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炼油化工的新进展 石油巨头转型

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炼油化工的新进展 石油巨头转型

文/王红秋 中国石油石油化工研究院,中国石油报

在国际社会高度重视气候变化的大背景下,绿色低碳转型已成为国际石油公司的共识,围绕开发新能源、优化炼化业务结构、提高能源利用效率和清洁能源比例、发展CCUS技术等方面展开大量工作。在炼化业务方面,各大公司都采取了哪些具体措施,给我国石油公司带来哪些启示?

埃克森美孚高性能化工产品产量将翻番

除燃油、润滑油和基础化学品外,埃克森美孚在包装、汽车、日用品和建筑用特种材料方面也居行业领先地位。近年来,公司进一步调整炼化业务结构,在压缩炼油业务的同时,加强核心化工业务,灵活应对新形势。

淘汰落后低效炼厂,最大限度发挥一体化协同效应。2000年以来,埃克森美孚通过资产重组和落后产能淘汰,炼厂数量由43个减少到2021年的21个,平均能力达到1200万吨/年,高出行业平均水平75%,规模经济效益显著。同时公司始终强调一体化协同效应,将一体化战略列为公司八大战略之首。在北美、欧洲、中东和亚太共有16个上下游一体化基地,实现最佳能源效率和公用工程利用率。一体化战略不仅在生产过程中节省原料和能源消耗、降低物流成本,提高经营效率,而且能有效提升研发能力和效率,为企业带来较大的竞争优势。

优先投资优势项目,高性能化工产品产量将翻番。2022~2027年埃克森美孚资本支出将维持在200亿~250亿美元/年,利用其生产规模、一体化和技术等行业领先优势构建投资组合并降低成本。重点关注具有资源优势的北美地区和具有市场潜力的亚洲地区。下游和化工业务的现金流和盈利增长计划集中在高回报项目上,预计这些项目将使高性能化工产品以及低排放燃料和润滑油的产量翻番。除加快推进广东惠州大亚湾石化工业区的化工综合体项目,埃克森美孚和SABIC位于得克萨斯州的大型石化项目已于今年1月20日正式投产。此外,公司计划支出25亿美元/年用于低碳项目。

重视科技创新,加速部署基于市场的、具有成本效益的解决方案。公司长期保持0.5%左右的研发经费投入强度(研发经费/营业总收入),在全球拥有九大研发中心,确保公司在核心业务,尤其是满足市场和客户需求的高价值高性能产品上具有强大的竞争优势。如高性能聚丙烯产品Exxtral?质量轻、硬度高,可取代汽车零部件传统材料,降低车重和成本,减少燃油消耗和碳排放;高性能聚乙烯产品Exceed?和Enable?具有减薄潜力,可在增加薄膜抗冲强度的同时降低薄膜重量和成本。

壳牌积极发展低碳燃料业务

壳牌是连续15年全球销量第一的国际润滑油品牌,是全球领先的化工产品供应商之一。2021年2月公司推出全新的业务战略——“赋能进步”,积极重塑业务结构,将天然气一体化和炼化产品作为转型支撑业务,将市场营销、低碳燃料和可再生能源解决方案(电力和氢能等)作为未来增长业务。

打造竞争型能源一体化园区,积极发展低碳燃料业务。过去15年,壳牌已将炼厂数量由51个大幅减至13个,炼油能力从2.2亿吨/年降至1.1亿吨/年;全球化工厂在确保地区和原料供应平衡的前提下,从133个减至10个。下一步壳牌还将继续对炼化业务进行剥离和重组,计划到2030年,传统燃料产量与2020年相比降低55%,现有生产基地优化为6个高价值竞争型能源化工一体化园区,与生物燃料等低碳燃料和专用化学品结合得更加紧密。

壳牌是目前世界上最大的生物燃料分销商之一,在全球共运营4家生物燃料公司,2020年销售量为95亿升。近年来,壳牌积极布局生物柴油、生物乙醇、可持续航空燃料和可再生天然气等低碳燃料的研发、生产和供应。计划到2030年,其低碳燃料产量与2020年相比增加8倍,低碳燃料销售量在其交通燃料总销售量中的占比将从3%提高到10%以上。

构建全球研发网络,创新研发模式,提供差异化技术支持服务。壳牌在美国、荷兰、印度建有三大主要技术中心,分别侧重于油气勘探开发技术和炼化工艺、催化剂、新产品的开发,以及工程设计、过程强化模拟分析等领域;在德国、中国等国家设立6个区域性技术中心,主要负责为所在区域的客户提供定制服务。以壳牌在上海的技术中心为例,利用先进技术,对包括乘用车润滑油、重型发动机油、传动液、特种润滑油、润滑脂等产品和技术等进行不断地研发和突破,致力于满足亚洲客户对润滑油品质日益上升的需求。

壳牌的创新中心(Techworks)团队由来自航空航天、消费电子、机器人和汽车等不同行业的系统工程师、技术专家和企业家组成,通过与技术初创公司、不同行业领先企业、世界级学术界的合作,提高新产品的开发能力和速度。

沙特阿美借助资源优势布局化工业务

沙特阿美近年来以资源优势在全球范围通过合资、并购等方式不断加大化工领域的投资,推进化工业务的全球化布局;同时持续加强科技创新,向产品高端化方向发展。

积极延伸油气产业链,在全球布局化工业务。尽管新冠疫情对沙特阿美在全球布局石化项目的计划和时间表有影响,但其向下游业务延伸转型、加大与新兴市场石化企业合作力度的决心依然坚定。近两年,该公司以691亿美元收购沙比克70%股份,石化产品总产量达9000万吨/年,成为全球顶级石化企业之一。沙特阿美下游业务重组后,包括燃料、化工、电力,以及管道、运输和码头等4个业务部门,此外还设立制造部、战略与营销部以及公司事务部三个职能部门,为业务部门提供支持。

沙特阿美以合资方式与国际知名或当地实力雄厚的企业建立合作关系,借助对方在技术、管理等方面的力量,迅速进入化工领域。在沙特本土,先后分别与日本住友化学公司、美国陶氏化学公司合资组建Petro Rabigh石化公司和Sadara化学公司;在欧洲,与德国朗盛公司合资组建Arlanxeo公司;在亚洲的马来西亚、韩国、印度、中国等国家投资建设炼化一体化项目。特别是在中国,先后与福建炼油化工有限公司(中国石化和福建省按50%︰50%的比例合资建设)和埃克森美孚组建福建联合石化公司,与中国兵器工业集团旗下北方华锦化工成立华锦阿美石油化工公司,与福建石化集团合资建设中沙古雷乙烯项目等。

充分利用内外部资源,持续加强科技创新。沙特阿美充分利用旗下研发机构,一方面通过技术革新不断对现有工艺技术进行升级改造,提高原油的利用率,降低能耗,增加产品产量;另一方面开发多产化工原料及高附加值化工产品的技术。公司还与国内外知名企业、研究机构、大学广泛合作,开发新技术和新产品。沙特阿美与工程技术公司西埃比和雪佛龙鲁姆斯合作开发原油热裂解制化学品(TCTC)技术,转化率可高达70%;与Axens和Technip FMC合作开发原油催化裂解制化学品(CCTC)工艺,转化率可以达到60%~80%。

为了发展尖端技术,沙特阿美能源风险投资公司(SAEV)在成立之初便致力于收购全球具有重要战略性技术的初创公司和高增长前景公司。如投资Novomer公司多元醇技术、锡卢里亚公司甲烷氧化偶联(OCM)制乙烯技术、Airborne Oil Gas公司热塑复合管材(TCP)技术等。

2022年炼化行业需重点关注的10项技术

文/黄格省 侯雨璇 慕彦君 中国石油石油化工研究院

1 原油制化学品与重油催化裂解技术

原油制化学品(COTC)技术与重油催化裂解技术成为炼化企业实现“减油增化”的重点技术。COTC技术由于其不经过传统炼制过程或对传统炼制工艺进行简化而直接生产化学品,化学品收率可超过40%甚至高达80%。重油催化裂解是对石油烃类进行高温裂解以生产乙烯、丙烯并兼产轻质芳烃的过程,可以降低反应温度,提高低碳烯烃产率和轻质芳香烃产率,增强裂解产品分布的灵活性。

2 柴油及蜡油转化生产化工原料技术

为解决炼厂直柴、催柴等的转化利用问题,需要加快开发柴油及蜡油转化生产化工原料技术,重点突破柴油馏分中芳烃、环烷烃分子定向转化,如芳烃、环烷烃加氢裂化生产重整原料;采用蜡油加氢裂化降低柴油产量,最大化生产轻石脑油、尾油作为乙烯裂解原料,重石脑油作重整原料。

3 分子炼油与智能炼化技术

分子炼油技术通过从分子水平分析原油组成,精准预测产品性质,精细设计加工过程,优化装置操作,使每一个石油分子的价值最大化,体现了未来炼油技术的发展方向。分子炼油与智能炼化紧密关联。智能炼化是自动化、数字化、可视化、模型化、集成化技术在炼化生产过程的综合应用,是炼化企业信息化水平的重要体现。

4 合成气制烯烃、芳烃技术

合成气制烯烃、芳烃路线可以拓展生产合成气的原料来源,进而生产化学品。例如,可采用生物质等可再生原料气化制取合成气,再用合成气直接合成烯烃、芳烃。这样不仅可以扩大原料来源,而且可以缩短现有石油基和煤基烯烃、芳烃生产流程,降低投资与产品成本,并且降低碳排放。

5 废塑料化学回收与化学循环技术

废塑料化学回收,是将塑料废弃物经过一系列化学转化,生成油、气、单体等中间化学品的过程。目前我国废塑料回收利用受到空前重视,但化学回收与化学循环技术仍处于试验阶段。未来5年内,正处在投资风口的废塑料回收项目将催生千亿元级产业规模的新市场。

6 电气化替代技术

用能电气化涉及技术较多,重点关注绿电开发与应用技术、光伏、风电与聚光太阳能耦合技术、储电技术、可再生电力加热蒸汽裂解炉技术、燃煤锅炉电能替代技术、天然气燃气轮机技术、电加热再沸器替代技术、大型机组汽轮机驱动改电驱与汽热电联合优化技术、低温余热与电伴热电加热集成应用技术、过剩低温余热冷热电联产联运技术等。

7 生物质转化技术

炼化企业应围绕油脂、木质纤维素等生物质原料高效制备清洁燃料、化工新材料和精细化学品等主要方向,重点关注生物柴油、生物航煤、燃料乙醇等液体燃料技术,生物质高效制氢技术,生物沼气及其选择性转化等生物质气体燃料技术,以及生物基不饱和长链二元酸等关键平台化学品合成技术。

8 低浓度碳捕集及其化工利用技术

炼化行业应重点关注炼化装置低浓度二氧化碳低成本捕集技术,包括第三代胺法捕集、膜分离、功能性吸附剂、富氧燃烧技术等,同时关注直接空气碳捕获(DAC)技术,利用先进吸附设施对空气中的二氧化碳进行直接捕获。在二氧化碳化工利用方面,重点关注二氧化碳加氢制甲醇、芳烃,直接酯化制碳酸酯/环碳酸酯、羧基化反应制羧酸/羧酸酯技术等。

9 电解水制氢耦合制取化学品技术

在电解水制氢的阳极析氧半反应中,耦合催化氧化重整可将醇/醛分子转化为高值含氧化学品或燃料,应用于化工、能源、制药等各个领域,同时可实现水分解产氢。与传统光电解水制氢相比,利用生物质醇/醛氧化来替代光电催化阳极析氧过程,可有效降低电压,提高太阳能利用效率,对绿氢提效降本和高值化学品合成具有重要意义。

10 氨能及氨可持续生产技术

实现氨—氢融合发展,或将成为解决氢气长距离高效输送难题的可行方案之一。传统合成氨工艺技术成熟,但能耗高,并且会产生大量二氧化碳,因此开发绿氢中低压合成氨技术成为重点方向;同时,需要开发氨气低温高效催化分解技术以及分解气分离提纯氢气技术。

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