1.1 乙烯產能持續穩步增長
2020 年，全球乙烯產能預計超過2×108??t/a，新增產能仍然來自美國和中國，全球乙烯裝置總數約為330座，平均規模約為58.7×104??t/a，比2019 年的56.7×104??t/a有所提升。預計未來5年，乙烯產能年均增速將達到4.3%，需求增速將達到32%，開工率呈下降態勢 。
1.2 原料向多元化、 輕質化和低成本化發展
隨著頁巖氣、煤炭以及生物質能源和可再生能源的發展，以石腦油為原料的傳統石化產業面 臨著很大的挑戰。預計2020年，全球乙烯裂解原料中石腦油比例將降至 39% 以下，乙烷的比例將提高到約40%，蒸汽裂解工藝依舊占據乙烯生產的主導地位，約占乙烯總產能的97%。對于低油價下的石腦油裂解制乙烯工藝，亞洲與北美、中東的成本差距縮小，北美和中東依舊具有優勢。預計到2022年，在全球乙烯原料中，以乙烷為代表的輕質化原料占比將超過50%，石腦油原料將低至39% 。
2020年6月，沙特阿美公司（Saudi?Aramco）收購了沙特基礎工業公司（SABIC）70%的股份，計劃向上下游一體化發展。當月，BP公司售出了全球化工業務，未來的發展重點將聚焦于便利零售和移動出行、低碳電力和能源、具有韌性和針對性的油氣等三大重點領域，形成更專注、更一體化的實體，在全球范圍內重組業務。
1.4 綠色低碳、 智能化發展成全球共識
對于石油化工這種資本密集型和能源密集型的行業，綠色低碳與智能化發展已成為全球共識。同時智能化工廠的建設，最終目的也是為了促進綠色化工和低碳化工。要實現化工生產的綠色化，減少或避免廢棄物的排放是一個主要方向。在工藝設計時，不僅要考慮化學反應的理論產率，同時還必須考慮不同途徑的原子利用率，從而實現零排放、零污染的目標。歐盟作為國際碳減排的領軍者，率先建立了歐洲碳排放權交易體系。美國加利福尼亞州通過了《全球變暖解決方案》（《Global?Warming?Solutions?Act.》），規定該州2030年的溫室氣體排放量要比1990年能降低 40%。BP 公司應用能源成本監控管理工具，進行五級能源管理水平自動評級和基準對比，集成工廠內外的信息，提高信息的一致性和準確性，實現績效管理的標準化，促進跨煉廠的績效對比分析，提升科學決策水平 。
2.1 低成本石化生產技術
石化行業以烯烴為原料，可以向下衍生出一系列產品。在低成本化生產的驅動下，繁衍出很多生產烯烴的技術，2020年進展比較突出的有原油直接裂解制烯烴、芳烴技術以及甲醇制烯烴（DMTO-Ⅲ）技術等。
近年來，以降低成本為主旨的原油直接裂解生產化工品的技術方興未艾，主要研究方有埃克森美孚公司、沙特阿美公司、沙特基礎工業公司和中國清華大學等，2020 年該類技術和商業上都取得較為顯著的進展。
埃克森美孚公司原油直接制取烯烴工藝（Crude?Oil-to-Chemicals，COTC） 省略了煉油過程，將原油直接供給裂解裝置（見圖1）。裂解裝置不僅可以加工輕質氣體，也可以處理經過預處理后的比石腦油和液化石油氣等輕質原料更重的原料。該工藝可以大大降低原料成本、裝置能耗和溫室氣體排放。據估算，該工藝（采用布倫特原油作原料）生產乙烯的成本比石腦油路線低約160美元/t。2014 年 1 月在新加坡裕廊島建成的原油直接制烯烴裝置產能為 100×104??t/a，是全球首套采用原油直接制取烯烴的商業化運營裝置。埃克森美孚公司在惠州大亞灣石化區正在建設一套120×104??t/a的原油直接裂解乙烯裝置，預計2023年將建成投產 。
沙特阿美公司和沙特基礎工業公司聯合開發的原油直接制取烯烴工藝也在中東取得代表性進展。該工藝將原油直接送往加氫裂化裝置，脫硫后先分離出較輕質組分，將其送到傳統的蒸汽裂解裝置進行裂解，而較重組分進入深度催化裂化裝置進行最大化烯烴生產。該工藝的原油轉化率將近50%。盡管采用該技術的原油直接制烯烴項目還未投入生產，但已有數據表明，該工藝成本或比石腦油裂解低200美元/t。
2020年11月，由中國科學院大連化學物理研究所自主研發的第三代甲醇制烯烴（DMTO-Ⅲ）技術在北京通過了中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定。科研人員在對甲醇制烯烴反應機理和烯烴選擇性控制原理進一步深入認識的基礎上，研制了新一代甲醇制烯烴催化劑，開發了新型高效流化床反應器，完成了中試放大試驗，研發了DMTO-Ⅲ技術，最終形成了可采用非石油資源來生產低碳烯烴的甲醇制烯烴技術。
2020年，該技術已建成5000??t/a 的催化劑生產線并成功實現工業化生產。新一代甲醇制烯烴催化劑兼顧已有工業裝置和新技術開發需求，已在多套DMTO工業裝置中實現應用。專家在現場對中試裝置進行了72h連續運行考核，結果甲醇轉化率99.06%（質量分數），乙烯和丙烯的選擇性 85.90（質量分數），噸烯烴（乙烯 + 丙烯）甲醇單耗為2.66t。
與當前已經工業化的技術相比，DMTO-Ⅲ技術的經濟性有顯著提高。單套裝置甲醇處理能力大幅度增加，而且由于不設C4以上組分催化裂解反應器，其甲醇原料單耗與第二代甲醇制烯烴技術基本相同，單位烯烴產能的能耗可明顯下降。
2.2 合成樹脂生產技術
合成樹脂、合成橡膠和合成纖維三大合成材料主要是以石油、煤和天然氣為原料生產的。其中，合成樹脂作為世界上最重要的石化產品之一，2020年除了不斷開發和優化生產新工藝，在茂金屬催化劑和產品回收技術方面都取得了很大進步。
新冠肺炎疫情使全球熔噴料需求加大，降解法生產熔噴料有殘留、味道大。生產高品質聚丙烯熔噴料迫在眉睫。2020年10月，中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院在成功完成了2種茂金屬催化劑工業試驗后，又開發出高等規度、窄分布的茂金屬超高熔體質量流動速率聚丙烯（mUHMIPP），產品技術性能達到指標要求。
茂金屬催化丙烯直接聚合制備出的熔噴紡絲聚丙烯材料，解決了中國高級衛生防疫聚丙烯無紡布材料市場短缺的問題。這次工業試驗成功，為中國茂金屬催化劑技術和茂金屬聚烯烴新材料進入世界一流水平打下了堅實基礎。
聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一種應用廣泛的合成樹脂產品，也是制造塑料瓶的主要原料。法國 Carbios 公司于 2020年1月宣布開發了一種可以使用酶回收 PET 塑料的新工藝，該工藝可以將彩色瓶子制造成透明瓶子。
傳統的熱機械回收方法不能用于回收有色、不透明、黑暗或復雜的塑料，而這些塑料通常最終會進入垃圾填埋場或焚燒爐。PET再循環工藝只能將其降級應用于纖維等，制造新的塑料產品，且比例較低。而Carbios公司的工藝使用生物催化劑（一種酶），經過設計和優化，可以無限回收 PET 塑料，如瓶子、包裝和 PET 聚酯纖維，通過塑料廢物的酶促進生物再循環生產出第一批用100％純化對苯二甲酸（rPTA）制成的 PET 瓶。在此過程中，將塑料廢物、水和特制酶一起放入反應容器中，在 65℃下加熱 16h，經過過濾和凈化過程，回收構成PET塑料的單體，即PTA（精對苯二甲酸）和MEG（單乙二醇），然后將它們重新聚合成原始 PET 并轉化成瓶子，整個過程不再需要使用新的化石資源作為原料。在整個工藝過程中，PTA和MEG可以從 PET 的解聚中完全回收。所有添加劑和顏色都是在固體形式的過濾和純化過程中提取的。在示范生產線中，部分水（特別是蒸汽）可在過程中重復使用。剩余的廢水經過凈化后，可以在傳統的廢水處理廠進行處理。Carbios公司就該工藝在法國建立了示范工廠。
2021年年初，示范工廠將全面投入運營，通過將技術授權給PET或PTA生產商，計劃2023年建成一個全面的運營工廠，預計產能可達 20×104?t/a。Carbios公司的生物再循環工藝被認為是將PET塑料和纖維完全解構為其單體的顛覆性技術。這些單體可以重復用于生產新塑料，促進循環經濟，不會降低質量。
2.3 綠色化工與環保技術
綠色化工與環保技術是在現有化學工程技術的基礎上，通過優選反應原料、改進反應流程等方式，達到減少產生化工廢棄物及排放污染物的要求。2020年比較突出的是基于廢氣處理技術的進展。
巴斯夫公司和埃克森美孚公司聯合推出的一項高效節能的胺基氣體處理技術（OASE?sulfexx），采用了新開發的專有胺基溶劑，可以達到選擇性脫除H2S、最大限度降低氣體物流中對CO2的共吸收目的。
該技術為克勞斯尾氣處理裝置、高壓酸氣脫除和酸氣濃縮裝置提供了良好的解決方案，可大幅降低產品中H2S體積含量，并減少CO2的吸收，達到未來排放標準 。
CH4和CO2等溫室氣體的干重整需要使用含貴金屬（例如鉑和銠）的催化劑，成本較高。若替換成傳統的鎳基催化劑，又易形成積炭，并且在鎳金屬面上形成表面碳納米粒子，改變了催化劑的組成和幾何結構，導致失活。韓國科學家開發一種新型的催化劑，可將溫室氣體干重整為可用于CO、H2和其他化學品。該催化劑由廉價而豐富的鎳、鎂和鉬制成，可引發并加快CO2和CH4轉化為H2的反應，有效催化時間超過30d?。
針對大量催化劑表面的活性位點缺乏控制的特點，研究人員在單晶MgO存在的還原環境下，在活性氣體中加熱制備鎳、鉬納米粒子。納米粒子在空白MgO晶體表面移動尋找錨點，封閉活化催化劑自身的高能活性位，并永久固定納米顆粒的位置，這樣鎳基催化劑將不會積炭，而且表面鎳顆粒也不會互相結合。研究人員將這種催化劑稱為單晶邊緣納米催化劑。鎳微粒連續地與晶體階梯邊緣結合，覆蓋了參與積炭的MgO表面高能中心，鎳顆粒尺寸不再增大，因此，催化劑不會發生積炭，使干重整反應均勻可控。這種經濟耐用的催化劑，對邁向碳循環經濟具有很高的現實意義。
以綠色新型反應介質代替傳統有毒有害介質是綠色化學工藝發展的重要趨勢。超臨界、水、離子液體作為新型綠色介質，已成為國際科技前沿和熱點，在化學反應、催化與分離、電化學、材料制備等眾多領域中應用前景廣闊。新型反應介質領域受到密切關注的熱點包括：不同尺度離子液體的構效關系、分子設計方法；離子液體規模化制備、分離、純化及循環利用技術；新型離子液體設計、新結構離子液體開發；高效利用離子液體的新工藝過程；基于新型介質的過程強化；基于新型介質的過程放大規律等 。
3.2 大數據技術將深度融入傳統石化產業
從石化領域應用端考慮，大數據環境可以優化生產、提高設備運行維護效率、科學匹配生產方案、提高自動化程度。如何通過大數據的應用，深度解決經濟效益和安全生產、高效生產的矛盾，是石化領域大數據研究的長期目標。但石化企業的規模大、流程長、集中度高、操控體系復雜，所以篩查有效數據、挖掘潛在效益以及全局化調控都將是今后研究的著力點。
熱門資訊
最新資訊