蒸汽裂解是石化工業(yè)中的關(guān)鍵工藝，裂解爐可以說是石化聯(lián)合裝置的心臟?，F(xiàn)在所有的裂解爐都面臨同樣的問題：為了達(dá)到裂解所需的溫度，裂解爐都采用化石燃料對(duì)爐管進(jìn)行加熱，結(jié)果蒸汽裂解爐成為二氧化碳的主要排放源。為了達(dá)到巴黎協(xié)定的承諾目標(biāo)，歐洲生產(chǎn)者正努力減少裂解爐的碳足跡，短期內(nèi)只能靠提高裂解爐的效率；長(zhǎng)期來看，則要開發(fā)新的替代路線，如使用光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的電能。

蒸汽裂解爐發(fā)展趨勢(shì)裝置規(guī)模：蒸汽裂解一個(gè)主要的趨勢(shì)是裝置規(guī)模大型化。企業(yè)都盡可能擴(kuò)大裝置單線設(shè)計(jì)能力以使規(guī)模效益最大化。如果不受原料或產(chǎn)品限制，采用流化床和固定床裂解爐生產(chǎn)乙烯的裝置能力在150 萬(wàn)～180萬(wàn)噸/年，乙烷裂解爐生產(chǎn)乙烯的裝置能力在150萬(wàn)～200萬(wàn)噸/年。

原料方面：北美生產(chǎn)者側(cè)重于以頁(yè)巖氣制乙烷為原料生產(chǎn)乙烯，其他地區(qū)主要以石腦油為原料，LPG 原料比例也在增加。亞洲和歐洲一些世界級(jí)規(guī)模的裂解項(xiàng)目設(shè)計(jì)都以進(jìn)口乙烷為原料。中東引導(dǎo)蒸汽裂解投資投向液體原料或乙烷與液體混合原料，這種趨勢(shì)反映乙烷供應(yīng)不足。中東地區(qū)只在有LNG裝置擴(kuò)能時(shí)才有可能上乙烷裂解。

產(chǎn)品方面：由于燃油預(yù)期需求下降，美國(guó)以外的生產(chǎn)者都轉(zhuǎn)向生產(chǎn)烯烴，趨勢(shì)是煉化一體化發(fā)展，這種趨勢(shì)終極是原油直接生產(chǎn)化學(xué)品。這個(gè)概念一直都在熱議，但真正進(jìn)入實(shí)施階段的項(xiàng)目很少。

可持續(xù)發(fā)展：歐洲的關(guān)注點(diǎn)在可持續(xù)發(fā)展，尤其是二氧化碳減排和碳捕捉、能效和塑料回收等。

蒸汽裂解爐技術(shù)進(jìn)展TechnipFMC公司研發(fā)了兩項(xiàng)爐子輻射盤管專利技術(shù)并已實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，其中一種輻射盤管是三道盤管設(shè)計(jì)，另一種是旋流管設(shè)計(jì)。這兩種設(shè)計(jì)都能延長(zhǎng)裂解爐運(yùn)行周期并/或提高裂解爐生產(chǎn)能力。

三道盤管概念是輻射盤管設(shè)計(jì)方面的最新研發(fā)進(jìn)展，同以前的設(shè)計(jì)以及其他新的競(jìng)爭(zhēng)性設(shè)計(jì)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：降低了盤管金屬材料的峰值溫度；是一種簡(jiǎn)單又延長(zhǎng)裂解爐運(yùn)行周期、提高裂解爐能力和選擇性的方法；既可以用于裂解爐改造又可以用于新裂解爐；所有裂解原料（從乙烷到VGO）都適用。

TechnipFMC 公司致力于提高裂解技術(shù)的可持續(xù)性，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，中期來看可以使用更多的可再生能源，減少加熱用化石燃料用量，并在一些裝置上考慮開展碳捕捉與碳封存；長(zhǎng)期來看，采用非化石燃料加熱的方法（如電加熱）可能較為可行。

TechnipFMC 公司作為主要參與者參與了歐洲的一個(gè)項(xiàng)目，這個(gè)四年項(xiàng)目計(jì)劃將蒸汽裂解爐的能效提高至少20%，同時(shí)將溫室氣體和NOx的排放減少至少25%。TechnipFMC公司稱其開發(fā)的一項(xiàng)裂解爐專利設(shè)計(jì)已經(jīng)超過了上述目標(biāo)。

采用可再生電力的可能性隨著可再生電力可獲得性和可靠性提升，可再生電能的成本下降。石化公司正在尋求合適的電力，不僅能降低生產(chǎn)成本，還可以減少對(duì)環(huán)境的影響。

歐洲去年8 月發(fā)起組成“未來之裂解”財(cái)團(tuán)，組成這個(gè)財(cái)團(tuán)的六家石化公司（巴斯夫、北歐化工、利安德巴塞爾、沙比克以及道達(dá)爾）聯(lián)合開展如何在石腦油或天然氣蒸汽裂解爐中采用可再生電力代替化石燃料的研究。

2018 年，巴斯夫公司已經(jīng)開始推進(jìn)裂解爐電力加熱的五年研發(fā)計(jì)劃。這個(gè)世界首個(gè)裂解爐電能加熱概念2019年1月公布，該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人表示從化石燃料加熱裂解爐轉(zhuǎn)向采用可再生電能的電加熱裂解爐可以減少90%的二氧化碳排放。在這個(gè)研發(fā)中，挑戰(zhàn)主要是要找到能耐1 000℃高溫的裂解爐盤管材料。

與此同時(shí)，Coolbrook Oy公司提出了開發(fā)全新裂解爐的概念。同傳統(tǒng)的石腦油裂解爐相比，該公司稱其RotoDynamic反應(yīng)器（RDR）專利技術(shù)可以將乙烯收率提高34%。RDR 是一臺(tái)再生式渦輪機(jī)，由三排軸向葉片（定子，轉(zhuǎn)子和擴(kuò)散器）和環(huán)形無葉片空間組成，這個(gè)環(huán)形無葉片空間將葉片通道軸向連接。這種結(jié)構(gòu)可以對(duì)工作流體進(jìn)行蓄熱式加熱，流體在定子中加速產(chǎn)生的機(jī)械能通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換成流體的內(nèi)部能量，從而增加流體的溫度和壓力。常規(guī)的裂解爐子需要外部熱源，而RDR是在反應(yīng)器內(nèi)加熱流體，因此可使停留時(shí)間縮短到0.02 ～0.04秒，僅為傳統(tǒng)裂解爐的1/10。乙烯收率超過43%。

該公司2017年完成了為期兩年的研究，現(xiàn)在正投資1 200萬(wàn)歐元進(jìn)行放大，欲將反應(yīng)器從90 kg/h（研發(fā)項(xiàng)目中反應(yīng)器規(guī)模）放大到500 kg/h，計(jì)劃今年秋季開工。RDR的電動(dòng)反應(yīng)器設(shè)計(jì)將由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。這種裂解爐的收率仍保持2017年報(bào)道時(shí)的水平，但二氧化碳排放減少70%，能耗下降工21%。

廢塑料回收作原料TechnipFMC公司表示很多公司都計(jì)劃開展廢塑料回收作裂解原料的嘗試，但廢塑料作原料受廢塑料的回收情況以及廢塑料熱解再生時(shí)所需能源情況的限制；另一個(gè)問題是回收塑料中可能對(duì)裂解產(chǎn)品性能和催化劑壽命產(chǎn)生影響的污染物范圍現(xiàn)在還沒有相關(guān)研究。

巴斯夫已經(jīng)對(duì)以廢塑料為原料化學(xué)再生制某些產(chǎn)品的試驗(yàn)進(jìn)行了中試，原料由合作伙伴Recenso公司供應(yīng)。第一批由回用塑料制得的油于2018年10月送入巴斯夫位于Ludwigshafen的裂解爐。Recenso公司有一套工業(yè)規(guī)模的將城市垃圾轉(zhuǎn)化為液態(tài)油的中試裝置在運(yùn)行中。

去年8月，陶氏與荷蘭Fuenix 集團(tuán)簽訂裂解原料供應(yīng)協(xié)議，原料由廢塑料制得，供陶氏位于荷蘭Terneuzen的裝置生產(chǎn)新樹脂。

瑞典Chalmers 技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種能將廢塑料直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)組分的工藝。這種氣化工藝不需要將廢塑料先轉(zhuǎn)化為裂解爐能用的熱解油，而是直接將廢塑料裂解成氣態(tài)組分。該團(tuán)隊(duì)吸收了由其首創(chuàng)的生物質(zhì)氣化制生物甲烷技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，并將這種技術(shù)——雙流化床（DFB）技術(shù)用于廢塑料蒸汽裂解。該團(tuán)隊(duì)表示，只要找到合適的溫度（大約在850℃）以及合適的加熱速度和時(shí)間，就可以建設(shè)每小時(shí)能將200 千克廢塑料轉(zhuǎn)化為有用的氣態(tài)混合物的示范裝置，這些氣態(tài)混合物可以分子水平再生，轉(zhuǎn)化為與新塑料質(zhì)量一樣的塑料材料。

DFB系統(tǒng)的首次商業(yè)應(yīng)用應(yīng)該是煉油工業(yè)中的FCC反應(yīng)器，F(xiàn)CC反應(yīng)器使用氣態(tài)原料并有兩個(gè)相連的循環(huán)流化床。Chalmers技術(shù)大學(xué)開發(fā)的這種系統(tǒng)是由一個(gè)沸騰床與一個(gè)循環(huán)流化床相連，這種設(shè)計(jì)原本是用來處理固體原料。與傳統(tǒng)的循環(huán)流化床不同之處在于這個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)反應(yīng)環(huán)境：沸騰床作為固體塑料顆粒的裂解反應(yīng)器，循環(huán)流化床則作為燃燒室。Chalmers技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)表示研發(fā)正在繼續(xù)深入，目標(biāo)是能達(dá)到示范規(guī)模。這個(gè)工藝據(jù)稱可以適用于各類廢舊塑料，包括那些先前已被棄于填埋場(chǎng)和海中的廢塑料。