關(guān)鍵詞:中國 煉油技術(shù) 創(chuàng)新 展望
1中國煉油工業(yè)發(fā)展成就
1.1中國煉油能力快速增長
進(jìn)入21世紀(jì)以來,中國煉油工業(yè)得到了快速發(fā)展。國內(nèi)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(gè)方面:一是新建煉廠的建成投產(chǎn),包括2008年投產(chǎn)的12Mt/a青島煉化、200年投產(chǎn)的12Mt/a惠州煉油、2010年投產(chǎn)的Mt/a廣西石化、2014年投產(chǎn)的10Mt/a四川石化和2015年投產(chǎn)的12Mt/a泉州石化等;二是部分現(xiàn)有煉廠的擴(kuò)能改造,主要包括鎮(zhèn)海、大連、茂名、金陵、揚(yáng)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(nèi)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(chǎn)成品油38Mt,其中汽油121.04Mt,煤油36.59Mt、柴油180.08Mt;成品油消費(fèi)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(jìn)口4.08Mt.
1.2裝置結(jié)構(gòu)調(diào)整加快,大型化、基地化特點(diǎn)明顯
為適應(yīng)原油品質(zhì)劣質(zhì)化、交通運(yùn)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(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快,主要表現(xiàn)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(yīng)下降。2000-2005年中國練油裝置結(jié)構(gòu)變化如表2所示。
近年來,中國煉廠改擴(kuò)建和新建煉油工程中的單系列裝置規(guī)模腰創(chuàng)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(chǎn)裝置,均已成功投產(chǎn),煉廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯提升,裝置大型化的優(yōu)勢充分顯現(xiàn)。
截至2015年年底,中國已擁有千萬噸級(jí)煉28座,合計(jì)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(guī)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(yōu)化資源配置,即利用煉油的規(guī)模優(yōu)勢,應(yīng)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(yōu)化利用同時(shí),集中綜合利用煉廠和石化裝置的各種產(chǎn)品和中間產(chǎn)物,方便原料和產(chǎn)品的集中進(jìn)出,提升設(shè)施共享水平,減少水、電、汽、熱、風(fēng)等公用工程系統(tǒng)的投資和費(fèi)用,提高經(jīng)濟(jì)效益。中國煉油工業(yè)依托萬噸級(jí)大型煉廠的建設(shè),結(jié)合大型乙烯工程的新建或改擴(kuò)建,已經(jīng)形成了一批大型煉化一體化基地企業(yè),明顯提升煉油業(yè)務(wù)的競爭力、如表3所示。
1.4加工原油適應(yīng)性顯著增強(qiáng)
中國煉油工業(yè)持續(xù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整,加工原油的適應(yīng)性明顯增強(qiáng),高酸、高硫等劣質(zhì)原油加工能力擴(kuò)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(zhèn)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(fā)展.2015年已達(dá)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(fā)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(fā)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(zhì)量逐步升級(jí)
在綠色低碳的新形勢下,環(huán)保法規(guī)要求和汽車行業(yè)對(duì)燃料質(zhì)量要求趨嚴(yán),中國油品質(zhì)量升級(jí)步伐明顯加快美、歐,日實(shí)現(xiàn)汽油無鉛化分別用了21年、27年和12年左右的時(shí)間而中國僅用了7年左右時(shí)間,于2000年實(shí)現(xiàn)汽油無鉛化。
北京、上海、廣州、重慶、深圳、南京提前實(shí)施國V汽柴油標(biāo)準(zhǔn),硫含量不高于10μg/g.2015年4月28日國務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定,“加快成品油質(zhì)量升級(jí)措施,推動(dòng)大氣污染治理和企業(yè)技術(shù)升級(jí)”2016年1月1日起,東部地區(qū)11個(gè)省市供應(yīng)國V標(biāo)準(zhǔn)車用汽柴油:2017年1月1日起,全國供應(yīng)國V標(biāo)準(zhǔn)車用汽柴油:2017年7月1日和2018年1月1日,全國范圍內(nèi)供應(yīng)國V標(biāo)準(zhǔn)的柴油。
1.6節(jié)能減排和清潔安全生產(chǎn)水平明顯提升
在煉油技術(shù)進(jìn)步和精化管理的動(dòng)下,中油業(yè)節(jié)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(biāo)油/t,中國石油的煉油能耗下降到64.02kg標(biāo)油/t。通過技術(shù)進(jìn)步和精細(xì)化管理等下段,持續(xù)提升中國煉工業(yè)的潔生產(chǎn)水平,排放量指標(biāo)持續(xù)下降。
1.7信息化水平提升
年來,中國煉油工業(yè)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(dòng)作用2013年國資委對(duì)中央企業(yè)信息化水平進(jìn)行了評(píng)價(jià),中國石化中國石油、中國海油均進(jìn)入信息化A級(jí)企業(yè)。2012年中國石化啟動(dòng)了九江石化等4家煉化企業(yè)的能工廠建設(shè)試點(diǎn)工作,并已取得明顯成效。
在自動(dòng)化層面,中國大中型煉油企業(yè)的主要生產(chǎn)過程基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制,增強(qiáng)了生過程操作的平穩(wěn)性,提高了產(chǎn)品質(zhì)量合格率。通過基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的危化品物流應(yīng)用平臺(tái)提升了危化品運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)管能力和安全管理水平;通過基于自動(dòng)控制和射頻識(shí)別技術(shù)(RFD的大型立體倉庫試點(diǎn)建設(shè),實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品包裝、倉庫管理和裝車發(fā)貨的無人化,提升了倉庫作業(yè)效率,便于更安全高效地管理庫內(nèi)貨品
在生產(chǎn)執(zhí)行層面,通過生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、生產(chǎn)優(yōu)化技術(shù)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)與用提升了管控水平及工作效率。在生產(chǎn)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用方面,利用企業(yè)工廠模型和信息平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了總部與企業(yè)網(wǎng)上排產(chǎn)、資源分配,支撐了煉廠的生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化,提高了資源利用的整體效率。在生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)方面,通過調(diào)度優(yōu)化軟件,提高了生產(chǎn)計(jì)劃作業(yè)人員對(duì)生產(chǎn)調(diào)度的預(yù)見性,精細(xì)化程度和工作效率,部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃、調(diào)度系統(tǒng)的集成應(yīng)用。
在經(jīng)營管理層面,大中型煉油企業(yè)普遍應(yīng)用了企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP),支撐了采購銷售,財(cái)務(wù)、資金等業(yè)務(wù)的高效運(yùn)作,提高了企業(yè)經(jīng)營管理效率;在決策分析層面,不同程地運(yùn)用了商業(yè)智能分析系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一抽取、統(tǒng)一加工,通過建立部門級(jí)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)、銷售、采購等分析應(yīng)用,可以滿足企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營信息全口徑、多維度的對(duì)比分析。
2 中國煉油的技術(shù)創(chuàng)新
近年來,中國在以下關(guān)鍵煉油技術(shù)方面獲得重大突破,取得了一批重大技術(shù)創(chuàng)新成果支撐了中國煉油工業(yè)的科學(xué)可持續(xù)發(fā)展。
2.1提升煉油工業(yè)效益水平的重大技術(shù)
為提高石油資源的綜合利用效率和輕油收率,進(jìn)一步提升煉油工業(yè)的整體效益水平,中國煉油工業(yè)開發(fā)了系列催化裂化技術(shù)、系列加氫裂化技術(shù)、延遲焦化高效轉(zhuǎn)化技術(shù)、劣質(zhì)重油加工技術(shù)、煉廠輕烴綜合利用技術(shù)、重油催化裂解制取低碳烯烴技術(shù)、芳烴生產(chǎn)技術(shù)以及煉化一體化技術(shù)等。
針對(duì)中國車用汽油以催化裂化汽油為主要成分的實(shí)際情況,開發(fā)出多產(chǎn)異構(gòu)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(shí)為后續(xù)開發(fā)的汽油脫硫(RSDS/SZob)技術(shù)提供辛烷值損失最小的原料,MIP與RSDS/SZob工藝的組合,構(gòu)成中國車用汽油生產(chǎn)最具有競爭力的技術(shù)路線,以最小的經(jīng)濟(jì)代價(jià)完成了國內(nèi)車用汽油質(zhì)量升級(jí)。在短短的10年內(nèi),MIP裝置加工能力已約占國內(nèi)FCC裝置總加工能力的60??成為新一代FCC工藝。
針對(duì)煉油和煉化一體化企業(yè)的不同需求,創(chuàng)新開發(fā)了具有鮮明特色的加氫裂化系列技術(shù),能夠經(jīng)濟(jì)髙效地加工直餾蠟油、直餾柴油、焦化蠟油、焦化柴油、催化回?zé)捰汀⒋呋裼秃兔摓r青油等原料,靈活或最大量地生產(chǎn)輕汽油、噴氣燃料、柴油等高價(jià)值清潔油品組分及飽和液化氣、石腦油和尾油等優(yōu)質(zhì)化工原料,已在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)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(yīng)性強(qiáng)、投資費(fèi)用低的特點(diǎn),是世界重油輕質(zhì)化的主要途徑之一。以控制焦化爐爐管結(jié)焦為核心,采用定向反射技術(shù)通過特制燃燒器、爐管排布與爐膛結(jié)構(gòu)合理分配爐管表面熱強(qiáng)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(zhuǎn)化深度并提供盡可能多的生焦反應(yīng)給熱量,形成了延遲焦化高效轉(zhuǎn)化技術(shù)。采用該技術(shù)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(chǎn)率,提高輕油收率等。
針對(duì)全球劣質(zhì)重油運(yùn)輸及加工難點(diǎn),開展系統(tǒng)研究,深入分析劣質(zhì)重油組成結(jié)構(gòu)及反應(yīng)機(jī)理,自主研發(fā)出委內(nèi)瑞拉超重油供氫熱裂化技術(shù)、委內(nèi)瑞拉超重油延遲焦化技術(shù)、高酸原油直接催化脫羧裂化成套技術(shù),均已成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
提高煉廠輕烴的綜合利用水平,是煉廠提質(zhì)增效的重要途徑,近年來國內(nèi)涌現(xiàn)出多種煉廠輕烴加工技術(shù),如C、C。烷烴的異構(gòu)化技術(shù)、催化輕汽油醚化技術(shù)、輕烴芳構(gòu)化生產(chǎn)高辛烷值汽油組分技術(shù)、正丁烯骨架異構(gòu)化技術(shù)、叔丁醇法分離混合碳四中異丁烯技術(shù)、碳四烷基化預(yù)加氫技術(shù)、干氣/液化氣加氫生產(chǎn)乙烯料技術(shù)等,這些技術(shù)均已在工業(yè)應(yīng)用中取得了較為理想的結(jié)果。
在對(duì)催化裂化反應(yīng)過程深入理解與認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)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(shè)計(jì)新理念,由此形成的系列集成創(chuàng)新性技術(shù)如DC-plus、MCP和CPP等技術(shù),均已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。同時(shí),針對(duì)催化裂化和催化裂解工藝多產(chǎn)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(nèi),以此作為催化劑活性組元可顯著提高丙烯產(chǎn)率和丙烯選擇性;磷改性β分子篩可強(qiáng)化催化裂化過程異構(gòu)化反應(yīng),有利于提高催化裂化產(chǎn)物L(fēng)PG中異丁烯選擇性和異丁烯產(chǎn)率。
芳烴作為一種重要的基本有機(jī)原料,其生產(chǎn)技術(shù)水平是一個(gè)國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。近年來,芳烴生產(chǎn)的各單元技術(shù)已取得了顯著進(jìn)步,輕烴芳構(gòu)化、重芳烴輕質(zhì)化、催化裂化LCO及裂化汽油轉(zhuǎn)化等增產(chǎn)芳烴技術(shù)得到重視和開發(fā)。開發(fā)原料多樣化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整靈活、物耗能耗更低的芳烴成套技術(shù),一直是中國芳烴技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,中國在催化重整、芳烴抽提、甲苯歧化與烷基轉(zhuǎn)移、二甲苯異構(gòu)化、吸附分離等單元形成了多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專項(xiàng)技術(shù)。2013年12月,中國石化采用自主技術(shù)建成投產(chǎn)600kaPX芳烴聯(lián)合裝置,成為全球第三個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型化芳烴生產(chǎn)技術(shù)專利商。特別值得一提的是中國石化創(chuàng)新開發(fā)了FHDO重整生成油選擇性液相加氫脫烯烴技術(shù),通過在催化重整裝置內(nèi)產(chǎn)品分餾系統(tǒng)中增設(shè)1臺(tái)固定床反應(yīng)器,在脫戊烷塔進(jìn)料條件下對(duì)重整生成油進(jìn)行選擇性液相加氫脫烯烴,不僅大大提高了BTX芳烴產(chǎn)品質(zhì)量,而且使芳烴生產(chǎn)過程固廢排放總量降低90?上,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
2.2 引領(lǐng)市場發(fā)展的油品質(zhì)量升級(jí)技術(shù)
中國煉油工業(yè)陸續(xù)開發(fā)了逆流連續(xù)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(zhì)、加氫降凝、加氫異構(gòu)降凝、催化柴油高效利用、管式液相加氫、烷基化等技術(shù),進(jìn)一步提升油品質(zhì)量水平,引領(lǐng)發(fā)展潮流。
隨著中國油品質(zhì)量升級(jí)步伐的加快以及對(duì)芳烴產(chǎn)品需求量的快速增長,催化重整得到迅速發(fā)展。中國石化開發(fā)出了超低壓連續(xù)重整(SCR)和逆流連續(xù)重整( SCCCR)兩種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的連續(xù)重整成套技術(shù)。SLCR技術(shù)于2009年成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,已推廣應(yīng)用于6套裝置,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平; SCCCI技術(shù)具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn),屬于原始創(chuàng)新技術(shù),已于2013年順利實(shí)現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)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(yùn)行,預(yù)計(jì)2016年年底投料生產(chǎn),滄州分公司400ka、燕山分公司1000kt/a裝置處于設(shè)計(jì)之中。
中國石化在整體收購原 S Zorb技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面的技術(shù)再創(chuàng)新,形成新一代 s Zorb催化汽油脫硫技術(shù)。在催化劑設(shè)計(jì)方面,開發(fā)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(shù)方面,開發(fā)出以降塵技術(shù)為核心的脫硫反應(yīng)新工藝,改進(jìn)了再生工藝、還原工藝、輸送及控制技術(shù),優(yōu)化了 S Zorb反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及工藝設(shè)計(jì)模型,實(shí)現(xiàn)了長周期運(yùn)行,并降低了能耗。新一代 S Zorb技術(shù)已建成31套工業(yè)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(nèi)汽油質(zhì)量升級(jí)的主要技術(shù)措施,具有突出的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
在中國汽油構(gòu)成中,催化裂化汽油(FCC汽油)調(diào)合組分約占汽油總量的75%-80%，此生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)清潔汽油,實(shí)際上就是要降低FCC汽油中的硫、烯烴含量。國內(nèi)各大石油公司陸續(xù)開發(fā)了一系列FCC汽油選擇性加氫脫硫技術(shù),主要包括 RSDS=Ⅲ、OCT-MMD/MEDSO、 GARDES、M-DSO、CDOs等,且開發(fā)出選擇性加氫脫硫催化劑,可長周期穩(wěn)定生產(chǎn)國V汽油。
