美国《油气杂志》于2010年8月2日发布天然气合成油(GTL)为润滑油市场带来机遇研究报告,巴西国家石油公司Petrobras根据《油气杂志》公布的年度炼油厂调查,分析了2000~2009年世界润滑油生产能力的趋势,世界GTL生产能力的现状,以及2010-2011年GTL装置规划建设情况,从而确定了采用GTL技术对未来高质量润滑油市场带来的发展机遇。
2000~2009年.平均润滑油市场规模约为80万桶/天,2005年市场分布为API I类油为75%,II类油为20%,II+/III/IV类油为5%。表1列出按API润滑油分类的定义。
表1. API基础油分类
来自II+/III/IV类市场的高质量润滑油增长率超过10%以上,到2015年增速将会达近20%,这取决于汽车行业的需求。全球I类润滑油生产量在今后5年内将会年下降1.5%~2.5%。
如果全球润滑油生产能力在未来5年内仍保持稳定,并考虑这些预测,则估计到2015年I类、II类和II+/III/IV类潜在的市场分布分别为61%、24%和15%。到2015年高质量润滑油市场规模将约为12万桶/天。
与常规的以溶剂抽提为基础的技术相比,炼油厂将继续通过采用具有竞争力成本的催化工艺来生产高质量II+类和III类油。但是,在不久的将来,天然气制合成油(GTL)将成为最有前途的技术,它在生产高质量润滑油方面拥有市场机遇,可通过现有的催化加氢裂化和异构化过程来生产。
在未来几年内,新建设的装置将使GTL能力增加约40.41万桶/天。全球GTL能力的50%以上将建在卡塔尔。西欧、亚太地区和北美地区将继续成为主要的高质量润滑油供应地区。
拥有总能力10万桶/天的商业化规模GTL装置可望设计生产至少2万~2.5万桶/天润滑油,这可提供世界对优质润滑油需求的一大部分。
过去10年来GTL技术的进步将为开发其它新兴技术,如生物质制油或煤制油提供新的发展机遇。
一些国家如美国、巴西、中国和其他西欧国家都生产大量生物质和煤炭,可以低投资成本,利用GTL平台技术,建立其他生态燃料和特种产品(润滑油,蜡,和烯烃)能力。
生产趋势
最近二十年来,对汽车工业要求提高能效,降低SOx、NOx、COx (CO + CO 2)和颗粒排放的压力已不断增大,并要求在整个发动机寿命期内,降低換油期和操作成本。新的发动机设计和操作条件旨在满足这些技术和经济上的要求,从而推动了对润滑油性能不断提高的需求。为了帮助满足这些需求,炼油商已转向生产更高质量的基础油料,使之以降低挥发度和杂质,提高粘度指数和氧化稳定性。
美国石油学会(API)为区分润滑油市场上不同的基础油质量,开发了API基础油分类。根据润滑油中的饱和烃分子含量、含硫量、粘度指数(VI)確立了4组(见表1)。高质量润滑油,以III类和IV类为代表,含有低的硫含量、高的饱和烃含量、高的粘度指数、低的挥发性以及具有极好的氧化稳定性。合成润滑油(IV类)包含有聚α-烯烃(PAO)或酯类,可作为在其配方中的添加剂。
高质量润滑油的生产通过催化脱蜡(HCK)和加氢异构化(HIS),或通过组合采用减压瓦斯油或蜡的溶剂抽提和催化加氢处理(HDT)和HIS过程来实现(图1)。生产高质量润滑油合适的方案取决于炼油厂的原油加工灵活性、现有装置和资本成本的可容性。一般来说,催化过程生产III类油比使用溶剂抽提工艺要容易。
图1. 高质量基础油生产的途径
2000~2005年期间,《油气杂志》每年的炼制数据显示,全球润滑油平均产能保持相对稳定(80万桶/天),然后到2008年由于全球经济衰退下降到76.3万桶/天。2009年,世界润滑油生产能力出现了复苏,达到以前的生产能力近80.3万/天(图2)。
图2. 历年来世界润滑油能力的变迁
2000~2003年全球减压蒸馏能力保持相对稳定(2670万桶/天),然后到2007年增长约42.5万桶/天达到2860万桶/天。2007~2008年减压蒸馏能力保持不变,然后增加至2009年29万桶/天(图3)。
图3. 历年来世界减压蒸馏能力的变迁
润滑油生产能力、HCK、催化裂化、热加工过程分别占世界减压蒸馏能力约3.0%、17.0%、51.3%和28.8%(图4)。2000~2009年间这些比例保持相对稳定。
图4. 世界减压蒸馏分布
表2和表3分别列出前10位世界润滑油生产国和公司,以及2009年生产能力和各自的分布。这些国家占全球润滑油生产能力约67%。美国占全球润滑油生产能力约25%,埃克森美孚公司是全球最大的润滑油生产公司(占世界润滑油生产能力的16%)。
表2. 前10位世界润滑油生产国(不含中国)
表3. 2009年主要润滑油公司和各自的产能分布(不含中国)
未来需求
2000~2009年平均润滑油市场规模约为80万桶/天。2005年市场分布为I类油75%,II类油20%,II+/II类油4%,IV类油1%(图5)。
图5. 2005年世界基础润滑油市场分布
到2015年来自II+/III/IV类市场的高质量润滑油将增长超过10%,增速有潜力达近20%,这取决于汽车业的需求。全球I类润滑油生产在未来5年内可能以年率1.5%~2.5%速率下降。
如果世界润滑油生产能力在未来5年内仍然保持稳定,则根据上述预测,估计到2015年潜在的市场分布分别为I类、II类和II+/III/IV类油各占61%、24%和15%。高质量润滑油市场规模到2015年将约为12万桶/天(图6)。
图6. 世界基础润滑油市场
世界润滑油供应量约占全球润滑油生产量约89%。2000~2009年平均润滑油供应量约为71.2万桶/天一年(52.8万桶/天I类油、13.6万桶/天II类油、4.1万桶/天III类油和7000桶/天IV类油)。
西欧、北美和亚太地区是主要的高质量润滑油供应地区。北美供应全球II/II+类油约75%,而I类油由世界所有地区(图7)供应。
图7. 按地区分布的润滑油供应
市场机遇
虽然目前对GTL的兴趣集中于生产高品质的中间馏分油燃料和和石脑油,以可应用于生产石化产品,但因它也能生产高品质的特种产品,包括润滑油基础油、蜡和烯烃,因而也有获利兴趣,。
GTL燃料和特种产品市场正在迅速开发之中。这种技术也被看作是开发生物质制油和煤制油产品的一个平台,这些产品具有相同的化学性质和组成。
表4. 高质量润滑油性质
通过费托合成过程生产的润滑油显出以下性质(表4):
• 粘度指数(VI)从140到155不等,对于相同粘度等级的产品,可与IV类-PAO相比拟,IV类-PAO的VI范围为120~140。
• NOACK挥发度(通过ASTM D – 5800测定)低于10w%,明显低于II/II+ 和III类基础油。
• 然而,GTL基础油的倾点更接近III类油,这可以通过使用降凝添加剂予以解决。有利的是,GTL基础油对甲基丙烯酸酯基的降凝剂具有良好的配伍性,。
• GTL基础油,对硫、氮或芳烃化合物无检测。它们具有很窄的烃类分布,并且具有极好的氧化稳定性和生物降解特性。
除了高品质外,GTL基础油也具有良好的生产经济性。一些研究表明,成熟市场上取得的GTL生产成本可与I、II和 II+类油相比拟,甚至更为重要的是,GTL的经济性比高VI~III类油更好。
GTL基础油在汽车润滑油市场上可与III类和IV类-PAO相竞争。GTL基础油超越III类油的性能优势在以下几个主要方面:
• 比III类油有较低的挥发度优势。
• 低的配方成本可使之从III类油和IV类-PAO捕捉市场份额。
• GTL基础油为工业润滑油市场可提供环境友好的解决方案,这是由于其有生物降解性及不含硫、氮和芳烃化合物所致。
GTL项目
一些经济分析表明,因费用上涨造成一些GTL建设或扩建工程计划取消或推迟,直至金融和产品需求得以改善而又重新启动。在卡塔尔计划的两个项目涉及康菲公司与卡塔尔石油公司以及与马拉松公司合作伙伴曾于2006年被搁置的项目。
2007年初,埃克森美孚和卡塔尔石油公司宣布取消已提议的15.4万桶/天Palm GTL项目。但是,雪佛龙尼日利亚公司和尼日利亚国家石油公司宣布,在未来数年内他们预计的GTL能力将扩大到12万桶/天。
在全球层面,GTL仍是一个新兴的工业,商业化运行的装置还数量有限。现有运行中的GTL装置在南非(沙索公司16万桶/天,PetroSA 公司2.25万桶/天),卡塔尔(沙索-卡塔尔石油公司Oryx项目3.4万桶/天)和马来西亚(壳牌公司1.25万桶/天)。
据预测,GTL能力将增加到2015年超过50万桶/天。全球GTL能力超过50%将建在卡塔尔。2010年4月5日公布的新建装置将会使GTL能力再增加约40.41万桶/天。
GTL项目在过去几年已经得到了卡塔尔的注重。Pearl GTL项目将使用壳牌公司GTL技术使16亿立方英尺/天的天然气转化为高品质的瓦斯油、高规格的润滑油基础油和化工原料。该公司将利用其领先的品牌、技术、全球供应链和营销策略,最大限度地提高这些产品在全球市场上的价值。
PearlGTL项目的主要建设将在2010年底或2011年初完成(见表5)。埃克森美孚公司的卡塔尔项目计划到2011年生产8万桶/天柴油燃料和3万桶/天GTL润滑油。
表5. GTL项目建设进展
可行性研究
一个大规模商业化GTL装置对燃料市场的影响可能很小,但可能对基础油料市场产生大的影响。根据估算,到2015年。高品质的润滑油市场规模将达约12万桶/天。拥有总能力10万桶/天的商业化规模GTL装可望设计生产至少2万~2.5万桶/天润滑油,这可提供全球对优质润滑油需求的一大部分
GTL技术在过去10年来的技术进步将会为开发其它新兴技术,如生物质制油或煤制油提供新的发展机遇。一些国家如美国、巴西、中国和其他西欧国家都生产大量生物质和煤炭,可以低投资成本,利用GTL平台技术,建立其他生态燃料和特种产品(润滑油,蜡,和烯烃)能力。