关键词 | 炼化行业 向“新”而生
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随着全球能源格局的深刻变革与我国经济的持续发展,我国炼化行业正经历着前所未有的转型与升级。未来,炼化产业将持续面临产能过剩、产品需求转变、替代能源进一步崛起、绿色低碳发展等一系列严峻挑战。向着结构优化、产品高端、创新驱动、绿色低碳、数智化方向发展是未来炼化产业的发展方向,炼化企业需要持续推进炼油转型升级、提质增效,推进全产业链的绿色低碳发展,只有凭借低成本、绿色化、高技术含量的产品,才能在能源转型中找到新的业务增长点,立于不败之地。
近年来,我国炼化行业通过规模化发展、炼化一体化战略、市场开放引入多元资本及政策引导,已形成既竞争又合作的多元化市场环境。尤其“十三五”末投产的大连恒力(2019)、浙江石化(一期)(2019)、中科炼化(2020),“十四五”期间的浙江石化(二期)(2021)、广东石化(2022)、盛虹炼化(2022)、烟台裕龙岛(2024)、镇海炼化二期扩建(2024)等大型炼化一体化项目相继投产,一批高起点的民营炼化一体化项目,以及外资企业如埃克森美孚、巴斯夫、沙特基础工业等公司的独资或合资项目,使得我国的炼化市场竞争更加国际化。
尽管我国炼化行业取得了显著成就,但仍面临诸多挑战。随着“双碳”和“双控”政策持续加码,炼化行业内卷态势严峻,这些政策不仅促进了大型炼化项目的建设,也推动了落后产能的淘汰和整合。据机构数据,到2024年底,我国炼油一次加工能力达到9.5亿吨/年;预计到2025年我国炼油产能将达到9.62亿吨/年。2026—2030年间,国内炼油产业将延续大型项目建成投产与存量企业兼并淘汰同步进行的发展方式,预计整个“十五五”阶段国内炼油产能维持在9.5亿~9.6亿吨/年。
首先,成品油消费下降的趋势不可逆转,给炼化企业带来巨大压力。企业需逐步从以石油为中心向多元化能源体系转变,加大在新能源、新材料等领域的投入力度。其次,“双碳”目标下炼化企业面临巨大的减碳压力。企业需要采取多种措施降低碳排放量,如提升能效、加快CCS技术应用、促进绿氢绿电与炼化的耦合发展等。同时,企业还需加强与国际先进企业的合作与交流,引进先进的环保技术和管理经验。
此外,落后产能淘汰政策趋紧也给小型炼化企业带来挑战。小型炼化企业需要坚持专业化转型和绿色低碳发展道路,通过技术创新和产业升级提升自身竞争力,其次政府也应加大对转型升级项目的支持力度和政策引导力度,为企业的转型升级提供有力保障。根据石油和化学工业规划院给出的“十四五”石油化工行业规划指南,“十四五”期间,中国将持续推动炼油企业“降油增化”,并且将炼油厂分为大、中、小三类,分别研判了其向下游发展化工产业的能力。对于条件齐备的大型炼厂和中型炼厂,可以向“特色炼油+特色化工”的精细一体化模式发展。对于具有优化条件的企业,可以通过炼厂改扩建配置规模化的乙烯和芳烃装置,向稀缺性较高的化工品范畴发展。对于炼油规模小于500 万吨/年的小型炼厂,基本不具备向下游发展精细化工的能力,应当推动对小型炼厂的产能整合和产能置换,并建设具有规模优势的炼化一体化装置。
以山东裕龙岛炼化一体化装置为例,山东省关停13家“小炼油”产能,同时组织10家地炼企业签订产能整合转移协议,推动2790万吨炼油产能整合转移。通过收购整合省内中小型地炼企业的炼油指标,置换出炼化一体化项目产能,一方面是获得了大炼化的稀缺指标,另一方面是将原本没有深加工和精细化工能力的中小型炼厂产能置换出为可以大体量生产精细化工品的产能,在不增加本省炼油负担的情况下做到产业链价值延伸,符合“十四五”国家对于石油化工行业的规划思路。这也将是未来五年中石油化工行业关于大炼化项目新批新建的参考对象和重要方向。
为适应新的市场环境,国内多个炼化企业积极推进以“油转化、油转特”为主的产品结构调整,由多产清洁油品向多产石脑油、烯烃、芳烃等基础化工原料方向和特色产品转型,并进一步延伸产业链,向高附加值化工产品等方向发展,强化炼化一体化和产销协同。
以中国石油吉林石化、广西石化等现有炼厂为例,这些炼厂正在积极加快转型升级步伐,在满足更加严格排放标准的清洁油品基础上,向生产“清洁燃料+基础化工原料+化工新材料”转型。通过加氢裂化、催化裂化/裂解等现有装置的升级改造和柴油吸附分离等新技术的应用,将油品更多地转化成增产芳烃、烯烃急需的轻质原料,扩建或新建乙烯裂解装置,并配套建设下游高端合成树脂、特种合成橡胶、功能纤维、特种工程材料、可生物降解材料等生产装置。
以中石油为例,其在发展“特色炼油+特色化工”方面,自主研发的单反应器柴油加氢裂化技术应用能够实现产品液体收率99%以上,新增石脑油13%以上,另外,中石油还重点开展了纳米化功能化新材料开发、高效低耗催化剂清洁生产等技术研究。
新建炼化一体化企业则采用最先进的炼油技术,建成了高度优化的生产网络,同时加速拓展至下游乙烯—乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚烯烃弹性体(POE)、碳酸二甲酯(DMC)、聚碳酸酯(PC)和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(ABS)等新材料领域,布局锂电隔膜、树脂材料、可降解塑料、工程塑料等产业链。可根据市场需求通过生产方案优化提高重油转化率,压减成品油收率,增产烯烃、芳烃,生产的灵活性和抗市场风险能力大大提高。
例如,荣盛石化依托旗下浙石化大炼化产能,着力发展高附加值高端聚烯烃、工程塑料、电池电解液、尼龙和可降解材料等高附加值产品的“降油增化”战略。东方盛虹发力光伏材料、聚醚材料、可降解塑料、锂电材料等多领域东方盛虹的新材料布局主要围绕光伏材料、聚醚、锂电材料、可降解塑料等领域。这类炼化企业依托大炼化平台,有效发挥化石能源资源属性,持续探索清洁原料、化工品、高端新材料、特色油品等产品的生产,有效支撑了炼化企业降本增效。
此外,受高端化工新材料市场需求推动,国内乙烯原料的多元化、轻质化趋势明显,在不新增国内原油一次加工能力的情况下,国内外炼化公司纷纷投资新建乙烯裂解装置及其下游高端化工品生产装置,包括:中国石油独山子石化塔里木乙烷制乙烯项目、中国石化南港乙烯项目、巴斯夫湛江一体化项目、埃克森美孚惠州一体化项目等。
在“双碳”目标下,能源结构低碳化趋势愈发显著。从炼油化工行业绿色转型来看,“双碳”目标对炼化企业转型发展提出了更高要求,包括企业自身和低碳产品的要求,但当前仍面临多方面挑战,如减排技术尚未完全成熟、企业减排潜力尚未理清楚,“油转化”后能耗强度增加,生产生物质绿色燃料的成本和原料存在瓶颈、关键技术有待突破等。
炼化企业在转型升级和脱碳减排过程中既面临着生物质能源、材料循环、绿色石化产品等产业的机遇,也需要具备节能提效、清洁替代、二氧化碳捕集利用等节能降碳潜力。一大批具有降碳潜力的产品和技术逐渐得到重视和发展,包括:以生物质、餐饮油为原料的可持续航空煤油和生物柴油技术;废塑料化学循环技术;光伏、风力发电,电解水制氢技术;原油催化裂解制烯烃技术;富氧燃烧技术;电加热技术;低浓度烟气二氧化碳捕集技术;膜分离、吸附分离技术;换热网络优化、能量回收技术;催化油浆、乙烯焦油生产针状焦和电极材料技术等。但这些减碳路径多数尚不成熟,面临技术成熟度低和应用场景有限等不足,减碳程度有限,且单独依靠任一减碳手段均不足以实现远期净零排放。
综合来看,炼化行业主要在以下几方面实现减排:
第一,加大降碳技术应用。实现工艺过程、公用工程向深度电气化、充分利用可再生电力等方向转型提高电气化率,如汽驱改电驱、电加热蒸汽裂解、电化学还原二氧化碳制乙烯制合成气等。为控制碳排放量,需通过新型催化剂开发、反应与分离工程创新等手段,加大重油催化裂解、加氢裂化、轻石脑油催化重整等现有工艺技术升级改造。
第二,推动低碳替代。一方面进行原油品种选择、采用低碳石化原料;一方面增强绿氢绿氨、生物燃料、废弃高分子材料回收利用等技术选择。“绿色氢基能源”是未来能源领域的重要研究方向。在绿氢耦合方面,加氢装置使用绿氢替代灰氢是实现炼厂碳减排的有力措施。炼厂可采用可再生电力电解水制氢来实现绿氢生产。生物燃料不但可以缓解化石燃料短缺危机,还可以解决温室气体排放带来的环境污染,助力“双碳”目标,这也正是当前全球新型生物能源的研究热点。
第三,开展碳捕捉、封存和利用(CCUS)。通过与可再生能源耦合,CCUS将实现低碳零碳化,助力把高碳能源的劣势向低碳发展的优势转化。面向未来每年10亿吨级的二氧化碳捕集量,CCUS将进一步推动技术加速迭代,与产业结合密切,呈现集群化发展态势。
以高质量发展为核心目标,炼化企业正在努力通过组织模式、运营模式和技术模式的全面转型,打造具备全面感知、敏捷响应、动态优化、智能决策和精准控制等特征的“数智炼化”。
基础设施配套水平是决定数据获取及时性、完整性、可靠性的基本条件,也是炼化数智化面临的最大挑战之一。炼化企业生产过程复杂,数智化涵盖专业领域众多,包含工艺、经营、设备、能源、安全等方面的大量数据,需要通过计量仪表、分析仪器、控制系统、摄像头等设备进行采集。智能化工作对基础设施、模型算法、跨专业人才、管理流程等方面都有较高要求。
目前,部分业务管理流程的数智化变革尚未完全实现,部分业务人员的管理工作还未与数智化发展充分融合。因此,在数智化系统设计与应用中,需要以业务为主导加强管理变革,确保业务流程的优化和数智化技术的深化应用,真正为炼化企业提质增效降本贡献价值。
未来,炼化企业实现净零排放将使用多元化的原料,以生物质、废塑料、碳一等低碳原料替代部分原油;构建高效清洁的生产过程,包括绿电、绿氢等清洁能源逐步规模化替代化石能源,碳捕集及回收利用等;生产高端精细的产品组合,包括生物航煤、绿氢、绿色合成燃料、化学品、新材料等。实现碳达峰后,炼化企业持续围绕源头、过程、终端路径深入推进绿色低碳发展,企业生产模式也将发生根本性变革。
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