最近，美国页岩气开采的热潮已经超出了人们的想象。美国的化工产业本来已经处于全面发展停滞的阶段，但是页岩气革命的到来，使得合成氨设备和裂解设备再一次在美国紧锣密鼓的制造着。目前，淘金的心态充斥在每一个大型流程设备生产企业中，每一个企业都想成为这一热潮的弄潮人。

“页岩气”一词最近经常出现在德国大型设备制造企业协会会议室中。非常规天然气——页岩气，或者“地下深处的宝藏”等是2011年科学杂志中出现频率较高的名词。一个有经验的管理者引来了页岩气的讨论风暴，给业内人士带来了这种惊喜。美国页岩气革命将会使能源结构发生改变，因为目前百万BTU（英国热量单位）只需2~3美元的美国页岩气就能实现，这具有无可比拟的竞争优势，这也吸引了大量的企业在发展停滞的美国化肥行业中投资。美国的化工企业也利用廉价的天然气，终于膨胀起来、恢复了元气，并计划提高裂解能力，考虑重新规划全球市场，改变现有的化工市场布局。

页岩气革命带来的冲击波

Uhde公司的总经理Michael Thiemann博士认为，页岩气革命会带来三次强大的冲击波。无需大的资金投入，因为现有的化肥生产设备可以直接利用页岩气生产化肥。提供能源和原材料是页岩气勘探带来的第一个冲击波。谁在这次冲击中能够拿到项目，谁就有可能品尝到第二次和第三次页岩气冲击波带来的“面包”，就能够在现有的市场中长期生存并持续地发展下去。

图1 美国丁二烯的生产将会与湿式页岩气裂解密不可分

Uhde和Linde公司都在第一次冲击波到来时得到了一些合同。目前，美国的市场正在重新洗牌，这一市场的重组也为德国大型设备制造企业打开了大门。最终，德国企业在Phalanx、Foster Wheeler、Technip和其他美国公司组成的本地企业团队中撕开了一个缺口。

例如，Uhde公司在2012年10月份获得了一份合同，11月初收到了第二份合同——美国西部粮仓爱荷华州中部的化肥生产厂家CF公司将扩建在Donaldson和Port Neal的生产基地，提高尿素、氨、UAN复合肥和硝酸的生产能力。这两个项目的总投资为38亿美元，项目内容包括了基础工程设计、详细施工设计、采购、供货以及设备安装调试期间的技术服务。初步估计，CF公司将会采用Uhde公司的成熟技术。

美国的页岩气热也给Linde和Bechtle两家公司计划2011年在美国的石油精炼项目的合作带来了影响。目前，Linde公司的LNG经营业务已经从页岩气热潮中获利，因为Linde公司能够为页岩气的输送、液化和储存提供专业的技术和知识。在2012年第一季度的经营报告中，Linde公司的负责人Aldo Belloni博士就提到了在北美洲页岩气开采中签署的一份投资9.5亿美元的项目合同。

但美国的化学工业协会人为，这仅仅是冰山一角，他们预计，页岩气给整个石油化工领域带来的总投资可达250亿美元。

乙烷将主导乙烯的产能

2012年世界总乙烯产量为1.6亿t。没有乙烯就没有化工，更不会有塑料，包装物材料、汽车座椅、电缆绝缘层、塑料桶和其他许多都是基于化工原材料之上的产品。世界化工市场，尤其是新兴市场对这种原材料的需求量有增无减。原材料价格占据了产品价格的80%左右，即使是很小的原材料价格差也能发挥很大的作用。石油和天然气之间有较大的价格差， Chevron Phillips公司化工领域的负责人Peter L. Cella 先生2011年在迪拜举行的第五届海湾石化年度论坛上所介绍说，石油和天然气的价格比可达40:1。Chevron Phillips公司的动向还代表着其他10家企业的动向，据金融评估机构称，这些企业手里都拥有一定的资本，准备建造乙烷裂解设备，迎接Uhde公司负责人Thieman先生所说的第二次冲击波。

Chevron公司和Conoce Phillips公司合资将建成世界第二大的高密度聚乙烯和α-烯烃设备生产厂、第九大乙烯设备生产厂。这家公司的负责人Cella先生也在海湾石化论坛上介绍说，也许石油酋长国不会高兴，到2020年乙烯生产能力的提高会出现选用哪种原材料生产乙烯的问题。他分析指出，到2017年美国的乙烯产能将从2005年的2874万t提高到3505万t，而生产这些乙烯的原材料不是未提纯的粗汽油，而是乙烷。

图3 “在最近的5年时间里，美国迅速提高了页岩气的生产能力，美国的天然气价格从最高峰值下降了80%。目前，欧洲天然气的价格是美国的4~5倍。这也就意味着欧洲化工生产基地的竞争形势将更加严峻。” ——Harald Schwager博士，巴斯夫公司执行董事会成员

几多欢喜几多愁

页岩气的储量是巨大的，但是利用页岩气生产乙烯才刚刚起步。专家认为，页岩气组成不尽相同，他们把页岩气分为干式页岩气和湿式页岩气。干式页岩气含有很少的长链烃，几乎是纯甲烷。这种页岩气只需除掉其中的水份就可以直接输入到天然气供气网络中使用或者输入精炼设备中提炼。当前，许多企业都在生产这种干式页岩气，在一些经济刊物中也常常会出现干式页岩气的商品名称，例如Marcellus，Barnett或者Utica。Chevron公司负责人Cella先生在他的报告中强调说，真正令人兴奋的是湿式页岩气的储量，它除了含有甲烷、LNG天然液化气、乙烷和原油外还有足够的气体裂解原料。

但是，利用粗汽油或者石油脑生产乙烷对于美国经济还是存在一定风险。在蒸汽裂解含有石油脑、石油气冷凝物、丁烷或者重衍生物页岩气时会生成C2碳化合物、C3碳化合物、C4碳化合物和长链烃，对原材料使用的灵活性有很大的限制，因为裂解设备生产的主要产品是乙烷。

GBI研究所刚刚公布的一份调查报告指出，原材料的转换可能会带来其他深远的意义和不利的影响，例如丙烯和丁二烯生产技术领域。报告指出，目前，美国必须丁二烯进口量为300000t,通过原材料的转换将会减少丁二烯的产量，增加进口数额，从而提高了后续产品的价格。

图4 “欧洲的能源价格，尤其是德国的能源价格估计还会上涨。美国将页岩气作为重要的能源之后其能源价格会进一步降低。美国有利的生产成本会使某些领域的竞争更加激励。”——Marijn Dekkers博士，拜耳集团CEO

报告分析还指出了丙烯生产中的瓶颈问题，在丙烯生产过程中采用的工艺是没有竞争力的落后工艺，例如：丙烷直接脱氢生成丙烯的工艺。为此，Dow Chemical公司收购了Honeywell子公司UOP的“Oleflex”丙烷脱氢技术。这一技术是利用铂作为催化剂，对新开采出来的页岩气脱氢，直接生产出丙烯。据Dow公司介绍，这种催化剂可以连续再生催化，从而大大地降低了生产成本。使用这一技术之后，该公司计划从2015年起每年生产750000t丙烯，并在美国Freeport市的生产基地中新建世界级规模的化工设备。

在美国因为页岩气革命而带动该国产业发展的同时，德国化工企业不免有一些担忧。巴斯夫公司、拜耳公司和Evonik公司等都在担心他们会被美国的市场抛弃，因为美国市场充斥着廉价的页岩气，能源费用低到前所未有的程度。

图5 Texas公司在Barnett页岩气生产厂中的水力压裂设备

既爱又恨

Evonik公司董事会成员Thomas Haeberle博士在2012年Processnet和Dechema年会的开幕演讲中清楚的指出，德国化工在竞争中处于不利的位置，并预计：“页岩气将改变化学工业的趋势。”

“在最近5年时间里，美国迅速提高了页岩气的生产能力，致使美国的天然气价格从最高峰值下降了80%。目前，欧洲天然气的价格是美国的4~5倍。这也就意味着欧洲化工生产基地的竞争形势将更加严峻。”巴斯夫公司负责能源和石油化工领域的董事Harald Schwager博士说道。

所有在北美洲有自己生产基地的欧洲化工企业对美国页岩气大力开发既感到悲伤又感到高兴。随着页岩气热浪来袭，目前所有的分析报告都指出巴斯夫公司会从中获利。例如巴斯夫公司在美国路易斯安那州Geismar综合生产基地的丁二醇就凭借低廉的页岩气价格最具竞争力。而且巴斯夫集团还从美国当地的页岩气开发生产中直接获利，例如他们可以提供水处理技术和水力压裂技术。同时，巴斯夫还能够提供大量的特殊化学品，例如改善页岩中气体流动性能的甲酸。为了满足美国市场对甲酸不断增加的需求，巴斯夫公司的高层日前宣布将在美国的路易斯安那州新建甲酸生产厂。巴斯夫与Texas公司对亚瑟港裂解设备的流程工艺技术进行了现代化改造，使其可以更多地利用气体原材料进行生产。

不可预测的未来

这种变革也可能是无声无息的，因为欧洲化工多年来关注的是中东市场。在中东地区已经出现了大型的综合化工企业，它们的投产运行对德国化工企业来说是更大的威胁。这些化工企业不久就会在基础化工产品市场中占有越来越多的份额，变成真正的竞争对手，并且有可能在聚乙烯或者聚丙烯等大宗原材料供应链中占据统治地位。

这种局面没有很快的出现，对此欧洲应感谢美国前总统吉米.卡特。因为，是他在1973年石油禁运期间成立了美国能源部，能源部的专家对气页岩进行了勘探并确认北美洲拥有丰富的资源，其蕴藏量不次于中东。而对这一资源的开发却有些滞后，直到Mitchell公司的John Mitchell先生在10年前推出了开发页岩气的关键技术——横井技术与水力压裂技术相结合的复合开采技术。这种复合技术中首先需要打一口垂直且直达页岩气生成岩层的竖井，以便在此基础上完成长达1000~3000m的水平横井。借助于钻井技术的改进，几年前需要3个月建造的页岩气井目前仅需30天就能完成。这说明了什么？来自Devon Energy公司的实例能够很好地回答这一问题。2002年这家能源公司在Barnett每天能够开采2亿ft3(约566.3万m3）的页岩气，在采用新技术之后开采量提高到了13亿ft3（约3681.1万m3）。根据这一情况，美国能源署在2012年的一份调查报告中指出，预计2035年页岩气产量会翻一番，可以满足天然气产品生产50%的原材料供应。页岩气热带来的最终结果如何至今仍然是一个迷。

水力压裂技术耗水量大

水力压裂需要消耗大量的水。它所消耗的水资源大部分都随着页岩气重新回到地面，但这些水必须进行污水净化处理、回收再利用。因此，技术上的改进优化是非常必要的。

例如西门子 Water Technologies公司与Frac Treat公司合作研发生产了适合于在石油和天然气生产中使用的移动式水处理设备。这是专门为页岩气生产开采研发的水处理设备，它带有独立的位移系统，可以进行连续过滤和浮选，以及一套移动式综合试验分析单元。

巴斯夫公司为水处理技术提供了大量的解决方案。这些水处理解决方案包括了化工工艺污水的净化，过滤颗粒物和微生物的各种过滤材料。

Linde公司开发了一项水处理技术，先将水与液体氮或者液体二氧化碳混合，然后压入到地下。添加的两种液态气体都减少了水的消耗，提高了页岩气的产量。