乙烯作为全球最大的有机化工产品之一，是合成多种有机材料的重要资源，属于石化行业的核心品种，占整个石化产品75%以上的份额。乙烯产量不仅仅是衡量国家石化行业发展水平的重要指标，对于体现国家综合实力也具有重要意义。
据统计，今年我国将有800多万吨/年的乙烯产能计划投产，总产能将突破4000万吨/年大关，有望成为中国乙烯工业史上产能建成投运最多的一年。身处“扩能潮”中，长庆乙烷制乙烯项目的竞争力是什么？随着国内乙烯产能高速释放，该项目能否在未来日趋激烈的市场竞争中站稳脚跟，实现高质量发展？
中国是全球第二大乙烯生产国和最大的乙烯消费国，国内乙烯产量尚不能满足自身需求。根据中国石油石油化工研究院技术专家黄格省的调研分析，2020年我国乙烯产能达到3474万吨/年，产量3177万吨，单体进口量198万吨，表观消费量3366万吨，下游当量净进口量2914万吨，当量消费量6280万吨，进口依存度达到49.4%。总体来看，我国乙烯单体尤其是高端化乙烯衍生物市场仍有巨大发展空间，采用国产乙烷原料裂解制乙烯是优化我国乙烯产业原料结构、提高乙烷资源利用率和乙烯收率、推动炼化转型升级、提升企业经济效益的重要途径之一。
受需求驱动，2021年至2025年国内乙烯产能仍处于迅速扩张阶段。据隆众资讯乙烯分析师崔晓飞介绍，国内有近3000万吨/年的乙烯产能处于在建或规划阶段，预计到2025年国内乙烯产能或突破7000万吨/年。从已公布的已建、在建和规划乙烷制乙烯项目来看，大部分采用进口乙烷原料。而美国是目前世界上唯一大规模出口乙烷的国家，考虑到国际经贸形势变化，进口乙烷制乙烯项目面临着原料能否长期稳定供应的风险。
不仅如此，黄格省指出，进口乙烷制乙烯产业链十分复杂，包括天然气处理、天然气凝析液收集、管道输送、乙烷分离、乙烷存储、出口泊位、船舶运输、乙烷卸货、乙烷存储等多个环节，国内进口乙烷制乙烯项目的原料供应、装置建设与运行风险不容忽视。“长庆乙烷制乙烯项目利用长庆油田自产天然气中分离出的乙烷组分加工乙烯，与需要进口乙烷的乙烷裂解装置相比，不仅规避了进口乙烷制乙烯产业链的诸多风险，而且具有更多的自主话语权。”崔晓飞说道。
长庆项目的乙烷原料来自长庆油田上古气藏的天然气资源，通过中国石油在陕西榆林的200亿立方米/年天然气处理项目，将上古天然气中富含的乙烷、液化石油气（LPG）及轻烃组分分离出来。中国石油规划总院炼化所副所长魏海国表示，这些组分是优质的乙烯裂解原料，如果混在天然气中不加分离，就只能作为燃料使用；但若对其进行回收加工，就可以延长产业链，提高产品的附加值，可以使资源得到最有效的利用。
据兰州石化榆林化工有限公司党委书记马建华介绍，生产80万吨/年乙烯需要250万吨/年石脑油裂解，而250万吨/年石脑油大体需要600万至800万吨/年炼厂相配套。因此，按照传统的石脑油蒸汽裂解模式，应配备600万至800万吨/年原油能力，而长庆项目仅消耗了93.79万吨/年石油当量。由此可见，从天然气中提取乙烷进而生产乙烯，可大大降低原油使用量，在我国富煤贫油少气的资源禀赋背景下，具有比天然气作为燃料更高的利用价值，可实现资源的高值利用。
乙烯生产成本中原料费用所占比例很高，占乙烯总成本的60%~80%，直接影响乙烯装置的生产成本和后续一系列石化产品的市场竞争力。因此，乙烯裂解原料的选择和优化，是乙烯及其下游产品市场竞争力的关键。
目前乙烯生产的主要工艺包括蒸汽裂解和甲醇制烯烃（MTO）技术，其中蒸汽裂解可分为石脑油裂解和乙烷裂解。我国乙烯工业主要以液态的石脑油和其他更重的油品为原料，乙烷和LPG等轻质原料所占比例很小，轻烃等气体原料平均比例不足20%，造成乙烯生产成本明显高于世界平均水平。崔晓飞表示，从盈利能力来看，乙烯的三种主要生产工艺中，MTO长期处于亏损状态，石脑油裂解装置也在盈亏平衡的区间徘徊，而乙烷制乙烯项目收益率高，经济效益好。
长庆项目采用纯乙烷为原料，突破了传统乙烯生产能耗物耗高、乙烯收率低的制约。装置采用寰球工程公司技术，是国内首套利用自主研发的乙烷裂解制乙烯技术建设的大型乙烯生产装置，相较传统石脑油加工乙烯，具有工艺流程短、占地面积小、装置投资少、乙烯收率高、生产成本低等诸多优势，乙烯收率可由裂解石脑油的30%左右提高到80%。
马建华介绍，为了进一步扩大竞争优势，长庆项目除了80万吨/年乙烷裂解制乙烯装置外，还同步建成了40万吨/年高密度聚乙烯、40万吨/年全密度聚乙烯、3万吨/年丁烯-1/己烯-1灵活切换装置及相关公用工程、配套辅助设施，突出产品推广、技术服务、质量改进和科技创新，以推动新产品开发向高性能、高端化和高效益方向发展，助力集团公司炼化业务优化升级、实现高质量发展。
以40万吨/年全密度聚乙烯装置为例。这套装置采用与兰州石化本部30万吨/年全密度聚乙烯装置相同的美国Univation公司UNIPOL气相工艺，可生产钛系、铬系、茂金属、双峰等不同催化剂体系的高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和茂金属线性低密度聚乙烯等树脂产品。对比而言，长庆榆林的这套装置产能更大，重在开满开优，以高负荷长周期实现生产成本的进一步下降；兰州石化本部装置产能相对较小，突出做特做精，加快新产品开发以进一步满足市场的多样化需求。“两套装置根据市场变化来‘打配合’，从而实现当前综合效益最大化，提升企业长远竞争力。”马建华强调。
“在长庆项目设计之初，我们就将绿色低碳作为技术研究重点，乙烯技术团队持续优化工艺方案，先后完成了一系列技术创新。”寰球工程公司北京分公司工艺部化工工艺室主任吴德娟说。
据介绍，长庆项目的综合能耗为398.7千克标准油/吨，二氧化碳排放量为34.24万吨/年，均达到世界先进水平；裂解炉装置采用新型烟气脱硝技术，氮氧化物排放比常规裂解炉装置排放降低70%，实现废气超低排放；采用催化氧化处理废碱、超滤+反渗透及蒸发结晶新技术，废水回用率达到95%以上，成为中国石油首家废水近零排放的炼化项目。
此外，长庆项目还综合考虑制定了副产品氢气的利用规划，向氢能领域迈出第一步。
长庆项目可外供99.9%纯度富氢燃料约4.3万吨/年，目前已与寰球工程公司北京分公司开展“燃料电池用氢技术研究和关键技术开发”科研项目，与榆林华秦新能源科技有限公司签订《7万吨/年富氢气体纯化制氢项目氢气供应合作备忘录》。马建华透露，榆林华泰公司的首座加氢站将于今年9月建成投用，其氢气提纯厂将于今年12月投入试运行。根据备忘录，长庆项目将每年为其提供3000多吨氢气。
同时，长庆项目还计划利用氢气制甲醇，将裂解尾气中的二氧化碳提取出来，与氢气反应生成甲醇，充分利用氢气资源的同时，进一步减少碳排放。可以预见，随着周边下游用户逐步落实，长庆项目的副产品氢气将实现产品的高附加值利用和效益最大化，对于推进实现碳达峰碳中和目标具有积极意义。
一个高质量项目的成功，不仅体现在项目本身，还包括它额外带来的多方面效益。
长庆项目充分利用上下游一体化优势，填补了中国石油在陕西的化工空白，在陕产业链形成了完整的高质量发展闭环，也为上游企业提质增效、延伸产业链提供了一条有效路径。长庆油田副总经理余浩杰说，作为全国为数不多的乙烷生产单位，长庆上古天然气处理总厂去年8月底提前一年建成，从长庆油田上古气藏天然气提取的乙烷组分全部输送至兰州石化乙烷制乙烯项目作为原料，年可供给乙烷105.27万吨。目前每小时供应量达到85~90吨，每日供料保持在2000吨以上并逐步提高。
“本次供料，除了从天然气里分离出来乙烷之外，分离出来的LPG还有稳定轻烃及其他产品也全部投入下游市场。”长庆油田（榆林）油气公司副经理钟伟表示。余浩杰强调，为保障中国石油在陕产业链的全面升级，下一步，长庆油田辖区内所有新建处理厂将全面对标上古天然气处理总厂，将天然气中的高附加值产品一次性进行分离，为下游炼化企业和化工企业提供优质的原材料，力保产量效益双提升。
长庆项目投产后，项目运营还会带动省内及周边物流服务业等的发展，同时带动第三产业，增加社会就业岗位5万个；每年可实现营业收入62亿元，向国家和地方上缴税费超10亿元。
目前，长庆乙烷制乙烯项目二期建设已启动规划研究。由点及面，随着项目规模扩大，势必带动上下游产业进一步优化升级，形成乙烯产业新生态。
吴德娟 寰球工程公司北京分公司 工艺部化工工艺室主任：
乙烷裂解制乙烯技术具有乙烯收率高、流程短、成本低、能耗低的特点，在长庆和塔里木乙烷制乙烯项目上成功实现工业化应用，吨乙烯投资成本较传统的液体原料裂解乙烯技术降低20%左右。该技术的成功应用使乙烯行业向原料轻质化、多元化方向发展，是实现天然气资源高效利用、提升集团公司乙烯竞争力的一项关键技术。
在集团公司重大科技专项“大乙烯二期”的强力支撑下，寰球工程公司成立科技攻关团队，集中公司的优势科研力量和优秀的工程设计团队，依托长庆乙烷制乙烯和塔里木乙烷制乙烯项目，实现乙烷制乙烯自主技术的工业化应用。
攻关过程中，技术开发团队根据乙烷原料的特点，抓住高效节能低碳的开发主线开展工作。裂解炉大型化是发展趋势，根据长庆和塔里木两个项目的规模和特点，经过反复的方案论证和经济分析，裂解炉单台能力分别采用20万吨/年和15万吨/年乙烯。为适应越来越严格的环保要求，裂解炉的氮氧化物排放受到限制，项目组迎难而上，开发了裂解炉烟气脱硝技术，并首次使用了中国石油自主开发的脱硝催化剂，使裂解炉烟气排放指标远优于国家标准指标。为达到节能降耗的目的，借鉴合成氨装置的增湿应用经验，开发了裂解原料增湿配汽技术，实现低品位蒸汽替代高品位蒸汽，降低装置能耗。工艺水的除焦除油是该技术的难点，工艺水的品质好坏，直接影响到装置的平稳运行，是乙烯装置长、满、优运行的主要关注点。攻关小组首次开发了 “气浮+聚结”的组合净化处理技术，确保工艺水水质，保证装置的平稳和长周期运行。
攻关过程中，攻关团队齐心协力，仅用半年时间就完成了乙烷裂解制乙烯技术的工艺包，关键技术指标达到国际先进水平。乙烷裂解制乙烯技术的形成，不仅提高了乙烯的竞争能力，助推集团公司炼化转型和高质量发展，而且对天然气、页岩气中乙烷等资源的综合利用起到重要的示范作用。
长庆乙烷制乙烯项目主要建设80万吨/年乙烷裂解制乙烯的装置。
长庆上古天然气处理总厂从长庆油田上古气藏天然气提取乙烷组分，全部输送至兰州石化乙烷制乙烯项目作为生产原料，年可供给乙烷105.27万吨。
项目乙烯收率可由裂解石脑油的30%左右提高到80%。
采用催化氧化处理废碱、超滤+反渗透及蒸发结晶新技术，实现废水深度回用，回用率达到95%以上，是中国石油首家废水近零排放的炼化项目。
裂解炉装置采用新型烟气脱硝技术，使氮氧化物排放比常规裂解炉装置排放降低70%，实现废气超低排放。
项目总投资104亿元，投产后每年可实现营业收入62亿元，预计每年向国家和地方上缴税费10余亿元。
项目投用后二氧化碳排放量约34.24万吨/年，年综合能耗为75.52万吨标准煤（不含乙烷原料）。
自8月2日投料开车，经过28个小时的生产运行，8月3日14时50分，长庆乙烷制乙烯项目80万吨/年乙烯装置成功投产，产出合格的乙烯产品。
兰州石化长庆乙烷制乙烯项目于2019年4月12日正式启动，今年8月2日投料开车，3日生产出合格的乙烯产品。该项目是国内第一套利用中国石油自主研发的乙烷裂解制乙烯技术建成的大型乙烯生产装置，利用长庆油田天然气中分离出来的乙烷组分加工乙烯，对于优化利用天然气资源，推动乙烯产业高质量发展，实现上下游一体化、大型关键装备“乙烯三机”和DCS控制系统国产化，贯彻“中国制造2025”战略具有重大引领和示范意义。该项目是集团公司落实减油增化、实现转型升级的重点工程，也是集团公司“十四五”时期建成投产的第一套大型炼化项目。
为了推进炼化业务转型升级，本着“资源就地转化、综合利用、企地共同发展”原则，2019年6月19日，建设于新疆巴州的独山子石化公司塔里木乙烷制乙烯项目正式开工。作为国内首套乙烷制乙烯项目，该工程建设内容主要包括60万吨/年乙烯装置、30万吨/年全密度聚乙烯装置、30万吨/年高密度聚乙烯装置以及配套公用工程、辅助生产设施和厂外工程。据了解，项目目前总体进度为99.67%，7月17日完成中间交接，预计8月投料试车。
该工程具有引领国内天然气资源高附加值综合利用和降低对国外乙烯工艺技术依赖的双重示范作用，已被国家发改委、工信部列为国家乙烯裂解示范工程。
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