用獨創技術破解原油劣質化難題

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本刊實習記者 許帆婷

“中國煉油企業面臨嚴峻挑戰。”這是在對石油化工科學研究院院長龍軍采訪過程中，記者反復聽到的一句話。為何嚴峻？“一方面要求生產的石油產品越來越清潔化、輕質化，另一方面所加工的原油卻變得越來越劣質化、重質化。產品與原料的性質相差越大，石油煉制的難度就越大。”龍軍說。

產品優質化和原料劣質化之間的矛盾日益加劇

“煉油是應用物理或化學方法，通過脫碳和/或加氫的方式解決原油與石油產品品質差距的過程，原油與石油產品之間的品質差距大小，決定煉油過程的難易程度。”龍軍介紹說，目前國內市場對石油產品品質的要求越來越高，油品質量已與國際標準接軌并呈高端化趨勢。我國2011年已在全國范圍內實施國3標準，其中北京、上海、廣州等中心城市已實施國4標準，北京市預計將在2012年實行國5標準。

然而，與之形成強烈反差的，卻是原油供應的日益劣質化。在全球大約1.383萬億桶原油剩余探明資源中，重質原油（瀝青）資源量與常規原油的比例已經達到5∶1。在未來20年，原油質量總體上呈劣質化、重質化趨勢。預計從2009到2030年，原油平均API重度還將下降0.4個單位，平均硫含量還將增加0.11個百分點。未來新增原油資源主要為高硫高酸重質原油。

“我國原油資源有限，但對油品需求巨大，在1993年成為石油凈進口國家、1996年成為原油凈進口國家后，原油對外依存度一直逐年增加。工信部今年8月2日公布的數據顯示，我國原油對外依存度已達55.2%，首次超越美國，而中國石化則更是高達78%。”龍軍說，“目前國際市場油價居高不下，在這種條件下，能買到的大多是劣質原油。多數中國煉油企業不得不用劣質、重質等難加工的原油去生產優質、清潔、輕質的石油產品。在中國，煉油是件挺難的事情。”

成本、環保、安全是劣質原油加工難題

原油劣質化、產品優質化必然導致石油煉制過程復雜化，表現為投資增大、操作費用增加、安全隱患增多、管理復雜度增強、技術依賴度增大。成本、安全、環保，這些都是加工劣質原油給煉油企業帶來的實際困難。

在煉油過程中，工藝加熱爐、蒸汽鍋爐、催化劑再生等工藝環節都會排放大量二氧化碳。“據統計，石油在‘從油井到車輪’全生命周期中所排放的二氧化碳，約有百分之十幾是在煉油過程中排放的，劣質原油的加工會增加排放。劣質原油含雜原子多，硫化物、氮化物排放就多；劣質原油煉制過程復雜，流程長，需要消耗更多的能量，導致更多二氧化碳排放。目前碳排放法規實施在即，煉油企業排放過多的二氧化碳，需要交納更多的碳稅。”龍軍說。

安全生產是劣質原油加工帶來的又一難題。高硫、高酸的重質原油腐蝕性非常強，被稱為原油中的“帶刺玫瑰”，加工劣質原油首先要解決設備防腐問題。“易受腐蝕是大多數金屬設備的‘軟肋’。高酸原油的腐蝕性強，而煉油設備為了降低投資又多用不耐酸、不耐腐的金屬制造。長期加工煉制高酸原油，即使是與常規原油混煉，若疏于檢修保養，不但會造成設備的損壞，也容易引發安全事故，加大企業的安全風險”。

自主開發獨創技術支撐煉油工業可持續發展

劣質原油資源是重要的戰略資源，原油品質劣質化也是驅動煉油技術進步的“推手”。劣質原油加工比例的不斷擴大，給石油煉制技術創新工作提出更新、更高的要求。龍軍介紹，石科院在劣質原油加工方面開展了大量卓有成效的工作。

“針對高酸原油腐蝕性強的特點，石科院在分子水平上對腐蝕化合物對設備材質的腐蝕反應機理進行研究，開發出更具創新性的脫酸、緩蝕技術。其中‘高酸原油全餾分催化脫酸和裂化一體化’成套技術，攻克了高酸原油直接單獨加工這一世界級難題，特別是打破了高酸原油采購成本低，但設備投資和加工成本高的怪圈。該技術流程短，裝置投資與運行成本省，該技術開發成功為煉油企業抓住機會，提高經濟效益提供了前提。”龍軍介紹說。

在渣油加工方面，石科院已開發出各類渣油分析表征方法和加工技術，可以依據技術可行、經濟合理原則為煉油企業選擇適宜技術以及提供相應技術服務。同時，石科院還結合劣質原油的特殊性質，根據揚長補短、優化組合的技術思路，成功開發了一批針對性和可操作性強的各種渣油加工組合技術。

“石科院將圍繞中國石化‘做大做強兼顧、更加注重做強做優’的發展戰略，揚長補短，進一步加快分子水平的煉油技術研發。”龍軍說，石科院在幾代科技工作者經驗、知識積累的基礎上，進一步通過在全院范圍內開展提煉石油煉制過程中的科學問題、揭示石油煉制過程技術細節等研究活動，集思廣益地提出了“分子水平石油煉制技術創新”研究開發模式，旨在通過充分運用現代科學知識和技術方法對傳統煉油技術進行更為深入細致的應用基礎研究。希望通過這方面的工作，能從中獲得一些新認識，帶來一些新啟示，給我們所從事的技術創新提供新的思路，在目前主要依靠市場需求拉動技術創新的基礎上，通過加強知識創新和理論創新，推動煉油技術的跨越式進步，努力從分子的水平去認識石油、煉制石油、使用石油。

“進入21世紀，中國煉油技術只有實現研發理念和模式的創新，完成由跟蹤模仿為主向突出自主創新的轉變，才能實現跨越式技術進步，為中國石化建設世界一流能源化工公司切實起到發動機、推進器的作用。”龍軍說。