石化業就是把石油或天然氣變成材料(如塑膠、橡膠、纖維、化學品等),再將這些材料加工成為日常用品(如鞋子、輪胎、衣服、油漆等)的工業。
基本介紹
石化業的範圍包括石化本工業及石化依賴工業,其中石化本工業屬石化工業的上游和中游廠商,包括石化原料業、化學肥料業、人造纖維業、合成樹脂及塑膠業等,而石化依賴工業則屬石化下游廠商也括油漆業、清潔用品業、人造纖維紡織業、針織業、橡膠製品業等與人們的食、衣、住、行均有密切關係。雖然將信息、電子、汽車工業等列入策略性工業,但這些精密產品的硬體部份如零件、外殼、輪胎、化學品,約有60%至70%來自石化業。因此石化業是關鍵性工業,像是個神奇的魔術師將來自地底的油氣變成高附加價值的日用品,使人們享有多彩多姿的生活。
廣義而言,石化業包括基本原料如乙烯、丙烯、四碳烯烴、苯、甲苯、二甲苯等,和中間原料如乙二醇(EG)、氯乙烯單體(VCM)、丙烯腈(AN)、苯乙烯單體(SM)、己內醯胺(CPL)、對苯二甲酸(PTA)等的生產,進而產制聚合體產品如聚乙烯(PE)、聚丙烯( PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚物(ABS)等,以及經加工後製成最後產品。
與民生
在食的方面
由於石化業提高了農產品及畜產品的生產效率而充份改善了國人食的需求。以稻米生產為例,由於化學肥料及農業化學品的施用增加了稻米產量。以家畜飼養為例,由於飼料中胺基酸含量的增加,使家畜成長快速,提高了農民之生產力。此外由於塑膠製品廣泛使用於食品包裝中,更大幅改善了中國國人的食品衛生。
在衣的方面
由於石化業以低成本、高效率生產大量合成纖維才有今天各種價廉物美的衣著。一座合成纖維廠占地約一個足球場大(合5000平方公尺)即可年產纖維九萬噸,如種植棉花則需土地1600平方公里(比台北還大),如系羊毛,則需牧地40,000平方公里(比台灣還大)。中國自民國53年開始發展合成纖維,到2008年為止,以加工製成的各類紡織品揚名於國際。
在住的方面
建築業為僅次於包裝業的塑膠用戶,各式配管、壁面、牆板、油漆以及家具等都少不了石化業產品。
在行的方面
石化業就輪胎所使用的橡膠而言,天然橡膠非以合成橡膠來取代不可,因為若以百分之百的天然橡膠來製造輪胎,則土地與勞力的問題將難以想像。因為每年生產200,000噸天然橡膠之土地,足足可以生產供應250,000人口之米、小麥、大豆等糧食。
在娛樂方面
石化業在提供娛樂設備、醫療藥品及清潔劑、化妝品等,也有顯著的貢獻。總之,石化製品已成為人類生活中的必需品,缺少了它,人類文明的發展將不可能如此快速。
在中國展望
(一)原由於成品油
中國將繼續堅定不移地履行加入世貿組織的有關承諾,以更快的速度開放原由與成品油市場。
1.中國隊原油和成品油的需求將繼續保持強勁勢頭
中國在“十五”時期國民經濟增長速度仍可能保持在7%~8%左右,石油產品(汽油、柴油、煤油、潤滑油等)需求量的年均增長速度在4.5%左右。這為中國原油開採業和成品油業的發展提供了良好的外部環境。
2.中國國家將繼續加大力度調控原油及成品油的供給總量
原油與成品油行業是關係國計民生的重要行業,需要國家合理地利用各種手段、採取各種措施進行調控,以保證其健康穩定地發展。
(二)石油化工行業
1.中國國內對石化產品的需求將繼續增長
中國國內石油化工品需求量增長潛力大。據預測,乙烯需求量的年均增長速度在6.5%左右,五大合成樹脂需求量將達到1500萬噸以上,合成纖維需求量的年均增長速度在3.5%左右,合成橡膠需求量增長將達到5.5%左右。這為中國石化產業提供了巨大的發展空間。
2.石化業將吸引更多的外資進入
正是看到中國石化業廣闊的市場前景,跨國公司正在加快在中國直接投資的步伐。
石化工業產品可由同一原料經由不同催化製程而得,亦可由不同原料經由不同反應而得,其中製程的選擇須考慮原料取得的難易度與價格、製程的經濟競爭力、操作的困難度與製程的污染度等因素。 因此,省能源製程、環保型觸媒以及有害原料的取代等技術的開發,是未來石化工業努力的目標。
全球發展
一、全球石化產業景氣高峰分析
石化工業為全球性產業,其景氣榮枯通常受全球經濟變化、石化生產決策、重大石化事故以及供需平衡等因素影響,是典型的景氣循環產業。依據過去的歷史軌跡,石化產業每7~9年循環一次,與全球經濟波動相吻合。原先預計,此次石化景氣周期高峰將落在2004~2005年期間,但由於全球經濟景氣復甦加快,超出預期,而且石化行業新增產能並未按預定時間開出,因此,此次景氣循環高峰將延至2006~2007年,這可從全球乙烯的供需來印證。
乙烯是石化產業鏈的最上游,從乙烯的供需和價格變化就可以了解整體石化產業趨勢。2004年,全球乙烯需求量預計達1.04億噸,未來的年成長率可望保持在4%~5%。換句話說,全球乙烯需求增加約500萬噸/年,可支撐4~5座輕油裂解廠。而從供給方面看,2004年,全球乙烯產能僅增加140萬噸,達1.12億噸;而2005年,雖有中國3座輕油裂解廠及中東3座輕油裂解廠運轉生產,但是產能增加還是無法滿足需求增長速度。2002年,產能大於需求1500萬噸;而2007年,此差距將縮小至800萬噸,這也造成全球乙烯產能利用率自2002年的最低點86.2%上升至2007年的93.9%。石化產業高產能利用率則代表高獲利,因此石化產業景氣可維持至2006年後,其他石化基本原料亦呈此趨勢,尤其是芳香烴供需更為緊張,其景氣高峰可能落在2007年後。
二、全球石化產業結構變化分析
全球石化產業積極進行購併,給全球產業結構帶來了巨幅變動,許多的重整已對全球石化產業產生了下列效應:(1)全球石化業的從業者數量減少,但經濟規模擴大,全球營運能力提升;(2)利用垂直整合,降低生產成本;(3)進入障礙升高。而在購併的同時,企業也以出售、分割或策略聯盟等手段來調整產業結構,強化其核心競爭優勢。
在全球石化產業進行結構性的改造同時,中東產油國希望利用其在石化產業上的競爭優勢來提升國家經濟,提高其能源附加價值,以其豐富的石油、天然氣資源為基礎,積極新建大型石化工業區,產生石油、石化雙重產品的優勢,並通過新建下游配套生產工廠,實現上下游垂直整合,乙烯總產能將從2000年的658萬噸增加至2007年的1680萬噸,年複合平均增長率高達14.3%,其中以伊朗及沙烏地阿拉伯兩個國家最為積極。中東地區將成為全球石化產品的主要出口地區,未來所增產的石化中間體和塑膠,特別是乙二醇及聚乙烯,將以亞洲和歐洲為主要目標市場,將對各區域內以外銷為主的產業者造成排擠,對世界市場,特別是亞洲市場的影響力逐漸加強。
科技進步和經濟發展加速了全球一體化進程,該過程在石化工業中表現得十分明顯。國際大型跨國化工公司把研究與開發、生產和銷售等生產和流通過程伸向世界各地,逐步實現就地生產、銷售,從而達到擴大產量和增加利潤的目的。
開發中國家特別是人口眾多、市場潛力大、增長速度快的亞太地區,對石化產品的巨大需求,使全球石化業的主要競爭集中在亞太地區,為了在競爭中取得有利的地位,歐、美石化跨國公司把投資和市場發展的重點紛紛向亞太地區轉移,尤其是向經濟迅速發展的中國轉移。中國已成為全球最大的生產工廠,玩具、鞋類、家電用品等產品皆為全球最大生產國,使得中國不論對石化基本原料還是對石化中下游產品的需求都快速增長,但產能的增長速度仍無法跟上需求的增長速度。目前,中國已成為全球最大的石化產品進口國。例如:中國紡織服裝廠快速增加,預計到2008年,全球紡織品出口有一半來自中國,這造成了中國對純對苯二甲酸需求的年增長率高達16%,但由於全球純對苯二甲酸產能的增長速度無法跟上需求的增長,中國須進口純對苯二甲酸超過500萬噸/年,這也使得中國成為全球化工企業的必爭之地。
重點問題
石化業的重點觸媒。是石化業在石化工業製程中,有90%以上的製程是經由觸媒所提供的催化反應來完成的,因此觸媒在整個石化工業的發展過程中,扮演相當重要的角色。 可以說,沒有催化就沒有化學肥料,就沒有現代農業;沒有催化就沒有現代化工,也就沒有塑膠、化纖等民生化學品工業的發展,可見觸媒或催化反應的開發,與人類生活的改善息息相關。 所謂觸媒,就是使化學反應加速達成熱力學平衡,且在反應前後沒有變化的物質,這種由觸媒產生的現象,稱為催化反應。 其基本原理是觸媒可使反應的活化能降低,亦即使反應經由另一途徑進行,但祇能加速熱力學允許的反應,觸媒並不會改變化學反應的平衡常數
選擇高轉化率、高選擇率、高穩定性、低污染與使用壽命長的觸媒,是石化業追求改善的研發課題:
由於觸媒不斷地改良,帶動新製程的開發,進而改善產品質量,並開發新的石化產品。 其中較受矚目的有烯烴聚合反應使用的觸媒,由第一代的齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)觸媒到第四代的金屬烯單活性點觸媒,具有更高的活性與選擇性,可製造出更精準控制的分子量與結構的產物,以及推出更多樣化規格、更高附加價值或更廣泛用途的產品。
一般石化業製程所用的觸媒,可分成五大類,即氧化還原觸媒、酸鹼性觸媒、多功能型觸媒、一氧化碳轉化用觸媒及聚合用觸媒。 其中氧化還原觸媒主要是鹽類、錯合物、硫化物、氯化物、氧化物或金屬等,用於氧化、氫化、脫氫、鹵化等反應;酸鹼性觸媒用於烷化、脫水、水合、寡聚合、裂解及異構化等反應;多功能型觸媒大都是氧化還原與酸性觸媒的混合體,用於重組、寡聚合、及石蠟烴芳香化等反應;至於一氧化碳轉化反應則有甲醇及甲醛合成反應、醛化反應、羰基化反應及碳氫化合物合成反應等。
雖然有關觸媒的研究,到2008年為止,全世界已經累積了數十年的經驗,但仍未能完全解開觸媒理論基礎之謎,每年有成千上萬篇相關論文與專利發表,但真正套用到商業上的為數不多。縱使如此,觸媒研究仍是頗具潛力的一個領域,在新的世紀裡,預期會建立更好的理論量子化學基礎,使觸媒分子仿真設計與性能預測,準確到可實際套用,也將逐漸利用組合化學為大量快速篩選的工具。