甲苯的主要用途是什么?
甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂,也是有机化工的重要原料,但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比,目前的产量相对过剩,因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中间体,广泛用于染料;医药;农药;火炸药;助剂;香料等精细化学品的生产,也用于合成材料工业。甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄;二氯苄和三氯苄,包括它们的衍生物苯甲醇;苯甲醛和苯甲酰氯(一般也从苯甲酸光气化得到),在医药;农药;染料,特别是香料合成中应用广泛。甲苯的环氯化产物是农药;医药;染料的中间体。甲苯氧化得到苯甲酸,是重要的食品防腐剂(主要使用其钠盐),也用作有机合成的中间体。甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体,包括对甲苯磺酸及其钠盐;CLT酸;甲苯-2,4-二磺酸;苯甲醛-2,4-二磺酸;甲苯磺酰氯等,用于洗涤剂添加剂,化肥防结块添加剂;有机颜料;医药;染料的生产。甲苯硝化制得大量的中间体。可衍生得到很多最终产品,其中在聚氨酯制品;染料和有机颜料;橡胶助剂;医药;炸药等方面最为重要。
精细化工行业在化工行业中占据着很重要的位置:精细化工的发展,一方面直接为石油和石油化工三大合成材料(塑料、橡胶和纤维)的生产及加工、农业化学品的生产,提供催化剂、助剂、特种气体、特种材料(防腐、防高温、耐溶剂)、阻燃剂、膜材料,各种添加剂,工业表面活性剂、环境保护治理化学品等,保证和促进了石油和化学工业的发展;另一方面,能够提高化学工业的加工深度,从而进一步提高大的石油公司、化工公司的经济效益。
前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国精细化工行业深度调研与投资战略规划分析报告》数据显示,2008-2011年,我国精细化工行业工业总产值呈逐年上升的趋势,2011实现工业总产值26345.91亿元,较上年同期增长33.85%;从工业总产值增长变化来看,近四年,除2009年受经济大环境影响,产值增速放缓外,其他三年均保持了25%以上的增长速度。
2012年,我国精细化工行业工业总产值首次出现下滑(主要由于国家统计局的相关统计口径发生变动),全年实现工业总产值25045亿元,下降了4.9%。
根据前瞻产业研究院精细化工行业分析报告数据显示,2013年1-9月我国精细化工规模以上企业工业总产值达29576亿元,较2012年全年高出18%,估计2013年全年工业产值在3.5万亿元左右;2014-2018年行业将保持20%左右的增长,2014年行业工业总产值或可破4万亿。
总体来说,精细化工行业市场规模还是比较大,未来几年的增长速度也比较快,前景还是很不错的。
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苯(Benzene,)是一种碳氢化合物,也是最简单的芳烃。在常温下苯为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。苯可燃,有毒,也是一种致癌物质。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产技术水平是一个国家石油化工业发展水平的标志之一。甲苯则是苯的同系物,亦名“甲基苯”、“苯基甲烷”。
甲苯
甲苯是有机化合物,属芳香烃,结构简式为。甲苯是最简单、最重要的芳烃化合物之一。在空气中,甲苯只能不完全燃烧,火焰呈黄色,具有类似甲苯苯的芳香气味,沸点(常压)110.63℃,熔点-94.99℃。凝固点为-95℃,密度为0.866克/厘立方米。甲苯温度计正是利用了它的凝固点比水银低,可以在高寒地区使用;而它的沸点又比水的沸点高,可以测110.8℃以下的温度。因此从测温范围来看,它优于水银温度计和酒精温度计。另外甲苯比较便宜,故甲苯温度计比水银温度计也便宜。
甲苯在常温常压下是一种无色透明,清澈如水的液体,对光有很强的折射作用(折射率:1.4961)。甲苯几乎不溶于水(0.52克/升),但可以和二硫化碳、酒精、乙醚以任意比例混溶,在氯仿、丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的黏性为0.6毫帕斯,也就是说它的黏稠性弱于水。甲苯的热值为40.940千焦/千克,闪点为4 ℃,燃点为535 ℃。蒸气和空气形成爆炸性混合物,爆炸极限1.2%~7.0%(体积)。甲苯溶解溴后,在光照条件下,甲基上的氢原子被溴原子取代(与甲烷相似),而在铁作催化剂条件下,苯基上的氢原子被溴原子取代(与苯相似);但甲苯分子中存在着甲基和苯基的相互影响,使得甲苯又具有不同于苯和甲烷的性质,如苯环上的取代反应(卤化、硝化等),甲苯比苯容易进行,甲苯分子中的甲基可以被酸性高锰酸钾溶液氧化。
在氧化反应中(如与酸性高锰酸钾溶液),甲苯能由苯甲醇、苯甲醛而最终被氧化为苯甲酸。甲苯主要能进行自由基取代、亲电子取代和自由基加成反应。亲核反应则较少发生。 在受热或光辐射条件下,甲苯可以和某些反应物(如溴)在甲基上进行自由基取代反应。 甲苯与硝酸发生取代反应生成三硝基甲苯(TNT)。
甲苯不溶于水,但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化,生成苯—氯甲烷或苯三氯甲烷,它们都是工业上很好的溶剂;它可以萃取溴水中的溴,但不能和溴水反应;它还容易硝化,生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯,它们都是染料的原料;它还容易磺化,生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸,它们是做染料或制糖精的原料;1份甲苯和3份硝酸硝化,可得到三硝基甲苯(俗名TNT)。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质,因此它可以制造梯思梯炸药。
烟草种植
甲苯是石油的次要成分之一。在煤焦油轻油(主要成分为苯)中,甲苯占15%~20%。我们周围环境中的甲苯主要来自重型卡车所排的尾气(因为甲苯是汽油的成分之一)。许多有机物在不完全燃烧后会产生少量甲苯,最常见的如:烟草。大气层内的甲苯和苯一样,在一段时间后会由空气中的氢氧自由基(OH*)完全分解。
甲苯与苯的性质很相似,是工业上应用很广的原料。但其蒸汽有毒,可以通过呼吸道对人体造成危害,使用和生产时要防止它进入呼吸器官。
甲苯主要由原油经石油化工过程而制成。作为溶剂它用于油类、树脂、天然橡胶、合成橡胶、煤焦油、沥青、醋酸纤维素,也作为溶剂用于纤维素油漆和清漆以及用为照相制版、墨水的溶剂。甲苯也是有机合成,特别是氯化苯酰、苯基、糖精、三硝基甲苯和许多染料等有机合成的主要原料。它也是飞机和汽车汽油的一种成分。
甲苯具有挥发性,在环境中比较不易发生反应。由于空气的运动使其广泛分布在环境中,并且通过雨和从水表面的蒸发使其在空气和水体之间不断地再循环,最终可能因生物的和微生物的氧化而被降解。对世界上很多城市空气中的平均浓度进行汇总,结果表明甲苯浓度通常为112.5~150毫克/立方米,这主要来自于汽油有关的排放(汽车废气、汽油加工),也来自于工业活动所造成的溶剂损失和排放。
甲苯是基本有机原料之一,大量由于提高辛烷值汽油组分和多种用途的溶剂。从甲苯中可以衍生出许多种化工原料,例如:苯、二甲苯、苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等。这些原料可进一步制造合成纤维、塑料、炸药和染料等。
甲苯也是重要的化工原料。危险特性:易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。流速过快,容易产生和积聚静电。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。 甲苯又是燃料的重要成分。使用甲苯的工厂、加油站,汽车尾气是主要污染源。城市空气中的甲苯,主要来自于汽油有关的排放及工业活动造成的溶剂损失和排放。贮运过程中的意外事故是甲苯的又一个污染源。甲苯能被强氧化剂氧化。
甲苯为一级易燃物,其蒸气与空气的混合物具爆炸性。发生爆炸起火时,冒出黑烟,火焰沿地面扩散。进入起火现场,眼睛会流泪且与咽喉皆感刺痛、发痒,并可闻到特殊的芳香气味。
进入人体的甲苯,可迅速排出体外。甲苯易挥发,在环境中比较稳定,不易发生反应。由于空气的运动,使其广泛分布在环境中。水中的甲苯可迅速挥发至大气中。甲苯毒性小于苯,但刺激症状比苯严重,吸入会出现咽喉刺痛感、发痒和灼烧感;刺激眼黏膜,会引起流泪、发红、充血;溅在皮肤上局部会出现发红、刺痛及疱疹等。重度甲苯中毒后,或呈兴奋状:躁动不安,哭笑无常;或呈压抑状:嗜睡,木僵等,严重的会出现虚脱、昏迷。甲苯微溶于水,当倾倒入水中时,可漂浮在水面,或呈油状分布在水面,会引起鱼类及其他水生生物的死亡。受污染水体散发出苯系物特有刺鼻气味。
导读:山东省亮出了“十四五”发展目标,到2025年,化工产业产值达到2.65万亿元,远高于广东提出的石化产业规模超过2万亿元,以及浙江省1.8万亿元的预期,力争坐稳化工第一大省“宝座”。
9月7日,山东省人民政府官网公布《山东省“十四五”制造强省建设规划》已正式印发。《规划》提出:力争到 "十四五 ” 末,化工、建材、轮胎、铸造、食品等行业规模保持全国首位。到2025年,山东省化工产业产值达到2.65万亿元;山东将基本建成制造强省,具有山东特色的现代制造业体系初步形成,制造业高质量发展始终走在全国第一方阵,成为具有全球竟争力的先进制造业中心。
“十三五”山东省发展情况
1. 规模总量稳居前列:“十三五 ” 期间,全部工业增加值五年持续增长,2020年达到23111亿元,占生产总值比重为31.6%。县域工业经济实力居全国前列。
2. 动能转换成效明显:“十三五 ” 期间,累计压减粗钢产能2110万吨,整合转移和淘汰炼油产能4000万吨以上,推动落实1936万吨粗钢产能转移计划,转移电解铝产能241.4万吨,退出焦化产能2800万吨,压减合成氨产能147万吨,退出轮胎产能折标胎2200余万条;
化工园区由199家压减到84家,关闭退出不达标化工生产企业2069家、危化品仓储经营企业168家,化工企业入园率由不足20%提升至34%。
累计实施投资500万元以上工业技改项目7万余个,完成技改投资超过4万亿元,裕龙岛炼化一体化、先进钢铁制造基地、世界铝谷、山东重工绿色智造产业城等一批标志性重大项目开工建设。
2017年至2020年, 新一代信息技术制造业、 高端装备产业、 新能源新材料产业增加值分别增长28. 9%、25. 7%和34%。
3. 工业能耗大幅降低:截至2020年,工业能耗占全 社会 能耗总量的比重为75.6%,较“十二五”末降低3.3个百分点;工业用电占全 社会 用电总量的比重为76. 8%, 较“十二五”末降低3. 6个百分点。2020年,规模以上工业煤炭消费量比2015年减少4100多万吨。
“十四五”山东省重点产业发展方向
1. 依法淘汰低效落后产能
坚持 “减量替代是常态、等量替代是例外” 的原则,聚焦钢铁、炼化、焦炭、水泥、轮胎、化工等重点行业,依据环保、安全、 技术、能耗、效益标准,分类组织实施转移、压减、整合、关停,加快淘汰落后产 能、化解过剩产能、退出低效产能,继续为先进产能腾出发展空间。
(1)钢铁:严格控制全省钢铁总产能,加快推动钢铁产能向重点钢铁产业基地转移集聚。到2025年,沿海钢铁产能占比达到70%以上。
(2)炼化:关停退出参与裕龙岛炼化一体化项目整合的地炼企业产能。根据重大石化项目实施情况,推进城市人口密集区和炼油能力300万吨及以下未实现炼化一体化的地炼产能分批整合“转移。鼓励中央企业在我省中心城区的炼厂实施"近限远迁"加快炼油产能整合提升。
(3)化工:围绕氯碱、合成氨、化学农药原药、合成材料等重点领域,组织开展全面梳理排查,对不符合相关标准要求且改造升级无望、手续不齐备且无法完善的化工企业,列入关闭淘汰名单,依法依规予以关闭。
2. 改造提升传统优势产业
坚持“巩固规模优势、提高质量效益” 的原则,深入实施制造业数字化转型行动,加大数字化、网络化、智能化技术改造力度,滚动实施 “万项技改、万企转型“,全面提升传统优势产业现代化水平,加快向价值链中高端延伸。力争到 "十四五 ” 末,化工、建材、轮胎、铸造、食品等行业规模保持全国首位,钢铁、有色、家电、造纸等行业规模位居全国前三位,工艺现代化、产品精深化、研发创新能力、绿色安全发展水平巩固或进入全国同行业先进水平。
化工:围绕炼化一体化、海洋化工、煤化工、精细化工等产业,重点发展乙烯、丙烯、丁烯、苯、甲苯、PX、氟硅、煤基精细化工品、高端功能化学品等产业链,培育领军企业,建设世界级绿色化工产业集群。
实施炼油产能整合、 减量置换,支持炼化企业深度兼并重组,推动“降油增化” 改造,打造油头、化身、高化尾” 产业模式。打造烟台裕龙岛炼化一体化石化产业基地。淘汰间歇式常压固定床气化炉,加快实施洁净煤气化技术,加快延伸煤制合成气及焦炉尾气综合利用产业链。
巩固传统化工产业优势,加大基础专用材料研发力度,大力发展功能性化工新材料,提高关键材料自给保障能力和制备技术水平。
到2025年, 化工产业产值达到2.65万亿元;化工园区内企业和重点监控点企业产值占行业比重提高到80%以上;汽煤柴成品油收率降至40%左右。
化工产业布局:
青岛市、淄博市、东营市、烟台市、滩坊市、威海市、日照市、滨州市、菏泽市重点推进炼化一体化,石化盐化煤化耦合发展,重点发展高性能工程塑料、 高端树脂、合成纤维、合成橡胶、可降解朔料等产业链,离子交换膜、质子膜等膜材料,液晶材料、OLED材料、电子级氢氯酸、光刻胶、抛光垫与研磨液、芯片散热/封装材料等电子化学品和信息材料。
济南市、枣庄市、济宁市、泰安市、 德州市、临沂市、聊城市立足煤化盐化石化产业基础,提升深加工水平,加快向工程塑料、尼龙、光伏材料等下游产品延伸发展,提升终端产品附加值。
3. 加快培育壮大新兴产业
新材料产业:围绕先进基础材料、 关键战略材料和前沿新材料三大方向,推动化工、钢铁、有色、建材等基础材料向新材料延伸,重点发展高性能纤维及复合材料、先进陶瓷、稀土功能材料等关键战略材料,突破发展石墨烯、3D打印、超高温、智能仿生等前沿新材料。力争到2025年, 新材料产业产值突破1万亿元, 成为全国重要的新材料研发和产业化高地。
(1)先进高分子材料:重点发展聚烯烃弹性体、高性能树脂、特种橡胶、特种塑料、高性能膜材料、氟硅材料、高端专用化学品、高端日用化学品等新材料产品, 加快品牌化、 绿色化、高端化发展, 巩固和提升领先优势。到 2025 年, 先进高分子材料产业产值突破 2600 亿元。
产业布局
烟台市重点发展异氰酸酯、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃弹性体(POE)、 超高压电缆绝缘料聚乙烯(XLPE)、高端管材专用HDPE等产品,向下游延伸产业链发展聚氨酣深加工产品。
淄博市重点发展高性能有机氟、有机硅、环保组合聚醚、特种聚醚、 聚醚多元醇、 无氯氟聚氨酯化学发泡剂等产品, 重点攻关己二腈生产技术,扩大高温尼龙、 透明尼龙、 长碳链尼龙生产规模。
济南市重点发展长碳链及耐高温尼龙产品。
济宁市重点发展长链二元酸等原材料。 泰安市重点发展特高压设备用环氧树脂、 固化剂、 绝缘材料等。
(2)高性能纤维及复合材料:积极开发高性能纤维及复合材料低成本规模化制造技术,完善原材辅料配套体系,重点发展高性能低成本碳纤维、 高强高模及功能玻璃纤维、 芳纶、 聚酰亚胺纤维、 超高分子量聚乙烯纤维、 氧化铝纤维、 氮化硼纤维、 玄武岩纤维、 碳化硅陶瓷纤维等高端纤维产品;提高高性能纤维及复合材料的智能、 绿色生产制造技术和耐高温热塑性复合材料产业化水平;拓宽高性能纤维及复合材料在工业装备、高压气瓶、 汽车 轻量化、轨道交通、风力发电、海洋和 体育 休闲领域的应用。到2025年,高性能纤维及复合材料产业产值达到500亿元。
产业布局:
威海市重点发展碳纤维、经编织物、机织物、预浸料、 风电碳梁、航天用复合材料等碳纤维及其复合材料制备。
泰安市重点发展耐碱玻纤、 高强高模玻纤、低介电玻纤、复合纤维、耐高温玻纤、超细电子纱、工业纱、环保用耐酸细纱等玻纤产品。
烟台市重点发展氨纶、间位芳纶、对位芳纶、芳纶纸等高性能纤维产品。
临沂市重点发展超高模量玻璃纤维、高强细纱等玻纤防火布、新型玻纤复合管道、管道防腐玻纤方格布等高端深加工 玻纤产品。
济南市、德州市、 东营市、济宁市突出差异化发展,重点在碳纤维复合材料、碳纤 维制品和应用等市场需求大、发展前景好的领域布局。
随着我国经济的快速发展,对二甲苯作为最重要的基本有机化工原料之一,其需求在过去的5年里已经呈现了强劲的增长态势。受下游产品(主要是PTA工业)的迅速发展,未来几年的PX市场需求将呈快速上升态势,预计需求量年平均增长24.9%,年消费增长率达22.4%。预计2010年,中国PTA装置消费的PX将达到54-61Mt,装置产能的建设远落后于需求的增长,中国PX需求和产量之间的缺口将进一步扩大。
典型的对二甲苯生产方法是从石脑油催化重整生成的热力学平衡的混二甲苯(C8A)中通过多级深冷结晶分离或分子筛模拟移动床吸附分离(简称吸附分离)技术,将对二甲苯从沸点与之相近的异构体混合物中分离出来。而对于邻位和间位的二甲苯及乙苯的处理,往往采取混二甲苯异构化(简称异构化)技术,使之异构化为对二甲苯。甲苯歧化和烷基转移技术是充分利用工业上廉价的甲苯和碳九芳烃/碳十芳烃(C9A/C10A)转化为混二甲苯和苯的有效途径。对于芳烃联合装置,50%以上的混二甲苯由该技术生产,该技术是工业上增产对二甲苯的主要手段。甲苯选择性歧化是生产对二甲苯的一个新途径。近年来,随着催化剂性能的不断提高,该工艺取得了长足的进展。随着乙烯产能的不断提高,甲苯总量将呈上升趋势,从而使该工艺具有良好的市场前景。
本文综述了这两条增产对二甲苯技术路线近年来的进展,并提出了该领域的技术发展趋向。
1 甲苯歧化与烷基转移工艺技术
1.1 典型的生产工艺流程
传统的甲苯歧化生产工艺流程是20世纪60年代末由美国UOP公司与日本TORAY公司联合开发的临氢固定床Tatoray工艺。上海石油化工研究院(SRIPT)进行该技术领域的开发已逾30年,研发的S-TDT工艺已于1997年实现了工业化。与Tatoray工艺相比,S-TDT工艺允许原料中含C10重芳烃,使用具有国际领先水平的HAT甲苯歧化催化剂,装置的能耗和物耗低,从而使该工艺具有优良的技术经济指标。
S-TDT甲苯歧化工艺简要流程为:含有甲苯与含C10重芳烃的C9A原料与循环氢混合后,经反应器进出口换热器换热后,由加热炉加热到所需的反应温度,进入固定床绝热反应器,在催化剂的作用下,反应生成苯和混二甲苯。反应流出物经反应器进出口换热器换热后,再经冷却,进入高压分离罐,分离得到的芳烃液体进入下游分馏单元。分离得到的气体,其中一部分外排,绝大部分气体与补充氢混合后进入循环氢压缩机,经增压后用作循环氢。
1.2 甲苯歧化与烷基转移技术研发进展
1.2.1 TA甲苯歧化催化剂及Tatoray技术
美国UOP公司与日本TORAY公司联合研发了Tatoray甲苯歧化与烷基转移技术,该技术于1969年工业化以来,由于其采用固定床临氢气相反应,操作稳定,运行周期长,技术经济指标先进,目前在全世界已有50多套装置使用该项技术,是本领域工业化的主要技术。该工艺20世纪90年代使用的是TA-4催化剂,从1997年起TA-5催化剂获得工业应用。目前国外Tatoray工艺主要使用TA-4和TA-5催化剂。
UOP公司最新研发了新一代金属加氢脱烷基的TA-20催化剂。由于具有金属加氢裂解功能,提高了催化剂的重芳烃处理能力,能够加工甲苯质量分数为30%的混合进料,允许原料中含有质量分数为1%的烷烃。与原先的TA-4和TA-5催化剂相比,TA-20催化剂的长周期稳定性也得到了改善。
1.2.2 HAT系列甲苯歧化催化剂及S-TDT技术
为了适应芳烃联合装置在反应器及压缩机不作改动而实现扩能改造的需要,SRIPT研究开发了HAT系列甲苯歧化与烷基转移催化剂,其中HAT-095,HAT-096,HAT-097催化剂已从1996年起成功地应用于国内规模为1.3-12.3 Mt/a的甲苯歧化装置上,并且以HAT催化剂为核心技术的S-
TDT甲苯歧化成套技术及催化剂已出口伊朗。表1列出了已工业化的HAT催化剂的主要性能指标。从表1可看出,从HAT-095催化剂到HAT-097催化剂,催化剂的处理能力大幅度增加,而氢烃比却越来越低,现有装置在压缩机不更换的条件下,仅更换催化剂就能实现扩能的目的。同时由于反应进料中允许的C10A的含量越来越高,歧化装置可以加工的重芳烃量越来越多,有效地提高了苯和混二甲苯的产量,提高了装置的经济效益。
HAT催化剂的芳烃处理能力与国外同类工业催化剂相比有了较大幅度的增加,工业运转结果表明,其综合性能达到了国际先进水平。已完成研发的HAT-099催化剂将C10A作为第3种反应原料,允许C9A原料中C10A的质量分数达到25%-30%。HAT-099催化剂的研发成功,将有效地提高重芳烃的利用率,从而较大幅度地增产混二甲苯,达到增产对二甲苯的目的。
近年来,要求甲苯歧化装置能够处理高含量的C9A原料,以生产更多的C8A,满足对二甲苯扩能的需要。SRIPT进行了大孔β沸石催化甲苯和C9A歧化与烷基转移反应的研究,所研制的MXT-01催化剂实验结果表明,在反应进料中C9A的质量分数高达50%,高空速、低氢烃比条件下,其总摩尔转化率达到46%以上,C8A芳烃与苯的摩尔比在3.7以上。与HAT丝光沸石催化剂相比,MXT-01催化剂具有较高的混二甲苯收率,现已完成歧化生产装置中的工业侧线试验。
1.2.3 MTDP-3甲苯歧化与烷基转移技术
MTDP-3甲苯歧化与烷基转移技术是Mobil公司开发的能加工一定量C9A的技术。该技术由于使用的是ZSM-5分子筛,要求反应进料中C9A的质量分数不高于25%。允许在低氢烃摩尔比(小于等于3)条件下运转是该技术的竞争优势。
在MTDP-3技术的基础上,为了提高处理C9A及部分C10A原料的能力,Mobil公司与台湾中国石油公司(CPC)联合开发了TransPlus工艺,并于1997年在中国台湾的林园石化厂首次工业化。该技术使用了一种具有较好的重芳烃轻质化功能的催化剂,从而使其能够加工含有一定量C10A和C9A的原料。据称,C9原料中允许C10A的质量分数最高可达25%以上,反应混合原料中C9A的质量分数可达到40%以上,但至今尚未有工业化数据报道。典型的操作条件为:反应温度385-500℃,反应压力2.1-2.8MPa,芳烃质量空速2.5-3.6h-1,氢烃摩尔比不大于3,总转化率为45%-50%。
1.2.4 其它工艺技术
Arco-IFP公司的二甲苯增产法(Xylene-Plus)于1968年实现工业化,使用稀土Y型沸石,活性和选择性低,分别为28%-30%和92.5%;由于使用移动床反应器,催化剂需连续再生,能耗大。可以用甲苯和C9A为原料。原料中允许的C¬9A含量较低,迄今世界上已工业化的装置仅有4套。
Cosden公司的T2BX法于1985年实现工业化,操作压力较高(4.1MPa),转化率为44%,采用丝光沸石作催化剂,可用甲苯和C9A芳烃作反应原料。近年来未见新的报道。
2 甲苯择形歧化制高浓度对二甲苯的技术
2.1 概述
择形催化可有效地抑制副反应,大大提高目的产物的选择性,使分离工艺过程简化,能耗及投资大幅度减小,因此可有效地提高装置的经济效益。但甲苯择形歧化反应只能用于纯甲苯原料。
甲苯择形歧化反应要得到高的对位选择性,适宜的分子筛孔径大小以及外表面钝化至关重要。分子筛晶体的外表面钝化旨在使快速扩散出分子筛孔道的对二甲苯,在分子筛外表面不再发生异构化反应,又可生成热力学平衡的混二甲苯。
到目前为止,有关ZSM-5分子筛用于甲苯选择性歧化方面的专利报道多来自Mobil公司,少量涉及到与ZSM-5分子筛有类似孔道结构的ZSM-11分子筛。
2.2 国外开发的技术
2.2.1 MSTDP及PXMAX甲苯择形歧化技术
最先实现工业化的甲苯择形歧化技术是Mobil公司1988年推出的采用原位改性技术的MSTDP工艺。MSTDP装置在意大利Gela城的EniChem炼油厂成功运行。其工业化的技术指标为:甲苯转化率25%-30%,对位选择性85%-90%,反应产物中苯与二甲苯的摩尔比为1.44。
1996年该公司又推出了采用异位改性的PX-MAX技术,对二甲苯的选择性可达90%以上,甲苯转化率在30%左右。与MSTDP技术相比,采用PXMAX技术反应产物中苯与二甲苯的摩尔比有所降低,从而能获得更多的对二甲苯。
2.2.2 PX-PLUS甲苯择形歧化技术
UOP公司于1997年推出了据称性能优于MSTDP工艺的PX-PLUS工艺。其主要指标为:甲苯转化率30%,对位选择性90%,反应产物中苯与二甲苯的摩尔比为1.37,对二甲苯收率大约为41%(以转化的甲苯计)。1998年第一套装置实现工业化。
UOP公司认为该技术与以分子筛吸附分离生严对二甲苯的芳烃联合装置相组合,具有良好的互补作用。使用PX-PLUS技术生产的高浓度对二甲苯的混二甲苯经简单结晶分离后,就可获得高纯度的对二甲苯产品,残液中的对二甲苯质量分数仍在40%以上,远高于通常的混二甲苯中对二甲苯的含量,可以直接进入吸附分离单元。
2.3 国内开发的技术
国内在该领域的研究起步于20世纪90年代初,石油化工科学研究院(RIPP)在1999年完成了1L催化剂的工业侧线试验。主要的研究结果为:甲苯转化率大于30%,对位选择性大于90%,但苯与二甲苯的摩尔比较高,为1.6左右。
SRIPT于1997年进行了高对二甲苯收率的甲苯选择性歧化催化剂的研究,目前取得了较好的研究结果。实验室研究结果表明,甲苯转化率以及对位选择性分别为30%和90%,反应产物中苯与二甲苯的摩尔比达到1.4。目前已完成该催化剂的扩大试验,正在准备工业侧线试验。
3 重芳烃脱烷基工艺技术
随着炼油能力的增加,连续重整等芳烃生产装置规模及数量也随之增加,加速了重芳烃脱烷基工艺的开发。由C9A及其以上芳烃经加氢脱烷基生成混二甲苯,能有效地降低装置规模,充分利用所有的重芳烃资源。国外该领域已报道的技术有UOP公司的Toray TAC9工艺、ZEOLYST公司的ATA技术及GTC公司的GT-TransAlk技术等。
3.1 Toray TAC9重芳烃生产混二甲苯的技术
Toray TAC9工艺是用于选择性转化C9-C10芳烃生成混二甲苯的技术。由于C10A也完全用于生产混二甲苯,该技术能够从重芳烃中获得额外的混二甲苯产品。与Tatoray技术一样,TorayTAC9工艺也是使用临氢固定床反应技术,氢气的存在是为了防止结焦,主要的氢气消耗来自手芳烃的脱烷基反应以及非芳烃的裂解反应。为了确保较高的混二甲苯收率,反应生成的苯和甲苯经脱庚烷塔分离后返回到反应器进料中。
该技术的混二甲苯收率受到3方面的影响:总的甲基与苯基的比例、C9A和C10A异构体的分布、进料中C9/C10A的值。对于纯C9A进料,混二甲苯的收率在75%左右,其轻馏分的收率为21%左右。随着进料中C10A含量的增加,混二甲苯的收率下降。
该技术于1996年首次工业应用,催化剂具有良好的稳定性,第一运转周期在两年以上,至1998年,已有两套装置使用该技术,装置规模达到850kt/a。
3.2 ZEOLYST/SK重芳烃脱烷基及烷基转移技术
该技术由ZEOLYST公司与韩国SK公司合作研发并工业化,该技术于1999年首次在SK公司芳烃联合装置上工业应用。
使用贵金属的ATA-11催化剂具有良好的稳定性,第一次运转时间在3年以上,且具有良好的加氢脱烷基功能,生成的C8A中乙苯的质量分数很低(约2%左右),是良好的异构化原料。但由于裂解功能太强,芳环的损失大,强烈放热使反应床层温升过高,要求物料与催化剂的接触时间不能长,需在高空速条件下运转。过高氢耗及放热,造成了进料加热炉以及下游汽提塔等操作困难,因此使用该技术之前必须对现装置进行改造。该技术适用于C9+A加氢脱烷基反应。
3.3 GT-TransAlk重芳烃脱烷基及烷基转移技术
美国GTC公司的GT-TransAlk技术是用于处理C9A/C10A的重芳烃轻质化技术。该技术的特点是原料中不含甲苯,并与甲苯甲基化及结晶分离技术组成一个成套的芳烃技术。
4 未来增产二甲苯工艺技术的发展趋向
由于对二甲苯市场前景良好,未来若干年,相关企业都以现有装置的改造扩能为主要追求目标,有些企业也有新建装置的需求。使得其新技术的研究及现有技术的改进不断提高,成为石油化工领域的研发重点。
4.1 传统的甲苯歧化与烷基转移技术
对于现有的甲苯歧化与烷基转移装置,未来发展的方向主要是提高目的产物的选择性、有效地降低装置的物耗、进一步提高空速和降低氢烃比的新型催化剂的研发,以满足装置不断扩能的要求。
为提高混二甲苯收率,通过选用合适的大孔催化材料以及表面酸性的调变,适当加强烷基转移反应,抑制甲苯歧化反应,从而增加混二甲苯的产量、减少苯的生成量,达到增产对二甲苯的目的。目前SRIPT已开发成功的非丝光沸石型MXT-01催化剂已经完成了工业侧线试验。结果表明,在WHSV为2.5h-1、反应温度低于400℃时,催化剂的总转化率不低于46%,选择性不低于89%,苯与二甲苯的摩尔比在3.5以上,产物中混二甲苯的选择性达到73%。
随着芳烃联合装置的大型化,重芳烃的量已非常可观,如何充分利用重芳烃在很大程度上影响到整个联合装置的经济效益。目前在工业装置操作中,为防止较重的C11及其以上烃组分带入反应器进料中,不得不使部分C10A随C11A及其以上烃排放出界外,造成了重芳烃资源的损失。因此,开发出一种能处理更多C10A,甚至所有重芳烃的催化剂及其技术将是未来重芳烃利用的研发重点。
直接加工不经芳烃抽提的高非芳烃含量的甲苯原料,也是未来发展的趋向之一。该技术能有效地降低抽提单元的负荷,达到扩能和降低能耗的目的。但整个装置的苯产品中的非芳烃含量有所增加。因此,确保苯质量合格、适宜于加工高非芳烃含量的甲苯原料的催化剂的研发也是至关重要的。
4.2 甲苯择形歧化及甲基化制对二甲苯技术
4.2.1 甲苯择形歧化技术
进一步提高对位选择性以及对二甲苯的收率仍是该技术今后的研究重点。越来越高的对位选择性将大幅度地降低分离能耗,有效地降低对二甲苯的生产成本。
4.2.2 甲苯择形歧化与苯/C9A烷基转移组合工艺
尽管甲苯选择性歧化反应可以生成高对二甲苯含量的混二甲苯,但该技术只能使用纯甲苯。对于芳烃联合装置,大量廉价的C9及其以上的芳烃资源无法充分利用。为此,SRIPT提出了芳烃联合装置中甲苯选择性歧化技术与苯/C9A烷基转移技术相结合的组合工艺。
SRIPT于2003年3月完成了苯和C9A烷基转移技术的研发。实验室研究结果表明,在反应原料苯与C9A质量比为60/40、质量空速1.5h-1的条件下,苯和C9A的总转化率在50%以上,生成的甲苯和混二甲苯选择性在90%以上。
该组合工艺中,甲苯择形歧化生成的苯可作为苯/C9A烷基转移单元的原料,而苯/C9A烷基转移单元生成的甲苯则作为前者的原料,既充分应用了甲苯选择性歧化技术,又利用了C9A,最大程度地生产高对二甲苯含量的混二甲苯。
近年来由于对结晶机理的充分研究,使得冷冻结晶分离技术得到了长足的进步,其经济指标日益增强。结合组合工艺生产的高对二甲苯含量的混二甲苯,使用结晶分离技术将大幅度降低分离成本,已经具备了与分子筛吸附分离技术相抗衡的竞争力。对二甲苯生产技术中结晶分离技术的应用将具有良好的市场前景。
4.2.3 甲苯甲醇甲基化制高浓度对二甲苯技术
甲苯甲醇烷基化合成对二甲苯是增产对二甲苯的一条新的工艺路线,为甲苯转化和廉价甲醇利用提供了新的途径。20世纪70年代以来,国内外相继开展以Y分子筛和ZSM-5分子筛催化剂为基础的甲苯选择性烷基化合成研究,特别是对ZSM-5分子筛硅铝比、晶粒大小、Pt,Mg,Sb/碱(土)金属改性及P,Si,B等元素改性和水蒸气处理等对催化剂结构、酸性与催化性能之间的关联进行了大量研究。以Mobil公司采用分子筛硅铝摩尔比为450、970℃蒸汽处理45min的P/HZSM-5催化剂为例,在反应温度600℃、反应压力0.28MPa、WHSV4h-1、n(甲苯)/n(甲醇)/n(水)/n(氢)=2/1/6/6的工艺条件下进行甲基化反应,甲醇转化率为97.8%,甲苯转化率为28.4%,PX选择性为96.8%。反应中不生成苯,副产物很少,主要是C5以下烃类,其质量分数不到1%。
该工艺目前尚未有工业化报道,其关键在于稳定性好、寿命长的工业催化剂研究开发及技术经济性是否具有优势两大问题。最近印度石油化工公司(IPCC)和GTC公司联合报道了所开发的GT-To-lAlkSM甲苯甲醇烷基化工艺技术的新进展,并对200kt/aPX生产装置的技术经济性进行了评价。甲苯烷基化采用固定床反应器和专有的高硅沸石催化剂,在反应温度400-450℃、反应压力0.1-0.5MPa、甲苯与甲醇质量比为1.35/1条件下,PX选择性达到85%以上,催化剂操作周期6-12月,该技术的主要特点:可把所有的重整甲苯直接送至甲苯烷基化单元,与低成本的甲醇共同作为原料生产高浓度PX的芳烃,二甲苯馏分可通过低成本的简单结晶单元,有效回收PX,得到高纯度PX,结晶分离单元建设投资比传统吸附分离单元低得多。此外,副产物苯可忽略不计。每生产1tPX只需耗用1t甲苯(而甲苯选择性歧化工艺中,生产1t PX需耗约2.5t甲苯,副产苯多,B与PX质量比为1.36-1.60)。经200kt/aPX装置技术经济评价,使用原料甲苯2.34Mt/a、甲醇1.73Mt/a,可获得PX浓缩物2.33Mt/a;甲苯与甲醇的价格分别以260美元/t、110美元/t计,年净利润约1900万美元,总投资成本7000万美元左右。
此项技术如与其它芳烃处理装置组合,即由GA-TolAlk甲苯甲醇甲基化技术、GT-TransAlk重方烃烷基转移技术、GT-IsomPX异构化技术和CrystPX结晶技术4套单元加蒸馏单元构成的现代PX生产联合装置,将显示出更大的优越性与灵活性。对于400kt/a PX装置的PX回收方法,与单用传统(吸附分离)混合二甲苯进料装置相比,现代组合的PX回收的投资费用可节省10%,每吨PX的现金成本可减少2.6%,石脑油原料需要量可降低53.8%左右。
目前由于受甲醇价格、过多的废水生成以及维持长周期运转等因素的影响,该技术的工业化前景有待进一步考察。但随着天然气化工的发展以及催化剂技术的进步,该技术具有良好的应用前景。
4.3 工程化研究
随着芳烃联合装置催化技术的发展,装置的规模日益扩大,产品的生产成本要求越来越低,在工艺及分离两个方面都要求进一步开展工程化技术研究。在反应工艺方面,主要的核心是反应器的研究,大型换热设备及装置热联合研究等课题。随着装置的大型化,选择合适的反应器类型以及如何确保气流均匀分布是反应器研究的主要内容。SRIPT在轴向固定床气流均匀分布方面做了深入的研究,并可用于工业设计。大型换热器换热效率的高低在很大程度上决定了整个装置能耗的高低。法国PAKINNOX公司的板式换热器代表着目前的最先进水平,SRIPT在年处理量分别为870kt和1Mt的甲苯歧化装置上已使用了该换热器,预期将大大降低反应器加热炉的负荷。
在产品分离方面,主要集中在结晶分离技术上,Niro/TNO冷冻结晶分离提纯技术代表着该领域的先进水平。该技术是Bremen大学于1993年分别与Niro Process Technology和TNO Institute ofEnviromental Sciences,Energy Technology and Pro-Cess Innovation合作开发的分离提纯技术。与传统冷冻结晶分离提纯技术基于层状冷冻结晶过程不同,Niro/TNO冷冻结晶分离提纯技术基于悬浮态冷冻结晶过程,整体能源消耗降低至传统冷冻结晶过程的10%左右。
目前国内该领域的研究,尚未见有关报道。
5 具有前瞻性的对二甲苯合成新技术的研发
在新的工艺路线方面,Exxon-Mobil公司最近报道了蒸汽裂解副产裂解气中含C4+二烯烃(如环戊二烯、丁二烯、戊二烯、己二烯和甲基环戊二烯等)与C1-C3含氧化合物(如甲醇、二甲醚、乙醇、二乙醚或甲醇与二甲醚混合物等)选择性转化成对二甲苯、乙烯和丙烯的新工艺。催化剂为含有质量分数4.5%P的ZSM-5分子筛(SiO2与Al2O3摩尔比为450),固定床反应器,反应温度430℃,反应压力0.1-MPa,质量空速0.5h-1,原料m(双戊二烯)/m(甲苯)/m(甲醇)/m(水)为1.25/1.25/22.5/75,环戊二烯与甲醇反应,高选择性地转化为对二甲苯,甲醇同样可高选择性地转化为乙烯、丙烯和对二甲苯,双环戊二烯转化率为100%,甲苯转化率为10%,甲醇转化率为20%。产物质量组成为:对二甲苯30%,乙烯25%,丙烯22%,其余为C4+烯烃和除对二甲苯以外的C8+/芳烃。
Exxon-Mobil公司又报道了合成气与甲苯催化甲基化合成对三甲苯的新工艺。采用Cr-Zn-Mg-O负载MgO/HZSM-5组成的催化剂,在原料n(H2)/n(CO)/n(甲苯)=2/1/0.25、反应温度460℃、反应压力0.17MPa、质量空速1.5h-1的条件下,甲苯转化率为26.0%,二甲苯选择性为84.2%,其中对二甲苯选择性为74.5%,催化剂稳定性良好,预计寿命可达4100h。添加金属氧化物的作用是抑制沸石外表面酸中心的形成,降低沸石的狭窄孔道中邻位与间位二甲苯的生成,即降低甲苯在非对位上的烷基化,抑制对二甲苯异构化,从而提高对二甲苯的选择性。
UOP公司最近也报道了以喷雾浸渍法制备的硫酸氧锆为催化剂,液相法非临氢的甲苯歧化与C9A烷基转移的改进工艺。当甲苯原料中含有质量分数30%的1,2,4-三甲苯时,在反应温度160℃、反应压力900kPa、液态空速2.0h-1条件下进行反应,反应160min时,二甲苯收率最高。此时反应产物在线分析结果表明,二甲苯质量分数为17%,三甲苯质量分数为20%。失活的催化剂可以再生。
上述利用副产重烯烃和合成气与甲苯、甲醇选择性转化合成对二甲苯的新工艺研究开发是值得关注的研究动向。
6 结语
由于受下游产品市场的影响,对二甲苯市场将呈现供方市场状态。新建或现有装置扩能将成必然趋势。受石脑油总量的限制,立足现有规模,使用新技术增加混二甲苯,从而增产对二甲苯产量是目前主要的技术手段。使用高乙苯转化率的异构化催化剂、设法提高吸附分离进料中对二甲苯的浓度,是芳烃联合装置扩能的主要途径。甲苯选择性歧化生产对二甲苯是新的技术路线。甲苯择形歧化与苯/C9A烷基转移组合工艺将会有效地降低对二甲苯生产成本,可以大幅度地增产对二甲苯,期待早日实现工业化。重芳烃的利用也将是未来重点研究的技术,力争近期内有新的突破。
石油化工产业主要上市公司:目前国内石油化工产业的上市公司主要有中国石化(600028)、中国石油(601857)、东华能源(002221)、华锦股份(000059)、恒逸石化(000703)、荣盛石化(002493)、上海石化(600688)、华鲁恒生(600426)、康普顿(603798)、卫星石化(002648)。
本文核心数据:行业发展、行业现状、行业前景
产业概况
1、定义:原料-石油产品-石油化工产品
石油化工指以石油和天然气为原料,生产石油产品和石油化工产品的加工工业。
石油产品又称油品,主要包括各种燃料油(汽油、煤油、柴油等)和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制,简称炼油。
石油化工产品以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得。生产石油化工产品的第一步是对原料油和气(如丙烷、汽油、柴油等)进行裂解,生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料(约200种)及合成材料(塑料、合成纤维、合成橡胶)。这两步产品的生产均属于石油化工的范围。
有机化工原料继续加工可制得更多品种的化工产品,习惯上不属于石油化工的范围。在有些资料中,以天然气、轻汽油、重油为原料合成氨、尿素,甚至制取硝酸也列入石油化工。
2、产业链剖析:产业流程复杂,产品众多
石油化工产业上游主要是石油开采与炼制行业,包括油气开采和运输、炼油和石油化工产品加工制造过程,中游为基本有机与高分子行业,下游行业为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务。需要注意的是,在石油化工生产过程中,为了促进炼油和分解过程,会添加化工催化剂以提高加工效率。
产业发展历程:一部艰苦奋斗史
我国石油化学工业发展史,也是一部可歌可泣的奋斗史。1949年新中国成立初期,我国石油和化学工业十分落后,广大石油化工干部职工,在旧中国“一穷二白”薄弱基础上艰苦创业,无私奉献。经历了恢复与发展阶段、历史性的转变阶段、新的崛起阶段、新发展时期阶段等四个阶段的不断探索与发展,我国成为世界第二石油和化学品生产、消费大国。
行业政策背景:从大力发展到优化产业布局
石化产业是国民经济重要的支柱产业,近年来我国制定石油化工产业发展建设的相关政策,为中国石油化工产业的快速发展提供保障。
碳中和或带来石油化工行业颠覆性变革和机遇。为实现碳达峰、碳中和目标,钢铁、电力、石化、煤炭等行业正加速转型。不少上市公司制定了碳达峰、碳中和路线图。碳达峰碳中和目标给石化企业的绿色低碳转型带来较大压力,但在转型过程中同时孕育着新的发展机会,包括发展新能源、新材料、新业态的机遇,推动化石能源主导的能源结构、产业结构和经济结构转向由可再生能源主导,这一过程驱动行业重构产业链价值链,需要更加依靠技术创新驱动,在实现碳减排目标过程中从根本上改变石油化工行业的结构形态。
产业发展现状
1、成品油产量:产量再创新高
2020年受疫情的冲击,汽油市场需求大幅下滑。2020年全国汽油产量为13179.7万吨,同比下降7.03%。全年来看,中国成品油产量低位出现在第一季度,由于2020年春节假期延长,疫情蔓延令众多炼厂开工负荷迅速下滑,主营单位和山东独立炼厂均在一季度迎来年内低点。2-3月份因疫情全国处在封锁状态,3月份汽油产量最低,后随着复产复工,汽油产量逐渐增加,基本恢复至往年同期水平。2021年全年,汽油产量达15457.3万吨,累计增长17.3%。
我国柴油产量从2018年起,产量连续三年下降,到2020年中国柴油产量下降至15704.9万吨,相较于2017年柴油产量下降了2413.1万吨。在多种因素的作用下,炼油厂成本不断上升,但是价格却保持稳定,使得炼油厂生产柴油的意愿降低,柴油产量下降。2021年全年柴油产量16337.0万吨,累计增长2.7%。
2010-2019年,我国煤油产量逐年增加,到2019年产量达到5272.6万吨,同比增长10.6%2020年,受国内突发公共卫生事件的影响,春节假期延长,各行业延迟复工,中国煤油产量仅为4049.4万吨,同比下降23.2%
2021年中国煤油产量3943.9万吨,同比下降2.6%。
2010-2019年,我国燃料油产量波动范围较大。2019年我国燃料油产量为2469.7万吨,同比增长19%。2020年,燃料油产量为3406.3万吨,同比增长37.9%。2021年,燃料油产量为4350.2万吨,同比累计增长22.1%。
石脑油(naphtha)又叫化工轻油,是石油产品之一,是以原油或其他原料加工生产的用于化工原料的轻质油,主要用作重整和化工原料。因用途不同有各种不同的馏程,中国规定馏程为初馏点至220℃左右。作为生产芳烃的重整原料时,采用70℃-145℃馏分,称轻石脑油用作溶剂时,则称溶剂石脑油以生产高辛烷值汽油为目的时,采用70℃-180℃馏分,称重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。
近年来,我国石脑油产量逐渐增加。2020年石脑油产量进一步增加至4232.0万吨,同比增长8.6%,产量实现连续五年增长
2021年我国石脑油产量4951.7万吨,同比增长12.6%。
2、化工产品产量:乙烯产量增长显著
近两年,受市场价格回升等影响,停产多年的多套合成橡胶装置恢复生产,中国合成橡胶市场供需保持平稳发展,2020年我国合成橡胶品种产量增长到751.32万吨,增速为0.99%,但多套装置能否按时投产,仍存在较大的不确定性。2021年我国主要合成橡胶产量为811.7万吨,同比增长2.6%。
根据国家统计局最新数据,2020年我国乙烯产量2159.96万吨,同比增长5.25%2021年乙烯产量2825.7万吨,同比增长30.82%,预计未来新增产能步伐进一步加快。
根据国家统计局最新数据,2020年我国化学纤维产量5883.37万吨,同比增长8.59%2021年化学纤维产量6124.68万吨,同比增长4.10%,预计未来新增产能步伐进一步加快。
产业竞争格局
1、区域竞争:格局分布明显
当前,中国石化产业正在迎来产业重构,企业利用国际国内两个市场两种资源的同时,推进工业结构、产业结构,包括经济结构的调整和优化。近年来我国石油化工产业区域结构在不断提升,落后产能不断淘汰,创新能力不断提升,国际化经营水平也在不断提高。
通过企查猫对“石油化工”进行精确搜索显示,2021年底,石油化工产业现存355291家相关企业,从企业数量上来看,排在前三位的分别是山东省、陕西省和广东省。分别为41531家、31605家和26789家。
注:企查猫数据截至2021年12月31日
从代表性企业分布情况来看,我国石油化工代表企业分布在辽宁、山东、江苏、浙江、广东等沿海省份,以及新疆维吾尔自治区、湖南省、黑龙江省等内陆省份。
2、企业竞争:中石油、中石化为行业龙头
目前,布局了石油化工开采、冶炼、精密加工业务的上市企业中,中石油、中石化在石油化工氧化物、石油化工聚合物等产品产量遥遥领先于其它企业。石油化工产业产业链上的其它代表性企业业务布局及竞争力情况如下:
按主营业务营收金额来看,2020年,中国石油化工集团以2万1千多亿元的营业收入位列第一,占中国石油的市场份额占全行业的比重高达19%,中国石油天然气集团排在第二位,营业没有超过两万亿元大关,以1万9千亿元占据中国石化的市场份额的17%。加上中国海洋石油总公司、中国中化集团有限公司、中国化工集团公司、陕西延长石油(集团)有限公司及荣盛石化五家特大型企业,销售收入总额约占全行业的50%。
产业发展前景及趋势预测
1、石油化工发展趋势:“补短板”和“补空白”
2、石油化工前景预测:互联网+时代,石化行业迎来发展新机遇
石化产业和互联网的深度融合为企业转型提供了发展机遇,未来随着互联网+化工模式逐步深入,企业将从生产型逐步向服务型转变,最终实现与金融市场的紧密结合。
更多行业相关数据请参考前瞻产业研究院《中国石油化工产业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。
甲苯-甲醇烷基化工艺的缺点:1)甲苯-甲醇烷基化工艺虽然是较为先进的工艺,但反应终温较高,操作不当易造成催化剂结焦、失活,对高温位的热量回收利用的技术要求较高;2)高温反应器及高温回收设备的材质要求高,外加高温时甲醇对设备的腐蚀较大,因此整体而言主要设备造价较高;3)催化剂的研究有待完善,亟待开发低温高效烷基化催化剂。
3、结束语
甲苯-甲醇烷基化反应是技术先进,环保安全,产品率高,原料利用率高,能耗低,效益高的生产工艺。经过对各种生产PX技术和相关同类装置的大量调研,并进行合理而全面的经济分析,项目税后内部收益率达到20%,高于目前的芳烃联产工艺的平均收益率(16%)。
考虑到各种相关因素如环境友好程度、开车安全性等,认为甲苯-甲醇烷基化反应是未来最为经济、可行的PX 生产技术路线。在反应工段采用固定床急冷甲醇控温,可有效控制反应温度。反应后体系的分离则采用闪蒸技术(回收甲醇、工艺水、氢气、瓦斯气),串接精馏及结晶分离等组合工艺,可以大大提高该工艺的竞争力
不过话又说回来,除甲醛市场建议还是做省会或者地级市,不建议做县级市场。
不是说县级市场不能做,而是县级市场的客户基数本身就小,花费相同的时间、精力和成本,在地级市和省会城市一般来说相对会产出更高一点,当然如果你在县城有丰富的渠道和资源那另当别论。
作为一个超过10年的行业从业者,见证了行业的起伏与动荡,也明白其中的威胁与机会,看的多了,自然心就淡了。可喜的是我们身边还很多年轻的同行依然激情澎湃,斗志满满,每天跑渠道、拉业务、做推广、勤引流,用实际行动证明这个行业仍然可做可为。
每个行业都有做的好的,也有做的不好的,这取决于你的抉择。
当然这个抉择来源于你的勤奋,来源于你的不断学习,还有就是一些优秀的领路人。
做好自己,就是对自己的负责,也是对行业和社会负责。
除甲醛行业需要正能量,做人做事都需要正能量,你我共勉。
石化行业的地位不仅体现在其占国民经济的比重上,也体现在其对整个国民经济提供的基础性作用上,其基础性作用和支柱性地位体现在下列三个方面: 1.为生产和生活提供能源。根据IEA的数据:2005年,在中国的一次能源总需求中,石油占18.8%,是除煤炭以外最大的能源资源。我们常用的汽油、煤油、柴油、石脑油、燃料油等都是石油的下游产品。2.为国民经济发展提供原材料。石油不但是重要的能源物质,也是化工行业的重要原料。从上游的石脑油,到中游的各类中间体,以及下游的合成树脂、合成纤维和合成橡胶等,都是石化产业的重要原材料或者产品。化工领域是个巨大的行业,其产品涉及到人类生活的方方面面。上至航天航空等高科技产品,下至服装和生活日用品,无一没有化工原料油的身影。3.支持与促进农业发展。在农业领域,除农机动力需使用燃料之外,化肥占据了很大的比重。此外,现代农业大量使用塑料薄膜,推动了农业的发展。
石油石化产业链的构成
石油化工是指以石油和天然气为原料,生产石油产品和化工产品的整个加工工业,包括原油和天然气的开采行业和油品的销售行业,是我国的支柱产业之一。通常可以将石油石化产业分为:石油开采业、石油炼制业、石油化工、化工制品和化肥行业等。
“石油开采”指的是将原油和天然气从地下采出的过程,并将原油和天然气分离。“石油炼制”指的是将原油加工成汽油、柴油、煤油、石脑油、重油等油品的过程。“石油化工”指的是,将石油产品和石化中间品加工成石化中间品的过程。而“化工制品”指的是将石化中间品加工成制品的过程。“化肥行业”指的是将石油产品合成为化肥的过程。每个过程有其自身的功能和特点。具体分类和特点如下:
石油工业包括全球的勘探、开采、炼制、运输(通常利用油轮和管道运输)和油品销售等。石油也是许多化工产品的原料,包括医药品、熔剂、化肥和塑料等。该行业通常被分为三个主要部份:上游、中游、下游。通常将中游纳入下游之内。
石油石化产业链
石油领域的上游通常指原油和天然气的寻找、采收和生产,被称为勘探和生产领域。还包括寻找地下或者水下油田和气田,和钻井等工作,以及后续开采原油和收取天然气等油井的运营工作。
下游领域包括石油炼厂、化工厂、石化产品的分配和销售环节,以及天然气销售企业等。下游行业涉及数千种油品和化工产品,如汽油、柴油、航空燃料、取暖油、沥青、润滑剂、合成橡胶、塑料、化肥、防冻剂、杀虫剂、医药品、天然气和丙烷等。
石化产品价格形成机制
为了便于研究价格的形成和传导过程,本文根据价格形成和传导的特点,按照石油产品(简称油品)和化工产品两大类进行分析。
1.价格传导的过程
鉴于化工领域广泛存在着“中间体”,而国内又缺少交易“中间体”的现货市场。因而我国石化终端产品的价格形成过程较为复杂,往往受到上游价格垄断的影响。
产业链图显示了石化产业链的主要环节,其产业链末端产品的价格经由各自产业链的加工环节传导形成。如图所示:石油馏分(主要是轻质油)通过烃类裂解,或裂解气馏分可制取乙烯、聚乙烯、丁二烯等烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳烃。芳烃亦可来自石油轻馏分的催化重整。石油轻馏分和天然气经蒸汽转化、重油经部分氧化可制取合成气,进而生产合成氨、合成甲醇等。三烯三烃经与无机产品反应可获得“中间体”,包括PE、EG、聚乙烯醇、丙烯晴、已内酰胺、对二甲苯等,也就是产合成树脂、合成橡胶等产品的原料。
通常价格的形成主要受两种因素主导:一是消费拉动,二是成本推动。在这两种类型之间,价格传导的过程和效果也大不相同。
(A)消费拉动型
在消费拉动的情况下,受下游需求增长的影响,价格开始上涨。此时,该加工环节的边际利润也随之增长,进而拉动原材料价格的上涨。这一过程在产业链中的每一个加工环节中重复,直至传导至产业链的源头石脑油(或者天然气)。这一过程有时也会在某一环节受到阻碍,特别是在产能远远大于产量或者需求的环节。
(B)成本推动型
在成本推动的情况下,产业链源头原材料价格首先上涨,其结果要求将增加的原材料成本转嫁到该加工环节的产品价格之中。这一过程在产业链中的每一个加工环节重复,直至传导至产业链末端的终端产品。不同的是,成本的推动不如需求的拉动那么顺利。由于产业链中下一环节的阻碍,而无法完成价格传导过程,致使该加工环节的边际利润降低,甚至处于亏损状态。事实上,上游价格的向下传导,必须得到下游产品消费市场的消化。一旦价格超过了消费者愿意接受的程度,该产品将面临积压的命运,价格根本无法继续传导。结果该产品不得不亏损销售,生产企业必须承担亏损的现实,直到价格能够向下传导为止。
(C)消费萎缩
与上述两种情况相反的是,消费萎缩和成本下降时的传导过程。当消费萎缩时产品开始积压,企业开始减产,导致该加工环节的原材料价格下降。这一过程逐渐向上游传导,最终迫使产业链源头产品价格回落。这一过程有时会在某一环节减弱,因为该上游产品有可能是其他产业链的上游,只要该产业链的整体需求没有充分的下降。
(D)成本下降
对于下游企业来说,原材料成本的下降是件好事。不但可以提高加工利润,还可以降低产品价格,扩大市场。然而,在成本下降的整个传导过程中,加工企业却很难应对。面对不断降价的原材料,无论以何种价格买入,企业都要面临亏损。这就导致了另外一种局面,企业宁可停产也不愿意生产。当然,为了保住重要的客户资源,大多数大型企业不得不继续亏本生产。
我们还可以将上游原材料价格与下游产品价格进行对比,找出价格运动的相关性。从以往产业链上产品价格的年均变化趋势来看,石脑油价格的变化与原油价格的变化总体一致,相关度在产业链中最高。也就是说,其裂解差价相对稳定。此外,从原油到PTA的整个产业链,价格传导有如下规律:
原油-石脑油 (加工费区间:35—50美元/吨)
石脑油-MX (加工费区间:50—60美元/吨)
MX-PX 加工费区间:80—100美元/吨)
PX-PTA (加工费区间:150—170美元/吨)
事实上,将原料和产品之间的差价与上述加工费区间对比,我们可以了解某一环节的盈利状况和所处的环境。一旦某一环节出现扭曲,该环节或许就是影响价格的主要因素。
2.价格传导的特点
石化产业价格传导主要存在以下几个方面的特点:
(A)时间滞后性。通常产业链越长,滞后的时间也较长。
(B)过滤短期小幅波动。由于具有滞后性,一些短期和小幅波动还没有来得及向下传导,价格就已经发生变化,因而短期波动得以过滤。
(C)传导过程可能被阻断。当产业链中某一环节的供需关系处于极端状态时,该环节供需关系本身上升为影响价格的主导因素,因而价格传导被阻断。
(D)价格垄断性。由于国内缺少交易石化“中间体”的市场,因而其价格具有垄断性。越是靠近产业链上端的企业,其价格垄断性越强。
(E)国际市场价格的影响。进口依存度较高的“中间体”,其定价常常受到国际市场价格的影响。进口依存度越高,受国际市场价格的影响越大。
3.油品价格的形成
在我国,除石脑油和燃料油外,其油品的价格仍然由“发改委统一定价”,采用区间定价的原则。即只有当国际油价波动超过一定幅度时,才会进行调整。因此这些油品的价格与国际市场价格的联动性并不太大,且滞后的时间很长。但我国的石脑油和燃料油已率先采用了“市场定价机制”。可以设想,随着改革的深入,我国的油品价格形成机制将最终采用由市场定价的方法。
在市场定价的环境下,油品价格一方面受原材料成本和加工环节边际利润的影响,另一方面还要受产品供需关系的影响。除了生产成本之外,我国的油品价格往往受进口成本的影响,特别是亚洲市场价格的影响,尤其是在国内需求缺口较大的情况下。例如,我国黄埔市场的燃料油(180CST)价格,主要受新加坡市场价格的影响;而我国的石脑油价格则主要受日本市场价格的影响。
在亚洲的油品市场中,最为重要的就是新加坡市场。亚洲地区特别是远东地区的成品油定价基本上都要参考新加坡成品油市场价格,而“普氏”(PLATTS)的油品报价具有一定的权威性。普氏(PLATTS)公开市场是指每天下午5:00-5:30在公开报价系统(PAGE190)上进行公开现货交易的市场,每天公布的报价是15天以后交货的价格,实际交割一般在15-30天之内进行。
4.裂解差价与价格传导
与化工产业不同,由于不存在所谓的石化“中间体”,油品的价格均由交易油品的市场决定(我国没有交易石化中间体的现货市场)。一般来说,油品成本应该包括生产原材料和辅料,以及加工过程中发生的费用。或者说,油品价格由“原材料成本”+“边际利润”构成。通常,我们使用“裂解差价”的概念,描述某一油品的市场价格与原油的市场价格之差。
在油品市场上,裂解差价是衡量企业盈利状况的一种指标,也是市场供需关系的一种反应。当裂解差价走高时,炼厂的利润扩大。意味着:或者油品价格上涨,或者原油价格下降,或者两者兼而有之,其结果是炼厂利润增加。当裂解差价走低时,意味着:或者油品价格下跌,或者原油价格上涨。这种价差的变化,通常暗示着价格的未来走向。
影响价格的其他因素
1.季节性影响
季节性主要是指随着季节的交替而产生的需求量不同的情况,石化终端产品的季节性消费情况直接带动上游石化产品的产销变动,从而进一步引发价格的相应波动,形成一定的季节性交替。在石化产业链中,还有一些环节具有季节性特点,包括原油等。
2.相关商品价格走势
由于相关商品价格价格具有较强的替代作用,其价格变动也直接影响到石化产品价格走势,如PTA和棉花,由于其都是纺织品的直接上游原料,所以它们之间具体较强的替代作用,价格走势也具有一定的联动性。
3.人民币汇率变化
人民币汇率变化直接影响到石化中间体及上下游产品的进出口价格,将直接影响到该系列商品的进出口竞争力情况。如对PTA而言,我国是全球最大的纺织品生产国和出口国,人民币升值降低纺织品的出口竞争力。另一方面,人民币升值意味着按美金计价的进口PX价格更加具有吸引力,有可能促使相应的报价上升。
4.国家宏观政策法规对价格的影响
国家宏观政策法规对价格的影响主要包括进口关税、出口退税以及国家产业政策取向等等。进口关税直接影响到进口商品的成本,出口退税反应在出品商品在国外的竞争力情况,而国家产业政策取向则直接影响到某个产业或领域在未来的发展状况,对未来产品的供需情况及相关产业的发展关况具有较强的联动作用。
总之,石化产业链较为复杂,且各品种具有各自的特点。如PTA与纺织品市场密切相关,而LLDPE与农膜市场密切相关。这就导致了各个品种还有自己的运行规律,尽管原油价格的影响完全相同。鉴于我国的农业生产受经济危机的影响有限,因而LLDPE领先于原油价格恢复上行,这就是一个“减缓、阻断、甚至逆转原油走势”的典型案例。