Artículo de gran calidad ‖ Análisis y pronóstico de la oferta y demanda de MTBE y gasolina alquilada en nuestro país

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Artículo de gran calidad ‖ Análisis y pronóstico de la oferta y demanda de MTBE y gasolina alquilada en nuestro país, 2016-01-29. Petroquímica: Una relación con la industria petrolera. La plataforma pública WeChat Petroquímica se dedica a difundir las nuevas tecnologías del sector petrolero y químico, contribuyendo así al desarrollo de tecnologías y equipos de producción nacional Análisis y pronóstico de la situación de oferta y demanda de MTBE y gasolina alquilada en nuestro país. El MTBE es un producto del éterificación entre isobuteno y metanol; el isobuteno se encuentra principalmente en el gas licuado. Para reducir los costos de producción, en la industria se realiza una reacción de adición catalítica entre el C4 refinado que contiene isobuteno y el metanol. Después de la reacción, se separan el C4 no reaccionado y el metanol, obteniéndose así MTBE de calidad adecuada para su uso como combustible. Este tipo de MTBE tiene un contenido elevado de azufre. A través del análisis comparativo de las materias primas, se descubrió que, en condiciones normales, todo el azufre presente en el MTBE proviene de la materia prima C4. Los materiales de partida para el MTBE, es decir, el C4, provienen de diversas fuentes; principalmente, de la craqueo catalítico, de la cokería y del componente C4 presente en el gas licuado de petróleo proveniente de las plantas de etileno. El C4 obtenido a partir del gas licuado de petróleo en las plantas de etileno ha sido sometido a un proceso riguroso de desulfuración durante su producción. Sin embargo, el gas licuado de petróleo proveniente de las plantas de craqueo catalítico y cokerización, después de ser refinado y desulfurizado, suele tener un contenido de azufre superior a 20 ppm. Además, al eliminar el C3 mediante destilación gaseosa y al introducirlo en las plantas de producción de MTBE, el contenido de azufre en el producto final aumenta aún más. Según estudios, la concentración de azufre en el MTBE producido a partir de gas licuado de petróleo desulfurizado puede ser de 3 a 6 veces mayor. Los sulfuros presentes en los productos de MTBE provienen principalmente de los materiales C4 obtenidos mediante craqueo catalítico y cokificación. Actualmente, el contenido de azufre en los productos MTBE producidos a partir de C4 mezclado varía considerablemente; por lo general, está entre 80 y 200 ppm, aunque en algunos casos puede llegar a 2000–3000 ppm. Al implementar la norma nacional de gasolina nivel 3, siempre y cuando se refuerce la gestión y el control durante el desulfurado del gas licuado, generalmente se puede mantener el contenido de azufre en el MTBE en torno a 150 ppm. Pero a medida que las normas nacionales se vuelven cada vez más estrictas en cuanto al contenido de azufre en la gasolina, para cumplir con los estándares de emisiones Tier 4 y Tier 5, se exige que el contenido de azufre en la gasolina sea inferior a 50 ppm y 10 ppm, respectivamente. Con las tecnologías actuales de desulfuración avanzada, es posible lograr ese nivel de contenido de azufre en la gasolina. Sin embargo, las tecnologías actuales de desulfuración del gas licuado dificultan que el contenido de azufre en el MTBE sea inferior a 50 ppm; lograr un nivel inferior a 10 ppm resulta aún más difícil. Aunque en nuestro país existen numerosas plantas de producción de MTBE en construcción o en fase de planificación, en el futuro los recursos de C4 en el país se volverán cada vez más escasos. Por lo tanto, la tasa real de operación de las plantas de MTBE será limitada. Al mismo tiempo, debido a la diversificación de las fuentes de recursos C4, los recursos C4 con bajo contenido de azufre serán aún más escasos. Por lo tanto, la cantidad de MTBE que pueda producirse para cumplir con los estándares de gasolina nivel 4 y 5 no será muy grande. A medida que los estándares de la gasolina para automóviles mejoran y el contenido de azufre disminuye, crece la necesidad de tecnologías para producir MTBE con bajo contenido de azufre. Por lo tanto, el MTBE con bajo contenido de azufre será muy buscado. La tecnología de alquilación es una técnica importante para producir gasolina limpia. El isobutano reacciona con olefinas de bajo peso molecular (generalmente se pueden incluir las olefinas de C3 a C5; la más utilizada actualmente es el buteno) bajo la acción de catalizadores ácidos fuertes (generalmente ácido sulfúrico o ácido fluorhídrico), lo que da como resultado una gasolina alquilada (cuyo principal componente es el isooctano). Se trata de una mezcla de alquenos isoméricos. En comparación con la gasolina catalítica, que contiene grandes cantidades de olefinas, y con la gasolina de reingeniería, que contiene grandes cantidades de aromáticos, esta sustancia presenta ventajas como un alto índice de octano, una pequeña diferencia entre los dos índices de octano, baja volatilidad, ausencia de olefinas y aromáticos, y un bajo contenido de azufre. Al añadirla a la gasolina, se puede disminuir la cantidad de componentes dañinos como olefinas, aromáticos y azufre, al mismo tiempo que se mejora el índice de octano y las propiedades antiestallido de la gasolina. Por lo tanto, es un componente ideal para una gasolina limpia para automóviles. En comparación con la gasolina de craqueo catalítico, la gasolina de reestructuración, la gasolina de isomerización y la gasolina de éterificación, la gasolina alquilada no contiene aromáticos ni olefinas. Además, tiene un contenido muy bajo de azufre. Posee un alto índice de octano y una baja presión de vapor, lo que la convierte en la gasolina más adecuada para uso en vehículos. Aunque los niveles de desarrollo de la industria petrolera varían entre los diferentes países del mundo, así como la estructura de las plantas de refinación y los niveles de desarrollo económico de cada país, lo que hace que los estándares para la gasolina difieran de un lugar a otro. Además, existe una gran diferencia en el momento en que se aplican dichos estándares. No obstante, en general, los estándares para la gasolina tienden a ser más bajos en cuanto al contenido de azufre, olefinas y aromáticos. La alquilación desempeñará un papel cada vez más importante en la mejora de la calidad de la gasolina en el futuro. La proporción de gasolina alquilada en nuestro país es muy baja. A nivel mundial, en la composición de la gasolina mezclada en los Estados Unidos, la gasolina obtenida por craqueo catalítico representa el 38 %, la gasolina obtenida por reestructuración química representa el 24 %, y la gasolina obtenida por alquilación representa aproximadamente el 15 % ； En California, donde los requisitos de calidad de la gasolina son los más estrictos, la proporción de gasolina alquilada alcanza entre el 20 y el 25 %. Aunque los componentes de la gasolina en la Unión Europea son principalmente gasolina reformada, la proporción de gasolina alquilada es mucho mayor que en nuestro país; representa aproximadamente el 6%. En cuanto a los componentes de la gasolina mezclada en nuestro país, la gasolina obtenida por craqueo catalítico representa aproximadamente el 77%, mientras que la gasolina obtenida por reestructuración constituye alrededor del 15%. Por su parte, la proporción de gasolina obtenida por alquilación es de solo un 0,2%. Debido a los altos niveles de azufre y de olefinas, la densidad de la gasolina obtenida por craqueo catalítico es excesiva. Esto hace que el costo y la dificultad para mejorar la calidad de la gasolina en el país sean elevados. Por ello, la velocidad de mejora en la calidad de la gasolina es lenta, y la implementación de nuevos estándares se retrasa. Como resultado, los estándares de calidad de la gasolina en el país siguen estando por detrás de los estándares de emisiones de los automóviles. En comparación con regiones donde la industria de refinación está bien desarrollada, como Estados Unidos y Europa, en nuestro país hay pocos equipos de alquilación y su tamaño es reducido. Por lo tanto, la proporción de gasolina alquilada en la mezcla de gasolina es baja, lo que significa que su contribución a las propiedades de los productos de gasolina también es escasa. En el futuro, existen grandes posibilidades de desarrollo para los equipos de alquilación en nuestro país. La capacidad de los plantas de alquilación en el país está aumentando rápidamente. Según las estadísticas, la capacidad total de los dispositivos de alquilación existentes en nuestro país es de 2,345 millones de toneladas al año. De esta cantidad, la capacidad de los dispositivos de alquilación en la provincia de Shandong asciende a 1,19 millones de toneladas al año, lo que representa el 50,7% de la capacidad total nacional. Se planea que, en los próximos 5 años, la capacidad de los nuevos dispositivos de alquilación llegue a 7,37 millones de toneladas al año. Si todas las instalaciones de alquilación mencionadas anteriormente se construyen y ponen en funcionamiento a tiempo, para el año 2017 la capacidad total de producción de estas instalaciones en nuestro país podría llegar a los 9,7 millones de toneladas al año, lo que representa más del triple de la capacidad actual. Además de las instalaciones de alquilación, en el país hay numerosos proyectos de procesamiento avanzado de los compuestos de carbono número cuatro en fase de construcción o planificación, como los de isomerización, acetato de butilo secundario, aromatización, butadieno y deshidrogenación de isobutano. Los materiales utilizados en estos proyectos son compuestos de carbono número cuatro como éteres o isobutano. Según las estimaciones de los proyectos en curso de procesamiento avanzado del carbono cuatro en nuestro país, la demanda de este producto aumentará en más de 21,5 millones de toneladas durante los próximos 5 años. Por otro lado, el aumento en la producción de carbono cuatro será limitado, rondando las 10 millones de toneladas. Por lo tanto, habrá una gran escasez de materias primas para los proyectos de procesamiento avanzado del carbono cuatro, incluidos los equipos de alquilación. Como resultado, la tasa real de operación de estos proyectos será limitada. Estimamos que la tasa real de operación de las nuevas plantas de alquilación en el futuro estará entre el 30 % y el 50 %. Teniendo en cuenta la tasa de operación de las instalaciones existentes, estimamos que para el año 2017 la producción nacional de gasolina alquilada será de entre 4,5 y 5 millones de toneladas. En el futuro, podría haber escasez de gasolina alquilada. Entre los años 2000 y 2012, la tasa de crecimiento compuesta de la producción nacional de gasolina fue del 6,7%. En el año 2012, la producción nacional de gasolina alcanzó los 89,756 millones de toneladas, lo que representa un aumento del 10,25% en comparación con el año anterior. Si en el futuro la producción nacional de gasolina mantiene una tasa de crecimiento del 6% anual, para el año 2017 la producción nacional de gasolina alcanzará los 120 millones de toneladas. A medida que mejore la calidad de los productos petrolíferos refinados en el país, si para el año 2017 la proporción de gasolina alquilada entre los componentes utilizados en la producción de gasolina en el país alcanza el nivel actual de la Unión Europea (6%), entonces la demanda total de gasolina alquilada ascenderá a aproximadamente 7,2 millones de toneladas. Esa cantidad superaría la producción de gasolina alquilada en ese mismo año. Según estos cálculos, en el futuro podría producirse un déficit de más de 2 millones de toneladas en el suministro de gasolina alquilada en nuestro país. Contenido relacionado: 1. Tabla de comparación entre aceites aromáticos, aceites alquilados y gasolina según las normas nacionales.
**Tabla 1: Tabla de comparación entre aceites aromáticos, aceites alquilados y gasolina según las normas nacionales**
| Parámetro | Estándar Nacional IV | Aceite alquilado 93# | Aceite aromatizado |
|-----------|----------------------|---------------------|-------------------|
| Densidad/g/ml | 0.72-0.75 | 0.695-0.70 | 0.702 |
| Índice de octano (método de investigación) | 93 | 94-98 | 92 |
| Punto de ebullición inicial/°C | 35 | 40 | 40 |
| Punto de ebullición final/°C | 205 | 195 | 193 |
| Presión de vapor saturado/kPa | 42-85 | 50 | 56 |
| Contenido de azufre (PPM) | No más de 50 | 53 | — |
| Contenido de benceno (% en volumen) | No más de 1.0 | — | 0.5-1.5 |
| Contenido de resinas (mg/100 ml) | No más de 5 | — | 3.4 |
| Corrosión por cobre (50°C, 3 h)/nivel | No más de 1a | 1a | 1a |
| Tiempo de inducción/minutos | No menos de 480 | No menos de 600 | 58 |
| Contenido de hidrocarburos/% | Aromáticos: no más del 40%; Alquenos: no más del 28% | 95% de alquenos saturados | 80.7% de alquenos, 5.7% de aromáticos |
**Notas:** Las especificaciones para la gasolina 93# según el estándar Nacional IV se basan en GB17930-2011. Las especificaciones para los aceites aromatizados y alquilados provienen de un único fabricante; por lo tanto, estos valores no representan a todos los fabricantes. 2. Análisis de la oferta y demanda mundial de aceites alquilados. Los aceites alquilados son un componente importante de la gasolina; su composición está formada principalmente por isooctano, que es un isómero de alqueno de C8. Los aceites alquilados de alta pureza también pueden ser considerados como isooctano. La alquilación en la industria petrolera es, por lo general, un proceso en el cual el isobutano reacciona con olefinas de cadena C3-C5, en presencia de un catalizador ácido fuerte, para generar aceites alquilados. Desde que en 1938 se logró por primera vez la industrialización del proceso de alquilación en el mundo, los aceites alquilados se han convertido en un componente importante dentro de la composición de los productos obtenidos en las refinerías. El índice de la gasolina, también conocido como número de octano, se refiere a la capacidad de la gasolina para resistir la detonación. “El “óxido de octano” recibe su nombre del isooctano; el óxido de octano del isooctano tiene un valor de óxido de octano de 100. En realidad, dado que el aceite alquilado contiene una parte de isómeros de alquenos C8 además del isooctano, su índice de octano está entre 93 y 97. El número de octano del aceite alquilado es significativamente más alto que el de los componentes obtenidos por craqueo catalítico; también es ligeramente superior al de los componentes provenientes de la gasolina reformada. Además, tiene un bajo contenido de azufre y no contiene olefinas ni aromáticos, ni oxígeno. Al ser utilizado como componente para la mezcla de combustibles, no está sujeto a las limitaciones relacionadas con el contenido de olefinas, aromáticos o oxígeno. Al añadir aceite alquilado a la gasolina, se pueden lograr los siguientes efectos: 1) Aumentar el número de octano de la gasolina, compensando así la disminución en su valor de octano causada por la falta de plomo ； 2) Se diluyeron los olefinos y las impurezas dañinas como el S y el N en los componentes de la gasolina FCC, de modo que su contenido se ajuste a los estándares o esté cercano a ellos ； 3) También tiene un efecto diluyente en el contenido de aromáticos, incluido el benceno, en los componentes de la gasolina reestructurada. Por lo tanto, el aceite alquilado (o isooctano) es un componente de gasolina casi perfecto. La capacidad de refinación mundial aumentó de 76,07 millones de barriles/día en 1996 a 88,96 millones de barriles/día en 2011, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 1,0%. Mientras tanto, la capacidad de alquilación en todo el mundo aumentó de 1,66 millones de barriles/día en 1996 a 2,10 millones de barriles/día en 2011, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 1,5%. En el año 2012, el 65% de la capacidad de producción de alquilados en todo el mundo se encontraba en Norteamérica. Asia y Europa representan el 15% y el 14%, respectivamente. El país con mayor capacidad de alquilación en el mundo es **Estados Unidos**; en el año 2012, su capacidad alcanzó los 1,15 millones de barriles por día, lo que representa el 55% de la capacidad total de alquilación a nivel mundial. En cuanto a la proporción de la capacidad de alquilación en relación con la capacidad total de procesamiento del petróleo crudo, Norteamérica ocupa el primer lugar, con un 6,2% en el año 2012 ； La capacidad de alquilación en Europa representa el 1,2% de su capacidad total de procesamiento de crudo ； Asia: 1,0% ； China solo tiene el 0,56 %. Las diferencias en la estructura de los componentes de la gasolina entre los distintos países están relacionadas con las normas de calidad de la gasolina y la capacidad de refino de cada país. Las normas de gasolina en Estados Unidos imponen las restricciones más estrictas en cuanto al contenido de olefinas y aromáticos; por lo tanto, es necesario añadir grandes cantidades de aceite alquilado para cumplir con dichas normas. Las normas europeas para la gasolina imponen restricciones bastante estrictas en cuanto al contenido de olefinas, mientras que las restricciones relativas al contenido de aromáticos son más generales. Por lo tanto, la proporción de gasolina reformada es alta, la proporción de gasolina catalítica es baja, y la proporción de aceites alquilados es moderada. La norma nacional IV que se aplica actualmente en China establece requisitos en cuanto al contenido de olefinas y aromáticos que difieren ligeramente de los estándares europeos. Estas diferencias son aún mayores en comparación con los estándares estadounidenses. Además, la estructura de la industria petrolera hace que la gasolina obtenida por craqueo catalítico ocupe una proporción excesivamente alta, mientras que la gasolina obtenida por reestructuración tiene una proporción baja, y la gasolina obtenida por alquilación tiene una proporción muy baja. La mejora de las normas para la gasolina y el aumento en el consumo de automóviles han generado la necesidad de que los componentes de la gasolina tengan un alto índice de octano. El número de octano del aceite alquilado es solo ligeramente menor que el del MTBE; es similar al de la gasolina reformada. Es significativamente mayor que el de la gasolina obtenida por craqueo catalítico (que representa la mayor proporción en la composición de la gasolina en China). La demanda de este tipo de aceite será impulsada, sin duda, por la necesidad de contar con un alto número de octano. La mejora en las normas de la gasolina se refleja principalmente en requisitos como la reducción del azufre, el manganeso y los olefinos. Esta tendencia de cambio provocará una pérdida en el octanaje (indicador de la resistencia de la gasolina a la detonación), por lo que será necesario aumentar la proporción de componentes con alto octanaje para compensarlo. Entre los componentes de alto número de octanos, aunque el MTBE tiene un número de octanos de 115, su uso está limitado por el contenido de oxígeno; por lo tanto, su proporción en las mezclas ya se encuentra cerca del límite permitido en el país. La proporción de aceite alquilado, como componente de alquenos de alto octanaje, aumentará. De acuerdo con los principios de optimización de los componentes utilizados en la mezcla de combustibles, a medida que avanzan las normas para la gasolina, esperamos que la proporción óptima de adición de aceites alquilados aumente del 2% (estándar Nacional III) al 3% (estándar Nacional IV), y posteriormente al 6% (estándar Nacional V). Estos aumentos representarían un incremento del 63% y 78%, respectivamente. A largo plazo, la tendencia al mejoramiento en el consumo de automóviles impulsará la demanda de gasolina de alto octanaje, lo que a su vez aumentará la demanda de los componentes con alto octanaje. Según el modelo de optimización de componentes, bajo la norma Nacional IV, las proporciones óptimas de adición de aceite alquilado para los tipos 90#, 93# y 97# son del 0%, 0% y 22%, respectivamente. Porque, en el proceso de aumento del número de octano de 90# a 93#, se puede lograr un mayor valor de octano aumentando la proporción de MTBE ； Y durante el proceso de aumento de la calidad del combustible, de 93# a 97#, dado que la adición de MTBE ya ha alcanzado su límite máximo (debido a las restricciones en cuanto al contenido de oxígeno), para aumentar el número de octanos es necesario incrementar la proporción de aceite alquilado y gasolina reestructurada. Por lo tanto, la mejora en el consumo de automóviles, que conlleva un aumento en la demanda de gasolina de 97#, impulsará efectivamente la demanda de aceites alquilados. A medida que se van mejorando las normas para la gasolina (la norma nacional IV entró en vigor en 2014) ； (A partir de 2018 se comenzó a aplicar la norma nacional V). El mercado de aceites alquilados en nuestro país aumentó de 1,85 millones de toneladas en 2013 a 7,5 millones de toneladas en 2018, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 32% ； La proporción en la gasolina aumentó del 2% al 6%. Los años 2014 y 2018 fueron años clave para la actualización de las normas, y se espera que la demanda de aceites alquilados aumente significativamente. (Las hipótesis de cálculo incluyen: una tasa de crecimiento anual compuesta del 7% en la demanda nacional de gasolina, y un aumento gradual año tras año en la proporción de gasolina de alta octanaje consumida).