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產業技術評析

原油直接製造化學品來襲
發表日期:2020-05-06
作者:范振誠(工研院)
摘要:
各大機構預測未來油品市場將萎縮,油品業尋求創造更高利潤的方式,促使原油直接製造化學品(Crude Oil to Chemicals, COTC)逐漸成為受關注的技術項目。ExxonMobil位於新加坡的工廠成為COTC的指標案例。該工廠的100萬公噸乙烯生產設備與其煉油廠整合在一起,不僅共享公用事業等設施,還從煉油廠獲得重質燃料原料直接用於生產烯烴。隨後中國大陸、中東地區也紛紛投入COTC的計畫。

全文:

一、原油直接製造化學品(Crude Oil to Chemicals, COTC)逐漸熱門
 

(一)何謂COTC
 

所謂COTC簡單的說就是原油直接生產烯烴和芳烴等化學品,而不是通過以乙烷/或輕油(Naphtha)為原料的裂解設備或傳統的重組技術來生產烯烴和芳烴等化學品。傳統的生產模式,原油轉換成化學品的比例約為15~25%;COTC的化學品轉化率提升至40%、甚至80%,如圖1所示。
 

圖1 原油煉製化學品進展

資料來源:IHS Markit;工研院產科國際所 ITIS研究團隊整理(2020/3)
圖1 原油煉製化學品進展
 

(二)為何COTC重要
 

根據IHS Markit在2019年於臺灣舉辦的「亞洲石化會議」資料顯示,市場對油品的需求將於2040年達到高峰,之後可能呈現衰減的趨勢,而新能源車的興起是造成此趨勢的重要因素之一。環保意識抬頭,具備綠色潔淨特性的電動車成為汽車產業重要布局。在各國政府的政策支持與消費者接受度提高之下,電動車市場近年快速加溫,繼2017年全球總銷售突破100萬輛後,2018年更超過200萬輛,國際能源總署(IEA)則預估2040年全球會有3億輛電動車上路。IHS Markit預估,2040年全球汽車市場銷售中,純電動車占了29%(不含油電混合車)。各研究機構與廠商看法或許不一,不過對電動車的未來發展都抱持正面樂觀的看法,電動車將逐漸增加市場占有率。因此,IHS Markit預估石油的需求成長將放緩,預計到2040年達到需求高峰之後將反轉向下;同樣地,IEA也表示,因為電動車興起,2040年後石油每日需求會減少330萬桶。
 

然而石化產品提供人類生活的必需品,在人口增加、經濟成長的情況下,市場對石化產品的需求將持續增加。面臨油品需求可能逐漸降低的情況下,油品業者正在找尋從運輸燃料轉向利潤率更高的化學品產品的方式,使得原油直接製造化學品(Crude Oil to Chemicals, COTC)逐漸成為受關注的技術項目。
 

二、已完工以及在建中的COTC項目
 

ExxonMobil開創COTC 的先河,陸續有大連恆力石化以及浙江舟山石化陸續完工,後有連雲港盛虹石化、汶萊在建的恆逸PMB煉化,以及位於中東Saudi Aramco與SABIC合資的計畫在建中。除了上述六個計畫,還有多項計畫規劃中。
 

(一)ExxonMobil新加坡裕廊島的乙烯裂解廠
 

2014年ExxonMobil位於新加坡的新建工廠商轉,成為全球第一家直接裂解原油、生產化工原料的化工廠。此工廠包括乙烯產能100萬公噸、兩條65萬公噸的聚乙烯(PE)產線、一條年產能50萬公噸的聚丙烯(PP)產線、一條30萬公噸應用茂金屬觸媒生產彈性體的產線、以及對二甲苯(PX)與苯(Benzene)等石化產品。
 

(二)恆力集團的Integrated Complex計畫
 

2019年恆力石化大型煉化一體項目完工投產,原油加工能力將達到2,000萬公噸,PX產能達到450萬公噸,主要用於滿足恆力石化純對苯二甲酸(PTA)主要生產原料所需,此計畫完工勢必大幅降低中國大陸PX對外依存度。此外,此基地尚包括烯烴衍生物,若順利完工,也會對市場帶來短期的衝擊。
 

2020年初,恆力石化150萬公噸乙烯設備試車成功,250萬公噸PTA-4產線也完工,緊接著另一條250萬公噸的PTA-5也將完工。2020年大連長興島產業園區的PTA生產基地年產能將超過1,100萬公噸,成為全球最大的PTA生產基地。
 

(三)浙江石化Integrated Complex計畫
 

浙江石化公司是由紡織品製造商的榮盛控股集團(占股51%)、桐昆集團(占股20%)與石化生產商的巨化集團(占股20%)及舟山海洋綜合開發投資有限公司(占股9%)共同合資成立。
 

浙江石化4,000萬公噸煉化一體化項目,是中國大陸近年規劃數個新建大型石化產業基地之一。計畫總投資1,730億元人民幣,建設總規模為4,000萬公噸煉油、800萬公噸對二甲苯、280萬公噸乙烯。此計畫分兩期建設,每期工程主要包括為2,000萬公噸煉油、400萬公噸PX、140萬公噸乙烯及下游化工生產設備。此項目全部建成後,將成為世界上最大的原油製化學品一體化生產基地。
 

2019年底浙江石化第一期140萬公噸乙烯設備試車成功,接著高密度聚乙烯(HDPE)生產設備也試車成功。2020年3月初第二條聚丙烯(PP)線也開始商轉運作,一期項目皆陸續完工投產。
 

(四)盛虹煉化一體化項目
 

盛虹煉化一體化項目處理原油1,600萬公噸,產品主要包括280萬公噸的對二甲苯(PX)和110萬公噸的乙烯,計劃2021年投產。盛虹集團虹港石化PTA設備的PX需求量達到100萬公噸,全部依賴外購。為了向上整合,盛虹煉化一體化項目以生產芳烴產品為主。生產的PX通過管線輸送至PTA生產設備,消除外運PX的環境風險、節約能源、並最大化生產效益。
 

(五)恆逸PMB煉化
 

恆逸PMB煉化為由中國恆逸公司(70%)和汶萊政府(30%)在汶萊大摩拉島(Pulau Muara Besar)合資34.5億美元興建的煉化一體基地。加工原油800萬公噸,可生產150萬公噸PX和50萬公噸苯以及 150萬公噸輕油。此計畫已於2019年11月試車成功。
 

恆逸PMB煉化可為實踐中國大陸「一帶一路」海外投資的典範。根據該公司資料顯示,恆逸PMB煉化是首個全面執行中國大陸標準的海外石化生產基地,99%的設備是中國製造,大部分都是在中國預製完成之後再到汶萊安裝,施工方也都是中國企業。
 

(六)Saudi Aramco/SABIC合資項目
 

Saudi Aramco/SABIC合資加工原油2,000萬公噸,直接轉化成化學品,且致力於通過研發加氫裂化技術將原油直接生產化工品的轉化率提高至70~80%。一旦該技術得以成功商業化,以年加工量2,000萬公噸原油為基礎,每年至少生產1,400萬噸化學品。
 

(七)其他規劃中項目
 

1. 印度Reliance Industries計畫投資98億美元,在該公司Jamnagar的工廠興建一個COTC項目,乙烯和丙烯的總產能為850萬噸/年,以及苯、甲苯和二甲苯的總產能350萬噸/年。
 

2. ExxonMobil規劃在廣東省惠州大亞灣石化工業區興建COTC項目,包含:120萬公噸乙烯和80萬公噸丙烯。主要裝置包括原油蒸汽裂解聯合裝置、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)等。
 

三、結論
 

(一)COTC對傳統石化造成衝擊
 

隨著其核心技術加氫裂化持續不斷的進步,原油直接生產化工品技術的規模效應、成本優勢帶來的經濟效益和強有力的競爭力。以Saudi Aramco/SABIC合資項目為例,倘若原油轉換率可以達到70%以上,一年將可生產至少1,400萬公噸的石化產品。COTC憑藉自身規模經濟以及成本優勢,將給傳統石化企業帶來巨大衝擊,尤其針對輕油進料的業者,石化行業將發生革命性改變。
 

(二)COTC掌握在國際大企業手裡
 

COTC雖有其經濟規模的優勢,但相對的技術複雜度提高投資成本。上述提及的COTC項目中,規模最小的恆逸PMB煉化原油加工能力只有800萬公噸,投資成本為34.5億美元,其他項目投資成本約100億美元以上,Saudi Aramco/SABIC合資項目投資預算更高達200億美元。在技術門檻高、投資門檻高的情況下,COTC將掌握在少數國際企業手裡。傳統石化業者應盡早加快技術升級以及布局新的產品路線,以應對未來石化行業的激烈競爭。
 

(本文作者為工研院產科國際所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)


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更新日期:2020-04-08

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