乙烯是石油化学工业最基本的原料,是生产各种有机化工产品的基础。乙烯工业是石油化学工业的龙头,能够带动塑料深加工、橡胶制品、纺织、包装材料、化工机械制造、运输等相关行业乃至整个国民经济的发展,具有较强的支撑、辐射和带动作用。其生产规模和技术水平标志着一个国家石油化学工业的发展水平。
我国乙烯工业发展现状及面临的新形势
历经半个多世纪的发展,我国乙烯工业已经取得巨大进步,特别是近十年,有许多里程碑事件,如图1所示。
我国乙烯工业已具备较强规模实力,拥有实现高质量发展的雄厚基础。2021年我国乙烯产能达4168万吨,占全球比例提高至20%,首次超过美国,成为世界最大的乙烯生产国。随着乙烯产能的快速增长,乙烯工业的规模化、基地化、园区化发展加快。2000~2021年蒸汽裂解装置平均规模由22万吨/年增至81万吨/年,百万吨级乙烯装置增至15套。产业布局不断优化,形成了以国内原油资源为中心的东北西北地区石化产业基地,以进口原油为主,紧贴市场中心的环渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲沿海石化产业集群,其中环渤海湾和杭州湾的乙烯总产能占比达到37.5%。规模效应和集聚效应显著增强。
绿色成为高质量发展的鲜明底色,乙烯工业发展必须兼顾减碳。2021年我国乙烯当量消费量为5884万吨,占全球乙烯消费量的40%,是全球最大的乙烯消费国。尽管随着基数的增大和经济增速的放缓,我国乙烯当量需求增速有所下降,但市场潜力依然很大。2021年我国人均乙烯当量消费量为42千克/人,与美国、西欧和日本等世界主要发达国家和地区的消费水平(70~90千克/人)相比还有较大差距,仍有较大的增长空间,从而推动乙烯等基础化工原料产能快速扩张,预计2030年我国乙烯能力将增加近一倍,达到8000万吨,碳排放也将随之增加,而碳达峰碳中和已被纳入我国生态文明建设整体布局,是以习近平同志为核心的党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策,乙烯工业低碳发展是必然选择。
乙烯工业绿色低碳发展主要方向及技术路径
01 | 裂解炉管强化传热技术通过改变裂解炉管内部结构(形状)或材料,改变炉管内流体流动状态,增加接触面积、降低边界层厚度,强化传热,减少燃料消耗和碳排放。
02 | 裂解炉管涂层技术可延长裂解炉运行周期和炉管使用寿命,大幅降低结焦速率,减少燃料气消耗。
03 | 高效分离技术可提高裂解产物分离效率,大幅降低过程用能,是乙烯装置节能减排的重点措施之一。
04 | 智能控制系统(IPC)通过数据辨识来建立输入变量与输出变量之间的关系模型,预测输出变量趋势并实现闭环控制,可提高装置运行平稳性和产品质量稳定性,降低装置能耗。
05 | 使用绿电为裂解炉供热,有望实现高达90%的减排,裂解炉电气化将成为降低乙烯裂解装置碳排放的重要路径。
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