页岩气使得美国的化工领域再次腾飞——向超人致意

页岩气在催化裂解中可以作为非常廉价的原材料——页岩气的发展势不可挡，他不仅使美国的能源价格大幅下跌，而且以此为原材料制备的乙烷的低成本也无与伦比，从而使之成为很受欢迎的裂解材料。这对化工领域的价值增值链意为着什么？挑战或者机遇？这与人们所持的态度有关，或是悲观或是乐观。

目前，美国的石油化工几乎不可能开足马力了，因为出现了页岩气这只“拦路虎”。科隆化工商报年会上白手起家的女强人Katherine Richard女士就属于页岩气领域中的佼佼者。她年轻、有魅力、充满自信、精力旺盛，毕业于哈福大学，成立了Warwick页岩气能源公司。该公司只有4年历史，但它美国最具代表性企业家的真实代表。Katherine Richard女士语速非常快并且流畅，由她点燃的“页岩气烟火”绽放出世界级的礼花。官方公布的数据与实际和预测的数据一样准确。Richard女士说：“页岩气的开发出乎意料地带来了美国化工基础原材料工业的复兴，引来了1000多亿美元的投资。”目前，主要受益的是基础化工产品生产厂和化肥生产企业，例如Dow Chemical公司、 Eastman Chemical公司、 Lyondell Basell公司、 Westlake Chemical公司、 CF Industries公司和Formosa Plastic公司。所有这些公司都计划为扩大美国东海岸的页岩气裂解和氨生产产能投资。

美国的乙烷原材料与欧洲是不同的，它实际上是深层地下湿法开采页岩气时的一个副产品，目前还无法预测这种开采方式会带来什么样的后果。“在美国，所有的页岩气裂解设备都增加了乙烷生产装备。”巴斯夫公司的Roland Merger博士在VCW的一次会议上解释说。目前，只有Total公司和巴斯夫公司还在沿用石脑油裂解技术。

美国化工领域中允许使用乙烷并不是新鲜事。欧洲2/3的裂解设备工作时都要用石油脑，而美国的裂解设备传统上都使用轻质原材料，因此具有低成本的优势。基于乙烷技术的裂解设备明显比基于石油脑裂解设备更加经济，因为前者原材料价格、设备投资和使用运行费用更低。由于几乎80%的乙烯都是乙烯和许多的微量C2、C3、C4以及芳香烃馏出物，因此进一步分离的成本低于石脑油裂解的成本。但当价格低廉的天然气把原材料的价格拉下来之后，美国的乙烯生产厂的生产成本又有了进一步的下降。
Ceresana Research资讯公司最新的一份调查报告指出，基于乙烷技术的乙烯生产具有更明显的竞争优势。Ceresana公司计算，现金成本（由可变、不变成本和原材料价格减去副产品盈利）在2013年第四季度时比石油脑裂解大约降低了2/3。原材料的成本费用仅仅是问题的一个方面。最难衡量的是由设备使用轻质原材料所带来的产品组成成分的差异。石油脑裂解产品中乙烯和丙烯的比例不同，乙烯的所含比例高于丙烯的比例，另外丁二烯和C4的比例减少了1%~2%。这就又给使用乙烯加了分，进一步减少了裂解副产品中丙烯和丁二烯的比例。

欧洲将面临乙烯危机？

当廉价的乙烯产品充斥着整个市场时，全球化工领域将发生怎样的变化？当裂解工艺技术发生改变时，整个价值增长链会如何变化？需要怎样的技术支持？

当前就上述问题的回答爆发了一场解释权的战争。Ceresana公司、 Stratley公司、 Allan Booz公司、Mc Kinsey公司、 AT Kearney公司、Frost & Sulivan公司和Deloitte公司在每周一次的国际市场研究机构内提出自己的页岩气市场报告和实施建议。分析家一致认为，由此而建造起来的乙烯设备使欧洲的化工企业陷入了困境。“美国、中东和中国生产能力扩展，2017年将会出现600万t的乙烯产能过剩，迫使欧洲至少从市场上拿下200万t。”Stratley公司高层管理Walter Bürger-Kley博士说。

新技术已经到来

丙烯瓶颈是客观存在的事实，尽管有人在15年前就察觉到了丙烯瓶颈的问题，但在最近5年时间里这一瓶颈越来越卡脖子。人们对on Purpose流程工艺技术的需求不断增长，通过裂解工艺生产丙烯，例如直接从丙烷或者甲醇中生产丙烯，而且这种增长势头似乎还永无止境。目前，正在兴起的优选技术就是丙烷脱氢，这一技术的供应商有3家，其中一家就是Thyssen Krupp公司的工业解决方案部门。“我们相信：到2020年,北美基于PDH丙烷脱氢技术的流程设备年产丙烯的能力将会提高到30亿t。相当于在这一时间段内建造了5~6套大型的PDH丙烷脱氢技术的流程设备并及时投产。” Thyssen Krupp公司的工业解决方案部的燃气技术主管Max Heinritz-Adrian先生说。PDH丙烷脱氢技术流程设备的发展趋势并不仅仅因美国页岩气的开发而火爆，同时还因中国on Purpose技术的开发而加速。Thyssen Krupp公司参加了这3家供应商的竞争，其中的另外两家公司分别是Honeywell UOP公司和Lummus公司。尽管这两家是“新人”，但他们的加入使得竞争更加激烈。虽然3家公司的流程工艺技术各不相同，但所使用的原材料是相同的，生产出来的产品也具有可比性。由Uhde公司开发的Star工艺技术缩短了蒸汽重整的时间，为企业赢得了更大的利润空间。“我们的市场进入非常成功，我们获得了一系列类似于美国获得的项目合同。”Heinritz-Adrian先生说。

美国已经与合作伙伴建立了多年合作关系，想要介入他们是一件很困难的事。Honeywell UOP公司和Lummus公司已经瓜分了市场。Honeywell公司把Dow公司牢牢的控制在手中。Dow公司正在美国的弗里波特市建造一个采用催化脱氢工艺技术的大型流程设备，年产量为750000t，计划于2015年投产运行。第二个生产厂也正在规划设计之中，预计2018年开始投产。Lummus公司以其核心的丙烷脱氢工艺占领了不错的市场，近几年该公司也开始了石化物流领域的业务，同时他们也有建造新的流程设备的计划。

Lummus公司还有另外一种生产丙烯的流程工艺技术方案，烯烃复分解反应。就目前的情况而言这一流程工艺技术具有小批量生产的特性，它所使用的配料2-丁烯是一种比较稀少且价格昂贵的原材料，所以这一工艺技术并非一种经济的解决方案。

在谈到C4链这一瓶颈的影响时，首当其冲的是丁二烯，尤其是橡胶产品生产厂家受到的影响最大，然后是汽车轮胎生产厂，因为橡胶产品的很大一部分都用来生产汽车轮胎。丁二烯短缺已经成为事实，Lanxess公司负责人Matthias Zachert先生在商报年会上表示。目前，全球范围内使用的丁二烯都源于石脑油裂解设备，所需的On-Demand技术还处于试制阶段。目前所采用的丁烷/丁烯脱氢技术生产的丁二烯产量低，长期以来一直是一种不经济的流程工艺生产技术。但目前所有的分析家都预言丁二烯的价格会上涨，采用这一流程工艺技术的企业也嗅到了奶酪的香味。Lummus公司已经掌握了Catodiene工艺技术。2014年6月份，UOP与TPC集团OXO-D专利技术的独家授权商，合作提升OXO-D丁烯制丁二烯工艺技术。2014年3月份，三菱化工在Aiche大会上介绍了一种丁烯氧化脱氢工艺技术。Linde公司和巴斯夫公司在一项合作项目中也应用了这一技术。这一新技术将直接以丁烷制备丁烯而后生产出丁二烯。在这一合作项目中，巴斯夫公司负责工艺流程技术、催化反应技术和萃取工艺技术，Linde公司负责工艺技术集成、优化和技术商品化的专家鉴定。这一合作项目的最主要目的是：“通过对整个流程工艺生产过程的优化、改进实现一种高效的流程工艺技术。”Linde公司Ernst Haidegger博士解释说道。后起之秀已经在不断赶超，在这场激烈的竞争中，谁都想保持流程工艺技术的领先地位。

“我们相信，到2020年北美基于PDH丙烷脱氢技术制丙烯设备的产能将会大幅度提高。”
——Max Heinritz-Adrian博士

页岩气：一切还都不明朗吗？

目前美国的页岩气非常火热，很难在短期内降温。美国能源管理部的分析家对页岩气的能源储备给出了乐观的估计，指出化工领域使用价格低廉的能源和这种经济性很好原材料的情况还会持续下去，包括页岩气裂解和丙烯生产。令人遗憾的是目前公布的流程工艺设备还没有到位。公布的事情没有按时实现已不是第一次，很多公开宣布的东西都成了分析家和竞争者做宣传的由头。

Anke Geipel-Kern PROCESS德文版编辑

On-Purpose丙烯流程工艺技术概述

目前市场上有3家丙烷脱氢技术的供应商。Honeywell UOP公司的Oleflex烯烃复分解反应技术、Limmus公司的Cotofin丙烷脱氧技术和Thyssen Krupp公司的Star丙烷脱氧技术。这3种工艺技术都是利用催化进行控制，丙烷在550~650℃的温度范围内，在略微有点高压或者负压的环境中进行催化。

Oleflex烯烃复分解反应技术的原材料是乙烯和丁烯，在这一分解反应中先把丁烯和乙烯的双键破坏，然后在催化控制下重新结合。Lummus公司开发的这一流程工艺技术已经具备大规模工业化生产的实际应用。

甲醇-丙烯技术是以煤炭气化所产生的天然气为原材料的工艺技术。在这一技术中，甲醇经催化控制转变为丙烯。UOP公司、Air Liquide公司、三菱化工和JGC等公司已经在工业生产中应用了这类工艺技术。