技術(shù)創(chuàng)新支撐煉油工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型—中國工程院院士李大東解讀煉油工業(yè)新技術(shù)

○ 文／本刊記者 盧凱瑞實習(xí)記者 陸曉如

技術(shù)創(chuàng)新支撐煉油工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型—中國工程院院士李大東解讀煉油工業(yè)新技術(shù)

○ 文／本刊記者 盧凱瑞實習(xí)記者 陸曉如

●我國煉油工業(yè)要想綠色轉(zhuǎn)型成功，必須依靠科技創(chuàng)新。供圖/CFP

煉油工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨。創(chuàng)新技術(shù)助力石油資源高效利用、油品質(zhì)量升級、油品結(jié)構(gòu)調(diào)整。

人物簡介

李大東，石油煉制、催化劑及工藝方面的專家。中國工程院院士。北京市人，原籍山東省德州市。1962年畢業(yè)于北京大學(xué)化學(xué)系，畢業(yè)后分配到石油化工科學(xué)研究院工作。歷任專題組組長、研究室主任。1987年任石油化工科學(xué)研究院副總工程師、教授級高級工程師。1988年任石油化工科學(xué)研究院副院長。1991—2003年任石油化工科學(xué)研究院院長。2004年任石油化工科學(xué)研究院學(xué)術(shù)委員會主任。

“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索?！?/p>

我國煉油工業(yè)道路“漫漫”：煉油產(chǎn)能過剩；成品油消費量增長態(tài)勢減緩；市場需求柴汽比明顯下降，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整刻不容緩；環(huán)保要求日漸嚴(yán)格，迫使油品質(zhì)量升級步伐加快；原油劣質(zhì)化對煉油工藝提出更高要求。但煉油工業(yè)“上下求索”之心不改，不斷開發(fā)新技術(shù)，以實現(xiàn)石油資源高效利用、油品質(zhì)量升級、油品結(jié)構(gòu)調(diào)整。

綠色轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨

中國石油石化：李院士，您好！感謝您接受《中國石油石化》雜志社的采訪。您對目前我國煉油工業(yè)的形勢有什么樣的觀察？

李大東：2016年，我國煉油能力已達7.83億噸/年，位居世界第二。經(jīng)過幾十年的自主創(chuàng)新，我國煉油技術(shù)已形成一個完整體系，依靠自主技術(shù)完全可以建設(shè)現(xiàn)代化千萬噸級的煉油廠。2016年實際加工原油5.4億噸，煉油廠的平均開工負(fù)荷只有69%，產(chǎn)能過剩顯而易見。主要石油產(chǎn)品成品油的產(chǎn)量還在繼續(xù)增長，但是增長速度已經(jīng)變緩。柴油的產(chǎn)量和需求量已過峰值，呈下降趨勢；汽油和航空煤油的需求量還在增長。近幾年來的柴氣比在不斷下降，預(yù)計到2020年，柴汽比將下降到1.2:1，甚至更低。柴汽比成為衡量企業(yè)效益的一個關(guān)鍵指標(biāo)。

我國日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，加快了油品質(zhì)量升級的進程。國Ⅴ、京Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)已在施行中，而國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)也將于2019年起強制執(zhí)行。京Ⅵ、國ⅥB的排放標(biāo)準(zhǔn)和國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)相比，汽油硫含量指標(biāo)都是10ppm，與歐Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)一致，但苯含量從1.0%降到了0.8%，芳烴含量從40%降到了35%，烯烴含量從24%降到了15%。為了達到這些標(biāo)準(zhǔn)，汽油池的組成必須加入異構(gòu)烷烴。因此，今后煉廠中異構(gòu)化和烷基化是不可避免的。

中國石油石化：據(jù)我們了解，原油劣質(zhì)化已呈必然趨勢。這對煉油工業(yè)發(fā)展有何影響？

李大東：目前所知的世界原油剩余可采儲量足夠人類使用很多年，但原油的質(zhì)量確實在日益變差。一方面，含硫和高硫原油比例在增加，在世界原油剩余可采儲量中，硫含量大于1.5%的高硫原油占70%。另一方面，雜質(zhì)較多的重質(zhì)原油的比例與十年前相比在增加。在煉油過程中，同樣容積的原油，輕質(zhì)原油能煉化生產(chǎn)出更多的高價值產(chǎn)品，如航空煤油、汽油、柴油等；而重質(zhì)原油能夠提煉出的高價值產(chǎn)品相對較少。因此重質(zhì)原油與輕質(zhì)原油價格差異巨大。顯然，無論從資源還是從效益的角度考慮，煉制劣質(zhì)原油是今后煉油工業(yè)必然的選擇。

中國石油石化：根據(jù)您的分析，煉油工業(yè)發(fā)展形勢十分嚴(yán)峻。據(jù)此，您認(rèn)為我國煉油工業(yè)的發(fā)展任務(wù)是什么？

李大東：概括來看，今后我國煉油工業(yè)的主要任務(wù)是實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型：控制煉油能力增長速度，更高效地利用石油資源；努力調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的清潔化和油品質(zhì)量升級；調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低柴汽比，形成滿足市場需求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型，開發(fā)新技術(shù)十分必要。首先要著眼于石油資源高效利用；其次是發(fā)展清潔化生產(chǎn)，包括生產(chǎn)過程清潔化和生產(chǎn)清潔產(chǎn)品；再次是開發(fā)多產(chǎn)汽油的技術(shù)和多產(chǎn)航空煤油的技術(shù)，還有油化結(jié)合的技術(shù)。

石油資源高效利用

中國石油石化：實現(xiàn)石油資源高效利用，有什么值得推廣的新技術(shù)？

李大東：石油資源高效利用的關(guān)鍵是通過最有效的途徑將渣油轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)油品。結(jié)合我國的市場需求來看，渣油不僅要轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)油，還要最大程度地轉(zhuǎn)化成汽油。石油化工科學(xué)研究院(以下簡稱RIPP)開發(fā)的固定床渣油加氫技術(shù)(RHT)與重油催化裂化技術(shù)（FCC）的雙向組合技術(shù)（RICP）是重要技術(shù)之一，還有多產(chǎn)輕質(zhì)油的催化裂化餾分油選擇性加氫處理與選擇性催化裂化集成工藝(IHCC)。渣油中重金屬鎳和礬含量大于200ppm時，建議采用淺度溶劑脫瀝青-脫瀝青油加氫處理-催化裂化組合工藝技術(shù)（SHF）。

中國石油石化：從目前RICP技術(shù)的運轉(zhuǎn)情況來看，這項技術(shù)的應(yīng)用效果如何？

李大東： 2006年5月，RICP技術(shù)在中國石化齊魯分公司投入工業(yè)應(yīng)用，迄今已有多套工業(yè)裝置在運轉(zhuǎn)。

中國石化安慶公司采用RICP技術(shù)后的效果很有說服力，2013年9月，安慶分公司200萬噸/年渣油加氫和200萬噸/年催化裂化組合工藝裝置建成投產(chǎn)，2013年10月投用RICP工藝。采用這種技術(shù)后脫硫率明顯增加，脫氮率增加更為顯著。液化氣增加了2.5個單位，汽油增加了0.9個單位，油漿減少了3.5個百分點，積炭減少了0.6百分點，總液收增加了3.3個單位。

中國石油石化：與常規(guī)的催化裂化技術(shù)相比，IHCC工藝有什么優(yōu)勢？

李大東：催化裂化技術(shù)是將重油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油的有效技術(shù)之一。但現(xiàn)有的催化裂化技術(shù)生成的干氣、油漿和焦炭過多。

IHCC技術(shù)的工業(yè)實驗在中國石化清江公司進行，2015年試驗成功。這項技術(shù)一部分是選擇性催化裂化，另一部分是催化蠟油選擇性加氫，加氫后再返回催化裂化進料。用的原料是來自上海石化減壓渣油加氫脫硫（VRDS）的尾油。對比常規(guī)催化裂化的方案，采用IHCC方案輕質(zhì)油收率提高10個百分點以上，不出油漿，焦炭和干氣顯著下降。

中國石油石化：為什么SHF技術(shù)適合金屬含量高的渣油？

李大東：SHF技術(shù)之所以適合金屬含量特別高的渣油，是因為它利用重溶劑丁烷或戊烷等脫除瀝青和重金屬。因能脫掉絕大部分的瀝青質(zhì)和一大部分的金屬，得到的脫瀝青油（DAO）收率較高（80%以上），并且可以在比較緩和的情況下加氫。這個組合技術(shù)是加工高硫、高金屬含量劣質(zhì)渣油很有效的途徑，因為脫瀝青油加氫投資只有渣油加氫投資的30%～40%，而且加氫脫瀝青油是優(yōu)質(zhì)的催化裂化原料，采用這個技術(shù)具有良好的經(jīng)濟效益。

生產(chǎn)清潔燃料

中國石油石化：日益嚴(yán)格的環(huán)保指標(biāo)對燃料清潔化提出更高要求。有什么新技術(shù)可降低汽油硫含量？

李大東：清潔燃料的重要指標(biāo)之一是硫含量。汽油池中的硫主要來自催化裂化汽油。因此，降低催化裂化汽油硫含量是降低汽油硫含量的關(guān)鍵。

催化裂化汽油選擇性加氫脫硫具有投資低、操作簡便的特點，是當(dāng)今世界上最主要的生產(chǎn)低硫催化裂化汽油的加工手段之一。RIPP于2001年開發(fā)了催化裂化汽油選擇性加氫脫硫技術(shù)（RSDS）。這一技術(shù)工藝簡單可行，加工烯烴含量高的催化裂化汽油，在較低的反應(yīng)溫度下有良好的脫硫效果，汽油辛烷值（RON）損失較小，液體產(chǎn)品收率高。目前這一技術(shù)已經(jīng)開發(fā)到了第三代（RSDS-Ⅲ），并在十幾套工業(yè)裝置上進行了應(yīng)用。上海石化2014年6月投入RSDS-Ⅲ技術(shù)生產(chǎn)以來，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，效果非常好，汽油產(chǎn)品的硫含量始終穩(wěn)定在10ppm以下，辛烷值損失一直是0.5左右。

中國石油石化：柴油也需要降低硫含量，有什么針對柴油的脫硫技術(shù)嗎？

李大東：柴油超深度脫硫技術(shù)（RTS）可采用摻20%～30%催化柴油的高硫直餾柴油為原料生產(chǎn)超低硫柴油（硫含量10ppm以下），所得柴油產(chǎn)品顏色近水白。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。根據(jù)脫硫反應(yīng)特點將柴油餾分的超深度脫硫放在兩個反應(yīng)區(qū)完成，工藝流程仍為單段流程。在較高空速、較高反應(yīng)溫度的第一個反應(yīng)區(qū)，完成大部分易脫硫化物和大部分氮化物及多環(huán)芳烴的脫除；在高空速、較低反應(yīng)溫度的第二個反應(yīng)區(qū)，完成難脫硫化物的徹底脫除。該技術(shù)具有空速高、產(chǎn)品質(zhì)量好的特點。RTS技術(shù)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。上海石化高橋分公司用RT S裝置長期生產(chǎn)硫含量10ppm的柴油，一直運轉(zhuǎn)了三年多，產(chǎn)品的硫含量非常穩(wěn)定。

產(chǎn)品適合市場

中國石油石化：國內(nèi)成品油消費柴汽比降低，市場更需要汽油。如何利用催化柴油多產(chǎn)汽油？

李大東：多產(chǎn)汽油可采用RIPP與石家莊煉化聯(lián)合開發(fā)的催化柴油（LCO）最大量生產(chǎn)汽油的LTAG技術(shù)，即催化柴油選擇性加氫與選擇性催化裂化組合技術(shù)。

LCO中富含多環(huán)芳烴，是煉廠很難催化裂化處理的部分。LTAG技術(shù)可實現(xiàn)輕柴油的轉(zhuǎn)化，也可利用現(xiàn)有的加氫和催化裂化處理能力，將低價值的劣質(zhì)催化裂化柴油轉(zhuǎn)化為高價值的高辛烷值汽油，具有汽油選擇性高、辛烷值高的特點，而且技術(shù)改造和運行費用較低，經(jīng)濟效益顯著。從石家莊煉化LTAG的工業(yè)運轉(zhuǎn)結(jié)果來看，汽油的收率可以達到55%，RON達到94。

中國石油石化：我國航空業(yè)發(fā)展迅速，航空煤油需求增長較快。采用什么技術(shù)可多產(chǎn)航空煤油？

李大東：航空煤油的生產(chǎn)，需要解決的主要問題是脫硫醇，以及使油品能滿足低溫低壓和高空飛行對油品流動性的要求。

RIPP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RSS-2以及與之相適應(yīng)的臨氫脫硫醇工藝。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，還能改善產(chǎn)品顏色并適當(dāng)降低總硫含量和提高航空煤油煙點，增加油品的環(huán)境友好性。

第二代催化劑可以大大提高原料的適應(yīng)性。如果原料的來源性質(zhì)不變，可以使空速提高30%；如果空速不變可以提高原料的干點10℃～15℃。第二代催化劑比第一代更緩和，空速可提高30%，能耗降低10%。

中國石油石化：近20年來，全球丙烯需求量逐年增長，我國丙烯的供需缺口也在逐年擴大。能否利用油化結(jié)合技術(shù)多產(chǎn)丙烯？

●綠色轉(zhuǎn)型，破解煉化難題。 攝影/徐 捷

李大東：油化結(jié)合技術(shù)不僅當(dāng)前需要，在今后也有很重要的作用。催化丙烯技術(shù)（SHMP）是未來化工型煉油廠所需要的核心技術(shù)。該技術(shù)有兩個核心裝置：一是選擇性加氫改質(zhì)，二是選擇性催化裂解單元。采用該技術(shù)，以中東VGO為原料，通過加氫處理與催化裂解技術(shù)優(yōu)化組合，丙烯產(chǎn)率達到29.7%，同時副產(chǎn)乙烯和芳烴，重油大幅減少，焦炭也大幅減少。SHMP催化丙烯技術(shù)是催化新材料、新型催化劑和催化新工藝有機結(jié)合的典型例證，每個反應(yīng)過程能得以實現(xiàn)都是催化技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)果，體現(xiàn)了按照市場需求設(shè)計和開發(fā)煉油催化技術(shù)的理念。

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