經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國煉油能力已經(jīng)躍居世界第二，煉油技術(shù)的發(fā)展成果喜人。如今，人口紅利、資源紅利、全球化紅利等傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)活力逐步減弱，我國煉油工業(yè)也面臨著資源、環(huán)保、市場(chǎng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)等多方面的變化。煉油工業(yè)應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)對(duì)？中國工程院院士李大東提出了思路。

中國工程院院士李大東：以技術(shù)提升應(yīng)對(duì)市場(chǎng)之變

2016年，我國煉油能力達(dá)到了7.83億噸/年，約占世界煉油能力的16%，位居世界第二位。同時(shí)，我國石油煉制技術(shù)經(jīng)過幾十年的自主創(chuàng)新，逐步形成了一個(gè)完整的技術(shù)體系，依靠自主技術(shù)可以建設(shè)千萬噸級(jí)的現(xiàn)代化煉廠。但去年實(shí)際加工原油只有5.4億噸，生產(chǎn)汽油、柴油、煤油三大類成品油合計(jì)3.48億噸，煉廠的平均開工負(fù)荷為69.1%，產(chǎn)能過剩顯而易見。

從市場(chǎng)需求來看，盡管成品油的消費(fèi)仍然呈增長趨勢(shì)，但已經(jīng)出現(xiàn)了變化：汽油和煤油的剛性需求較快增長，柴油峰值已經(jīng)過去，出現(xiàn)消費(fèi)下降。2016年的柴汽比降至1.39，預(yù)計(jì)到2020年，柴汽比進(jìn)一步下降為1.2，甚至1.1。

再看成品油質(zhì)量，我國成品油升級(jí)步伐不斷加快。由于全國供應(yīng)國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)汽柴油的時(shí)間提前了1年，我國已于今年執(zhí)行了國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，北京市于今年1月開始執(zhí)行京Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)要求汽油中苯、芳烴、烯烴含量大幅降低。油品質(zhì)量升級(jí)還在持續(xù)，我國將于2019年執(zhí)行國Ⅵ車用汽油A階段標(biāo)準(zhǔn)和國Ⅵ柴油標(biāo)準(zhǔn)，到2023年將執(zhí)行國Ⅵ車用汽油B階段標(biāo)準(zhǔn)。

國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)汽油與國Ⅴ相比，硫含量的指標(biāo)沒有變化，仍然是10ppm，與歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)是一致的。汽油標(biāo)準(zhǔn)的變化主要體現(xiàn)在苯含量和芳烴含量：苯含量從1%下降至0.8%，略低于歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)（1%）；芳烴含量從40%降至35%，與歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)相等；烯烴含量則要求從24%，下降到A階段的18%，再下降到B階段的15%，逐步接近歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)（10%）。

國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)柴油與國Ⅴ相比，硫含量仍然為10ppm，與歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)持平；多環(huán)芳烴含量從11%下降至7%，略低于歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)（8%）。從國內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)的裝置情況來看，由柴油加氫裝置將產(chǎn)品中多環(huán)芳烴含量降至7%以下，應(yīng)該沒有什么問題。

因此，今后我國煉油工業(yè)的主要任務(wù)是在控制煉油能力過快增長的同時(shí)，努力調(diào)整裝置和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，更加高效地利用石油資源，促進(jìn)生產(chǎn)過程清潔化和油品質(zhì)量升級(jí)，降低柴汽比，加強(qiáng)油化結(jié)合，以形成滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

要想完成上述任務(wù)，我們需要去探索煉油工業(yè)今后的發(fā)展路徑。

作為企業(yè)，首先要考慮未來煉什么油?，F(xiàn)在我國所加工的原油中，進(jìn)口原油占比已經(jīng)超過65%，今后這個(gè)比例還會(huì)上升，因此煉什么性質(zhì)的原油，我們必須要從全球剩余可采儲(chǔ)量來考慮。

從全球來看，剩余石油可采儲(chǔ)量可供很長時(shí)間使用，但質(zhì)量在變差。世界原油質(zhì)量呈現(xiàn)出含硫和高硫原油比例增加、重質(zhì)原油比例增加的趨勢(shì)。

數(shù)據(jù)顯示，2010年全球原油產(chǎn)量39.14億噸，其中含硫和高硫原油占75%。全球剩余可采儲(chǔ)量中硫含量大于1.5%的高硫原油約占70%。

無論是從資源的角度，還是從效益的角度看，煉制劣質(zhì)原油是煉油工業(yè)今后必然的選擇。為應(yīng)對(duì)這樣的市場(chǎng)變化，煉油工業(yè)應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地提升石油資源高效利用、清潔燃料生產(chǎn)、多產(chǎn)汽油、油化結(jié)合等關(guān)鍵技術(shù)（完）。

1、多產(chǎn)汽油和航煤的技術(shù)

我國成品油市場(chǎng)消費(fèi)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化，柴油消費(fèi)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，多產(chǎn)汽油、航煤的技術(shù)需要重視。

幾十年來，催化裂化生產(chǎn)汽油為煉油工業(yè)帶來了很大的效益，但問題也不容忽視，比如煙氣脫硫、二氧化碳排放等問題。解決這一問題的思路是將催化裂化的原料全部加氫處理。加氫處理后，產(chǎn)品汽油大幅增加，柴汽比下降，煙氣SOx（硫的氧化物）和二氧化碳大幅減少。

在降低柴汽比、市場(chǎng)對(duì)BTX（苯、甲苯、二甲苯）需求量增加的背景下，對(duì)催化柴油（LCO）的裂化生產(chǎn)汽油或芳烴也是調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的方式之一。針對(duì)催化柴油多環(huán)芳烴含量高的特點(diǎn)，石科院開發(fā)了加氫裂化（RLG）技術(shù)、加氫處理—催化裂化技術(shù)（LTAG），可以將催化柴油中的多環(huán)芳烴有效地轉(zhuǎn)化為汽油組分或單環(huán)芳烴。

石科院開發(fā)了RLG技術(shù)專用精制催化劑RN-411，實(shí)現(xiàn)了在脫氮和多環(huán)芳烴飽和時(shí)最大程度保留單環(huán)芳烴，并開發(fā)了專用裂化催化劑RHC-100，實(shí)現(xiàn)四氫萘類有效開環(huán)、烷基苯類有效斷側(cè)鏈、最大程度保留BTX組分。還有很重要的一點(diǎn)，上海石化65萬噸/年RLG裝置生產(chǎn)的重汽油中未檢出烯烴，這對(duì)產(chǎn)品滿足新的油品標(biāo)準(zhǔn)有著重要意義。

用直餾煤油餾分生產(chǎn)航空煤油，需要解決的主要問題是脫硫醇。石科院開發(fā)的航空煤油臨氫脫硫醇技術(shù)（RHSS），已經(jīng)開發(fā)了第二代催化劑及與之相適應(yīng)的臨氫脫硫醇工藝，可以大大提高處理能力或原料的適應(yīng)性。該技術(shù)通過臨氫催化反應(yīng)，脫除直餾噴氣燃料中的硫醇和環(huán)烷酸、羧酸等酸性組分，同時(shí)改善產(chǎn)品顏色，降低總硫含量，提高航空煤油煙點(diǎn)。

2、清潔燃料生產(chǎn)技術(shù)

這幾年，社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)越來越重視，國家的環(huán)保要求也不斷提升，中國石化的煉廠紛紛升級(jí)改造裝置，主要的內(nèi)容之一是降低成品油中的硫含量。

汽油方面，由于投資低、操作簡(jiǎn)便，當(dāng)今世界上主流的工藝是催化裂化汽油選擇性加氫脫硫技術(shù)。石科院開發(fā)的RSDS技術(shù)在十幾套裝置上進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展到了第三代，生產(chǎn)國Ⅴ汽油時(shí)辛烷值損失比第二代技術(shù)減少0.5~1.2個(gè)單位。上海石化采用第三代RSDS技術(shù)的裝置2014年6月投產(chǎn)，生產(chǎn)國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)汽油，至今連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，硫含量始終在10ppm以下，辛烷值損失在0.5左右。

從國家標(biāo)準(zhǔn)能看到，國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)汽油硫含量已經(jīng)與歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)持平，升級(jí)到國Ⅵ時(shí)，硫含量要求不變，但對(duì)烯烴、芳烴含量提出了更高的要求。要在保持高辛烷值的前提下，滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，須加入異構(gòu)烷烴的組分，這是企業(yè)今后必須要面對(duì)的情況。

現(xiàn)在生產(chǎn)異構(gòu)烷烴的技術(shù)主要是烷基化技術(shù)和碳五/碳六異構(gòu)化技術(shù)。

石科院在開發(fā)第二代碳五/碳六異構(gòu)化技術(shù)時(shí)，開發(fā)了超強(qiáng)酸型催化劑。中國石化采用第二代碳五/碳六異構(gòu)化技術(shù)對(duì)湛江東興石化原有的異構(gòu)化裝置升級(jí)改造，增加了加氫預(yù)處理單元和干燥單元，原沸石型催化劑更換為超強(qiáng)酸型異構(gòu)化催化劑，數(shù)量從18噸降至13.5噸。截至目前，裝置連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一年多，產(chǎn)物一次通過的辛烷值從改造前的82提高到85。

中國石化具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ZCA-1固體酸烷基化技術(shù)以異丁烷和丁烯為原料，采用固體酸催化劑和經(jīng)濟(jì)高效的固定床工藝，生產(chǎn)清潔的烷基化汽油，從根源上避免了液體酸烷基化的安全和環(huán)境等問題，是一項(xiàng)綠色的烷基化工藝技術(shù)。

從采用該烷基化技術(shù)的中型裝置運(yùn)行11000小時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)果看，研究法辛烷值（RON）平均為95.6，馬達(dá)法辛烷值（MON）平均為92.5，烯烴轉(zhuǎn)化率100%，穩(wěn)定性非常好。隨后在燕山石化進(jìn)行工業(yè)側(cè)線試驗(yàn)，穩(wěn)定運(yùn)行3600小時(shí)的數(shù)據(jù)表明，RON平均為96.5，運(yùn)行結(jié)果令人滿意。

柴油方面，可選用柴油超深度脫硫技術(shù)（RTS）。該技術(shù)使用高脫硫和高加氫性能的非貴金屬加氫催化劑，具有空速高、產(chǎn)品質(zhì)量好的特點(diǎn)。中試結(jié)果表明，硫含量高達(dá)9600ppm的原料油可精制為硫含量6ppm的柴油產(chǎn)品。RTS技術(shù)從2012年工業(yè)化以來已經(jīng)在9套工業(yè)裝置上得到應(yīng)用，其中高橋石化RTS裝置運(yùn)轉(zhuǎn)了3年多，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

3、石油資源高效利用技術(shù)

石油資源的高效利用，關(guān)鍵在于如何將渣油最大限度地轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品。這里主要涉及幾項(xiàng)技術(shù)，一是固定床渣油加氫技術(shù)（RHT），二是渣油加氫處理（RHT）與重油催化裂化的雙向組合技術(shù)（RICP），三是多產(chǎn)輕質(zhì)油的FGO選擇性加氫與選擇性催化裂化（FCC）的集成技術(shù)（IHCC），四是淺度溶劑脫瀝青—脫瀝青油加氫處理-催化裂化的組合技術(shù)（SHF）。

一般來說，當(dāng)渣油中鎳（Ni）、釩（V）等金屬含量小于200ppm時(shí)，建議采用RICP或IHCC技術(shù)；當(dāng)大于200ppm時(shí)，建議采用SHF技術(shù)。

石科院開發(fā)的RHT技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)之一是將瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子，避免形成積炭。深入認(rèn)識(shí)瀝青質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，有助于實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化。在這個(gè)基礎(chǔ)上石科院形成了構(gòu)建大孔徑通道，使瀝青質(zhì)易于擴(kuò)散的思路。迄今，石科院已經(jīng)開發(fā)了三代RHT催化劑，共在中國石化系統(tǒng)內(nèi)外的50多套次工業(yè)裝置上應(yīng)用。

將RHT技術(shù)與重油催化裂化技術(shù)相結(jié)合是常規(guī)的技術(shù)，傳統(tǒng)上是單向組合，即催化重循環(huán)油在催化裂化中自身循環(huán)。但單向組合存在一些問題，因重循環(huán)油大部分是多環(huán)芳烴，直接進(jìn)催化裂化，主要生成焦炭和干氣；而對(duì)渣油加氫而言，因渣油分子量大、黏度高，反應(yīng)速度很低，同時(shí)在渣油加氫過程中瀝青質(zhì)不斷析出形成積炭?；诖?，石科院開發(fā)了雙向組合的RICP技術(shù)，將重循環(huán)油（HCO）摻入渣油加氫進(jìn)料中，提高瀝青質(zhì)在加氫生成油中的溶解度，有效地減少催化劑結(jié)焦，提高反應(yīng)活性和穩(wěn)定性。

RICP技術(shù)于2013年在安慶石化應(yīng)用后，脫硫率、脫氮率和脫殘?zhí)柯拭黠@增加。在產(chǎn)品分布中，液化氣、汽油分別增加了2.5和0.9個(gè)百分點(diǎn)，油漿、積炭分別減少了3.5和0.6個(gè)百分點(diǎn)，總液收增加了3.3個(gè)百分點(diǎn)，而且催化劑卸出時(shí)，平均炭含量大幅度減小。

多產(chǎn)輕質(zhì)油的FGO選擇性加氫與選擇性催化裂化（FCC）的集成技術(shù)（IHCC）則針對(duì)傳統(tǒng)催化裂化的轉(zhuǎn)化率大于70%后，干氣和焦炭急劇增加的情況，做出了改進(jìn)。2015年，中國石化做出很大努力，將上海石化渣油加氫脫硫（VRDS）的尾油送至清江石化進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。結(jié)果表明，對(duì)比常規(guī)催化裂化的方案，采用IHCC方案的輕質(zhì)油收率提高10個(gè)百分點(diǎn)，且沒有油漿，干氣和焦炭分別降低1.62和2.05個(gè)百分點(diǎn)。

針對(duì)重金屬含量較高原油煉制的SHF技術(shù)，利用重溶劑丁烷或戊烷等脫除瀝青質(zhì)和重金屬，得到的脫瀝青油（DAO）收率較高（80%以上）。由于脫瀝青油的重金屬含量和瀝青質(zhì)很少，可以在中壓下加氫反應(yīng)，獲得優(yōu)質(zhì)的催化裂化原料，從而生產(chǎn)低硫、低烯烴的清潔汽油。另外，脫瀝青油加氫處理裝置的投資僅為渣油加氫裝置投資的三四成，催化劑用量?jī)H為后者的1/4，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。