一、乙烯的简介
乙烯是最简单的烯烃,化学式为CH2=CH2 ,无色易燃气体,熔点-169.4℃,沸点-103.80℃,几乎不溶于水,难溶于乙醇,易溶于乙醚和丙酮;是植物的一种代谢产物,少量存在于植物体内,能使植物生长减慢,促进叶落和果实成熟,可用作脐橙、蜜桔、香蕉等水果的环保催熟气体。
乙烯工业在国民经济中占据重要地位,是石油化工产业的核心,其衍生制品占石化产品比例超过75%,有“石化工业之母”的称号。乙烯作为重要的有机化工基本原料,是合成树脂、合成纤维、合成橡胶、医药、染料、农药、日用化工产品等的基本原料。在合成材料方面,大量用于生产聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯,乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯以及乙丙橡胶等;在有机合成方面,广泛用于合成乙醇、环氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多种基本有机合成原料;经卤化,可制氯代乙烯、氯代乙烷、溴代乙烷;经齐聚可制α-烯烃,进而生产高级醇、烷基苯等。
二、乙烯工艺流程
乙烯生产工艺流程可分为三类:煤制烯烃(CTO/MTO)、石脑油蒸汽裂解、乙烷裂解。
1、煤制烯烃是指以煤合成的甲醇为原料(CTO),借助类似催化裂化装臵的流化床反应形式,生产低碳烯烃的化工技术。
为典型的“高污染高能耗”产业,“十四五”时期,我国将严控煤电项目,严控煤炭消费增长,严把建设项目环境准入关。在部分地区,只有被纳入国家规划的项目,才能统筹协调能耗指标。如内蒙古地区,尽管煤矿资源丰富、价格优势明显,现已对煤化工项目加强管控。
2、石脑油蒸汽裂解是以石脑油为原料,在高温条件下,使石脑油中各族烃分子分解的过程,其主要产物为乙烯,副产少量丙烯。
石脑油(naphtha)是石油产品之一。作为生产芳烃的重整原料时,采用70℃~145℃馏分,称轻石脑油;当以生产高辛烷值汽油为目的时,采用70℃~180℃馏分,称重石脑油;用作溶剂时,则称溶剂石脑油;来自煤焦油的芳香族溶剂也称重石脑油或溶剂石脑油。目前中国的乙烯生产项目中,以石脑油为原料的比例仍高达68%,但以石脑油为原料的乙烯生产成本相对较高,乙烯收率较低,同时我国原油较重,石脑油供应非常紧张,存在乙烯装置、重整装置、石脑油制氢装置争原料,该工艺未来将被逐渐替代。
3、乙烷裂解制乙烯是指原油直接蒸馏得到的乙烷通过脱氢、断链、二烯烃合成等反应最终得到乙烯的过程。
随着近年来美国、加拿大及中东地区天然气的大规模开采,尤其是美国近几年的页岩气革命,乙烷供应大幅增加,价格下降,乙烷裂解法已成为颇具竞争力的工艺路线。与石脑油裂解制乙烯相比,乙烷裂解装置具有工艺流程短、占地面积小、装置投资少、乙烯收率高等相对优势。据CEH报告,乙烷裂解法收益率可达80.5%,远高于传统石脑油裂解法的35%。
但目前美国是世界唯一乙烷规模化出口国,进口乙烷裂解制乙烯项目原料品种唯一、来源单一、供应链设施专用,加之全球范围内尚未形成成熟的乙烷远洋运输、贸易体系,以及新冠疫情带来的影响,整个原料供应链容错性能较差,这些都将会大大提升我国进口乙烷裂解制乙烯项目的风险。