中国炼油业如何应对更加严格的油品质量要求

1、中国炼油业如何应对更加严格的油品质量要求?专家论坛?当代石油石化PETR0LEUM&PETR0CHEMICALT0DAYV01.17NO.4Apr.2009中国炼油业如何应对更加严格的油品质量要求邹劲松毛加祥(中国石化集团公司经济技术研究院,北京100029)摘要:在简要介绍我国炼油业发展现状的基础上,分析了我国炼油业面临的油品质量升级形势,指出了我国汽柴油质量升级中存在的问题,并提出了相应的对策建议.关键词:炼油工业汽油柴油质量对策1我国炼油业发展现状1.1我国炼油业的规模实力大幅度提高目前,我国炼油能力已达4.4亿吨/年,居世界第二位.中国石油,中国石化两大国有集团公司的炼油装置平均规模已

2、达500万吨/年以上.国有控股公司的竞争能力显着提高,中国石化和中国石油分别跻身2008年美国财富杂志500强企业的第16位和第25位.截至2008年底,我国炼油能力超过1000万吨/年的炼厂已达12座,其中镇海石化和大连西太平洋的炼油能力超过2000万吨/年.2010年我国还可望建成福建,天津,独山子,惠州和抚顺5座千万吨级的炼油厂.1.2炼油技术开发能力不断增强多年来,通过自主开发和科技创新,我国已拥有当代世界主要的先进炼油技术,先后开发成功包括重油催化裂化,加氢裂化,渣油加氢处理等在内的一系列有特色的成套技术,部分技术已达到国际先进水平.具有独创性的催化裂解技术(DCC),不但在国内建成

3、工业生产装置,而且已向国外出口成套技术.85%以上的炼油催化剂已立足我国国内,为炼油工业的发展提供了强有力的技术支撑.我国单系列炼油装置的生产能力已有显着提升,如常减压达到1200万吨/年,催化重整150万吨/年,加氢裂化200万吨/年,催化裂化350万吨/年,渣油加氢处理310万吨/年,延迟焦化250万吨/年,柴油加氢410万吨/年.青岛大炼油和海南炼化项目基本采用中国自有炼油技术建设并已正常投入运营,这充分说明我国炼油技术能力完全满足建设大型炼厂的要求.1.3炼油厂运营水平较高,节能降耗成果显着经过多年操作经验的积累和管理水平的提高,我国炼油厂的运营水平已明显提高,大部分炼油装置均可保持安

4、,稳,长,满,优地高效运行,大检修周期可达3年以上.我国炼油企业对石油资源的适应性已显着提高,可加工各种高硫,高酸及重质原油.此外,我国炼油企业在自动化水平,节能减排,清洁化生产以及油品质量升级等领域均取得了较大的进步.20022007年,我国炼油厂的综合商品化率和炼油综合能耗得到显着改善,如表1所示.表1我国炼油厂的综合商品化率和炼油综合能耗从表1可以看出,两大集团公司的综合商品化率均提高1.5个百分点以上,炼油综合能耗下降的幅度也超过15%.2007年中国石化和中国石油原收稿日期:20090408.作者简介:邹劲松,硕士,高级工程师,1992年毕业于华东理工大学有机化工专业,现主要从事石油

5、石化行业发展战略研究,发表论文数篇.邹劲松等.中国炼油业如何应对更加严格的油品质量要求l5油加工量分别为16575万吨和12172万吨,与2002年相比,在同等原油加工量下,分别多生产出250万吨和200万吨成品油或石化产品;分别节省了200万吨和160万吨标准油.2我国炼油业面临更加严格的油品质量升级形势2.1国内外油品质量指标对比国内外汽油质量标准中主要限定硫含量,芳烃含量,烯烃含量,苯含量和含氧量等指标,详见表2.表2国内汽油标准指标与国外指标的对比从表2可以看出,我国汽油标准中的硫含量,芳烃,苯和氧含量与国际先进标准基本一致.我国炼油业界在进行发动机燃料和汽车排放试验后发现,汽油标准中

6、烯烃含量有限下降的情况下,汽车尾气已能达到相应的排放要求,因此我国汽油质量升级时,烯烃含量只作相应降低.车用柴油质量标准指标主要限定密度,十六烷值,硫含量和多环芳烃含量.国内外车用柴油质量指标对比如表3所示.表3国内外车用柴油质量指标对比从表3可以看出,我国车用柴油质量升级标准中的硫含量,多环芳烃与国际先进标准基本一致.从国三车用柴油标准的申报指标来看,车用柴油的密度和十六烷值稍有差别,但是目前还不能排除十六烷值提升到51的可能性.2.2我国油品质量升级形势分析我国炼油工业将生产清洁产品,实现清洁生产和节能降耗贯穿于发展的始终.为适应汽柴油标准不断提高的严格要求,我国炼油工业依靠技术创新,大力

7、开发并积极采用清洁生产工艺,实现低成本生产清洁燃料.2.2.1汽油继实现汽油无铅化之后,到2010年我国汽油低硫化将进行4步跨越:2000年1月1日将车用无铅汽油硫含量从1500ppm降至1000ppm;2003年7月1日起,全国车用汽油硫含量从1000ppm降至800ppm;2005年7月1日起,全国车用汽油硫含量从800ppm降至500ppm,其中北京车用汽油硫含量已降至150ppm,2008年1月1日起,北京车用汽油硫含量进一步降至50ppm.2006年中国公布国三车用汽油标准,汽油硫含量由500ppm降至150ppm,苯含量由2.5v%降至1v%,烯烃含量由35v%降至30v%,芳烃含

8、量保持40v%不变,2009年底实施.日本和欧洲部分国家的车用汽油硫含量已达到10ppm,基本完成汽油质量升级规划,美国已达到50ppm的水平,而目前我国汽油硫含量仍高达500ppm,预计到2015年前将达到50ppm.未来我国汽油质量升级任务仍很艰巨.2.2.2柴油欧美及日本的车用柴油硫含量已降低至50ppm,欧洲部分国家甚至达到10ppm的水平.尽管我国部分地区车用柴油质量升级速度较快,如北京车用柴油于2004年10月降至500ppm,从2008年1月,北京车用柴油硫含量降至50ppm,但我国柴油整体质量升级的起点还较低.2000年中国柴油硫含量为10000ppm;2002年7月1日降至2

9、000ppm;2005年7月1日出台车用柴油推荐性标准,车用柴油降至500ppm.预计十二五期间我国车用柴油将降至350ppm,部分城市降至50ppm.由上述分析可知,虽然我国炼油工业在清洁生产和油品质量升级领域取得了显着进步,但未来仍面临着更为严重的挑战,油品质量升级之路还较长.3我国油品质量升级存在的问题3.1汽油质量升级方面3.1.1炼油装置结构造成油品质量升级难度增大在我国二次加工装置中,催化裂化的比例高,延迟焦化的比例高,而催化重整比例低且多用于生产芳烃,生产高辛烷值汽油组分的烷基化和异构化装置的比例低,加氢处理所占的比例较低,如表4所示.16当代石油石化表4国内外炼油装置结构对比%

10、装置名称美国34.417.5l6.09.85.43.078.4西欧16.413.22.68.21.53.O67.9全球20.O12.47.37.22.O1.857.6中国39.86.116.59.O0.40.124.2催化裂化催化重整延迟焦化加氢裂化烷基化异构化加氢处理3.1.2汽油调合组分组成以催化汽油为主我国的炼油装置结构决定着我国汽油调合组分的比例.汽油池中的催化裂化汽油所占的比例高达76.7%,是欧美催化裂化汽油比例的2倍;而催化重整只占汽油调合比例的14.8%,仅为欧洲比例的1/3;优质的高辛烷值汽油,如烷基化油和异构化油的比例更低.国内外汽油组成对比如表5所示.表S国内外汽油组成对

11、比%3.1.3汽油降硫难度大催化汽油是汽油硫含量的主要来源,约占汽油硫含量的90%.2009年12月31日起车用汽油实施国三标准,硫含量降低到150ppm.为满足国三汽油质量标准,近两年来各大公司均作了大量工作,汽油硫含量已有不同程度的下降,但降低硫含量仍是我国汽油质量升级首要解决的问题.2007年我国各公司汽油硫含量状况如图1所示.从图1可以看出,除陕西延长加工低硫原油,其硫含量较低外,其他公司的汽油硫含量均超过50ppm.如中国石油汽油平均含硫量超过200ppm;中国石化汽油平均含硫量超过300ppm;中国化工和山东地炼在400ppm左右.预计十二五期间硫含量将进一步降低到50ppm,未来

12、汽油降硫任务仍很繁重.3.1.4汽油指标中烯烃问题比较突出汽油的烯烃含量主要来自催化裂化汽油.由于国内催化裂化装置比例大且多为重油催化,因此我国汽油中烯烃含量高.根据国家发改委调查数据,2007年我国汽油平均烯烃含量为29.5%,其中部分牌号汽油的烯烃含量超过30%,如图2所示.量莹蓝蘸托在疋l00500403530錾20蜚曩150,l00El90汽油193汽油口97汽油口平均含硫嘲三标准中国中因中图陕西山东全国石油石化化I:延长地炼统汁图12007年各公司汽油硫含量状况中国中国中国陕西L东全国石油石化化T延长地炼统计图2我国各公司汽油烯烃状况从图2可以看出,汽油烯烃含量超过30%的企业中,中

13、国化工的各牌号汽油的烯烃含量均超过30%,中国石油的90汽油烯烃含量超过30%,其他公司各牌号汽油的烯烃含量均低于30%.各公司均拥有多座炼油厂,每座炼油厂的具体情况也有较大差异,因此即使集团公司各牌号汽油的平均烯烃含量已低于30%,但公司内部的部分炼油企业的汽油烯烃含量仍有可能超标.3.1.5高辛烷值组分缺少,难以适应市场的需要我国重整汽油比例较低,而烷基化油和异构化油等高辛烷值汽油调合组分比例更低.不管是采用催化裂化原料预处理还是催化汽油后加氢进行汽油质量升级都将导致汽油辛烷值的下降.我国汽车工业发展对高标号汽油的需求增加,而2007年我国汽OOOOOOOO砌帅2009,17(4)邹劲松等

14、.中国炼油业如何应对更加严格的油品质量要求l7油产量接近6000万吨,其中90汽油占37.3%,93汽油占51.9%,而高标号的97汽油只占8.4%.3.2柴油质量升级方面3.2.1柴油还未分类管理,难以确定车用柴油的升级目标柴油质量升级主要是指车用柴油质量升级.虽然我国已申报了柴油分类管理的报告,但目前国家对柴油还没有进行分类管理,也没有公布车用柴油质量进一步升级的标准.没有统一的车用柴油标准,国内炼油企业将无法找准柴油质量升级的目标,同时带来如下问题:柴油不分类导致产品结构与消费结构不匹配;柴油不分类造成普通柴油质量过剩,带来资源的浪费;柴油不分类可能造成原油采购成本的提高;柴油不分类将增

15、大柴油质量升级难度和生产操作成本.3.2.2催化柴油的比例较高柴油质量受炼油装置结构的制约,且与加工原油的品质及柴油调合组分的构成密切相关.1)直馏柴油欧美国家的直馏柴油调合比例达60%80%,而我国柴油构成中的直馏柴油比例低于50%,地方炼油企业的直馏柴油甚至低于30%.2)催化柴油美国柴油构成中的催化柴油低于25%,欧盟国家的催化柴油低于10%,而我国催化柴油的比例超过30%.催化柴油的十六烷值低,芳烃含量高.柴油中的芳烃是直接造成柴油车尾气排放物中氮氧化物和颗粒物浓度高的主要原因.3)加氢裂化柴油我国加氢裂化装置大多是为了多产化工轻油,优质柴油的产量较低,2007年约占柴油调合比例的3.

16、7%,主要集中在中国石化和中国石油两大集团.3.2.3部分企业n-r-原油劣质化,增加了柴油降硫的难度根据调查数据,2007年我国柴油平均含硫1103ppm,离车用柴油含硫量的指标存在较大差距.2007年各公司柴油硫含量状况如图3所示.从图3可以看出,除陕西延长的柴油硫含量较低外,只有293ppm,其他企业生产的柴油都高于500ppm,其中中国化工,山东地方炼油厂的柴油硫含量更高.目前,轻柴油质量标准的硫含量要求不大于2000ppm,因此各企业柴油硫含量较高,从目前各企业柴油加氢精制能力来看,硫含量可以继续降低.3.2.4柴油十六烷值难以进一步提高柴油十六烷值与原油特性密切相关,石蜡基原油的柴

17、油十六烷值高,而环烷基原油的柴油十六烷值相对较低.同时,柴油十六烷值与生产工艺密切相关,直馏柴油的十六烷值高;催化柴油十六烷值一般为30左右,而采取多产烯烃工艺生产的柴油十六烷值更低至25左右;焦化柴油的十六烷值也较低.兰巳盘盈:托疆图32007年各公司生产柴油硫含量状况由于我国催化柴油的比例较高,20Cr7年我国柴油的平均十六烷值只有48.8,离车用柴油的十六烷值水平仍存在一定差距,难以进一步提高柴油十六烷值.4主要措施及建议4.1借鉴国外经验,结合我国国情制定汽柴油质量升级标准各国的汽柴油标准既有共同点,也有较明显的差异.一般都参照本国或地区的炼油装置构成和油品消费结构制定汽柴油标准;汽柴

18、油标准均要求大幅度降低硫含量,严格控制苯含量,且按照柴油用途进行分类;汽油中的烯烃含量,柴油的十六烷值要求则有所不同,如欧盟要求十六烷值不低于51,而美国和日本只要求不低于45.我国汽柴油标准中的硫含量应达到发达欧美国家的要求,其他指标如汽油中的芳烃,烯烃和辛烷值指标可在保证车辆尾气达到排放要求的情况下,充分考虑我国汽车工业的发展水平,炼油工业的实际情况,自然环境条件及我国道路交通和城市建设的特点等.建议我国炼油和汽车行业应联合进行发动机燃料和汽车排放的研究工作,共同提出符合中国实际的燃油质量和发动机排放的结论性意见,制定出符合我国国情的汽柴油质量标准.瑚姗.l8当代石油石化4.2明确柴油分类

19、管理,制定车用柴油标准世界上大部分国家和地区的柴油是按照用途来分类的,一般分为车用柴油,农用及工业用柴油,船用柴油和燃料用柴油四大类.低硫,超低硫是车用柴油的发展趋势,要严格限定硫含量,同时须适当提高十六烷值,并逐步与欧美国家的标准接轨.对普通内燃机用柴油保持现有十六烷值和硫含量,并随环保要求逐步降低硫含量指标即可.对于非内燃机用柴油,可以取消十六烷值等指标要求,仅需随着环保要求逐步降低硫含量即可.我国政府应明确柴油分类,并对车用柴油标准进行修订.根据不同的用途和不同的应用领域,分别制定车用柴油和非车用柴油标准,这样既可以实现能源的合理利用,又能降低车用柴油质量升级的成本.4.3优质优价,政府

20、应对汽柴油质量升级改造提供倾斜性政策炼油业是我国国民经济的主要产业之一,对我国国民经济的持续稳定增长起到支撑作用,同时又是国家税收的主要来源之一.为生产出高质量的汽柴油,炼油企业必将投人大量资金对现有炼油装置进行技术改造或新建部分炼油装置,从而增加了汽柴油的生产成本,这在一定程度上降低了炼油企业的整体竞争力.因此,政府应加强市场监管力度,制定出优质优价的成品油定价机制,并在相关政策上向炼油企业的汽柴油质量升级改造提供一定的资金支持和优惠的税收政策.4.4一次规划,分步实施,适当考虑区域优化目前考虑油品质量升级到国三的建设项目,必须考虑今后质量升级到国四,国五的需求.新建装置更要统筹考虑油品质量

21、升级的步伐.前期的升级改造要为后续的升级改造创造条件,并预留余地,具体投入再分阶段实施.对于具体区域,适当考虑区域内几家炼厂的优化问题,以充分发挥各炼厂的特点.4.5充分利用先进工艺和高活性催化剂实现油品质量升级采用先进的工艺技术路线和高活性的催化剂,实现低成本的质量升级.汽油质量升级技术主要有:催化裂化原料加氢处理(包括蜡油加氢处理和渣油加氢处理)技术,催化裂化降烯烃(如MIPCGP,FDFCC等),催化裂化汽油选择性加氢脱硫(RSDS,OCTM),深度脱硫降烯烃(RIDOS,OTA等)催化汽油后处理技术和SZorb吸附脱硫技术.柴油质量升级技术主要有:使用加氢处理催化剂(如RS一1000,FHUDS等),柴油中压加氢改质技术(如MHUG),非贵金属催化剂柴油单段深度加氢处理技术等.炼油企业需根据自己的装置构成,选择合适的处理技术.汽油升级应尽可能减少辛烷值损失;柴油质量升级应尽可能少投入,争取实现现有装置上通过更换催化剂就能生产出低硫,超低硫柴油的目标.4.6结合企业特点选择适当的汽油质量升级技术汽油质量