摘要：综述了我国裂解碳五资源利用的现状，分析了我国与国外先进水平的差距及其产生的原因，指出缩小这些差距的迫切性。

关键词：中国，裂解碳五，深加工利用，研究

裂解碳五是石油烃裂解生产乙烯的副产物，其产量一般为乙烯产量的2%～15%。我国乙烯装置主要以石脑油和加氢裂化尾油为裂解原料，副产的碳五馏分为乙烯产量的10%～15%。随着我国乙烯工业的快速发展，裂解碳五资源成为提高乙烯装置综合竞争力不可忽视的资源，越来越受关注和重视。目前，石油化工行业在碳五资源利用的重要意义、国内外发展趋势以及我国碳五资源总量、分布特点、馏分构成、分离技术、利用途径、利用模式和方案实施等方面形成了普遍共识，有利于我国碳五资源的深加工利用。

但目前我国碳五资源利用方式的同质化现象严重、组分间协同利用能力差，在碳五资源利用和下游产业发展上与国外先进水平存在较大差距，也是碳五资源利用亟待解决的问题。

1  我国对裂解碳五资源的利用

裂解碳五资源作为乙烯装置的副产资源，资源总量和利用程度与乙烯工业的发展密不可分。2011年全球乙烯总产能约1.4亿吨/年，其中美国2 600万吨/年、中国1 520万吨/年、沙特1 400万吨/年、日本700万吨/年，位居产能前四位。在上述国家中，日本和美国是碳五资源利用最好和最充分的国家，其中日本Zeon公司和美国埃克森美孚碳五资源的综合利用率均在75%以上，是全球碳五资源利用最好的公司。

中国是全球第二大乙烯生产国，2011年乙烯产量1 440万吨，由于75%以上的乙烯原料为石脑油，碳五资源副产较多，是全球碳五资源最多的国家。随着碳五资源量的持续增加，中国碳五资源的利用程度和利用率正在逐步深入和提高。

石脑油是我国主要的乙烯裂解原料，在深度裂解时碳五资源的典型组分及含量依次为：双环戊二烯24.9%、异戊二烯23.3%、间戊二烯19.5%、戊烷14.1%、甲基丁烯5.8%和戊烯4.2%，其他8.3%。以石脑油为裂解原料的碳五馏分典型组分及下游应用情况见表1。

表1  以石脑油为裂解原料的碳五馏分典型组分及下游应用情况    m%

裂解碳五组分间沸点比较接近，有的组分间易于形成共沸物，采用普通蒸馏方法难以分离，工业上一般利用环戊二烯易于二聚成高沸点双环戊二烯的特点，采用先加热二聚的方法分离出环戊二烯，然后通过溶剂萃取蒸馏分离出异戊二烯和间戊二烯。

目前，我国碳五组分的利用分为3种情况：一是将各组分进行全分离加以利用；二是混合碳五馏分直接利用；三是部分分离进行利用。由于我国拥有自主知识产权的碳五全分离技术，该技术已成为我国碳五利用的主流模式，在现有的13套、总能力为104.9万吨/年碳五分离能力中，全分离装置约有6套，能力约82万吨/年，占到总分离能力的78.1%。目前，在建(41万吨/年)和拟建(70万吨/年)的碳五分离装置全部采用全分离工艺。

目前，我国另有约23万吨/年的碳五分离能力为部分分离能力，装置规模普遍较小，主要分离双环戊二烯、间戊二烯等单一组分。见表2。

在碳五分离技术上，我国形成了以中国石化为骨干企业的研发群体，已经研发出具有完全知识产权的6.5万吨/年碳五全分离成套技术，并在中国石化上海石化建有6.5万吨/年和15万吨/年2套碳五全分离装置。目前，国内其他碳五全分离装置基本采用该技术，或该技术的衍生技术。

在碳五资源的利用上，我国初步形成以国有企业(中国石化和中国石油)、民营企业、合资企业为主的多元化利用格局。目前，我国碳五组分利用主要集中在异戊二烯、双环戊二烯和间戊二烯等双烯烃组分上，其中以异戊二烯为最高，是迄今我国利用率和附加值最高的碳五组分。我国在异戊二烯资源的利用上，已经实现了丁基橡胶、SIS和异戊橡胶等下游产品的规模化生产，产业链较为完整，生产集中度较高、下游市场开拓较好；而间戊二烯和双环戊二烯则相对较差，下游用户较为分散，主要以民营企业和外资企业为主，生产集中度低、产品以中低端为主。我国现有碳五组分下游装置构成见表3。

表2  我国主要碳五分离装置能力    万吨/年

表3  我国现有碳五组分下游装置构成

注：①乙丙橡胶第三共聚单体。

2  我国在裂解碳五资源利用上与国外的差距

我国在碳五资源量、分离技术和丁基橡胶、SIS、异戊橡胶等下游产品生产技术等关键环节的突破，促进了我国碳五资源利用的产业化进程。目前，我国在碳五组分全分离技术、单套分离装置规模和组分异戊二烯的利用模式上，与国外相比没有明显差距。

但是，由于我国在双环戊二烯、间戊二烯等组分的下游应用上，特别是在石油树脂生产技术上缺乏自主、核心的生产技术，致使我国在碳五资源利用上过分依赖异戊二烯，碳五资源的综合利用水平难以整体提高。这种情况如不有效解决，将有可能影响到未来我国碳五资源的持续、有效利用。

目前，我国碳五组分利用与国外先进水平间的差距，主要体现在下游产品的研发能力上。这种差距既包括丁基橡胶、异戊橡胶、SIS等我国已经拥有自主知识产权的产品和技术上，也包括碳五石油树脂特别是加氢石油树脂、高纯度双环戊二烯生产等传统领域以及环烯共聚物、聚双环戊二烯(RIM)等新兴领域上。

2.1  丁基橡胶为代表的既有产品和既有技术

目前，我国在碳五下游利用上，具有完全知识产权的技术为丁基橡胶、SIS和异戊橡胶生产技术，其中SIS为中国石化原创技术，丁基橡胶和异戊橡胶均为引进集成技术。目前，发展最好、与国外综合差距相对较小的是丁基橡胶，已经形成9.5万吨/年的生产能力。本文仅从丁基橡胶专利申请情况，说明我国与国外先进水平的差距。

从专利申请数量分析，截至 2011年11月12日，全球范围内丁基橡胶领域的专利申请量为3 968件，中国为295件。中国专利总量的72%为外国人提出的外源申请量。

从专利申请人构成分析，国外申请人以公司和企业为主，美国埃克森美孚和德国朗盛的申请量之和占到全球总量的62%，占到中国总量的54%。中国专利申请人以高校为主，前10名中只有中国石化1家企业，企业创新主体地位较弱，专利数量没有形成规模效应，对市场的实质控制力较差。

从专利内容分析，国外以原创性的生产技术为主，我国以应用技术为主。在生产技术方面，美国以原创为主，为主要技术输出国；中国为技术输入国，国外来华申请量是中国申请量的2.7倍；在应用技术方面，国外来华申请量是中国申请量的0.27倍。我国丁基橡胶专利申请主要集中在技术门槛相对较低的应用研究领域，对丁基橡胶发展和参与市场竞争起关键作用的生产技术研发处于明显劣势。见表4和表5^[1]。

表4  丁基橡胶生产技术全球申请排