在“双碳”目标大背景下加快我国石化工业转型升级

2021-12-24袁晴棠

当代石油石化 2021年11期

袁晴棠

（中国石油化工集团有限公司，北京 100728）

当今世界正经历百年未有之大变局，新冠疫情对世界经济增长的影响深远。新一轮科技革命和产业变革突飞猛进，将促进全球经济结构和发展方式的深刻变革。为了实现《巴黎协定》提出的本世纪末全球温升控制目标，全球面临巨大的碳减排压力，能源转型加速推进。

当前，我国发展仍处于重要战略机遇期，正在贯彻新发展理念，并将逐步形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。在错综复杂的国内外发展环境中，我国石化工业面临新的机遇与挑战。为实现第二个百年奋斗目标，我国石化工业应抓住机遇，迎接挑战，加快推进结构调整和转型升级，推动我国由石化大国向石化强国转变。

1 世界石化工业发展趋势

2020年全球炼油能力51.1亿吨/年，受疫情影响，原油加工量大幅下滑，据国际能源署（IEA）统计，2020年全球炼厂原油加工量为37.35亿吨，全球炼厂开工率从2019年的81%下降至2020年的72%[1]。2020年世界乙烯产能1.98亿吨/年，产量1.67亿吨，消费量1.68亿吨，装置开工率84.5%[2]。

进入后疫情时代，世界正在经历新一轮大变革大调整，推动全球产业链、供应链、价值链深度重构，推动石化工业加快产业结构调整，并呈现新的发展趋势。

1.1 “双碳”目标和能源转型推动石化工业向低碳化方向发展

在“双碳”目标驱动能源加速转型的背景下，炼油产业生产的交通运输燃料逐步被低碳能源和生物燃料等替代，全球成品油市场将逐步萎缩。为实现“双碳”目标，石化产业发展将面临碳税、碳减排指标要求等硬约束。为积极应对“双碳”目标的挑战，石化工业必须实施低碳化转型。

石化工业绿色低碳发展方向包括：应用绿色高效工艺技术和节能减排技术，实施炼化装置绿色低碳改造，提高能源资源利用效率；提高低碳化原料比例，增产绿色石化产品，加大产品循环利用力度，减少产品全生命周期碳足迹；加大可再生能源的利用，积极推动与氢能、风电、光伏等能源耦合发展，构建低碳能源体系；发展生物燃料和生物基化学品；开发绿色低碳技术以及CO2捕集、封存与利用（CCUS）技术等，为低碳化发展提供技术支撑；推进石化工业向数字化、智能化方向发展。

当前，世界各大石油石化公司纷纷推出低碳化解决方案，如壳牌、BP、道达尔、埃尼、艾奎诺（Equinor）、雷普索尔等公司都提出了分阶段实现净零排放的战略路径，建立了碳排放指标体系，制定了行动方案，包括改进工艺和产品，减油增气和发展新能源业务，加强CCUS以及碳汇，管理机制创新等；埃克森美孚公司采取多种措施实现公司业务的低碳化，包括提高天然气业务比例，加强碳捕集与封存（CCS）等技术研发，投资生物质能，持续剥离油砂等“高碳”资产等[3]；我国各大石化公司都在制定低碳化解决方案，加快向低碳化发展布局。

1.2 石油需求峰值即将来临，炼厂加速向化工转型

在能源转型、环保要求日趋严格的同时，汽车燃油经济性大幅提升、新能源汽车和替代燃料快速发展，石油需求增速已明显放缓，临近需求峰值。据伍德麦肯兹预测，全球石油需求峰值或将在2035–2036年出现。据中国石化集团经济技术研究院有限公司预测，我国成品油需求将在2025年达到3.56亿吨的峰值[2]。

在交通运输用油消费趋缓的背景下，全球尤其是亚太等地区炼油产能过剩，而由于发展中国家经济持续发展和人民生活水平提高的需要，石化产品市场需求仍持续增长。为应对挑战，炼厂纷纷向化工转型。近期中东地区和亚洲新建炼厂大都按炼化一体化配置生产装置，遵循“减油增化”的原则，燃料产量可低至30%，化学品产量可实现最大化，形成了新型的炼化一体化模式，推动炼油向化工转型[4]。

1.3 欧美部分炼厂已开始从传统炼油业务转为生产生物燃料

为应对能源转型，降低碳排放，欧洲炼油商正在把低效炼厂转化为生物炼油厂，意大利埃尼、芬兰NESTE、西班牙雷普索尔等公司已开始生产生物柴油。目前，欧洲至少10家炼厂设置了原油和可再生原料联合加工能力[4]。

美国一些炼厂加快扩大生物燃料产能，以满足美国生物柴油和其他低碳燃料不断增长的需求。如，菲利普石油公司已宣布将其罗德奥炼厂（产能12.02万桶/日）改造成世界最大的生物燃料厂。瓦莱罗能源、马拉松石油、霍利能源等公司都提出了生产生物燃料的计划[4]。

IEA《2021石油市场展望报告》指出，截至目前，全球约34.5万桶/日的炼油能力已转化为生物炼厂的产能，2026年前还将有84万桶/日的炼油能力转化为生物炼厂的产能，预计2026年全球生物燃料供应量将从2020年的260万桶/日增至330万桶/日。

1.4 原料结构加快调整，低碳烯烃原料趋于轻质化、多元化

中东及北美地区轻烃原料利用及东北亚煤制烯烃工业的发展，推动世界低碳烯烃原料向轻质化和多元化方向发展，如表1所示。

表1 1990–2030年世界乙烯原料结构变化趋势 %

由表1看出，轻烃在乙烯原料中占比快速提升，已从2000年的38.0%增至2019年的53.8%，石脑油占比则从2000年的55.3%降至2019年的39.1%。此外，以天然气为原料的甲醇制低碳烯烃和煤经甲醇制低碳烯烃的生产总量增长，使低碳烯烃的原料趋于轻质化和多元化。

1.5 在消费结构升级的推动下，产品结构加快调整

产品结构调整包括以下几个方面：

1）“减油增化”是炼油产品结构调整的主要方向。

2）世界主要国家油品质量升级步伐不断加快，清洁油品生产大幅增加。预计到2025年，除非洲、中东、拉美、东南亚地区部分国家外，世界大部分国家的汽柴油硫含量均将降至10μg/g及以下。自2020年1月起全球范围内船用原料油硫含量降至不超过0.5%。

3）欧盟、美国等国家和地区大力发展生物燃料，预计到2035年，全球生物燃料消费量将达到1.3亿吨油当量，比目前用量增长84%左右，届时生物燃料约占交通运输燃料需求的4%。

4）高端石化产品比例大幅提升。主要包括高端通用合成材料和高性能聚烯烃材料，高性能纤维、高性能橡胶及高端专用化学品。

1.6 数字化网络化智能化将重塑石化产业价值

随着新一代信息技术与石化产业的深度融合，石化产业正加速向数字化转型。预计2025–2030年将迎来全面数字化时代，实现转型的“数字化企业”，数字化将横跨价值链各环节。麦肯锡研究表明，数字化对于企业竞争优势提升作用明显，具体表现为：设计和工程成本可降低10%～30%，库存持有成本减少20%～50%，市场投放时间可缩短20%～50%，质量成本降低10%～20%，整体生产力可提高3%～5%。

2 我国石化工业发展现状与问题

2.1 我国石化工业发展现状

2.1.1 我国石化工业整体规模已跻身世界前列

经过70多年发展，我国已成为世界第二石化大国，主要产品产能和产量位居世界前列。2020年我国炼油能力达8.81亿吨/年，仅次于美国，居世界第二位，占全球炼油产能比重的17.2%。2020年我国乙烯产能达3 478.3万吨/年，居世界第二位，占全球乙烯产能的17.6%。2020年下游有机原料、合成材料等产业规模均保持增长，我国石化工业规模实力和国际影响力进一步增强。

2.1.2 产业集中度持续提升

我国石化工业在发展过程中不断优化产业布局，持续调整产业结构，形成了规模化、集群化的产业布局，产业集中度不断提升。

规模化。我国炼厂平均规模由2000年的195万吨/年增至2020年的600万吨/年，千万吨级炼厂由2000年的4座增至2020年的28座；乙烯装置平均规模由2000年的22万吨/年增至2020年的70万吨/年（石油基），百万吨级乙烯企业由2006年的1家增长至2020年的14家[2，5]。

集群化。我国已形成了长三角、珠三角、环渤海湾等三大石化产业集群，为我国经济发展提供了重要支撑。2019年，三大石化产业集群内炼油能力约占全国总能力的71.5%，乙烯能力约占全国总能力的59.8%[5]。

2.1.3 装置和原料结构不断调整，产品质量持续升级

1）装置结构调整加快

加氢能力显著增加。为适应原油品质劣质化、成品油需求增长、燃料清洁化步伐加快的趋势，我国炼油装置结构调整的主要表现是加氢能力显著增加，加氢裂化、加氢精制占常减压蒸馏能力的比例显著提高，催化重整所占比例较快增长，催化裂化比例不断下降，已从2000年的35.1%降至2019年的27.9%；生产清洁油品的加氢精制能力所占比例从2000年的11.2%大幅提升至2020年的44.8%[5]。

装置大型化。我国石化生产装置大型化趋势明显，出现了多套大型生产装置，如1 200万吨/年常减压蒸馏、480万吨/年重油催化裂化、400万吨/年加氢裂化、400万吨/年渣油加氢处理和450万吨/年芳烃联合装置等。

2）烯烃原料多元化发展

我国以石脑油为原料的乙烯产量比重持续下降，已从2010年的85%下降至2019年的60%；随着煤制烯烃技术的不断成熟与发展，煤/甲醇制烯烃占比则由2010年的2%提高至2019年的22%；轻烃占比从2010年的13%提高至2019年的15%。

3）产品质量升级步伐加快

我国油品质量用10年左右的时间走完了欧美国家20～30年走过的路程。2019年1月1日起全国执行车用汽油“国ⅥB”标准。第六阶段车用汽柴油标准的主要技术指标达到欧Ⅵ标准，部分指标甚至优于欧Ⅵ标准。

2.1.4 科技水平显著提升

我国石化工业自主创新能力不断增强，形成了相对完备的生产技术系列。拥有千万吨级炼油成套技术、百万吨级乙烯成套技术、芳烃成套技术，以及三大合成材料、有机原料与精细化工领域的一批关键技术，部分技术处于国际领先水平并出口国外。

开发碳纤维、超高分子量聚乙烯、对位芳纶及合成材料新产品、新牌号，高端石化产品产量逐步提升。

开发成功烟气脱硫脱硝、废水综合处理、固废无害化处理、节能减排、废物回收利用、CO2捕集纯化等一系列绿色环保技术，支撑了石化工业的发展。

2.1.5 市场参与主体日趋多元化

近年来，民营企业快速进入石化领域，国外大型石化公司也加快了进入我国石化领域的进程，我国石化工业已形成国有企业、民营企业、合资企业和外资企业广泛参与的发展格局，市场主体日趋多元化，市场环境日益开放，竞争更加激烈。

2.1.6 绿色低碳发展取得较好成效

我国石化工业贯彻落实国家绿色低碳发展要求，不断降低能耗物耗，提高资源利用率，减少污染物排放，保护生态环境，取得了较好成效。

以中国石化为例，“十三五”期间，实现节能548万吨标准煤，相应减少CO2排放1 348万吨，工业万元产值综合能耗下降5%，万元产值碳排放下降7.7%；化学需氧量（COD）年排放量下降13.2%，氨氮年排放量下降12.4%，二氧化硫年排放量下降20%，氮氧化物年排放量下降19.5%，绿色低碳发展取得显著成效[6]。

2.1.7 “两化”融合成效显著

近年来，我国石化工业应用物联网、大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术，加大了“两化”深度融合的力度，加快了数字化转型步伐，开展了智能化工厂建设试点示范。九江石化、镇海炼化、惠州石化、长庆石化、万华化学等企业先后入选国家智能制造示范企业，石化工业的“两化”融合取得了显著成效。

2.2 我国石化工业存在的问题

2.2.1 区域供需不平衡的矛盾依然存在

“南油北上，北油南下”现象依然存在。进口原油由南向北运至辽宁和山东，当地过剩的成品油南下销至华东、华中、华南地区；近年来西北地区现代煤化工产业大规模发展，而当地消费能力有限，导致聚烯烃、乙二醇等产品大量向中、东部地区调运。区域间供需不平衡，产业布局需持续调整和优化。

2.2.2 产能结构性过剩现象比较严重

炼油产能严重过剩。2020年我国炼油能力8.81亿吨/年，原油加工量6.74亿吨，产能利用率仅76%。预计2025年我国炼油能力将达9.9亿吨/年，过剩能力将达2亿吨/年。

2019年国内六成化工产品产能满足率超过100%，预计到2025年产能过剩的品种数量将达75%以上[7]，而高端高性能石化产品仍需大量进口。

2.2.3 规模效应未能充分发挥

我国石化工业总体规模已位居世界前列，但竞争实力仍与美国、德国等世界石化强国相比存在差距。其原因一是布局分散，产业集中度仍有提升空间；二是仍存在大量技术水平低的落后产能。如，2019年我国不足200万吨/年规模的炼厂67家，总产能约4 375万吨/年，其中相当多的小炼厂技术装备落后，急需加速淘汰。

2.2.4 科技原创能力不足

我国石化工业的科技进步虽已取得巨大成就，但仍存在原始创新能力不足，科技对产业的引领能力有待加强，若干“卡脖子”技术急待攻克，高端产品技术缺乏等问题，制约产业发展。

2.2.5 市场秩序有待进一步规范

成品油市场存在经营秩序不规范，监管不到位的现象，急待加强管理。

2.2.6 产业发展面临绿色低碳的压力

我国石化工业的废水、废气、固废等污染物排放量与世界石化强国相比仍有差距，随着国家对“碳达峰”“碳中和”目标的提出和蓝天保卫战、污染防治攻坚战的发力，有关绿色低碳的新规定、新标准将要实施，我国石化工业的发展将面临更大的绿色低碳压力。

3 我国石化工业转型升级的重点任务

为了把握机遇，迎接挑战，提高我国石化工业的竞争力，我国石化工业必须加快结构调整和转型升级，必须优化调整布局结构、产业结构、原料结构，推进炼化企业转型升级，实现绿色低碳和智能化发展。

3.1 优化布局结构，进一步提高产业集中度

优化调整区域布局。综合考虑资源供给、环境容量、市场需求、产业基础等因素，优化我国石化产业布局，按照国际先进、世界级目标要求，加快推进长三角、珠三角和环渤海等炼化产业集群的发展。

在“双碳”目标背景下，石化产业布局优化除了考虑资源、市场、炼化一体化等因素外，可再生能源富集中区可能成为优化石化产业布局中要考虑的重要因素之一。

积极参与国际化布局。我国石化工业拥有石化工程设计、生产技术、装备制造、工程建设、人才队伍等优势，部分有资源有市场的国家有发展石化产业的需求，我国石化产业应统筹境外石化产业布局，以资源和市场为导向，积极参与石化产业的国际化布局与经营。

3.2 优化产业结构，提升石化产业竞争力

发展先进石化产能，增强石化产业整体竞争力。建立科学的产能评价标准，作为指导新建石化项目准入和淘汰落后产能的依据。构建科学高效的淘汰落后产能的政策体系，形成淘汰落后产能的长效机制。

综合考虑原油进口依存度、产品市场需求、综合竞争力等因素，全国统筹调控新建项目的总体规模和节奏，避免过热现象的出现。

改造提升存量产能。综合区位、市场、现有装置配套等条件，合理确定炼化企业技术改造方案，采用先进技术和新一代信息技术，改造提升现有生产装置，降低能耗、物耗，降低生产成本，增产新产品新牌号，使之成为先进产能。

3.3 优化原料结构，提高产品市场竞争力

原油进口多元化。根据世界原油出口形势，我国应从中东、非洲、前苏联地区和美洲进口原油，实施原油进口多元化战略，以确保我国原油资源稳定供应。

优化乙烯原料。进一步优化利用炼化副产的轻烃资源；根据成品油市场需求和炼化整体平衡，优化乙烯原料中液体原料的比例；统筹优质廉价石脑油进口以及利用国外廉价乙烷、丙烷等轻烃资源等，促进乙烯原料向轻质化多元化方向发展。

提升生物质原料生产各种石化产品的技术和产业化水平，扩大生物材料和生物基化学品的产业规模，提高产品市场竞争力。

3.4 推动炼厂向化工转型

为应对炼油产能过剩，我国成品油市场已供大于求的挑战，炼厂应加快向化工转型。

炼厂应优化炼油工艺技术和流程，尽量减少油品产量，最大化生产石化原料和化学品。近期我国新建的炼化一体化项目都遵循“减油增化”的原则，对传统炼油工艺技术进行优化，最大化生产化工原料供配套建设的石化厂使用。如，恒力石化和浙江石化的炼化一体化项目的成品油产率分别为40%和30%以上，尽量多生产化工产品。

炼厂向化工转型的另一技术路径是原油直接制化学品。埃克森美孚公司首创了原油直接制化学品技术，并在新加坡裕廊岛建设了100万吨/年原油直接蒸汽裂解装置，从原油直接生产乙烯，该装置已运转5年，其化学品产率为50%～70%，埃克森美孚公司计划采用该技术在中国惠州建设120万吨/年大型原油直接裂解制乙烯装置；中国石化石油化工科学研究院研发的原油催化裂解技术，不经过传统炼油的常减压蒸馏等过程，直接将原油转化为轻质烯烃和芳烃，工业试验表明，低碳烯烃和轻芳烃总产率可达50%以上。该技术可应用于新建化工型炼厂或炼厂现有催化裂化装置的改造升级；沙特阿美正致力于热原油制化学品和催化原油制化学品技术；印度信实工业公司正在研发多区催化裂化工艺直接裂解原油[8]。

3.5 推动化工企业多产高端石化产品

受下游汽车、电子电器、建筑、包装等行业快速发展的推动，预计2025年我国高端塑料产品需求达2 700万吨左右，平均复合增长率为8%[9]，高于大宗化工产品的需求增速。我国需重点发展高端化工材料，提高高性能石化产品供给能力，包括高端聚烯烃、高性能合成橡胶、高性能及功能化合成纤维、工程塑料及特种工程塑料等。

应重点关注自给率低、市场需求增速较高的高端化工材料，包括特种茂金属聚烯烃等高端聚烯烃材料，如极低密度聚乙烯、POE、己烯、辛烯共聚多峰聚乙烯，茂金属聚乙烯/聚丙烯等；高性能塑料，如高洁净聚丙烯（PP）、超高压电线电缆料、高熔体强度PP、医用抗菌PP等；高端建筑材料，如高压、燃气等高端管材、共聚多峰聚乙烯管材、聚1–丁烯管材等[9]。

3.6 践行绿色低碳化发展理念，推动石化工业实现绿色低碳发展

据IEA数据，2019年我国与能源相关的CO2排放量约98亿吨，据估算，我国炼化产业CO2排放量约占全国与能源相关的CO2排放量的近5%，为了实现“双碳”目标，我国石化工业必须加速实施低碳化发展。

为实现美丽中国的发展目标，环保法规将日益严格，绿色发展将继续发力。

推广先进的节能技术，加强能源管理，提高能效，节约能源；采用绿色、高效、低碳技术对生产装置实施技术改造，淘汰落后产能；推进清洁低碳生产，从源头减排、过程绿色、末端治理、资源循环利用、能源结构调整与新能源应用等方面全方位实施绿色低碳治理，大力推进石化产业绿色低碳发展。

3.7 加快数字化转型，推进智能化发展

加快数字化转型和智能化发展是提高石化产业国际竞争力的重要路径。要不断推进工程设计数字化、供应链管理智能化、生产运行智能化、知识管理和经营决策智能化，并需搞好顶层设计，大力推进石化智能工厂建设，从而加快石化工业数字化转型，推进石化工业向智能化方向发展。

4 加快我国石化工业转型升级的战略举措

4.1 统筹优化产业布局，加强石化项目全国统筹和总量控制

根据目前企业公开的规划资料，“十四五”期间仍是炼化投资高峰期。预计到2025年，我国的炼油产能将接近10亿吨/年，乙烯产能将超过6 300万吨/年，均居全球第一位[7]。应充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，强化政府的宏观调控，保持国内总供给和总需求的基本平衡，防止出现产能严重过剩局面。

4.2 推进供给侧结构性改革，推动企业转型升级

强化顶层设计，大力发展先进产能，淘汰达不到产品质量标准、能耗标准和排放标准的落后产能。根据资源、市场、装置条件，合理选择技术路径，推动炼厂向化工转型，化工厂多产高端石化产品，促进企业提质增效升级。

4.3 增强科技创新能力，为产业转型升级提供技术支撑

为实现“双碳”目标和石化产业的转型升级，要加大技术创新力度，加强原创性、引领性科技攻关，大力开发绿色低碳技术，包括低碳燃料和原料的替代技术、高选择性低能耗的工艺技术、节能技术、生物燃料和生物基化学品生产技术、塑料绿色循环利用技术、CCUS技术等。同时要重视基础研究，提升原始创新能力；建立“产学研”联合攻关机制，搞好关键核心技术和“卡脖子”技术的攻关；加强科技成果的转化和推广应用，把科技自强自立作为产业发展的战略支撑。