國內對二甲苯新增產能競爭力分析

蔣翠萍 李成益

(金浦投資控股集團有限公司，江蘇 南京 210009)

對二甲苯(PX)是重要的有機化工原料，主要用來生產精對苯二甲酸(PTA)，是聚酯纖維的最前端原料。近年來，國內PX產能迅速擴張，引起業內對產能過剩的擔憂，因此全面評估PX工藝技術進步對降低生產成本帶來的效應，分析比較國內外PX競爭力對指導項目建設和生產經營具有一定的意義。

1 PX生產技術進展

PX生產技術的發展主要圍繞提高目標產品收率、降低能耗、減少生產過程的污染物和提高裝置運行可靠性等展開。PX生產技術已經十分成熟，目前擁有芳烴生產成套技術的主要專利商包括UOP、Axens和中國石化等，其中部分單元的技術由更多的專利商擁有。

1.1 催化重整技術進展

這些年來，催化重整技術進展主要體現在：(1)改進重整催化劑性能，提高芳烴轉化率，降低積炭率，提高選擇性和再生性能；(2)改進再生流程，滿足最新的環保要求；(3)優化設備布置，降低投資費用；(4)系統內部能量綜合利用，裝置能耗大幅度下降[1-3]。

不同工藝技術的裝置原料性質、主要操作條件、產品性質和能耗見表1。表1中，A、B和D裝置的目標產品是PX，C裝置則以生產高辛烷值汽油為目標，所以在重整苛刻度方面不及另外3個裝置。

由表1可見：A和B的原料餾程、族組成和芳烴潛含量等相近，但重整生成油的性質、產品分布等差距較大；比較B和D，原料性質差距較大，但產品分布較接近。因此，原料性質、催化劑性能和反應條件選擇等對重整產品性質、產品分布影響較大。早期建設的重整裝置A的反應壓力高于其他幾套裝置，改造中受舊設備的限制，反應條件無法進行大的調整，產品中氫收率、芳烴產率和重整生成油的辛烷值均較低。B和C為差不多處于同一時期的裝置，產品收率較為接近。B和D均采用了最新的重整催化劑，產品收率分布、芳烴產率均得到較大幅度提升，尤其是高附加值產品、目標產品收率的提高，體現了技術進步帶來的效益。總體上說，催化劑性能直接決定了產品收率和性質，新技術應用帶來新的效益。

在裝置能耗方面，A裝置投產較早，經過不斷的改進，其能耗低于同期建設的其他裝置，但仍略高于新建的B裝置。C和D裝置均是引進技術，經過10多年的發展，引進技術的能耗也在降低。由表1還可見，國內催化重整技術已經與引進技術相當，早期引進的重整裝置經改造后，裝置能耗也與擬建的D裝置相當。A裝置和B裝置能耗在同期建設的裝置中處于領先水平。新老重整裝置能耗費用按噸PX產品計算，相差262元。經PIMS核算，2019年B裝置的產品價值較A裝置高出199元。

表1 不同時期所建重整裝置的能耗及產品比較

隨著重整催化劑性能提升以及工藝過程優化，重整單元的催化劑和化學品消耗也有部分變化。上述4套裝置的催化劑及化學品單耗列于表2中。由表2可見:催化劑及化學品消耗總體上呈下降趨勢，新老裝置之間的催化劑折噸PX產品費用相差6元左右。

表2 不同時期的重整裝置的催化劑及化學品單耗 g/t

1.2 芳烴抽提技術進展

芳烴抽提方面的技術進步主要圍繞降低溶劑消耗、降低能耗以及提高產品質量和收率展開。溶劑選擇影響著抽提體系建立、裝置效率、能耗、投資和操作費用[4-6]。

芳烴抽提技術的進步最終體現在芳烴產品回收率、產品質量、溶劑消耗和裝置能耗方面。

產品回收率及質量見表3。由表3可見:新裝置的苯回收率和甲苯回收率均高于早期的裝置，產品質量相當。

表3 不同時期的產品回收率和質量比較

不同時期的芳烴抽提裝置的溶劑及化學品消耗見表4。由于原料差距較大，抽提單元的化學品消耗差異較大，但由于耗量小、價格也不高，噸費用相差不大。

表4 芳烴抽提溶劑及化學品單耗 g/t

不同時期的芳烴抽提裝置的能耗見表5。由表5可見:B裝置節能改造(如將3.8 MPa蒸汽減溫減壓改造為發電后再利用，以及余熱回收利用等)后裝置能耗降低。新建裝置因其規模大、能量利用更合理，能耗較之前的裝置有較大幅度的降低。

表5 不同時期的芳烴抽提裝置能耗比較

續表5

通過上述分析比較可見，不同時期所建抽提裝置的主要差別體現在能耗上，能耗費用可節省20元/t，折合噸PX產品約30元，新建抽提裝置更具競爭力。

1.3 二甲苯分離技術進展

結晶法是吸附法出現之前工業上生產PX的唯一方法[7]，20世紀70年代逐步被吸附法取代。目前國內PX裝置絕大多數采用吸附分離，全球也僅有30%的PX產能采用結晶法生產。

二甲苯吸附分離的進展主要體現在新型吸附劑的開發與應用、吸附分離工藝優化、解析劑輕質化以及上述體系的綜合節能改造中[8-11]。采用新型吸附劑，可降低吸附單元解析劑循環量，從而降低裝置能耗，如采用ADS-47較采用ADS-27能耗降低13.5%。傳統芳烴聯合裝置的節能一般采用發生低壓蒸汽或發電、增加工藝利用余熱程度等方法，能耗雖得到了降低，但其流程變得更為復雜，項目的投資也更高。

采用輕解析劑的二甲苯吸附分離裝置是全新的系統，與傳統的二甲苯吸附分離裝置工藝流程有較大的差別，采用重質解析劑的裝置不可能通過簡單改造而成為輕質解析劑的新裝置。

不同吸附劑/解析劑的能耗和物耗見表6。由表6可見：PX吸附分離單元采用輕質解析劑方案，裝置能耗將有較大幅度下降，輕質解析劑方案更具競爭力。采用輕質解析劑后，產品能耗費用較重質解析劑節省400元/t。

表6 不同吸附劑/解析劑的能耗和物耗對比

綜上所述，PX生產技術的不斷進步為新建PX裝置提升競爭力創造了條件，即使是局部采用新技術，也能帶來較好的效益。這些年歧化和異構化單元轉化率沒有大的突破，對整個裝置的技術進步沒有實質性貢獻。

1.4 其他

1.4.1 甲苯擇形歧化經濟性分析

以200 kt/a甲苯擇形歧化為例，原料為甲苯200 kt,氫氣(折純)1.7 kt;產品為不凝氣3.7 kt,苯95 kt，碳八芳烴(C8A)102.9 kt。按照華東地區3年和5年均價計算，原料成本已超過產品銷售收入，再加上能耗和催化劑等費用，甲苯擇形歧化已無利可圖。因此，部分企業已停止甲苯擇形歧化運行。

1.4.2 甲苯甲醇烷基化技術

甲苯甲醇烷基化制PX技術的發展為增產PX開辟了新的途徑[12]。該技術的實施需要具備一定的基礎條件：一是需有PX生產裝置，利用現有的PX裝置進行技術整合，優化物流加工過程，從能耗降低中獲得收益；二是需要有低碳烯烴的下游，否則含乙烯、丙烯的氣體只能作為燃料氣。因此甲苯甲醇烷基化制PX技術目前仍不是常規的PX生產路線。

2 PX裝置規模及競爭力分析

2.1 國內外PX裝置規模分析

PX裝置規模既與建造時的技術水平相關，也與原料資源和裝備水平相關。在2000年以前，PX產業發展緩慢，供需基本平衡，當時國內的單套裝置規模與周邊相當，大多為200～450 kt/a；2000—2009年，國內PX產業快速發展，建設了數套單套規模在600～800 kt/a規模的新裝置；2010—2014年的5年之間只有3套裝置投產，國內PX的自給率下降至40%左右，部分企業抓住機會，積極籌劃PX擴產，在2019年形成了PX產能迅速擴張的局面。在這段時期，PX生產工藝經過前期的積累，迎來了較大的改進，單套產能達到1 500 kt/a以上。裝置規模提高后，節能優化措施得到充分的發揮,新技術的應用為新裝置帶來更大的盈利空間。

2.2 不同時期的PX裝置競爭力比較

現以A、B、C三套PX生產方案作為比較的基礎，A方案為早期建成、后來經過節能技術改造,單套規模為450 kt/a，采用重質解析劑；B方案為2012年前后建成的裝置，單套規模為600 kt/a,采用重質解析劑；C方案為采用最新技術的新裝置，規模為2 000 kt/a，采用輕質解析劑。在加工流程方面，A方案的芳烴抽提抽余油和苯-甲苯分餾的芳烴混合液返回催化重整，二甲苯裝置的C9A與甲苯進歧化烷基轉移生產C8A；B方案加工流程基本同A方案，以較少的石腦油原料最大限度地生產PX，不生產鄰二甲苯，并補充部分甲苯作為歧化原料；C方案則將C7～C9非芳組分全部返回重整，盡可能多出化工產品。

各方案中催化重整、芳烴抽提、歧化、烷基化和吸附分離等單元均按照當時的技術水平配套。在系統設置時，考慮了重整料預加氫和富氫氣體提濃裝置(PSA)。

按照上述加工流程，各單元的加工規模及能耗等匯總見表7。

表7 不同時期相應的PX裝置各單元的加工規模及能耗

因為PX為標準化學品，產品競爭力主要表現為產品的毛利高低，即：噸產品(含副產品)銷售收入-原料成本-能源動力消耗-催化劑化學品費用-人工工資-維修費-折舊。

在計算折舊時，考慮到A方案為老裝置，折舊計提已接近尾聲，在計算成本時不計折舊；B方案為2012年前后的較新裝置，折舊已計提過半，折舊按照一半計算；C方案折舊按規定計提。

主要原料石腦油按照國際市場華東地區到港價，PX按照結算價，其他產品按照華東市場出廠價，原料及產品的價格統計周期為月，能源動力價格參照南京化工園區價格，其他參數按照中國石化集團經濟技術研究院有限公司《參數與數據》2020版計取。

近幾年來PX的產品毛利呈逐年下降趨勢，2016—2020年早期的小規模PX裝置的產品毛利分別為2 000元/t、1 500元/t、1 200元/t、400元/t和200元/t。2019年，小產能PX裝置6個月盈利、6個月虧損，中等產能較新PX裝置則10月盈利、2個月虧損，高產能新裝置則月月盈利。進入2020年，小產能PX虧損面進一步擴大，10個月中，只有3個月盈利，其余均處于虧損或盈虧平衡。中等產能較新的PX裝置則有5個月處于盈利、5個月虧損。新建大產能PX裝置則9個月盈利、1個月微利。2020年前10個月中大產能PX裝置較次新裝置噸產品毛利平均高出800元。

另外，新的高產能PX裝置均為民營企業，且上下游一體化，這些裝置的啟停對PX市場價格影響較大。

2.3 未來趨勢

從PX行業競爭力來看，國內新建大型PX裝置競爭力較強，具備規模效應、能耗低、上下游一體化、接近消費中心區域等特點，未來在與進口產品競爭中能夠占據一定優勢。2020年開始，部分規模小、成本高的芳烴裝置將退出或轉向調和油市場。

3 產業前景展望

生產PX需要大量的石腦油，PX耗石腦油2.5～3 t/t，即生產2 Mt PX則需至少5 Mt石腦油，如果全部采用原油一次加工生產的直餾石腦油，直餾石腦油平均收率16.5%(含輕石腦油)，常減壓加工規模則需30 Mt。為增加PX的原料，將常減壓裝置的減壓柴油(VGO)經加氫裂化生產重石腦油，VGO收率按28%，加氫裂化重石腦油收率按44%計，原油加工量需17.5 Mt。如將直餾柴油也作為加氫裂化的原料，減壓渣油經溶劑脫瀝青后，脫瀝青油也進入加氫裂化，這樣可大幅度增加重石腦油的來源，生產2 Mt PX則僅需要10 Mt原油。因此，建設大型PX項目必須有千萬噸級的煉油裝置與之配套，新的煉化一體化項目以多出化工原料為目標，降低油品的產出率。以恒力石化(大連)煉化有限公司為例，20 Mt/a煉油能力，生產出10.9 Mt/a化工原料，化工原料貢獻率超過50%。在建的盛虹石化集團有限公司的化工原料貢獻率達到45%以上。因此，“少油多化”是趨勢。

在資源利用方面，煉化一體化實現資源集約化，5 Mt重石腦油加工后生產出2 Mt PX，其余產品需銷售或進一步加工，部分產品(如氫氣、干氣、輕石腦油)不易存儲或長距離運輸，需要下游配套就近消化，液化氣、輕石腦油可作為乙烯裝置的裂解原料，氫氣是重油加工的重要原料。通過煉化一體化可實現資源的集約利用，降低物流成本。2019年，中國大陸共有千萬噸級以上的煉油廠29座，其中14家配套了PX裝置，PX產能為12.025 Mt/a；其中20家配套了乙烯裝置，產能達到18.33 Mt/a。到2024年，還將有10座千萬噸級以上煉油廠開工建設，另外還有5座準備擴容改造。在本輪煉油擴容中，新建煉油廠的煉化一體化程度高，重油轉化裝置加工規模大，化工裝置加工能力達到45%以上。上述煉化項目只有一部分是以PX芳烴為目標產品，大部分是以乙烯、丙烯等基礎化工原料為目標產品，或兼顧芳烴和乙烯。

從產業布局看，今后幾年新建或改擴建的項目中，有3家為內地已建項目改擴建，1家為東北新建，其余11家全部在沿海一帶新建，這將有利于提高中國的石化產業規模集中度和整體技術水平，優化石化產業布局和產業鏈結構，提升產業競爭力。

4 結論與建議

(1)從供需平衡看，PX供需將逐步寬松，到2022年達到平衡甚至開始出現少量過剩。

(2)采用新技術建設的PX裝置更具有競爭力，新老裝置的產品毛利差在800元/t以上。

(3)中國大陸的大產能PX裝置在東南亞有一定的規模優勢，且有下游產業鏈支撐，相對競爭力較強。

(4)新一輪煉化一體化項目建設，將加快PX產業發展，PX競爭將更為激烈，部分小產能、高成本的裝置將逐步退出。

(5)建議在PX項目布點時，需與煉化產業布局一致，基地化、區域化、園區化是新一輪PX項目建設的前提，要與區域性的產業形成互補，打造具有規模優勢的產業集群。

(6)在煉化一體化加工流程安排時，“少油多化”，響應產業結構調整需要。

(7)部分早期建成的中等產能的PX裝置需采用新技術進行節能改造，符合《對二甲苯單位產品能耗限額》標準，實現綠色生產。