全球直接原油製化學品(COTC)建廠技術發展

 

刊登日期:2021/3/3
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陳育誠/工研院產科國際所
一、前言
相較於傳統的煉化一體(Refinery-Petrochemical-Integration)建廠規畫,直接原油製化學品(Crude-Oil-to-Chemicals; COTC)的建廠設計強調廠區所生產的產品將以化學品為主體,而各種燃料油與潤滑油則為附加產出。化學品占整個複合式廠區(Complex)的比重也由10-20%提升至40-50%以上。
 
在各種燃料油與潤滑油市場受到電動車輛發展導致供過於求的趨勢影響下,以COTC規畫建廠,減少各種燃料油與潤滑油的產出,逐漸成為各油公司建造新煉化園區的選項之一。本文將說明全球COTC建廠技術的發展,以作為國內產業了解COTC技術之參考。
 
二、COTC技術多有專利保護
根據知名研究機構IHS Markit對COTC建廠技術的分類,目前全球的COTC建廠技術主要分為(1)直接原油裂解、(2)強化化學品生產與(3)原油複合式裂解三大類。這三類建廠技術在基本架構上,和過去的蒸氣裂解廠(Steam Cracker)以及煉化一體建廠規畫相比,其實差異不大,只是針對減少油品產生以及增加化學品產量,進行了強化新的建廠投資,以進行強化。這三類COTC廠區設計的特色整理如表一。
 
表一、全球COTC建廠技術特色說明
表一、全球COTC建廠技術特色說明
 
除了上述三項技術外,印度的Reliance Industries 2017年已在美國申請一篇名為”Process for catalytic conversion of low value hydrocarbon streams to light olefins “的專利(證號US9550708B2),內容敘述一種應用高強度(High-Severity) 流體化媒裂解(Fluid Catalytic Cracking, FCC)直接將特定幾類原油裂解成烯烴原料,如乙烯與丙烯的技術。
 
這項技術的提升管(Catalyst Riser)包含三個不同的進料溫度區,以整合FCC、蒸氣裂解以及甲醇製烯烴(Methanol to Olefins; MTO)裝置,除了降低了成本,也大幅提升廠區化學品的產率,該公司又將這項技術稱為多區觸媒裂解(Multi-Zone Catalytic Cracking; MCC) 技術。
 
Reliance Industries也計畫將其Jamnagar 的煉化廠區改建成COTC廠區。生產1,100KTA的乙烯、2,800KTA的PX以及其他各種的石化產品。未來該公司很有可能將其MCC技術在此廠區進行商業化運轉。但在2019年Reliance Industries也計畫讓Saudi Aramco入股其石化事業20%,Saudi Aramco 的TC2C™技術也是Jamnagar廠區改建的潛在選項之一。
 
由上文進行歸納,三項主要的COTC建廠技術以及Reliance Industries正在發展的MCC技術中,除了強化化學品生產的COTC建廠技術具有較少的專利保護之外,其它技術多牽涉到專利的布局,下文將進一步分析目前各公司專利佈局的概況。
 
二、目前只有強化化學品生產的COTC建廠技術有對外授權
透過Derwent Innovation專利平台進行COTC技術的優化專利權人(Optimized Assignee)分析,也就是考量名目上專利權人與各機構的關係後,統一歸屬在一個大集團的優化方式來統計分析,2005-2020年6月間全球COTC主要的優化專利權人專利件數統計如表二。由表二可以發現---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

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