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听李院士解读炼油工业新技术
2017年10月12日 10:40   作者:卢凯瑞 陆晓如   打印字号
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  “路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”

  我国炼油工业道路“漫漫”:炼油产能过剩;成品油消费量增长态势减缓;市场需求柴汽比明显下降,产品结构调整刻不容缓;环保要求日渐严格,迫使油品质量升级步伐加快;原油劣质化对炼油工艺提出更高要求。但炼油工业“上下求索”之心不改,不断开发新技术,以实现石油资源高效利用、油品质量升级、油品结构调整。

  绿色转型任务艰巨

  中国石油石化:李院士,您好!感谢您接受《中国石油石化》杂志社的采访。您对目前我国炼油工业的形势有什么样的观察?

  李大东:2016年,我国炼油能力已达7.83亿吨/年,位居世界第二。经过几十年的自主创新,我国炼油技术已形成一个完整体系,依靠自主技术完全可以建设现代化千万吨级的炼油厂。2016年实际加工原油5.4亿吨,炼油厂的平均开工负荷只有69%,产能过剩显而易见。主要石油产品成品油的产量还在继续增长,但是增长速度已经变缓。柴油的产量和需求量已过峰值,呈下降趋势;汽油和航空煤油的需求量还在增长。近几年来的柴气比在不断下降,预计到2020年,柴汽比将下降到1.2:1,甚至更低。柴汽比成为衡量企业效益的一个关键指标。

  我国日益严格的环保法规,加快了油品质量升级的进程。国Ⅴ、京Ⅵ排放标准已在施行中,而国Ⅵ排放标准也将于2019年起强制执行。京Ⅵ、国ⅥB的排放标准和国Ⅴ排放标准相比,汽油硫含量指标都是10ppm,与欧Ⅵ排放标准一致,但苯含量从1.0%降到了0.8%,芳烃含量从40%降到了35%,烯烃含量从24%降到了15%。为了达到这些标准,汽油池的组成必须加入异构烷烃。因此,今后炼厂中异构化和烷基化是不可避免的。

  中国石油石化:据我们了解,原油劣质化已呈必然趋势。这对炼油工业发展有何影响?

  李大东:目前所知的世界原油剩余可采储量足够人类使用很多年,但原油的质量确实在日益变差。一方面,含硫和高硫原油比例在增加,在世界原油剩余可采储量中,硫含量大于1.5%的高硫原油占70%。另一方面,杂质较多的重质原油的比例与十年前相比在增加。在炼油过程中,同样容积的原油,轻质原油能炼化生产出更多的高价值产品,如航空煤油、汽油、柴油等;而重质原油能够提炼出的高价值产品相对较少。因此重质原油与轻质原油价格差异巨大。显然,无论从资源还是从效益的角度考虑,炼制劣质原油是今后炼油工业必然的选择。

  中国石油石化:根据您的分析,炼油工业发展形势十分严峻。据此,您认为我国炼油工业的发展任务是什么?

  李大东:概括来看,今后我国炼油工业的主要任务是实现绿色转型:控制炼油能力增长速度,更高效地利用石油资源;努力调整装置结构,实现生产过程的清洁化和油品质量升级;调整产品结构,降低柴汽比,形成满足市场需求的产品结构。

  为实现绿色转型,开发新技术十分必要。首先要着眼于石油资源高效利用;其次是发展清洁化生产,包括生产过程清洁化和生产清洁产品;再次是开发多产汽油的技术和多产航空煤油的技术,还有油化结合的技术。

  石油资源高效利用

  中国石油石化:实现石油资源高效利用,有什么值得推广的新技术?

  李大东:石油资源高效利用的关键是通过最有效的途径将渣油转化成轻质油品。结合我国的市场需求来看,渣油不仅要转化成轻质油,还要最大程度地转化成汽油。石油化工科学研究院(以下简称RIPP)开发的固定床渣油加氢技术(RHT)与重油催化裂化技术(FCC)的双向组合技术(RICP)是重要技术之一,还有多产轻质油的催化裂化馏分油选择性加氢处理与选择性催化裂化集成工艺(IHCC)。渣油中重金属镍和矾含量大于200ppm时,建议采用浅度溶剂脱沥青-脱沥青油加氢处理-催化裂化组合工艺技术(SHF)。

  中国石油石化:从目前RICP技术的运转情况来看,这项技术的应用效果如何?

  李大东: 2006年5月,RICP技术在中国石化齐鲁分公司投入工业应用,迄今已有多套工业装置在运转。

  中国石化安庆公司采用RICP技术后的效果很有说服力,2013年9月,安庆分公司200万吨/年渣油加氢和200万吨/年催化裂化组合工艺装置建成投产,2013年10月投用RICP工艺。采用这种技术后脱硫率明显增加,脱氮率增加更为显著。液化气增加了2.5个单位,汽油增加了0.9个单位,油浆减少了3.5个百分点,积炭减少了0.6百分点,总液收增加了3.3个单位。

  中国石油石化:与常规的催化裂化技术相比,IHCC工艺有什么优势?

  李大东:催化裂化技术是将重油转化为轻质油的有效技术之一。但现有的催化裂化技术生成的干气、油浆和焦炭过多。

  IHCC技术的工业实验在中国石化清江公司进行,2015年试验成功。这项技术一部分是选择性催化裂化,另一部分是催化蜡油选择性加氢,加氢后再返回催化裂化进料。用的原料是来自上海石化减压渣油加氢脱硫(VRDS)的尾油。对比常规催化裂化的方案,采用IHCC方案轻质油收率提高10个百分点以上,不出油浆,焦炭和干气显著下降。

  中国石油石化:为什么SHF技术适合金属含量高的渣油?

  李大东:SHF技术之所以适合金属含量特别高的渣油,是因为它利用重溶剂丁烷或戊烷等脱除沥青和重金属。因能脱掉绝大部分的沥青质和一大部分的金属,得到的脱沥青油(DAO)收率较高(80%以上),并且可以在比较缓和的情况下加氢。这个组合技术是加工高硫、高金属含量劣质渣油很有效的途径,因为脱沥青油加氢投资只有渣油加氢投资的30%~40%,而且加氢脱沥青油是优质的催化裂化原料,采用这个技术具有良好的经济效益。

  生产清洁燃料

  中国石油石化:日益严格的环保指标对燃料清洁化提出更高要求。有什么新技术可降低汽油硫含量?

  李大东:清洁燃料的重要指标之一是硫含量。汽油池中的硫主要来自催化裂化汽油。因此,降低催化裂化汽油硫含量是降低汽油硫含量的关键。

  催化裂化汽油选择性加氢脱硫具有投资低、操作简便的特点,是当今世界上最主要的生产低硫催化裂化汽油的加工手段之一。RIPP于2001年开发了催化裂化汽油选择性加氢脱硫技术(RSDS)。这一技术工艺简单可行,加工烯烃含量高的催化裂化汽油,在较低的反应温度下有良好的脱硫效果,汽油辛烷值(RON)损失较小,液体产品收率高。目前这一技术已经开发到了第三代(RSDS-Ⅲ),并在十几套工业装置上进行了应用。上海石化2014年6月投入RSDS-Ⅲ技术生产以来,运转稳定,效果非常好,汽油产品的硫含量始终稳定在10ppm以下,辛烷值损失一直是0.5左右。

  中国石油石化:柴油也需要降低硫含量,有什么针对柴油的脱硫技术吗?

  李大东:柴油超深度脱硫技术(RTS)可采用掺20%~30%催化柴油的高硫直馏柴油为原料生产超低硫柴油(硫含量10ppm以下),所得柴油产品颜色近水白。该技术使用高脱硫和高加氢性能的非贵金属加氢催化剂。根据脱硫反应特点将柴油馏分的超深度脱硫放在两个反应区完成,工艺流程仍为单段流程。在较高空速、较高反应温度的第一个反应区,完成大部分易脱硫化物和大部分氮化物及多环芳烃的脱除;在高空速、较低反应温度的第二个反应区,完成难脱硫化物的彻底脱除。该技术具有空速高、产品质量好的特点。RTS技术2012年工业化以来已经在9套工业装置上得到应用。上海石化高桥分公司用RTS装置长期生产硫含量10ppm的柴油,一直运转了三年多,产品的硫含量非常稳定。

  产品适合市场

  中国石油石化:国内成品油消费柴汽比降低,市场更需要汽油。如何利用催化柴油多产汽油?

  李大东:多产汽油可采用RIPP与石家庄炼化联合开发的催化柴油(LCO)最大量生产汽油的LTAG技术,即催化柴油选择性加氢与选择性催化裂化组合技术。

  LCO中富含多环芳烃,是炼厂很难催化裂化处理的部分。LTAG技术可实现轻柴油的转化,也可利用现有的加氢和催化裂化处理能力,将低价值的劣质催化裂化柴油转化为高价值的高辛烷值汽油,具有汽油选择性高、辛烷值高的特点,而且技术改造和运行费用较低,经济效益显著。从石家庄炼化LTAG的工业运转结果来看,汽油的收率可以达到55%,RON达到94。

  中国石油石化:我国航空业发展迅速,航空煤油需求增长较快。采用什么技术可多产航空煤油?

  李大东:航空煤油的生产,需要解决的主要问题是脱硫醇,以及使油品能满足低温低压和高空飞行对油品流动性的要求。

  RIPP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RSS-2以及与之相适应的临氢脱硫醇工艺。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,还能改善产品颜色并适当降低总硫含量和提高航空煤油烟点,增加油品的环境友好性。

  第二代催化剂可以大大提高原料的适应性。如果原料的来源性质不变,可以使空速提高30%;如果空速不变可以提高原料的干点10℃~15℃。第二代催化剂比第一代更缓和,空速可提高30%,能耗降低10%。

  中国石油石化:近20年来,全球丙烯需求量逐年增长,我国丙烯的供需缺口也在逐年扩大。能否利用油化结合技术多产丙烯?

  李大东:油化结合技术不仅当前需要,在今后也有很重要的作用。催化丙烯技术(SHMP)是未来化工型炼油厂所需要的核心技术。该技术有两个核心装置:一是选择性加氢改质,二是选择性催化裂解单元。采用该技术,以中东VGO为原料,通过加氢处理与催化裂解技术优化组合,丙烯产率达到29.7%,同时副产乙烯和芳烃,重油大幅减少,焦炭也大幅减少。SHMP催化丙烯技术是催化新材料、新型催化剂和催化新工艺有机结合的典型例证,每个反应过程能得以实现都是催化技术创新的结果,体现了按照市场需求设计和开发炼油催化技术的理念。
 

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