乙烯工業是石油化工產業的核心，我國是世界僅次于美國的第二大乙烯生產國。2019年，我國新增乙烯產能184萬t，合計達到2734萬t，同比增長7.2%; 產量約為2060萬t，同比增長11.8%，行業平均開工率為75.3%; 乙烯進口量約為253萬t，與上年度基本持平。目前，我國乙烯仍無法達到自給自足。由于乙烯倉儲物流條件嚴苛，運輸不便，因此，我國除了進口少量乙烯外，更多的是進口其下游衍生物。本文從乙烯原料多元化角度出發，對乙烯生產工藝進行了評述，指出了未來乙烯生產工藝發展的趨勢，以及下游產業發展的方向。
原料多元化帶來競爭主體的變化
原料多元化
近年來，全球乙烯原料的多元化和輕質化發展趨勢明顯。美國頁巖氣的成功開發，不僅為本國乙烯提供了廉價的原料，還影響到世界乙烯原料的變化，使得乙烯原料的選擇更具多樣性。
采用頁巖氣乙烷或凝析液作為裂解原料，是降低乙烯原料成本的重要措施。以高成本石腦油為主要原料生產烯烴的國家，正逐步通過采購輕質化原料替代石腦油或新建乙烷裂解裝置來生產烯烴。歐洲在加速關閉蒸汽裂解裝置，而乙烷裂解制乙烯項目大幅增加；同時，中國許多煉化一體化、煤/甲醇制烯烴項目和輕烴利用項目正在實施，乙烯原料多元化進一步加深。
我國乙烯巨大的當量缺口，以及原油高進口依存度凸顯了烯烴原料多元化的重要性。原料的可獲性、價格水平、生產工藝等因素，使煤/甲醇制乙烯、乙烷裂解制烯烴項目各具優勢。
2019 年，我國傳統石化路線生產乙烯占總產能的73.1%，煤制烯烴和外購甲醇制烯烴的乙烯產能占比分別為13.6%，10.9%。2019年8月，我國首套110萬t/a進口乙烷裂解制烯烴綜合利用項目［新浦化學工業(泰興)有限公司］投產，標志著采用該工藝的乙烯產能已經從無到有，并且占總產能的2.4%。
競爭主體多元化
隨著原料多樣化的深入，以及石化行業外商投資政策的進一步放寬，乙烯產業投資主體也朝著多元化方向發展。2018 年，德國BASF 公司和美國Exxon Mobil 公司分別宣布在中國建設獨資大型石化項目。2019年，BASF 公司廣東湛江新型精細化工一體化項目開工，Exxon Mobil( 惠州)化工有限公司120萬t/a乙烯基下游化工綜合體項目獲得批準。2019年底，隨著遼寧大連恒力石化150萬t/a 乙烯項目的中交，浙江石化(一期)140萬t/a乙烯項目的投料試車，遼寧寶來化工有限公司100萬t/a 蒸汽裂解裝置的即將建成，預計到2020年底，乙烯新增產能將達到390 萬t。屆時，我國乙烯行業民營資本占比從不足10% 提高至20%以上，這將打破化工原料市場集中的格局。
乙烯生產路線
傳統石化工藝
中國乙烯工業最初以石腦油為原料。對于原料短缺的企業，還會使用凝析油、輕柴油、抽余油、加氫尾油、輕烴等與石腦油的混合物作為原料進行裂解。總體來說，這些原料主要源自于石油，屬于石化路線制乙烯。
2019年，我國共有26家生產企業采用石化路線制乙烯，裝置總產能達到1995萬t(見表1)。
來源：石油和化工園區
2010年以來，受輕烴價格偏低的影響，我國石油制乙烯原料也步入輕質化軌道。2010—2019年，國內乙烯原料中石腦油占比逐年下降，相應的C3/C4/C5輕烴、加氫尾油等用量明顯提高。2019年，國內蒸汽裂解制乙烯原料組成( 質量分數)為: 輕柴油6.1%，石腦油53.0%，抽余油1.6%，加氫尾油17.4%，輕烴與其他化合物21.9%。與2010年相比，石腦油下降了13.6個百分點，輕烴類物質提高了7.9個百分點。受成品油產銷結構因素的影響，輕柴油作裂解原料比例有所回升。
為了避免過度依賴煉油廠或氣體加工廠提供原料，Exxon Mobil 公司和Saudi Aramco 公司分別開發出新型蒸汽裂解工藝，省略了原油煉制過程，直接將原油轉化為輕質烯烴。2014年，ExxonMobil公司在新加坡試運行了原油直接生產乙烯的100萬t/a 世界級裝置。與石腦油裂解工藝相比，采用新工藝每生產1t乙烯可創造利潤100～200美元; 同時，該工藝不僅可以節約生產成本，在東南亞地區更具有石腦油裂解原料的溢價優勢。
2019年，Exxon Mobil惠州化工綜合體項目獲批復，項目采用原油直接裂解制烯烴技術，以及先進、環保、成熟的專有工藝，生產具有高附加值的聚烯烴產品。項目一期為120萬t/a 原油制乙烯與下游深加工裝置，預計2023年建成投產；二期將建設第2套上述裝置。項目投產后，將成為國內首套原油直接裂解制乙烯裝置。
煤/甲醇制烯烴工藝
該工藝主要是通過煤炭替代石油生產甲醇，進而轉化為乙烯、丙烯等。2010年，第1套煤制乙烯裝置——內蒙古神華包頭煤化工有限公司60萬t/a 煤制乙烯項目投入商業化運營，標志著我國已實現煤基甲醇制烯烴技術的工業化應用; 2011年，我國首套20萬t/a 甲醇制乙烯項目(中原石油化工有限責任公司) 投產; 2014—2016 年是我國煤制烯烴項目的投產高峰期；截至2019年，我國煤/甲醇制烯烴總產能約為1 463萬t(占烯烴總產能的近21%) ，新增產能約為220萬t(同比增長17.6%) 。
就烯烴產能配置而言，乙烯產能(約670萬t/a) 要少于丙烯(約793萬t/a)，2019年新增乙烯產能達到99 萬t。從原料方面來看，內陸煤制烯烴與沿海外購甲醇制烯烴企業存在明顯差異：前者主要分布在西北地區，以煤制烯烴工藝再配以煤制甲醇裝置為主，基本遵循煤—甲醇—乙烯/丙烯—聚乙烯/聚丙烯工藝路線; 后者主要分布于華東地區，外購甲醇約占甲醇總消費量的20%，產業鏈受原料甲醇價格影響較大，烯烴裝置的運行對甲醇也有明顯影響，乙烯與丙烯產能達到15萬t/a以上(約占總產能的36%) 。
輕烴綜合利用工藝
在美國頁巖氣革命的刺激下，我國部分企業也開始尋求進口乙烷，并發展乙烷裂解制乙烯工業，現如今該行業存在發展過熱的現象。乙烷裂解制乙烯裝置主要集中于美國、加拿大、中東和西歐，主要生產商有Exxon Mobil 公司、美國Ineos公司、美國Sweeny Texas 公司等。2019年8月，新浦化學工業(泰興)有限公司的輕烴綜合利用項目投產，年產聚合級乙烯65萬t。目前，我國以進口乙烷裂解制乙烯為目標開展前期工作的產能已達到1720萬t/a(見表2) 。
來源：石油和化工園區
自2014年以來，我國煤/甲醇制烯烴路線的乙烯產能得到快速增長，截至2019年，已占乙烯總產能的24.5%左右。未來5～10a，國內在建和擬建的以乙烷為原料的輕烴利用項目多達20余項。預計到2024年，我國乙烯產能中的傳統石化路線占比降至65%，煤/甲醇制烯烴降至20%，而輕烴綜合利用路線升至15%。
來源：石油和化工園區
乙烯下游產業分析
我國乙烯產業已逐步進入成熟期。下游化工產品種類繁多，不同產品的產業發展均存在較大差異，市場化程度也不盡相同。由圖1可知，在我國2019 年乙烯消費結構中，最大消費領域仍是聚乙烯，占總消費量的59%，其次是環氧乙烷和乙二醇。
聚乙烯是消費量最大的乙烯下游產品，2019年總產量約為1765萬t，主要包括線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，三者依次占聚乙烯總產量的40%，20%，40%。由于聚乙烯具有成本低、性能好的特點，廣泛應用于工業、農業和日常生活中。我國聚乙烯供應缺口居高不下，對外依存度遠高于其他樹脂，具有廣闊的消費前景。
乙二醇是乙烯的第二大應用領域，80%的乙二醇用于生產聚酯。近年來，對二甲苯—精對苯二甲酸—聚酯行業呈現出良好的發展態勢，形成原料－成品－下游產品一體化的生產模式。未來，隨著聚酯行業的發展，乙二醇消費增速將進一步提高。
環氧乙烷主要用于生產乙二醇，多數企業采用環氧乙烷、乙二醇聯產裝置。除此之外，環氧乙烷還可用于減水劑、聚醚、消毒殺菌等領域。目前，我國聚氯乙烯處于產能過剩的狀態。在我國主要以電石法生產聚氯乙烯，污染嚴重，成本不具備優勢。乙烯法生產聚氯乙烯具有產品質量優、工藝先進、更加環保等特點，具備替代電石法的潛力。
苯乙烯最主要的下游產品是聚苯乙烯。近年來，苯乙烯表觀消費量逐漸萎縮，聚苯乙烯也逐漸由其他材料所替代。苯乙烯另一個應用是合成橡膠，丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物的消費前景比較樂觀。
乙烯其他下游產品(如乙烯－乙酸乙烯共聚物、三元乙丙橡膠) 占比很小，當前既看不到應用領域急劇擴展的前景，也看不到被大量替代的威脅，應用前景相對穩定。乙烯的大多數下游產品符合社會經濟發展的方向，以及消費升級的需要。乙烯及其衍生物的國內供應與消費的巨大差異，也為乙烯貿易創造了獲利機會。
結束語
在中國經濟持續增長的背景下，乙烯需求將保持穩定增長態勢。預計到2024年，國內乙烯產能將達到5000萬t/a，年均復合增速為12.9%，當量需求量達到5800萬t左右，當量需求缺口在1980萬t左右，當量自給率提升至67%。未來一段時間，幾大乙烯生產路線將齊頭并進，傳統石化路線仍是主流，但份額會逐漸減少。隨著輕烴利用項目的不斷推進，該路線將成為我國乙烯供應的主要來源之一，乙烯原料多元化發展已成為產業發展的必然趨勢。
乙烯產業的發展離不開下游產業的消化。企業應充分重視下游裝置配套，進一步完善乙烯產業鏈，形成原料－成品－下游產品一體化的生產模式，提高抗風險能力。從目前乙烯下游產業來看，聚乙烯、乙二醇仍是拉動乙烯消費的核心領域，未來國內需求仍保持較快增長，行業集中度的收益正逐步向產業鏈一體化企業傾斜。
來源：渤海化工網
