为什么中国没有乙烷脱氢装置?

据平头哥了解到,中国化工产业在大力发展炼化一体化项目的同时,国家对蒸汽裂解及、煤化工等项目的限制,导致很多企业不得不转向其他产品为原料的一体化项目发展,如PDH、轻烃裂解及其他等,这些项目能够在国内出现一定的发展之势,与政策对产业的发展存在直接的关系。
目前在国内发展的一体化项目中,其原料端的生产路线,原油及炼化一体化项目占比最大,其次是煤化工、甲醇化工、PDH等项目,其中轻烃裂解主要集中在石脑油为裂解原料装置,而仅有少数个别企业存在纯轻烃裂解的生产,如万华化学、新浦化学等。另外,轻烃的脱氢主要以丙烷脱氢为主,简称为PDH,而C4及其他原料的脱氢装置较少,如京博石化、神驰化工等,但是唯独不见乙烷脱氢。
平头哥认为,乙烷脱氢是轻烃裂解及脱氢产业中的重要代表,而为何中国目前并无工业化装置?这要从以下几点说起!
乙烷是指的含有两个碳原子的烷烃,主要来自油气田的分离,少量来自炼油厂和裂解气的气分装置。全球乙烷生产国或地区主要有印度、欧洲、南美、中东和北美地区,其中北美和中东地区是全球乙烷最主要的生产区域,2020年北美和中东地区产量占比分别在56.6%和37.6%。
由于中东乙烷大多自用的缘故,美国成为目前世界上仅有的大规模出口乙烷的国家。近3年以来,美国乙烷开始以船运的方式,大规模向印度及英国、瑞典、挪威等欧洲国家出口,为其乙烯装置提供原料。
美国乙烷加速西北欧及印度乙烯项目轻质化进程,西北欧和印度成为过去几年美国乙烷资源的主要输出地。其中,印度的RelianceIndustries是进口美国乙烷的“主力军”,旗下5个乙烯生产装置中,有4个均全部或部分以美国乙烷为原料,而该公司的乙烯产能也占到了全印度的46.3%。
此外,欧洲也有几座乙烯装置从临近大西洋的美国东北部MarcusHook港口进口美国乙烷。不过,为应对可能发生的乙烷资源短缺风险,多数印度及欧洲的相关乙烯项目仍保留了油气混合进料的配置。
图1乙烷脱氢的两种方式
而乙烷脱氢生产乙烯,是乙烯生产路线中的一条路线。乙烷脱氢制乙烯工艺,分为乙烷直接脱氢生产、乙烷氧化脱氢生产,两种生产工艺均在上世纪70年代被研发出来。由于乙烷氧化脱氢反应为放热反应,有别于吸热反应的直接脱氢,放热反应更有利于生产控制。并且根据行业内技术人员反馈,乙烷氧化脱氢在热效率转化、装置工业技术水平及经济性方面,都胜于直接脱氢工艺,受到国外行业的关注。
图2乙烷脱氢两种工艺比较
由于国外乙烷资源丰富,并且氢气价值较低,所以在国外,乙烷氧化脱氢备受关注,并且产业得到了一定发展。但是,由于乙烷脱氢仅有乙烯,产品线单一,并且经济性不及乙烷裂解,所以,乙烷裂解装置数量较大,而乙烷脱氢装置较少。根据不完全统计,全球乙烷脱氢装置仅存在于美国,并且拟在建装置也仅有美国有。初步预期,至2021年,全球乙烷脱氢装置规模约在130万吨/年左右。
平头哥按照相关资料显示计算,以1.2吨乙烷脱氢后可以生成1吨乙烯为计算依据,考虑了其他能源消耗、燃料、水、催化剂、人工、维护费用等因素,不包括销售费用、管理费用、税费、折旧等费用。乙烷价格按照3860元/吨计算,乙烷直接脱氢生产的成本总计为6112元/吨。
对于乙烷脱氢生产的烯烃成本,乙烷的价格波动,是决定烯烃成本价格波动的主要因素。而乙烷的价格,更多的参考美国MB乙烷的价格,所以,对于中国生产企业来说,他们如采用乙烷为原料的脱氢生产,更多的将采用美国价格作为结算依据,这给企业带来巨大的不确定性。
另外,从上文中也看到,美国是全球最大的乙烷出口国家,而中国的天然气结构的限制,无法在市场中采购到足够的乙烷资源,这也给中国选择上马乙烷脱氢的企业带来了巨大的原料限制。所以,国内唯一的轻烃裂解装置,他们选择采用混合轻烃进料的方式,也是降低对乙烷的依赖。并且,南山的乙烷项目暂时搁浅,也是基于对稳定采购乙烷不确定性的考虑。
最后,平头哥认为,乙烷脱氢由于工艺、原料、定价的限制,以及产品线相对单一,以及国家对乙烯指标的严格把控,造成中国对此项目关注度不高,所以目前暂无纯乙烷脱氢的项目出现。而此项目在国外也仅数例,与乙烷裂解、丙烷脱氢及裂解等轻烃项目相比,综合竞争力最弱,也必将成为限制其产业发展的关键。
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