低碳裂解技術(shù)，陶氏發(fā)力
陶氏化學(xué)正在推進(jìn)更加環(huán)保的乙烷脫氫(EDH)技術(shù)將乙烷轉(zhuǎn)化乙烯，與殼牌合作開(kāi)發(fā)電裂解(e-cracking)技術(shù)（期待利用可再生電力加熱蒸汽裂解），以期大幅降低現(xiàn)有裂解裝置的碳排放。陶氏化學(xué)計(jì)劃2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。陶氏化學(xué)計(jì)劃積極利用氫能，通過(guò)價(jià)值鏈聯(lián)動(dòng)降低碳排放。
陶氏化學(xué)致力在許多不同的技術(shù)和方法來(lái)減少碳排放，包括藍(lán)氫、碳捕獲和存儲(chǔ)、可再生能源和提高能源效率項(xiàng)目。
未來(lái)化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最有可能使用的氫氣，是甲烷被注入自熱式轉(zhuǎn)化爐(ATR)時(shí)產(chǎn)生的藍(lán)氫。甲烷在ATR中會(huì)生成二氧化碳和氫氣，其中的二氧化碳被捕獲并儲(chǔ)存起來(lái)，氫氣被送到裂解爐以提供工藝熱量。裂解爐排出的尾氣也可以回收到ATR中。利用氫氣和二氧化碳循環(huán)來(lái)滿足熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)施的需求，減少可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性非常重要。
陶氏化學(xué)與生態(tài)催化技術(shù)公司和西南研究院就“氫氣燃燒與節(jié)能乙烯生產(chǎn)的集成”進(jìn)行合作。生態(tài)催化技術(shù)公司方面表示，該公司集成流化床氫氣燃燒技術(shù)可以取代傳統(tǒng)的蒸汽裂解技術(shù)。
該技術(shù)將使用氧轉(zhuǎn)移劑在碳?xì)浠衔镌虾彤a(chǎn)品存在的情況下，通過(guò)氫氣的選擇性燃燒，將乙烷轉(zhuǎn)化為乙烯。這將顯著減少能源消耗和二氧化碳排放，二氧化碳排放將減少約75%～80%。生態(tài)催化技術(shù)公司的目標(biāo)是將該技術(shù)擴(kuò)大到100萬(wàn)噸/年的乙烯產(chǎn)能。
原油直接制化學(xué)品（烯烴）
原油制化學(xué)品 (Crude Oil to Chemicals，簡(jiǎn)稱COTC) 技術(shù)正成為煉油商的下一個(gè)發(fā)展方向。COTC技術(shù)可分為原油最大化制化學(xué)品和原油直接制化學(xué)品兩類。
埃克森美孚位于新加坡裕廊島的100萬(wàn)噸/年乙烯裝置是全球首個(gè)COTC項(xiàng)目。
埃克森美孚新加坡原油直接制烯烴流程示意圖
其創(chuàng)新點(diǎn)在于，完全繞過(guò)常規(guī)煉油過(guò)程，將原油直接供給蒸汽裂解爐，并在裂解爐對(duì)流段和輻射段之間加入一個(gè)閃蒸罐。埃克森美孚新加坡工廠的原油加工能力接近3000萬(wàn)噸/年，基本石化原料生產(chǎn)能力超過(guò)800萬(wàn)噸/年，收率約為24%。
沙特阿美TC2CTM
COTC代表煉油業(yè)的最終發(fā)展方向，沙特阿美在沙特阿拉伯延布（Yanbu）、印度信實(shí)在印度賈姆納格爾（Jamnagar）也正在開(kāi)展COTC項(xiàng)目前期工作。
沙特阿美計(jì)劃投資200億美元在沙特阿拉伯延布建設(shè)COTC項(xiàng)目，加工阿拉伯輕質(zhì)原油的能力為2000萬(wàn)噸/年，產(chǎn)品包括乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、苯和混合二甲苯等，年產(chǎn)約900萬(wàn)噸的基本石化原料和III類潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油，收率約為45%。沙特阿美于2014年4月開(kāi)始可行性研究，計(jì)劃2025年建成投產(chǎn)。延布COTC項(xiàng)目的工藝配置尚未最終確定。
印度信實(shí)工業(yè)MCC技術(shù)
印度信實(shí)計(jì)劃投資約100億美元在印度賈姆納格爾基地建設(shè)COTC項(xiàng)目。主要產(chǎn)品包括：850萬(wàn)噸/年乙烯和丙烯，350萬(wàn)噸/年BTX（苯、甲苯、混合二甲苯），400萬(wàn)噸/年P(guān)X。
原油最大化制化學(xué)品
原油最大化制化學(xué)品路線通過(guò)增加額外的工藝裝置，比如加氫裂化，將原油煉制過(guò)程中的蠟油、渣油等重質(zhì)產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)產(chǎn)物，同時(shí)提高氫碳比。利用現(xiàn)有成熟技術(shù)，通過(guò)重新配置，使得基本石化原料收率大幅提高到40%～50%。
我國(guó)民營(yíng)企業(yè)已經(jīng)正在利用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)煉化工藝技術(shù)建設(shè)這類煉油廠，包括恒力石化大連長(zhǎng)興島項(xiàng)目、浙江石化舟山項(xiàng)目、東方盛虹連云港項(xiàng)目等。
恒力石化項(xiàng)目
原油加工能力為2000萬(wàn)噸/年，主要加工來(lái)自沙特阿拉伯的中、重質(zhì)原油或類似品質(zhì)的原油，煉廠旨在生產(chǎn)石腦油，芳烴聯(lián)合裝置旨在最大化生產(chǎn)PX。
恒力石化原油最大化制化學(xué)品流程示意圖
浙江石化項(xiàng)目
項(xiàng)目基本石化原料收率約為45％。二期項(xiàng)目預(yù)計(jì)2022年建成投產(chǎn)。
沙特阿美TC2CTM路線
沙特阿美公司正致力于研發(fā)多種COTC的技術(shù)路線，包括熱原油制化學(xué)品（TC2CTM）技術(shù)和催化原油制化學(xué)品（CC2CTM）技術(shù)，不同技術(shù)將使用不同種類原油。沙特阿美位于達(dá)蘭的研發(fā)中心還在研究其他未曾公開(kāi)的高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)的COTC技術(shù)。
沙特阿美TC2CTM專利技術(shù)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(chǎn)烯烴和芳烴石化產(chǎn)品以及石油焦，詳見(jiàn)圖３。
沙特阿美熱原油制化學(xué)品TC2C流程示意圖
據(jù)報(bào)道，該技術(shù)可以將基本石化原料收率提高到70%～80%。2018 年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(xiàng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)協(xié)議，結(jié)合McDermott的乙烯技術(shù)、CLG的加氫處理技術(shù)與沙特阿美專有的TC2CTM技術(shù)，為聯(lián)合開(kāi)發(fā)提供平臺(tái)。
2018年6月，沙特阿美技術(shù)公司與美國(guó)Siluria Technologies公司簽署了一項(xiàng)技術(shù)許可協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)Siluria甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯技術(shù)與沙特阿美TC2CTM有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提高乙烯收率。另?yè)?jù)報(bào)道，2019年Mc Dermott收購(gòu)了Siluria持有的甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯技術(shù)。
2019年1月，沙特阿美技術(shù)公司已與德希尼布福默詩(shī)（Technip FMC）和法國(guó)阿克森斯（Axens）結(jié)成技術(shù)聯(lián)盟，以加速CC2CTM技術(shù)的開(kāi)發(fā)和商業(yè)化。該協(xié)議計(jì)劃2021年完成CC2CTM技術(shù)的商業(yè)化準(zhǔn)備。
CC2CTM技術(shù)是在經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的高苛刻度流化催化裂化（ HS-FCCTM）技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新。HS-FCCTM由沙特阿美與法赫德國(guó)王石油礦產(chǎn)大學(xué)和日本JXTG能源集團(tuán)合作開(kāi)發(fā)。沙特阿美、Axens和Technip FMC公司都是 HS-FCCTM技術(shù)聯(lián)盟的成員，Axens和Technip FMC公司還是 HS-FCCTM技術(shù)的專屬授權(quán)商。
沙特阿美催化原油制化學(xué)品CC2C流程示意圖
印度信實(shí)工業(yè)MCC技術(shù)
印度信實(shí)工業(yè)公司使用多區(qū)催化裂化（MCC）工藝直接裂解原油，無(wú)需使用常減壓裝置，還可以與凝析油、頁(yè)巖油和致密油等的裂解組合使用。該公司已經(jīng)評(píng)估了全世界約120種原油，并認(rèn)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(nèi)。
中石化石科院技術(shù)
石科院的原油裂解制烯烴技術(shù)是圍繞催化裂解進(jìn)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(jìn)行催化裂解生產(chǎn)低碳烯烴，采用一套催化裂解裝置的雙提升管反應(yīng)器來(lái)實(shí)施，兩個(gè)提升管分別進(jìn)輕、重餾分油，分別給予最適宜的操作參數(shù)最大化生產(chǎn)低碳烯烴。該路線已完成小試試驗(yàn)，今年4月下旬進(jìn)行中試試驗(yàn)，計(jì)劃2021年在揚(yáng)州進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。
工藝難點(diǎn)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?yàn)榉肿有「y裂解，需要專用的催化劑和更苛刻的操作參數(shù)。以江蘇油田原油為例，小試結(jié)果顯示，乙烯+丙烯產(chǎn)率達(dá)到33%。如果考慮回?zé)扖4烯烴和輕汽油，雙烯產(chǎn)率會(huì)高于這個(gè)數(shù)據(jù)。
這個(gè)數(shù)據(jù)和埃克森美孚在新加坡的原油直接蒸汽裂解的數(shù)據(jù)（乙烯+丙烯產(chǎn)率為35%）相當(dāng)。對(duì)原油的適應(yīng)性是要求石蠟基原油，如果是中間基或環(huán)烷基，則切割后的重餾分要先加氫，或者說(shuō)要有匹配的加氫裝置。
另一條路線是將原油進(jìn)行烴組分分離，芳烴加氫后和非芳烴一起進(jìn)行催化裂解。這條路線還在實(shí)驗(yàn)探索中，難點(diǎn)是如何進(jìn)行原油的烴組分分離。
COTC技術(shù)將引領(lǐng)石化行業(yè)進(jìn)入前所未有的時(shí)代，全球石化行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局將發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。
