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编者按:经过几十年的发展,我国炼油能力已经跃居世界第二,炼油技术的发展成果喜人。如今,人口红利、资源红利、全球化红利等传统经济活力逐步减弱,我国炼油工业也面临着资源、环保、市场消费结构等多方面的变化。炼油工业应当如何应对?中国工程院院士李大东提出了思路。
中国工程院院士李大东:以技术提升应对市场之变
年,我国炼油能力达到了7.83亿吨/年,约占世界炼油能力的16%,位居世界第二位。同时,我国石油炼制技术经过几十年的自主创新,逐步形成了一个完整的技术体系,依靠自主技术可以建设千万吨级的现代化炼厂。但去年实际加工原油只有5.4亿吨,生产汽油、柴油、煤油三大类成品油合计3.48亿吨,炼厂的平均开工负荷为69.1%,产能过剩显而易见。
从市场需求来看,尽管成品油的消费仍然呈增长趋势,但已经出现了变化:汽油和煤油的刚性需求较快增长,柴油峰值已经过去,出现消费下降。年的柴汽比降至1.39,预计到00年,柴汽比进一步下降为1.,甚至1.1。
再看成品油质量,我国成品油升级步伐不断加快。由于全国供应国Ⅴ标准汽柴油的时间提前了1年,我国已于今年执行了国Ⅴ标准。同时,北京市于今年1月开始执行京Ⅵ标准,这一标准要求汽油中苯、芳烃、烯烃含量大幅降低。油品质量升级还在持续,我国将于年执行国Ⅵ车用汽油A阶段标准和国Ⅵ柴油标准,到03年将执行国Ⅵ车用汽油B阶段标准。
国Ⅵ标准汽油与国Ⅴ相比,硫含量的指标没有变化,仍然是10ppm,与欧Ⅵ标准是一致的。汽油标准的变化主要体现在苯含量和芳烃含量:苯含量从1%下降至0.8%,略低于欧Ⅵ标准(1%);芳烃含量从40%降至35%,与欧Ⅵ标准相等;烯烃含量则要求从4%,下降到A阶段的18%,再下降到B阶段的15%,逐步接近欧Ⅵ标准(10%)。
国Ⅵ标准柴油与国Ⅴ相比,硫含量仍然为10ppm,与欧Ⅵ标准持平;多环芳烃含量从11%下降至7%,略低于欧Ⅵ标准(8%)。从国内实际生产的装置情况来看,由柴油加氢装置将产品中多环芳烃含量降至7%以下,应该没有什么问题。
因此,今后我国炼油工业的主要任务是在控制炼油能力过快增长的同时,努力调整装置和产品结构,更加高效地利用石油资源,促进生产过程清洁化和油品质量升级,降低柴汽比,加强油化结合,以形成满足市场需求的产品结构。
要想完成上述任务,我们需要去探索炼油工业今后的发展路径。
作为企业,首先要考虑未来炼什么油。现在我国所加工的原油中,进口原油占比已经超过65%,今后这个比例还会上升,因此炼什么性质的原油,我们必须要从全球剩余可采储量来考虑。
从全球来看,剩余石油可采储量可供很长时间使用,但质量在变差。世界原油质量呈现出含硫和高硫原油比例增加、重质原油比例增加的趋势。
数据显示,年全球原油产量39.14亿吨,其中含硫和高硫原油占75%。全球剩余可采储量中硫含量大于1.5%的高硫原油约占70%。
无论是从资源的角度,还是从效益的角度看,炼制劣质原油是炼油工业今后必然的选择。为应对这样的市场变化,炼油工业应当有针对性地提升石油资源高效利用、清洁燃料生产、多产汽油、油化结合等关键技术(完)。
今日技术推荐1、多产汽油和航煤的技术我国成品油市场消费结构已经发生了变化,柴油消费出现下降趋势,多产汽油、航煤的技术需要重视。
几十年来,催化裂化生产汽油为炼油工业带来了很大的效益,但问题也不容忽视,比如烟气脱硫、二氧化碳排放等问题。解决这一问题的思路是将催化裂化的原料全部加氢处理。加氢处理后,产品汽油大幅增加,柴汽比下降,烟气SOx(硫的氧化物)和二氧化碳大幅减少。
在降低柴汽比、市场对BTX(苯、甲苯、二甲苯)需求量增加的背景下,对催化柴油(LCO)的裂化生产汽油或芳烃也是调整产品结构的方式之一。针对催化柴油多环芳烃含量高的特点,石科院开发了加氢裂化(RLG)技术、加氢处理—催化裂化技术(LTAG),可以将催化柴油中的多环芳烃有效地转化为汽油组分或单环芳烃。
石科院开发了RLG技术专用精制催化剂RN-,实现了在脱氮和多环芳烃饱和时最大程度保留单环芳烃,并开发了专用裂化催化剂RHC-,实现四氢萘类有效开环、烷基苯类有效断侧链、最大程度保留BTX组分。还有很重要的一点,上海石化65万吨/年RLG装置生产的重汽油中未检出烯烃,这对产品满足新的油品标准有着重要意义。
用直馏煤油馏分生产航空煤油,需要解决的主要问题是脱硫醇。石科院开发的航空煤油临氢脱硫醇技术(RHSS),已经开发了第二代催化剂及与之相适应的临氢脱硫醇工艺,可以大大提高处理能力或原料的适应性。该技术通过临氢催化反应,脱除直馏喷气燃料中的硫醇和环烷酸、羧酸等酸性组分,同时改善产品颜色,降低总硫含量,提高航空煤油烟点。
、清洁燃料生产技术这几年,社会对环境保护越来越重视,国家的环保要求也不断提升,中国石化的炼厂纷纷升级改造装置,主要的内容之一是降低成品油中的硫含量。汽油方面,由于投资低、操作简便,当今世界上主流的工艺是催化裂化汽油选择性加氢脱硫技术。石科院开发的RSDS技术在十几套装置上进行了工业应用,技术发展到了第三代,生产国Ⅴ汽油时辛烷值损失比第二代技术减少0.5~1.个单位。上海石化采用第三代RSDS技术的装置年6月投产,生产国Ⅴ标准汽油,至今连续运转,硫含量始终在10ppm以下,辛烷值损失在0.5左右。
从国家标准能看到,国Ⅴ标准汽油硫含量已经与欧Ⅵ标准持平,升级到国Ⅵ时,硫含量要求不变,但对烯烃、芳烃含量提出了更高的要求。要在保持高辛烷值的前提下,满足新标准的要求,须加入异构烷烃的组分,这是企业今后必须要面对的情况。
现在生产异构烷烃的技术主要是烷基化技术和碳五/碳六异构化技术。
石科院在开发第二代碳五/碳六异构化技术时,开发了超强酸型催化剂。中国石化采用第二代碳五/碳六异构化技术对湛江东兴石化原有的异构化装置升级改造,增加了加氢预处理单元和干燥单元,原沸石型催化剂更换为超强酸型异构化催化剂,数量从18吨降至13.5吨。截至目前,装置连续运转一年多,产物一次通过的辛烷值从改造前的8提高到85。
中国石化具有自主知识产权的ZCA-1固体酸烷基化技术以异丁烷和丁烯为原料,采用固体酸催化剂和经济高效的固定床工艺,生产清洁的烷基化汽油,从根源上避免了液体酸烷基化的安全和环境等问题,是一项绿色的烷基化工艺技术。
从采用该烷基化技术的中型装置运行10小时数据结果看,研究法辛烷值(RON)平均为95.6,马达法辛烷值(MON)平均为9.5,烯烃转化率%,稳定性非常好。随后在燕山石化进行工业侧线试验,稳定运行小时的数据表明,RON平均为96.5,运行结果令人满意。
柴油方面,可选用柴油超深度脱硫技术(RTS)。该技术使用高脱硫和高加氢性能的非贵金属加氢催化剂,具有空速高、产品质量好的特点。中试结果表明,硫含量高达ppm的原料油可精制为硫含量6ppm的柴油产品。RTS技术从01年工业化以来已经在9套工业装置上得到应用,其中高桥石化RTS装置运转了3年多,产品质量稳定。
3、石油资源高效利用技术
石油资源的高效利用,关键在于如何将渣油最大限度地转化为轻质油品。这里主要涉及几项技术,一是固定床渣油加氢技术(RHT),二是渣油加氢处理(RHT)与重油催化裂化的双向组合技术(RICP),三是多产轻质油的FGO选择性加氢与选择性催化裂化(FCC)的集成技术(IHCC),四是浅度溶剂脱沥青—脱沥青油加氢处理-催化裂化的组合技术(SHF)。
一般来说,当渣油中镍(Ni)、钒(V)等金属含量小于00ppm时,建议采用RICP或IHCC技术;当大于00ppm时,建议采用SHF技术。
石科院开发的RHT技术的关键点和难点之一是将沥青质转化为小分子,避免形成积炭。深入认识沥青质的化学结构特征,有助于实现高效转化。在这个基础上石科院形成了构建大孔径通道,使沥青质易于扩散的思路。迄今,石科院已经开发了三代RHT催化剂,共在中国石化系统内外的50多套次工业装置上应用。
将RHT技术与重油催化裂化技术相结合是常规的技术,传统上是单向组合,即催化重循环油在催化裂化中自身循环。但单向组合存在一些问题,因重循环油大部分是多环芳烃,直接进催化裂化,主要生成焦炭和干气;而对渣油加氢而言,因渣油分子量大、黏度高,反应速度很低,同时在渣油加氢过程中沥青质不断析出形成积炭。基于此,石科院开发了双向组合的RICP技术,将重循环油(HCO)掺入渣油加氢进料中,提高沥青质在加氢生成油中的溶解度,有效地减少催化剂结焦,提高反应活性和稳定性。
RICP技术于年在安庆石化应用后,脱硫率、脱氮率和脱残炭率明显增加。在产品分布中,液化气、汽油分别增加了.5和0.9个百分点,油浆、积炭分别减少了3.5和0.6个百分点,总液收增加了3.3个百分点,而且催化剂卸出时,平均炭含量大幅度减小。
多产轻质油的FGO选择性加氢与选择性催化裂化(FCC)的集成技术(IHCC)则针对传统催化裂化的转化率大于70%后,干气和焦炭急剧增加的情况,做出了改进。年,中国石化做出很大努力,将上海石化渣油加氢脱硫(VRDS)的尾油送至清江石化进行工业试验。结果表明,对比常规催化裂化的方案,采用IHCC方案的轻质油收率提高10个百分点,且没有油浆,干气和焦炭分别降低1.6和.05个百分点。
针对重金属含量较高原油炼制的SHF技术,利用重溶剂丁烷或戊烷等脱除沥青质和重金属,得到的脱沥青油(DAO)收率较高(80%以上)。由于脱沥青油的重金属含量和沥青质很少,可以在中压下加氢反应,获得优质的催化裂化原料,从而生产低硫、低烯烃的清洁汽油。另外,脱沥青油加氢处理装置的投资仅为渣油加氢装置投资的三四成,催化剂用量仅为后者的1/4,具有良好的经济效益。
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