新加坡原油直接制烯烃技术

在成品油生产收益递减的情况下，原油制化学品 (COTC) 技术可能是炼油厂的下一个方向。近年来，一些企业开始通过创新或直接颠覆传统炼油工艺，将炼油一体化提升到新的原油制化学品（COTC）水平。根据当前技术现状和未来技术发展趋势，COTC技术可分为原油最大化化工生产和原油直接化工生产两大类。从原油转化为基础石化原料的收率来看，各工艺路线大致为：传统燃料炼厂5%~10%，常规炼化一体化综合厂10%~20%，40%以上甚至将原油输送到化工厂。

商品化项目

01 | 原油直接制化学品（烯烃），以埃克森美孚为代表

埃克森美孚率先推出了 COTC 计划。公司位于新加坡裕廊岛的100万吨/年乙烯装置是全球首个COTC项目。2014年1月，埃克森美孚在其新加坡化工厂的原油直接蒸汽裂解制烯烃装置投产，可将原油直接生产乙烯100万吨/年。该项目与其炼油厂整合，不仅共享公用事业，还从炼油厂获得重质燃料原料用于烯烃生产。

埃克森美孚原油直接蒸汽裂解制烯烃技术（工艺示意图见图1））的最大特点是省略了常减压蒸馏等炼油装置，大大简化了工艺流程流动。

图1 埃克森美孚新加坡原油直接制烯烃工艺示意图

创新之处在于完全绕过了传统的精炼工艺，将原油直接送入蒸汽裂解炉，并在裂解炉的对流段和辐射段之间增加了闪蒸罐。

埃克森美孚新加坡工厂原油加工能力接近3000万吨/年，基础石化原料产能超过800万吨/年，产率约24%。

02 | 以恒力石化、浙江石化为代表，最大限度地利用原油生产化学品

原油最大限度地转化为化学品是基于典型的炼油技术，而传统的炼油工艺技术经过优化以最大限度地生产用于联合石油化工厂的化学原料。该路线通过添加额外的工艺单元（例如加氢裂化）将原油精炼过程中的蜡油和渣油等重质产品转化为轻质产品，同时提高氢碳比。利用现有成熟技术，通过改造，使基础石化原料的收率大幅提高到40%~50%。

我国民营企业已经在利用国内外先进的炼化技术建设这样的炼油厂，包括恒力石化的大连长兴岛项目、浙江石化的舟山项目、东方盛虹的连云港项目。

● 恒力石化项目：

项目原油加工能力为2000万吨/年，主要加工中重质原油或沙特阿拉伯同类原油。炼油厂旨在生产石脑油，芳烃联合装置旨在最大限度地提高 PX 的产量。一期工程主体工程主要有2000万吨/年常减压、200万吨/年煤油加氢精制、600万吨/年柴油加氢裂化、760万吨/年蜡油加氢裂化、渣油. 加氢裂化640万吨/年、溶剂脱沥青135万吨/年等；产品包括450万吨/年PX、100万吨/年纯苯和150万吨/年乙烯，年产基本石化原料900万吨以上，收率约为 46%。2018年底常减压装置投产，炼油项目2019年5月全面投产，乙烯项目2020年1月投产。恒力石化原油最大化化工示意图生产过程如图2所示。

图2 恒力石化原油最大化化工生产流程示意图

● 浙江石化项目：

该项目将分两个阶段实施。建成后原油加工能力4000万吨/年，主要产品为PX800万吨/年、纯苯200万吨/年、乙烯280万吨/年、60万吨/年/年乙烯。丙烷脱氢。一期工程主要工程主要有2000万吨/年常减压、300万吨/年年轻烃回收、300万吨/年延迟焦化、500万吨/年渣油加氢脱硫、3.8百万吨/年蜡油加氢裂化、800万吨/年柴油加氢裂化、420万吨/年重油催化裂化和200万吨/年催化汽油加氢等。石油化工产品年产量约900万吨，基础石化原料收率45%左右。一期工程于2019年5月投产，常减压装置投产，2019年底全面投产。二期已于2020年3月开工建设，预计2022年建成投产。

原油直接制化学品新技术

原油制化学品技术路线绕过了传统的炼油厂常减压蒸馏步骤。沙特阿美正致力于开发多种 COTC 技术路线，包括热能原油制化学品 (TC2CTM) 技术和催化原油制化学品 (CC2CTM) 技术，它们将使用不同类型的原油。沙特阿美在达兰的研发中心也在研究其他未公开的高风险、高回报的 COTC 技术。

此外，印度Reliance Industries正在开发MCC工艺，而中石化科学院主要围绕催化裂化开发工艺路线。

●沙特阿美TC2CTM技术路线

沙特阿美的 TC2CTM 专利技术采用一体化加氢处理、蒸汽裂解和焦化工艺，直接加工原油以生产烯烃和芳烃石化产品以及石油焦，如图 3 所示。

图 3 沙特阿美原油热力制化学品 TC2C™ 工艺示意图

据介绍，该技术可使基础石化原料的收率提高到70%~80%。2018年1月，沙特阿美与麦克德莫特和雪佛龙Lumms Global（CLG）签署联合开发协议，将麦克德莫特的乙烯技术、CLG的加氢处理技术和沙特阿美的专有TC2CTM技术相结合，为联合开发提供了平台。2018年6月，沙特阿美与美国Siluria Technologies签署技术许可协议，实现Siluria甲烷氧化偶联乙烯技术与沙特阿美TC2CTM有机结合，进一步提高乙烯收率。另据报道，2019年Mc Dermott收购了Siluria的甲烷氧化偶联乙烯技术。

● 沙特阿美CC2CTM路线

2019年1月，沙特阿美与法国Technip FMC和Axens组成技术联盟，加速CC2CTM技术的开发和商业化。该协议计划在 2021 年完成 CC2CTM 技术的商业化。CC2CTM 技术是一项基于成熟的高强度流体催化裂化 (HS-FCCTM) 技术的创新。HS-FCCTM 由沙特阿美与法赫德国王石油和矿产大学以及日本 JXTG 能源集团合作开发。沙特阿美、Axens 和 Technip FMC 都是 HS-FCCTM 技术联盟的成员，Axens 和 Technip FMC 也是 HS-FCCTM 技术的独家许可方。沙特阿美CC2CTM工艺流程示意图如图4所示。

图4 沙特阿美催化原油制化工CC2C工艺示意图

● 印度 Reliance Industries MCC 技术

印度Reliance Industries公司采用多区催化裂化（MCC）工艺直接裂解原油，无需使用常减压装置，也可与凝析油、页岩油和致密油的裂解结合使用。该公司已经评估了全球约 120 种原油，并认为它们适合 MCC 工艺。这些原油中的钒等污染物含量在工艺允许的范围内。

● 中国石化化石科学研究院技术

石科院原油裂解制烯烃技术以催化裂解为基础，主要有两条路线：

路线一是原油被分为轻重馏分后，催化裂化生产低碳烯烃，由催化裂化装置的一套双提升管反应器实现。最佳操作参数使轻质烯烃的产量最大化。该路线中试已完成，2020年4月下旬进行中试。计划2021年在扬州进行工业试验。该工艺的难点在于，虽然石脑油的氢含量和原油中的柴油馏分比重油馏分高，由于分子小，更难裂解柴油加氢工艺流程图，需要特殊的催化剂和更苛刻的操作参数。以江苏油田原油为例，小试结果表明乙烯+丙烯的收率达到33%。如果考虑C4烯烃和轻汽油的循环利用，二烯收率会高于这个数字。这一数字与埃克森美孚在新加坡的原油直接蒸汽裂解（35% 乙烯 + 丙烯收率）相当。对原油的适应性是需要石蜡基原油。如果是中间碱或环烷基，应先将切割后的重质馏分加氢，或需配套加氢装置。对原油的适应性是需要石蜡基原油。如果是中间碱或环烷基，应先将切割后的重质馏分加氢，或需配套加氢装置。对原油的适应性是需要石蜡基原油。如果是中间碱或环烷基，应先将切割后的重质馏分加氢，或需配套加氢装置。

另一种路线是将原油中的烃组分分离，加氢后将芳烃与非芳烃一起催化裂化。该路线仍处于试验探索阶段柴油加氢工艺流程图，难点在于如何分离原油中的烃类成分。

多个项目的前期工作

COTC代表着炼油行业的最终发展方向。除了上述已投产和在建的大型COTC项目外，沙特阿美还在沙特阿拉伯延布和印度贾姆纳加尔的印度信实开展工作。开展COTC项目前期工作。

沙特阿美计划投资200亿美元在沙特延布建设COTC项目，年加工能力为2000万吨阿拉伯轻质原油。产品包括乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、苯和混合二甲苯。生产约900万吨基础石化原料和III类润滑油基础油，收率约45%。沙特阿美于2014年4月开始可行性研究，计划2025年建成投产。延布COTC项目的工艺配置尚未最终确定。目前，它不会使用任何尚未商业化的新技术，而是将现有的炼油和石化技术进行配置，以最大限度地提高石化产品的产量。

Reliance India 计划投资约 100 亿美元在印度 Jamnagar 基地建设 COTC 项目。主要产品有：乙烯、丙烯850万吨/年，BTX（苯、甲苯、混合二甲苯）350万吨/年，PX 400万吨/年。

新的COTC项目也给以传统燃料为主的老炼油厂带来很大压力，未来一些落后的炼油厂将被挤出市场。通过不断的改进，下一代COTC技术的影响会更大。例如，沙特阿美的TC2CTM技术一旦成功商业化，鉴于其基础石化原料收率高达70%~80%，以年加工2000万吨原油为例，其产量将在每年至少 1400 万吨化学品。