炼化一体化企业利用稀乙烯资源潜力很大

    □ 杨学萍 薛明伟 瞿 勇

    对稀乙烯资源进行回收利用，并实现高价值转化，可为炼化企业降本增效、实现可持续发展提供有效途径。

    国内来自炼油厂干气的稀乙烯资源丰富，将其进行高附加值转化，生产市场急需的化工产品与清洁燃料，可充分发挥炼化一体化优势，降低原油消耗，满足市场日益增长的石化产品需求，同时也为炼化企业降本增效、实现可持续发展提供有效途径。

    稀乙烯资源丰富

    稀乙烯主要是指炼厂流化催化裂化（FCC）干气中的乙烯，其浓度为10(v)%~20(v)%；还可以来自重整瓦斯干气、催化裂解（DCC）干气和延迟焦化尾气等。由于干气中乙烯浓度低，利用难度大，以往通常作为燃料烧掉，浪费了宝贵的资源。随着我国炼油能力快速增长，FCC等处理量不断增加。2017年国内FCC 装置加工能力约为2.6亿吨，延迟焦化约为1.4亿吨，且随着国内汽柴油市场逐渐饱和，新建装置更趋向于多产烯烃的增强型深度催化裂解（DCC-plus）工艺，干气中烯烃含量进一步提高，所含乙烯量总计超过200 万吨。对稀乙烯资源进行回收利用，并实现高价值转化，成为人们关注的热点。

    可作为多种化学品的重要原料

    乙烯是石油化工行业的龙头原料，主要来自石脑油蒸汽裂解装置，其衍生产品众多，包括聚乙烯、环氧乙烷/乙二醇、乙苯/苯乙烯、二氯乙烷/氯乙烯、醋酸乙烯等。2017年我国乙烯产量为1822万吨，进口量216万吨；考虑到下游以衍生产品的形式进口，对应的乙烯当量消费量约3900万吨，当量缺口达2000万吨。如能充分利用国内的200多万吨稀乙烯资源，每 年可节约2000多万吨原油消耗；将稀乙烯转化为高附加值的石化产品，可降低我国对乙烯及乙烯衍生品的进口依赖。

    乙苯主要用于生产苯乙烯，苯乙烯则是制备聚苯乙烯、ABS树脂、不饱和聚酯树脂、丁苯橡胶及苯乙烯系热塑性弹性体等的重要原料，在建材、家电和汽车工业应用广泛。以稀乙烯为原料制乙苯技术最早由中科院大连化物所开发，1999年国内第一套自主研发的10万吨/年催化裂化干气制乙苯装置成功投产。目前该技术第三代已实现工业应用，实验室研发的第五代技术乙苯产品中二甲苯含量低于100ppm，达到食品级标准，以往只有纯乙烯才能生产出符合如此严格标准的产品。2009年，中国石化上海石油化工研究院（简称上海院）开发的基于ZSM-5分子筛SEB-08苯和稀乙烯烷基化制乙苯催化剂在海南8.5万吨/年生产装置上成功进行了工业试验；在此基础上，上海院与中国石化洛阳工程公司、石油化工科学研究院联合开发了中国石化稀乙烯制乙苯成套工艺技术。2014年，上海院又推出新一代SEB-12低苯烯比稀乙烯制乙苯催化剂， 由于在分子筛材料上的创新，该催化剂可使装置的物耗和能耗大幅下降。以8万吨/年稀乙烯制乙苯生产装置计算，新型催化剂可使装置每年节支1185万元。2014~2017年，该催化剂为应用企业新增利润近亿元， 经济效益显著。2018年，中国石化“稀乙烯增值转化高效催化剂及成套技术”项目荣获国家科技进步二等奖。目前上海院的SEB系列催化剂已在国内15套干气制乙苯装置上应用。总体上看，国内已有21套稀乙烯制乙苯工业生产装置，乙苯生产能力达188万吨/年，占国内乙苯总产能的约20%。

    此外，利用稀乙烯还可生产丙醛、醋酸乙酯、环氧乙烷、甲乙苯等石化产品。新疆新峰股份有限公司2002年10月建成产能为720吨/年的丙醛中试装置，生产出国内首批以重整瓦斯干气中的稀乙烯为原料的丙醛产品，质量达到进口产品标准；抚顺石油二厂建设了一套以FCC干气中稀乙烯经氯醇法制取环氧乙烷， 进而生产乙二醇、乙醇胺、乙二醇醚等产品的工业装置，现已安全运转了近20年；山东海化集团5000吨/年干气稀乙烯直接氯化制二氯乙烷工业装置于2013年通过鉴定验收，干气中乙烯转化率大于93%，二氯乙烷纯度达到99.5%以上，创新性地集干气净化和浓缩富集、稀乙烯氯化和尾气回收等新工艺于一身，具有明显的成本优势和较强的市场竞争力。另外，利用变压吸附、深冷分离、中冷油吸收等分离技术，可将干气中乙烯提浓至40(v)%~80(v)%，可进一步拓宽稀乙烯的应用领域。国内采用较多的是变压吸附分离和油吸收提浓干气技术，已在10多套工业装置中进行了应用。

    用来生产清洁燃料

    在清洁燃料生产方面， 利用稀乙烯（ 浓度为15(v)%~25(v)%）在均相催化剂作用下可齐聚转化为异丁烯及汽油馏分，其中异丁烯是合成烷基化油的主要原料。该工艺具有反应条件温和、操作简单、能耗低的特点。

    乙醇汽油是近年来国家积极推广的清洁型燃料。乙醇辛烷值高，是提高汽油辛烷值的优良添加剂。利用催化干气中稀乙烯资源生产燃料乙醇成为一条新的工艺路线，其关键在于新型高效乙烯水合催化剂的开发。

    可降低石化产品生产成本

    由于稀乙烯来自炼油厂副产干气，成本较低，对炼化一体化生产企业而言，利用干气制化学品既能有效利用这部分乙烯资源，也能够降低石化产品生产成本，提高炼化企业的生产效益。以8万吨/年干气制乙苯生产装置为例，催化干气单位成本以1789元/吨计，生产乙苯的单位成本为5750元/吨；而采用纯乙烯原料时，乙烯单位成本以6756元/吨计，相同规模情况下，乙苯生产成本为7392元/吨，比稀乙烯原料路线高28.6%。

    我国石化产业正大力推行转型升级，加快化工原料向多元化和低成本化转型，炼化产品向清洁化、高端化转型，是实现国内石化行业绿色高效和可持续发展的必由之路。国内稀乙烯资源丰富，目前高附加值利用率仅为30%。由于炼油厂干气也要满足炼油厂燃气供给需求，在考虑全厂燃气平衡的同时，根据炼厂规模配套干气制化学品装置，实现稀乙烯资源高价值转化，未来在生产市场急需的化工产品与清洁燃料领域，具有广阔的发展前景。

    （作者单位：上海石油化工研究院）