1、当前石化产业转型应关注什么
就石化产业转型来说,涉及的内容和要素很多,在对全球石化产业当前大的格局有个分析把握的前提下,有两点很重要：一是把握企业转型的趋势,行业的转型是通过企业的转型来实现,行业的竞争力和创新能力是通过企业的竞争力和创新能力来体现的,分析世界500强的公司和全球化工50强的公司,每一家的发展历程都是在不断创新与转型中实现做强做大的,杜邦公司的创新与转型是最具有代表性的,杜邦公司接近320年的发展历程,19世纪的第一个百年杜邦主要是火药公司,20世纪的第二个百年转型为材料为主的公司,跨进21世纪进入第三个百年时杜邦公司定位未来发展是生命科学公司,今天看陶氏杜邦合并拆分后的新杜邦主导是特种化学品公司。其他的像大家熟悉的索尔维是由一家纯碱公司、帝斯曼是由一家煤炭公司,都转型为今天的化工新材料和功能化学品为主的公司；当前跨国公司又在加快数字化转型。
二是把握国内产业转型的趋势,我国工业领域从“九五”开始就强调结构调整,石化产业近十年来一边加大结构调整的力度,一边加大淘汰落后产能的力度。“十三五”国务院专门印发了关于《石化产业调结构促转型增效益的指导意见》,全行业淘汰落后产能和结构调整都取得了明显成效,但目前看仍然是“大宗基础产品过剩,高端化学品短缺”的状况,再进一步细分是“成品油过剩,新材料和专用化学品短缺”,再深化一步细分则是“柴油消费趋于饱和,汽油市场小幅增长,航空煤油和高品质船燃空间较大”。2019年国内成品油产量3.6亿吨,表观消费量3.1亿吨,出口量5537.6万吨；2020年成品油产量3.3亿吨,表观消费量2.9亿吨,出口4574.3万吨；今年上半年成品油产量1.76亿吨,表观消费量1.52亿吨,出口2720.6万吨。
近十年来石化全行业为解决长期结构性矛盾突出的问题,持续加大结构调整与优化和转型升级的力度,主要体现在两个方面：一方面是新建炼化一体化装置的技术方案必须是少产成品油、多产化学品,即“少油多化”方案,最典型的就是恒力长兴岛、浙石化舟山的新建装置,这些新建一体化装置成品油的产出率都不高于30%；另一方面是正常运行中的炼油装置尽量降低柴汽比(全行业2019年生产柴汽比1.18、消费柴汽比1.17,2020年生产柴汽比和消费柴汽比都是1.2,今年上半年生产柴汽比1.03、消费柴汽比0.98)。国内这种转型趋势“十四五”期间仍将继续。
2、世界石化产业的大格局是什么
世界化学工业自19世纪下半叶起步以来,一直伴随着技术的进步和创新在转型中发展、在转型中升级,纵观整个行业从最初的焦油化工、煤化工发端,到20世纪中期完成了向石油化工为主的转变。我国石化产业自新中国成立后从传统化工起步,从上世纪70年代引进大乙烯、大化肥装置加快向石油化工的转型,到上世纪末建成完整的石化工业体系,进入新世纪以来加快结构调整的步伐,也是一个从无到有、持续转型升级的过程。我们今天在迈向石化强国的征途上面对的世界石化产业的大格局是：近十年来世界石化产业迎来了一个新的发展周期,当前的世界石化产业格局可以归纳为“三个热极”和“三个强极”。
“三个热极”是北美、东北亚、海湾地区。北美以美国为代表,得益于页岩气革命的成功,不仅改变了原油长期依赖进口的局面,而且充分发挥轻烃资源丰富的优势,成为烯烃、聚烯烃及其高性能材料增速远高于历史同期的“热极”。东北亚以中国为代表,以巨大的市场需求为基础,伴随着体制改革的深化,加快大型炼化一体化装置的集中建设、集中投产,成为主要石化产品的产能产量罕见增长的“热极”。海湾地区以沙特为代表,充分发挥油气资源丰富且成本低的优势,叠加经济战略转型,呈现出大型炼化一体化装置、合成材料和有机化学品快速增长的“热极”。当前若对主要石化产品作统计,这“三个热极”合起来的产能产量以及消费量都占到全球总量的60%以上,甚至不少占到80%以上,如炼油能力占全球总炼能的66.5%,乙烯产能占全球总产能的69.6%、丙烯占68.6%、纯苯占68%、苯酚占68.2%、双酚A占73%、甲醇占80%、醋酸占85%、丁辛醇占84%、环氧乙烷占77.6%、丙烯酸及酯占75.8%、聚乙烯占66.3%、聚丙烯占61.6%、ABS占84%、聚碳酸酯占71.8%、PX占75.2%,PTA占83%、乙二醇占82.7%、己内酰胺占73%、丙烯腈占84%。
“三个强极”是指北美、东北亚、欧洲。其中北美以美国为代表、东北亚以日本为代表、欧洲以德英法荷比为代表。“强极”的综合体现是整体技术水平高、企业竞争力强,尤其是美国、德国、日本这样的代表性国家,其石化产业的技术水平、创新能力、企业竞争力都属于世界第一梯队。“强极”的另一个体现是若对技术含量和技术要求高的化工新材料、特种化学品等高端材料和尖端产品作统计,这“三个强极”占世界总量的比率就远高于其他地区,如聚乙烯产能占全球总产能的59.5%、聚丙烯占67.5%、ABS占89.5%、聚碳酸酯占86.4%、己内酰胺占87%、丙烯腈占91%、尼龙6占88.6%、尼龙66占91%、己二酸占98%。
3、石化产品价格下步走势如何
今年上半年石化行业经济运行营业收入和行业利润,增长幅度大大超出预期,其中一个因素就是主要石化产品价格普遍大幅上涨,截至目前价格上涨一直牵动着业内人士的神经。上半年石化产品价格大幅上涨,有市场回暖的因素,也有年初美国南部极寒天气造成多套石化装置停产的原因,当然也不可否认有应对疫情的货币超发等因素。
7月原油和主要石化产品的价格总水平再创年内新高,当月石油和天然气开采业出厂价格同比上涨48%,主要化学品出厂价格同比涨幅21.3%,布伦特期货价格74.25美元/桶,同比涨幅71.4%。基础化学品领域,重点监测46种无机化学品中,同比上涨的有38种、占比82.6%,环比上涨的33种、占比67.4%；重点监测的87种有机化学品中,同比上涨的77种、占比88.5%,环比上涨的64种、占比73.6%。化肥市场价格也是再创新高,7月尿素价格同比涨幅36%、环比上涨6.5%,二铵价格同比上涨32.2%、环比上涨1.6%,氯化钾同比上涨13.9%、环比大涨22.7%。其余如合成树脂、合成橡胶、合成纤维单体的价格也都是高位运行。
9月以来有的产品到了一天一个价的地步。如随着原料金属硅价格猛涨,有机硅单体价格直线式上升,年初有机硅单体的价格是2.18万元/吨,6月底破3万元/吨,9月底国内报价更是高于6万元/吨,这种涨价幅度和速度都是前所未有的。聚氯乙烯价格今年9月跃上万元大关,也创出历史新高,由于“能源双控”造成电石限产、市场短供,电石价格由去年9月的3000元/吨涨到今年9月的7000元/吨。其他的产品还有：甲醇期货价格9月下旬突破3200元/吨,创2018年11月以来新高,聚烯烃中的线型低密度聚乙烯突破9000元/吨,纯碱持续上涨到3100元/吨以上,MDI高于2.1万元/吨、TDI高于1.3万元/吨,很多产品的价格在9月的月涨幅都在10%以上。
目前看,原油、煤炭等大宗原材料价格最近涨势较猛,电价也在待价而沽,又加上9月以来的多地“能源双控”造成的石化装置停产、限产等,还有“艾达”飓风又造成墨西哥湾区域的油气平台和多套石化装置停产,预计全球油气供应和石化产品价格高位还将保持一段时间,有的以出口市场为主的企业,9月以来几乎每个晚上都被国外客户要求电话会,催促按协议及时、保量供货。由此预判近期有的产品可能出现微调,价格大幅回落的几率较小,但业内很多人士担忧：当下游客户不能承受一直高价位时,难免会检修、甚至停产,如果真的发生大面积停产时,将给经济的健康可持续发展带来灾难,各企业应当尽全力避免这样的情况发生,确保企业的可持续和经济的健康平稳有序。
4、石化产业创新有哪些新趋势
小平同志讲“科学技术是第一生产力”,尤其是当今世界百年未有之大变局加速演进,国际环境错综复杂,新冠疫情持续肆虐,世界经济陷入低迷期,全球产业链供应链面临重塑,不稳定性不确定性明显增加,新一轮科技革命和产业变革突飞猛进,科技创新成为国际战略博弈的主要战场。
石化产业是国民经济的重要支柱产业,不仅关系到农业丰产丰收和人们的衣食住行,更与高端制造业、战略新兴产业和航空航天、国防安全密切相关。石化产业又是资源型和能源型产业,更是一个技术含量高的产业,化学工业的技术水平是一个国家整体技术水平的重要体现,纵观美欧日等发达国家,如果离开了石化强国作支撑,他们就不可能成为经济强国、尖端制造强国和军事强国。
石化产业的创新、石化企业的创新、化学合成与化学工程的创新是一个国家创新战略的重要组成部分,前面已经谈到我国石化产业的创新有成绩有进步,但与发达国家相比差距也是明显的。要实现由石化大国向石化强国的跨越,创新是首要的也是关键要素,必须摆在首位。当前面临着碳达峰和碳中和的任务,把握与能源转型相关的创新最重要：以天然气等清洁能源代替煤炭等传统化石能源,欧洲做得最好,当前全球能源转型的热点是可再生能源代替化石能源。中国的能源结构仍然是以煤炭为主,虽然新能源的发展增速很快,但我国能源转型面临的挑战很艰巨,尤其是碳达峰、碳中和目标确定以后,能源转型就更为迫切。而新能源的创新与发展离不开化工新材料和功能化学品,如风电用高性能碳纤维复合材料、高端环氧树脂胶等,光伏发电用高端膜材料、高纯多晶硅以及密封、绝缘材料等,还有目前差距比较大的储能技术与材料等,这些都是未来能源转型和新能源创新与发展的关键。
还有一个是与能源转型和双碳话题都关联度高、也是当前热度最高的氢能问题。氢能自去年以来成为了一个热度极高的词,被认为是清洁、高效、可持续的绿色能源,一时间全国几十个大中城市都发布了氢能发展规划,有的要建成氢能城、有的要建氢谷、有的要建氢走廊,甚至有人预言：氢能将成为人类的终极能源。氢能能不能成为主能源呢?目前还不可能,因为目前获得氢的主要方法还是以煤天然气石油等化石资源为原料,在获得氢的同时要排出大量二氧化碳,这样的氢不是绿氢。另一个获得氢的成熟方法是电解水,电解水制氢的过程不排放二氧化碳,但全产业链看取决于电的获得方式,就我国当前的电力结构70%是煤电为主,以这样的电力结构来电解水制氢,全产业链看所获得的氢也不是绿氢,氢再作为二次能源使用就不是清洁能源,还有一个关键是现在的工业电价来电解水制氢,成本高的难以接受。
现在有没有清洁能源的氢呢？宝丰能源已经在宁东煤化工产业园投产了一套世界上最大的1万立方米/时电解水制氢装置,电来自于自己的光伏发电,按照自有资金计电价是0.07元/千瓦时,电耗5千瓦时/立方米左右,用光伏的电和这样的电价所获得的绿氢经济上也是合算的。最近我了解到段雪院士也在开展电解水制氢的研发,不仅研究把氢用好,同时研究把活性状态的氧用好,已经取得阶段性成果。氢能要实现主能源的地位,特别请各位关注的是太阳光分解水制氢,2017年我带队访问三菱化学时了解到,他们已开展了15年研究,阳光分解水产生氢气和氧气,通过分子筛分离,关键是他们用涂覆法制备的光催化剂,催化效率若达到10%就可具经济性。他们设想：以这样获得的氢气与电厂、钢厂、焦化厂等的二氧化碳、氧气与甲烷反应以后制得合成气(CO/H?),经合成气制烯烃(GTO)技术制得乙烯、丙烯、丁烯,进而生产高附加值化学品。最近有报道称日本东京大学开展了由1600个反应器单元排列组成、规模为100平方米太阳光催化分解水制氢及气体分离的试验,连续稳定运行数月,考核了催化剂性能、膜分离技术以及装置安全性试验,氢的制取、气体分离以及安全性都是成功的,只是当前存在效率低、成本高的问题。也有报道中国科技大学开展的相关课题,在实验室取得了阶段性成果。欧洲化工理事会发布的2050年愿景中,预计人工光合成技术的大规模示范会在2040年以后推开。
5、石化领域创新关注度高的有什么
石化产业既具有资源型和能源性产业的属性,也是一个技术密集型的产业。石化领域的创新一直十分活跃和十分重要,就诺贝尔化学奖及其与化学相关的获奖数量,在全部诺贝尔奖中的占比之高就充分证明了这一点。
当前石化领域创新关注度高的有：第一是烯烃原料的轻质化,这是“十三五”以来世界石化产业工程化和产业化最成功的创新点,北美得益于页岩气革命的成功、丰富的乙烷资源,主要发展乙烷裂解制乙烯、进而发展高端聚乙烯和专用化学品。海湾地区主要是利用伴生气的轻烃资源,发展轻质原料制烯烃、进而聚烯烃和有机化学品。我国依靠进口原料已建成十几套丙烷脱氢制丙烯装置,乙烷裂解制乙烯原来申请示范项目的有20多个,目前已有泰兴新浦化学80万吨/年和中石油塔里木60万吨/年及榆林80万吨/年共3套装置投产。今年计划还有卫星石化的125万吨/年装置投产,新浦化学和卫星石化都是依靠进口乙烷,中石油2套示范装置都是依靠自产乙烷。据统计：乙烷裂解制乙烯已占全球总产能的36%,未来将提升到40%以上。从地域来看：中东乙烷为原料占比最高67%,北美占52%,我国受原料乙烷的限制现在占比很低,而我国丙烷脱氢工艺获得的丙烯占比已达17.2%。以轻烃为原料制取烯烃的优势是产品单一、工艺流程短、产品纯度高、经济性好。
第二是原油直接制化学品新工艺。这一技术对我国成品油市场饱和而高端石化产品短缺的状况有着现实重要性,而获得的乙烯成本又比传统工艺低100~200美元/吨。埃克森美孚在裕廊岛投运了世界上唯一的一套100万吨/年装置,在多次交流的基础上,2019年3月我带队实地考察了新加坡已经运行了6年多这套装置。其工艺特点是省去传统的炼油过程,将轻质原油直接供给裂解炉,分别在裂解炉的对流段和辐射段间加一个闪蒸罐,因原料不同其化学品产出率在50%~70%。2019年6月跟沙特阿美北京研发中心交流时,我也了解到他们与清华大学正在合作开发原油直接制化学品的技术,前一段我看到中石化石科院也宣布开发成功原油直接制化学品技术。
第三是尚处在研发阶段、尚未工业化的一批新技术也许正处在突破的前夜。如甲烷直接制烯烃,总部在旧金山的一家美国公司已开展了第二代模试、中国也已有实验室成果。巴斯夫、沙特基础工业和林德公司为适应双碳目标正在共同研发电热炉裂解代替传统的蒸汽裂解制乙烯。2019年3月我带队到美国西南研究院访问时了解到,该院正在研发的碳氢化合物经薄膜反应器制聚合物、煤炭经循环流化床反应器直接制化学品、二氧化碳合成燃料、天然气制油示范工程等。
最新有报道称美国一家Twelve公司(创始于斯坦福大学)利用一种金属催化剂可以将二氧化碳转化为16种分子,其中的甲烷作燃料、合成气可以作燃料也可以合成化学品、乙烯进一步聚合为塑料。目前已经实现了二氧化碳和水获得聚丙烯,其关键是反应器的设计和催化剂,应用膜状电极上涂覆的催化剂,能够使二氧化碳的电解反应在低温低压下进行,聚丙烯的功效和性能与石脑油聚丙烯一样,已与梅塞德斯奔驰合作生产出世界上第一个以二氧化碳为原料的汽车零件,并且和汽车、家居、服装等多个品牌以及美国航空航天局达成合作。
6、生物基和可降解材料前景如何
生物基和可降解材料是近年来全球重视和研发的重点,有些产品已经实现了产业化,尤其是美国、德国、日本、英国、荷兰、巴西等发达国家和生物资源丰富的地区,都高度重视并加快生物基材料的研发、产业化和应用。
杜邦公司研发的生物法1,3-丙二醇,在田纳西州已建成生产装置,其产品进而生产PTT聚酯短纤维,已在服装、住宅地板、运动用品等方面应用,预计未来产量将进一步扩产。杜邦公司正在研发的另一个生物材料是呋喃二羧酸甲酯,是以果糖为原料,不仅比石化工艺易得,而且作为PET的替代品其阻隔性能更优。
帝斯曼公司和法国一家公司共同开发生物基丁二酸,2014年以来一直在运行,还有帝斯曼、阿科玛、赢创等公司的生物基长碳链尼龙。我带队访问三菱公司时,看到了他们开发成功的生物基聚碳酸酯工程塑料,用异山梨醇代替双酚A,其透明性、光学性能、高耐磨性及抗冲击性能都优于双酚A型聚碳酸酯,已做成汽车全景天窗,未来不仅用于汽车、能源,还将用于光学、电子仪器、装饰装修等。
三菱化学的可降解食品包装膜,6层结构、保鲜时间长,外观即可以像高档纸用于奶制品包装,也可以像玻璃瓶用于葡萄酒盛装。
我国最早工业化的生物材料是上海农药研究所沈寅初院士带领团队研发的生物法聚丙烯酰胺,大规模产业化以后在我国三次采油和水处理领域作出了重要贡献。
还有我调研过的海正生化的聚乳酸(长春应化所的创新成果)、凯赛科技的尼龙56都已实现产业化,目前安徽丰原的聚乳酸产业化规模是发展最快的。当然,聚乳酸、PBAT、PBS等生物降解材料,目前的过热状况也应当引起我们的重视。
7、石化产业能为实现碳中和做什么
石化全行业和广大石化企业正在全力贯彻中央的部署,认真研究制定碳达峰实施方案及路线图和时间表,全力配合有关部委研究制定《石化行业单位产品碳排放限额编制导则》《碳足迹核算与报告编制通则》《碳排放核算技术规范》等行业、企业和项目标准。
但是当前有一种现象,在谈论“碳达峰、碳中和”时,只看到了石化产业资源型和能源型的属性,只看到了目前以石油天然气煤炭等化石资源为原料,生产石化产品的生产过程中伴有二氧化碳排放,而忽视了石化产业一直是国民经济的重要支柱产业,忽视了石化产业为制造强国、航空航天和国防强国提供着重要支撑和保障,更没有看到化工新材料和专用化学品在节能减碳方面一直发挥着极其重要的作用。
一是要客观认识石化产业过去在节能减碳中作出的重要贡献。去年的疫情让很多人看到了石化材料和石化产品在防疫抗疫、消毒杀菌、疫苗研发中极其重要的作用。石化产业的创新与发展,尤其是化学合成材料及其复合材料、功能化学品的大量使用,为全社会和人类节约资源、节省能源、减少社会总排放发挥着极其重要的作用。
摆在我们面前而被我们忽视的：正是化学合成材料及其改性材料的大量应用,实现了汽车的轻量化,节省了大量汽油柴油等化石燃料,减少了大量二氧化碳的排放。正是化工新材料及其复合材料在航空领域的大量应用,实现了飞机的轻量化、大型化,节省了大量的航空煤油、减少了大量的二氧化碳排放。正是有化学发泡材料以及新型聚氨酯保温材料、密封材料的大量应用,冷藏、建筑等领域能耗大大降低、节省了大量的燃煤或燃气、减少了大量的二氧化碳排放。要是离开了化学工业的发展及其支撑、没有化学合成材料及其改性材料、高性能复合材料的发展和广泛使用,人类活动和社会生活排放的二氧化碳量会更大、大气中二氧化碳的含量将远高于今天的水平。
当今天谈论碳达峰与碳中和时,我们应当既看到石化产业生产过程排放二氧化碳的问题,也要充分肯定石化产品、石化材料为人类和全社会节能减排发挥的重要作用。
二是要实现双碳目标其关键还是要靠化学技术的创新与进步。化学工程师都知道：离开了化学反应和化工技术的创新与进步、“2030年前实现碳达峰”以及未来要实现“碳中和”都将“无技可施”,因为只有化学反应和化工技术的进步,才能实现传统能源向新能源的转换；只有化学反应和化工技术的进步,才能节约资源减少排放；只有化学反应和化工技术的进步,才能实现绿氢的制备提纯与应用、才能实现二氧化碳的捕集提纯与利用、才能实现以二氧化碳为原料生产有机化学品及聚合物材料。所以说,石化产业为未来“碳达峰、碳中和”目标的实现将作出极其重要、也是其他行业无可替代的作用。
以上只是把近期交流过的一些内容做了简单梳理,也期望在分享中相互启发,共同为加快石化产业的转型升级和高质量发展而努力。