化學公司在今年6至8月將有三套合資或獨資新建的芳烴聯合裝置投產。第一套是與JX日本石油能源公司合資,建在韓國蔚山,產能是苯54萬噸/年、對二甲苯100萬噸/年,預計6月投產;第二套是與新加坡裕廊芳烴公司合資,建在新加坡裕廊島,產能是苯40萬噸/年、對二甲苯80萬噸/年、鄰二甲苯20萬噸/年;第三套建在韓國仁川,產能是苯45.5萬噸/年,對二甲苯130萬噸/年。
去年底至今年初,中國也有多套新建芳烴裝置集中投產。主要包括海南煉化60萬噸/年、四川彭州石化65萬噸/年對二甲苯芳烴聯合裝置。
除了我國和韓國外,日本太陽石油株式會社表示,將計劃使用UOP工藝技術及催化劑來提高該公司位于日本愛媛縣的芳烴裝置產能。泰國PTT全球化工公司去年底也宣布,計劃對位于羅勇省馬塔府的芳烴2號裝置進行擴能改造,計劃2015年年底完工。該公司芳烴產能將擴大16%,對二甲苯、純苯、鄰二甲苯產能分別增加1.5萬噸/年、3.5萬噸/年、2萬噸/年。印度Facts全球能源公司稱,2015年印度將新增約260萬噸的芳烴產能。其中,印度國有油氣公司新建的芳烴裝置的計劃于今年三季度投產,年產對二甲苯90萬噸、苯27萬噸。
憑借豐富的原油資源和低成本優勢,中東石化企業也瞄準了亞洲和歐洲的巨大芳烴缺口,不斷擴大芳烴產能。過去5年間,中東地區已經增加了約600萬噸的芳烴產能。其中,苯產能約增加160萬噸,苯乙烯產能增加了180萬噸,對二甲苯產能提高了約240萬噸。沙特阿美石油公司表示,將繼續擴大芳烴市場,計劃到2018年把對二甲苯產能提高到400萬噸,苯產能提高到100萬噸。目前,中東國家提供全球60%的對二甲苯,歐洲國家的對二甲苯很多進口自中東。
另外,針對頁巖氣帶來的原料輕質化、蒸汽裂解芳烴產量減小的狀況,北美地區加大了頁巖油的使用比例來提高芳烴產量,尤其是美國貝肯頁巖油為蒸汽裂解和催化重整生產芳烴提供了更多原料。
除了采用傳統工藝提高芳烴產量外,全球很多企業通過開發新技術、新工藝尤其是許多生物技術,另辟蹊徑增產芳烴產品。
據美國《化學工程》日前報道,Micromidas公司正在開發利用纖維素生產對二甲苯。這種新工藝能利用多種農作物廢料(纖維素)如稻糠、柳枝稷、木屑和廢紙板等生產生物基對二甲苯。該工藝與其他生物基化學工藝的不同之處在于有很高的收率和選擇性。
目前,世界首套生物對二甲苯示范裝置已經投產。美國《世界煉油商務文摘周刊》報道稱,在可口可樂公司的支持下,Gevo公司已經成功利用可再生原料生產出了生物對二甲苯。這種對二甲苯可用于制造飲料瓶的原料聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。Gevo公司在得克薩斯州的生物對二甲苯裝置示范裝置于去年8月26日成功投產。該公司將把所生產的生物對二甲苯賣給日本東麗公司用于生產聚對苯二甲酸乙二酯飲料瓶、纖維、紡織物和膜,進行評估并進行市場開發。
Virent公司也計劃使用傳統的化工催化工藝,以糖為原料,生產包含苯、甲苯和二甲苯的混合芳烴,然后將混合芳烴進一步加工成對二甲苯。公司預計第一套工業化規模的生物基對二甲苯裝置于2015年投產。美國新創辦的公司Anellotech 開發了一步法快速裂解工藝,將生物質轉化為苯、甲苯和二甲苯。沙特基礎工業公司的新專利技術能夠使用萜烯(如柑橘果實中發現的檸檬烯)生產二甲苯。而美國麻省理工大學成功研發的一種新催化劑,能使生物質快速催化熱解生產芳烴的收率提高40%。目前研究團隊已經把這項技術轉讓給nellotech公司,以建設工業裝置。
此外,在傳統工藝的技術開發方面,許多公司也不遺余力。其中,BP公司利用結晶法生產對二甲苯的技術,就具有投資少、操作費用低的優點。目前,韓國GS Caltex公司已經利用該技術,在韓國麗水煉廠新建世界級的對二甲苯裝置,計劃在2016年投產。印度信誠工業公司也引進該技術,計劃在印度古吉拉特邦Jamnagar建設世界最大的芳烴聯合裝置。