關鍵詞:中國 煉油技術 創新 展望
1中國煉油工業發展成就
1.1中國煉油能力快速增長
進入21世紀以來,中國煉油工業得到了快速發展。國內煉油能力從2000年的280Mt/a增至2015年的750Mt/a,年均增長率6.7%,成為僅次于美國的全球第二大煉油國,也是同期全球煉油能力增長最快的國家。
中國煉油能力的增長,主要來自于以下三個方面:一是新建煉廠的建成投產,包括2008年投產的12Mt/a青島煉化、200年投產的12Mt/a惠州煉油、2010年投產的Mt/a廣西石化、2014年投產的10Mt/a四川石化和2015年投產的12Mt/a泉州石化等;二是部分現有煉廠的擴能改造,主要包括鎮海、大連、茂名、金陵、揚子等是地方煉油能力快速增長,占全國煉油能力的比例逐步上升。2015年,國內各公司所擁有的煉油能力狀況如表1所示。
2015年,中國煉廠原油加工量為522Mt,生產成品油38Mt,其中汽油121.04Mt,煤油36.59Mt、柴油180.08Mt;成品油消費量為315Mt.其中汽油114.33Mt、煤油27.44Mt、柴油173.05M。2015年成品油出口25.44Mt.進口4.08Mt.
1.2裝置結構調整加快,大型化、基地化特點明顯
為適應原油品質劣質化、交通運輸燃料需求增加、燃料清潔化步伐加快的趨勢,中國煉油裝置結構調整步伐加快,主要表現在加氫裂化、加氫精制占常壓蒸餾能力的比例顯著提高,延遲焦化,催化重整比例較快增長,而催化裂化比例相應下降。2000-2005年中國練油裝置結構變化如表2所示。
近年來,中國煉廠改擴建和新建煉油工程中的單系列裝置規模腰創新高,如12Mt/a常減壓燕、3.5Mt/a重油催化裂化、4Mt/a加氫裂化、2.1Mt/a催化重整、3.9Mt/a渣油加氫、42Mt/a延遲焦化(兩爐四塔)、4.1Mt/a柴油加氫等大型生產裝置,均已成功投產,煉廠技術經濟指標明顯提升,裝置大型化的優勢充分顯現。
截至2015年年底,中國已擁有千萬噸級煉28座,合計煉油能力364Mt/a,約占全國煉油能力48.6%，其中，中國石化值海煉化分公司、中國石化茂名分公司、中國石化金陵分公司和中國石油大連石化煉油規模均已超過20Mt/a。
1.3 煉化一體化取得成效
煉化一體化可以優化資源配置,即利用煉油的規模優勢,應用“油則油,直烯則烯
官芳則芳”的煉油理念,使寶貴的石油資源得到合理優化利用同時,集中綜合利用煉廠和石化裝置的各種產品和中間產物,方便原料和產品的集中進出,提升設施共享水平,減少水、電、汽、熱、風等公用工程系統的投資和費用,提高經濟效益。中國煉油工業依托萬噸級大型煉廠的建設,結合大型乙烯工程的新建或改擴建,已經形成了一批大型煉化一體化基地企業,明顯提升煉油業務的競爭力、如表3所示。
1.4加工原油適應性顯著增強
中國煉油工業持續進行結構調整,加工原油的適應性明顯增強,高酸、高硫等劣質原油加工能力擴大。
2000年,中國石化高含硫原油加工能力為33.5Mt/a,2015年已增加到148.3Mt/a.形成了鎮海、金陵、茂名、上海等一大批高含硫原油加工基地;含酸原油加工能力得到快速發展.2015年已達到34.5M/a形成了青島石化、武漢、齊魯、金陵、石家莊等一批含酸原油加工基地。
2000年,中國石油高含硫原油加工能力為Mt/a,2015年已增加到26Mt/a,形成了大連西太、大連石化等高含硫原油加工基地;含酸原油加工能力得到快速發展,2015年已超過9Mt/a,形成了遼河石化、克拉瑪依等含酸原油加工基地。
中國海油含酸原油加工能力快速發展、2015年已超過30Mt/a,形成了惠州煉油、大舟山石化、中捷石化等含酸原油加工基地。
1.5油品質量逐步升級
在綠色低碳的新形勢下,環保法規要求和汽車行業對燃料質量要求趨嚴,中國油品質量升級步伐明顯加快美、歐,日實現汽油無鉛化分別用了21年、27年和12年左右的時間而中國僅用了7年左右時間,于2000年實現汽油無鉛化。
北京、上海、廣州、重慶、深圳、南京提前實施國V汽柴油標準,硫含量不高于10μg/g.2015年4月28日國務院常務會議決定,“加快成品油質量升級措施,推動大氣污染治理和企業技術升級”2016年1月1日起,東部地區11個省市供應國V標準車用汽柴油:2017年1月1日起,全國供應國V標準車用汽柴油:2017年7月1日和2018年1月1日,全國范圍內供應國V標準的柴油。
1.6節能減排和清潔安全生產水平明顯提升
在煉油技術進步和精化管理的動下,中油業節能減排工作取了明顯成效，2015年,中國石化的煉油能耗59.52kg標油/t,中國石油的煉油能耗下降到64.02kg標油/t。通過技術進步和精細化管理等下段,持續提升中國煉工業的潔生產水平,排放量指標持續下降。
1.7信息化水平提升
年來,中國煉油工業信息化取得了顯著成效,在提升煉廠競爭力方面起到了積段的推動作用2013年國資委對中央企業信息化水平進行了評價,中國石化中國石油、中國海油均進入信息化A級企業。2012年中國石化啟動了九江石化等4家煉化企業的能工廠建設試點工作,并已取得明顯成效。
在自動化層面,中國大中型煉油企業的主要生產過程基本實現了自動控制,增強了生過程操作的平穩性,提高了產品質量合格率。通過基于物聯網技術的危化品物流應用平臺提升了危化品運輸的監管能力和安全管理水平;通過基于自動控制和射頻識別技術(RFD的大型立體倉庫試點建設,實現了產品包裝、倉庫管理和裝車發貨的無人化,提升了倉庫作業效率,便于更安全高效地管理庫內貨品
在生產執行層面,通過生產執行系統(MES)、生產優化技術、生產調度系統的建設與用提升了管控水平及工作效率。在生產優化技術應用方面,利用企業工廠模型和信息平臺,實現了總部與企業網上排產、資源分配,支撐了煉廠的生產計劃優化,提高了資源利用的整體效率。在生產調度系統建設方面,通過調度優化軟件,提高了生產計劃作業人員對生產調度的預見性,精細化程度和工作效率,部分企業實現了計劃、調度系統的集成應用。
在經營管理層面,大中型煉油企業普遍應用了企業資源計劃系統(ERP),支撐了采購銷售,財務、資金等業務的高效運作,提高了企業經營管理效率;在決策分析層面,不同程地運用了商業智能分析系統,實現了源系統數據的統一抽取、統一加工,通過建立部門級應用,實現財務、銷售、采購等分析應用,可以滿足企業生產經營信息全口徑、多維度的對比分析。
2 中國煉油的技術創新
近年來,中國在以下關鍵煉油技術方面獲得重大突破,取得了一批重大技術創新成果支撐了中國煉油工業的科學可持續發展。
2.1提升煉油工業效益水平的重大技術
為提高石油資源的綜合利用效率和輕油收率,進一步提升煉油工業的整體效益水平,中國煉油工業開發了系列催化裂化技術、系列加氫裂化技術、延遲焦化高效轉化技術、劣質重油加工技術、煉廠輕烴綜合利用技術、重油催化裂解制取低碳烯烴技術、芳烴生產技術以及煉化一體化技術等。
針對中國車用汽油以催化裂化汽油為主要成分的實際情況,開發出多產異構烷烴的催化裂化工藝(MIP),靈活地控制汽油烯烴含量,降低硫含量,同時為后續開發的汽油脫硫(RSDS/SZob)技術提供辛烷值損失最小的原料,MIP與RSDS/SZob工藝的組合,構成中國車用汽油生產最具有競爭力的技術路線,以最小的經濟代價完成了國內車用汽油質量升級。在短短的10年內,MIP裝置加工能力已約占國內FCC裝置總加工能力的60??成為新一代FCC工藝。
針對煉油和煉化一體化企業的不同需求,創新開發了具有鮮明特色的加氫裂化系列技術,能夠經濟髙效地加工直餾蠟油、直餾柴油、焦化蠟油、焦化柴油、催化回煉油、催化柴油和脫瀝青油等原料,靈活或最大量地生產輕汽油、噴氣燃料、柴油等高價值清潔油品組分及飽和液化氣、石腦油和尾油等優質化工原料,已在工業上得到了廣泛應用。
延遲焦化作為脫碳徹底的熱裂化工藝,具有原料來源廣、適應性強、投資費用低的特點,是世界重油輕質化的主要途徑之一。以控制焦化爐爐管結焦為核心,采用定向反射技術通過特制燃燒器、爐管排布與爐膛結構合理分配爐管表面熱強度,合理降低最高油膜溫度,在較低的出口溫度下提高焦化爐出口轉化深度并提供盡可能多的生焦反應給熱量,形成了延遲焦化高效轉化技術。采用該技術可使焦化爐單程處理能力從250k/a提高到500~600kt/a大幅降低裝置能耗,延長裝置周期,降低干氣產率,提高輕油收率等。
針對全球劣質重油運輸及加工難點,開展系統研究,深入分析劣質重油組成結構及反應機理,自主研發出委內瑞拉超重油供氫熱裂化技術、委內瑞拉超重油延遲焦化技術、高酸原油直接催化脫羧裂化成套技術,均已成功實現工業應用。
提高煉廠輕烴的綜合利用水平,是煉廠提質增效的重要途徑,近年來國內涌現出多種煉廠輕烴加工技術,如C、C。烷烴的異構化技術、催化輕汽油醚化技術、輕烴芳構化生產高辛烷值汽油組分技術、正丁烯骨架異構化技術、叔丁醇法分離混合碳四中異丁烯技術、碳四烷基化預加氫技術、干氣/液化氣加氫生產乙烯料技術等,這些技術均已在工業應用中取得了較為理想的結果。
在對催化裂化反應過程深入理解與認識的基礎上,根據目標產物的不同,提出了重油催化裂解制取低碳烯烴的催化劑、工藝與工程設計新理念,由此形成的系列集成創新性技術如DC-plus、MCP和CPP等技術,均已實現工業化應用。同時,針對催化裂化和催化裂解工藝多產丙烯的需求,首次將具有脫氫功能的金屬封裝在ZSM-5分子篩內,以此作為催化劑活性組元可顯著提高丙烯產率和丙烯選擇性;磷改性β分子篩可強化催化裂化過程異構化反應,有利于提高催化裂化產物LPG中異丁烯選擇性和異丁烯產率。
芳烴作為一種重要的基本有機原料,其生產技術水平是一個國家石油化工發展水平的重要標志之一。近年來,芳烴生產的各單元技術已取得了顯著進步,輕烴芳構化、重芳烴輕質化、催化裂化LCO及裂化汽油轉化等增產芳烴技術得到重視和開發。開發原料多樣化、產品結構調整靈活、物耗能耗更低的芳烴成套技術,一直是中國芳烴技術的發展重點。經過幾十年的發展,中國在催化重整、芳烴抽提、甲苯歧化與烷基轉移、二甲苯異構化、吸附分離等單元形成了多項具有自主知識產權的專項技術。2013年12月,中國石化采用自主技術建成投產600kaPX芳烴聯合裝置,成為全球第三個具有完全自主知識產權的大型化芳烴生產技術專利商。特別值得一提的是中國石化創新開發了FHDO重整生成油選擇性液相加氫脫烯烴技術,通過在催化重整裝置內產品分餾系統中增設1臺固定床反應器,在脫戊烷塔進料條件下對重整生成油進行選擇性液相加氫脫烯烴,不僅大大提高了BTX芳烴產品質量,而且使芳烴生產過程固廢排放總量降低90?上,取得了很好的經濟效益和環境效益。
2.2 引領市場發展的油品質量升級技術
中國煉油工業陸續開發了逆流連續重整、催化汽油選擇性加氫脫硫、SZob催化汽油脫硫、柴油超深度加氫脫硫、加氫改質、加氫降凝、加氫異構降凝、催化柴油高效利用、管式液相加氫、烷基化等技術,進一步提升油品質量水平,引領發展潮流。
隨著中國油品質量升級步伐的加快以及對芳烴產品需求量的快速增長,催化重整得到迅速發展。中國石化開發出了超低壓連續重整(SCR)和逆流連續重整( SCCCR)兩種具有自主知識產權的連續重整成套技術。SLCR技術于2009年成功實現工業化,已推廣應用于6套裝置,各項技術指標均達到國際先進水平; SCCCI技術具有鮮明的技術特點,屬于原始創新技術,已于2013年順利實現了工業應用,取得了良好效果;中海油氣(泰州)石化有限公司1000k/a裝置已建成試運行,預計2016年年底投料生產,滄州分公司400ka、燕山分公司1000kt/a裝置處于設計之中。
中國石化在整體收購原 S Zorb技術的基礎上進行全面的技術再創新,形成新一代 s Zorb催化汽油脫硫技術。在催化劑設計方面,開發出FCAS系列SZob催化劑,降低了催化劑消耗和辛烷值損失;在工藝工程技術方面,開發出以降塵技術為核心的脫硫反應新工藝,改進了再生工藝、還原工藝、輸送及控制技術,優化了 S Zorb反應動力學及工藝設計模型,實現了長周期運行,并降低了能耗。新一代 S Zorb技術已建成31套工業裝置,在建裝置5套總加工能力超過40Mt/a,約占催化汽油總處理量的50?上,已成為國內汽油質量升級的主要技術措施,具有突出的經濟和社會效益。
在中國汽油構成中,催化裂化汽油(FCC汽油)調合組分約占汽油總量的75%-80%，此生產高標準清潔汽油,實際上就是要降低FCC汽油中的硫、烯烴含量。國內各大石油公司陸續開發了一系列FCC汽油選擇性加氫脫硫技術,主要包括 RSDS=Ⅲ、OCT-MMD/MEDSO、 GARDES、M-DSO、CDOs等,且開發出選擇性加氫脫硫催化劑,可長周期穩定生產國V汽油。
