立法和經濟雙重挑戰下煉油技術的進展——2011年美國NPRA年會綜述

李 正，王潔青，郭 群

（1.中國石化石油化工科學研究院，北京100083；2.中國石油化工股份有限公司科技開發部）

1 前 言

第109屆NPRA年會于2011年3月20—22日在美國德克薩斯州（TX）圣安東尼奧（San Antonio）舉行。本屆年會技術單元共宣講報告74篇，分為15個專題，包括議題2篇、煉油戰略問題5篇、FCC技術6篇、FCC操作5篇、加氫技術6篇、氫氣5篇、汽油5篇、可再生燃料5篇、燃油標準5篇、可靠性5篇、工藝安全6篇、操作與安全5篇、原油供應5篇、勞動力效率5篇、公用和界外設施4篇，重點介紹美國煉油業發展需面對的問題及新形勢下煉油技術的進展。本文主要概述當前立法和經濟因素對煉油工業的影響及主流煉油技術的應對措施。

2 美國煉油工業面臨的政策法規問題［1］

2.1 溫室氣體排放

2009年6月26日美國眾議院通過了《2009美國清潔能源安全法案》（即W－M法案），提出了碳總量控制及交易體系。W－M法案目前已擱置不議，在可以預見的未來也不可能通過立法，但煉油廠仍面臨來自美國環保局（EPA）更加嚴格的要求［2］。EPA實施了三個重要的規定：①GHG PSD Permitting，要求煉油廠推行《最佳溫室氣體排放控制技術》（BACT），并對實施BACT對煉油廠的影響及如何實施BACT給出了具體指南；②EPA 2009年9月22日發布了《報告溫室氣體排放的強制性規定》，要求煉油廠自2010年1月1日開始報告GHG排放情況；③EPA 2010年最終確定了特定產業（煉油廠和電廠）新污染源排放標準的溫室氣體約束規則（NSPS，New Source Performance Standards），規定從2011年開始，要求大幅增加溫室氣體排放的新建或擴建項目必須獲得空氣許可證，并興建符合效率成本的技術，確保減少溫室氣體排放。

2.2 燃料標準

2007年12月19日，美國總統布什簽署了《能源獨立和安全法案》，其目的在于從根本上改變美國的用能方式。《能源獨立和安全法案》重新修訂了轎車和輕型卡車的燃料經濟性標準（CAFE），根據新標準的規定，到2020年，轎車和輕型卡車平均油耗應為35 mile/USgal（1 mile≈1.61 km，1 US gal≈3.785 L），100 km油耗約合6.7 L，較目前25 mile/USgal的水平提高40%。這一新標準可能意味著汽車生產商將必須花費數十億美元的巨資以開發新的節能技術，同時，美國的油品消費量將大大降低。

《能源獨立與安全法案》還規定第二階段可再生燃料標準計劃（RFS2）要求生物燃料的使用量逐年增加，2022年提高到3.60×1010USgal（約110 Mt），是現在的4倍，預計屆時將占美國車用燃料的22%。其中，玉米乙醇的年使用量逐步增加并穩定在1.50×1010USgal（約46.5 Mt），其余將由包括纖維素燃料、生物基柴油等在內的先進生物燃料提供。

另外《能源獨立與安全法案》的526節還規定了美國政府對替代燃料的采購將限制在那些生命周期溫室氣體排放量相當于或低于來自傳統石油來源燃料的類別。加拿大油砂被視為非傳統燃料，其生產過程中的溫室氣體排放量高于傳統燃料。立法者承認本條立法的本意在于阻止美國空軍購買煤制油燃料，因為該燃料較傳統能源多產生1倍的溫室氣體排放。該條規定增加了美國進口加拿大低價油砂的不確定性。

美國加利福尼亞州于2009年4月通過了《低碳燃料標準》（LCFS），以降低交通運輸燃料的溫室氣體排放，成為全美首個設立此類標準的州。根據這一標準，到2020年，在加州銷售的汽車燃料，不管是汽油、柴油還是玉米乙醇等，其整個生命周期的單位能源二氧化碳排放必須降低10%，這就不僅要求從原油生產到加工、消費環節要減排，而且鼓勵使用其它清潔的替代能源，如電池、高級生物燃料、氫燃料等“低碳燃料”。據估計，這一“低碳燃料”標準推行后，在未來10年內將使加州的碳排放量減少16 Mt，使加州20%的化石燃料被其它清潔能源替代。

2010年10月13日，EPA宣布，允許美國2007年后生產的汽車使用E15汽油，即將汽油中乙醇含量上限由目前的10%提高到15%。預計EPA不久將宣布是否允許在2001—2006年車型的機動車中摻混15%的乙醇燃料。

EPA出臺的“有毒空氣移動污染源”計劃（MSAT2）已于2011年1月1日生效，要求美國煉油廠生產的汽油中苯體積分數降至0.62%。

2.3 稅 收

美國政府為了克服金融危機而采取一系列稅務新政，一方面是實施減稅措施，另一方面則是籌集收入的條款，油氣行業被納入籌集收入的來源之一。2009年5月7日發布的2010年最終聯邦財政預算中，包括未來9年新增315億美元新的油氣稅，這一油氣稅將從2011財年開始征收，并持續到2019年。其中，油氣生產商不再享受的稅收減免將達133億美元。在2011年初提出的2012年財政預算方案中，計劃2012年取消石油和天然氣行業約40億美元的稅項減免，取消的稅收補貼主要用于籌集一系列清潔能源研發項目的資金。

3 美國煉油工業面臨的市場問題

2008年快速上漲的油價以及緊隨而來的全球金融危機改變了世界石油的需求模式。強制性可再生能源使用的增加、對碳排放的持續關注、汽車燃油效率的改善和經濟衰退及伴隨的高失業率，加速了煉油黃金時代的終結。近些年，美國煉油裝置的負荷率持續下降，2009年降至85%以下，2010年雖略有恢復，達到85.3%，但仍遠低于過去20年來的平均水平，預測未來美國煉油廠負荷率仍將維持低位運行［3］。如何使煉油廠在低負荷率下實現煉油利潤最大化是美國煉油商必須面對的問題。

與前些年增加原油加工量就能增加利潤不同，當今煉油商主要通過優化操作、關閉裝置、延長運營周期、減少煉油能力等戰略應對低的煉油負荷率。KBC公司提出，隨著裝置不再按最大負荷率運營，以前裝置的工藝制約條件不復存在，可以重新評估低負荷率狀況下的工藝及用能優化。在這樣的市場環境下，不同類型企業，如國際石油公司、國家石油公司、合資公司、運營商、燃料銷售商等也需根據不同的市場定位采取不同的戰略［4］。

此外，隨著蘇伊士運河以東地區新建大量復雜、出口型煉油廠，世界煉油格局正在發生變化。這些新建煉油廠可以加工重質高硫原油，生產的油品能夠滿足OECD國家的油品標準，除滿足本國油品需求外，還意在出口美國市場，這將使美國過去的油品供應模式發生變化。美國煉油商將面臨更大的競爭性挑戰，尤其是PADDⅠ區的煉油廠（過去幾年，大約82%的輕質油品進口量進入PADDⅠ區），可以預計那些位于成本曲線高端的或需要大量投資的煉油廠將有可能關閉或被并購［5］。

4 FCC技術與FCC操作

4.1 催化劑制備和使用

BASF公司［6］介紹了最近開發的FCC催化劑制備技術——Multi－Stage Reaction Catalyst（MSRC）。MSRC將BASF公司成熟的DMS和Prox－SMZ等催化劑制備方法進行整合，使單個催化劑顆粒具有兩種以上的功能。MSRC平臺技術中的催化劑制備過程基于BASF公司的原位制備技術和一系列重要制備步驟。利用Y型分子篩的生長完成催化劑制備過程中的黏結步驟是MSRC技術中原位制備的關鍵步驟，該步驟使得催化劑顆粒具有出色的抗磨性能。MSRC平臺技術的第一個產品是用于渣油催化裂化的FortressTM催化劑，該催化劑同時具有鈍化鎳和裂化大分子烴類的功能，在有效催化大分子烴類裂化反應的同時可以大幅度降低鎳的脫氫活性，從而減少氫氣和焦炭的生成。實驗室評價結果表明，使用FortressTM催化劑后，氫氣和焦炭的產率可以降低15%左右。MSRC制備技術已經成功進行了工業放大，并在2010年進行了工業示范。

Rive Technology公司［7］介紹了其與Grace Davison公司聯合開發的含有介孔結構的Y型分子篩催化劑。該催化劑的核心是Rive Technology公司開發的Molecular HighwayTM技術。Molecular HighwayTM技術可以在Y型分子篩的晶體內構造2～6 nm的介孔網絡，從而允許大分子原料進入分子篩晶體內發生催化裂化反應，增強催化劑的重油轉化能力；同時允許已生成的汽油、柴油分子快速擴散到分子篩外部，減少過裂化反應的發生，最大限度保留高價值產物。純分子篩的對比評價結果表明，采用Molecular HighwayTM技術制備的Y型分子篩與常規Y型分子篩相比可以多產10%的汽油餾分和20%的柴油餾分，同時少產20%的焦炭。Rive Technology公司和Grace Davison公司計劃2011年春季進行該催化劑的工業應用試驗。

INPROCAT公司［8］介紹了一種通過物理分離手段改善現有FCC催化劑使用性能的QUANTATM技術。針對催化裂化反應受擴散控制的特點，QUANTATM技術通過物理分離手段調整催化劑粒徑的大小和分布，促進受擴散控制的反應，從而達到提高塔底油轉化能力和汽油產率、改善焦炭選擇性的目的。實驗室評價結果表明，采用QUANTATM技術后原料的轉化率可以提高20%，同時焦炭產率下降5%。除了改善催化劑的反應性能外，QUANTATM技術還可以通過脫除大顆粒催化劑來改善催化劑的流化和循環、脫除過細的顆粒減少裝置的顆粒物排放和煙機結垢。QUANTATM可以根據客戶的需求將催化劑按照任意粒徑分布進行分離，適用于現有的FCC新鮮劑和平衡劑。

4.2 新工藝開發

UOP公司［9］介紹了其最近開發的多產丙烯的重油催化裂化工藝Rx Pro。RxPro工藝與Petro FCC工藝同樣采用雙提升管反應器結構，第一提升管反應器用于重質原料的裂化，第二提升管反應器用于回煉第一反應器生成的C4和輕石腦油；兩個反應器產物進入單獨的分餾系統，以避免不必要的混合。與Petro FCC工藝不同的是Rx Pro工藝的兩個反應器都整合了UOP的Rx Cat技術，這樣可以大幅度提高兩個反應器的劑油比，以達到多產丙烯的目的。此外，RxPro工藝還整合了UOP公司的VSS提升管出口快分技術和高通量汽提技術，以減少反應產物在提升管出口后的停留時間，達到降低干氣產率的目的。當原料特性因素K值為12.5時，丙烯產率最高可達24%，同時干氣和焦炭產率可分別控制在6.4%和6.5%。

4.3 減少裝置排放

Albemarle公司［10］介紹了降低油品硫含量的脫硫助劑SCAVENGERTM和減少煙氣SOx排放的硫轉移助劑SOxMASTERTM。SCAVENGERTM通過兩種反應途徑可以有效脫除石腦油全餾分內硫化物：輕石腦油餾分內富含氫的硫醇和噻吩以硫化氫的形式脫除，而重石腦油餾分內的苯并噻吩和烷基苯并噻吩則以焦炭的形式脫除。為了克服焦炭中硫含量增加帶來的煙氣SOx排放問題，SCAVENGERTM同時含有降低煙氣中SOx濃度的活性組分，且該活性組分不含稀土。針對半再生催化裂化裝置應用含稀土的硫轉移助劑后出現的問題，Albemarle開發了不含稀土的硫轉移助劑SOxMASTERTM。該助劑的吸附活性組分具有層狀鎂鋁尖晶石結構，吸附性能優于其它助劑。目前，SOxMASTERTM已經被全球20多家煉油企業使用。工業應用結果表明，當系統中加入8%的SOxMASTERTM后，煙氣中SO2質量分數由400～500μg/g下降至30μg/g。

Airflow Sciences公司［11］介紹了一套選擇性催化還原（SCR，Tops?e開發的減少FCC煙氣NOx排放的技術）裝置的設計和運行情況。此套SCR裝置要求在設計上能夠處理高粉塵含量的煙氣，同時需要一種能夠在侵蝕性環境中發揮作用的定制SCR催化劑，能夠在5年的運轉周期內維持良好的反應性能。目前，該裝置已經無間斷運轉了1年多。在該運行期間內，SCR反應器入口的NOx質量分數在200μg/g左右，出口的NOx濃度維持在20μg/g以下，并且不需要向反應器內額外注入氨。

INTERCAT公司［12］分析了再生器SOx、NOx和CO排放超標的常見原因，并介紹了在操作上如何減少排放的經驗。對于絕大多數再生器SOx排放超標的問題都可以通過使用硫轉移助劑解決，但若要充分發揮硫轉移助劑的功能則在操作上可以參考以下指導性意見：增加煙氣中過剩氧含量至2%左右、降低再生器的溫度、提高再生器的壓力、提高催化劑的循環速率（加快助劑的再生）、使用鉑基CO助燃劑。若需要減少再生器NOx排放，則在操作上可以參考以下建議：當采用完全再生操作模式時要將過剩氧的含量控制在盡可能低的水平；當采用半再生操作模式時要將CO/CO2的比例控制在盡可能低的水平；盡量避免使用鉑基CO助燃劑，采用非鉑基助燃劑對于多數裝置可以減少50%～70%的NOx排放；慎用銻基鈍鎳劑，盡量選擇其它能夠鈍化鎳的催化劑。對于采用完全再生操作模式的裝置，使用CO助燃劑通常可以有效解決裝置開工過程中或由于再生器流化不好帶來的CO排放問題。此外，對于處理加氫原料和低殘炭原料的裝置，由于再生溫度較低也會導致CO排放超標，對于這種情況可以通過提高密相床的料位或使用CO助燃劑來解決。

BASF公司［13］介紹了一種采用群體平衡模型確定FCC裝置顆粒物排放超標原因的方法。要減少FCC裝置運轉過程中催化劑細粉的產生，必須了解實驗室測試方法預測催化劑細粉產生途徑的可信度，更重要的是要了解工業裝置上產生催化劑細粉的機理。群體平衡模型可以用于揭示工業裝置和實驗室裝置上催化劑細粉的產生路徑。與反應動力學模型類似，群體平衡模型可以確定產生催化劑細粉過程中顆粒破碎和磨損的相對速率。將該模型應用到工業裝置上后發現，對于大多數裝置而言，顆粒磨損是產生催化劑細粉的主要途徑。將該模型應用到實驗室測試方法后發現，Air Jet方法和Conical Jet Cup方法被證實是目前最能反映工業裝置實際情況的方法。

4.4 提高裝置運轉性能和可靠性

KBR公司［14］針對FCC裝置催化劑跑損的問題給出了判斷和解決問題的指導性意見。如果裝置一旦出現催化劑跑損問題，可以通過分析三個層面、共20個問題來確定催化劑跑損的原因。首先，根據裝置當前的運轉情況分析7個對應的問題來判斷反應－再生系統中催化劑跑損的位置；然后通過搜集裝置運轉的歷史數據并分析6個對應的問題來判斷催化劑跑損現象出現的時間及嚴重程度；最后，通過采樣分析和實驗室測試結果分析7個對應的問題來確定催化劑跑損的原因。對于由于旋風分離器料腿堵塞、料腿翼閥失靈、旋風分離器過載、催化劑物理性質等原因導致的跑損，可以通過在線操作調整解決或緩解；對于由于反應器或再生器稀相內催化劑過度磨損或旋風分離器設計缺陷等硬件原因導致的跑損，則只能通過停工檢修來解決。

Shell公司［15］通過一個實際案例介紹了其在處理FCC裝置運行可靠性與利潤率間的矛盾時所采用的綜合改造方法。案例的對象是一套原始設計的處理量為100 kbbl/d（1 bbl≈159 L）的蠟油催化裂化裝置，經過歷次改造，該裝置的處理量被提高至150 kbbl/d。提高處理量后該裝置面臨的主要問題是干氣產率較高、催化劑單耗較高、旋風分離器工作不穩定和油漿換熱系統結垢。Shell公司認為該裝置處理量大幅提高后，油氣在提升管反應器內的停留時間偏短，造成了油漿產率和°API偏高；為了保證原料的轉化不得不將反應溫度提高，同時該裝置采用的是開放式旋風分離器，這些問題又導致焦炭和干氣過量。基于上述分析，Shell公司提出了反應器系統的綜合改造方案，包括采用兩個新的帶有專有內構件的提升管反應器替換現有反應器以減少反應器內的返混、使用專有原料噴嘴以改善油劑接觸、延長油氣在反應器內的停留時間，通過上述措施促進催化反應并改善選擇性；采用密閉式的專有旋風分離器以減少反應產物的過裂化，允許反應在較高的溫度下進行同時減少干氣的生成、改善旋風分離器運行的可靠性。根據測算，進行上述綜合性改造后，原料的轉化率可提高5.2百分點，汽油和液化氣產率可分別提高2.1和2.7百分點。

Shaw公司［16］介紹了一套隸屬于Tesoro的催化裂化裝置的改造過程和運轉情況。改造前該裝置的反應器為1根傾斜的提升管（水平夾角在45°～77°之間變化）。改造前裝置的產物分布較差，原料轉化率低，而干氣產率較高，同時由于油漿的°API較高，經常導致原料/油漿換熱器結垢。為了減少油漿產率，提高裝置運轉的可靠性，Shaw公司對該裝置進行了如下改造：采用垂直提升管替換現有提升管，該垂直提升管經過一段水平管與一個外部的粗旋相連接；通過加長該垂直提升管來延長油氣停留時間，同時減少催化劑在反應器內的滑落。經過上述改造可在不增加焦炭產率的同時提高原料的轉化率。由于新的反應器系統在原反應－再生系統外部安裝，因此部分改造過程不需要裝置停工。從裝置停止進料到改造完成并重新進料只用了33天的時間。改造后裝置的油漿產率下降62%，°API由18降至0，解決了由于油漿換熱系統結垢帶來的長周期運轉問題；同時干氣產率下降8%，汽油產率提高21%，產物分布得到明顯改善。

5 加氫技術

5.1 重油輕質化增產中間餾分油技術

Chevron公司［17］對煉油廠總體流程的經濟性和可靠性進行了對比分析，比較了不同渣油處理工藝流程在處理不同硫含量原油時的效益和抗風險能力。Chevron公司認為，在處理HSFO（高硫原料油）時，最佳渣油轉化流程為（LC－Fining＋延遲焦化）組合流程，將獲得最高內部收益率和凈現值。采用該組合流程不僅可以滿足未來燃油標準要求，還可以處理非常劣質的原油，并且能將劣質渣油轉化為高質量中間餾分油產品，滿足未來市場需求。然而，當處理LSFO（低硫原油）時，（RDS＋RFCC）組合才是最佳工藝流程選擇。

Shell公司［18］為客戶提供了系統的柴油/蠟油加氫處理裝置的技術改造方案，可以根據企業實際需求，對柴油/蠟油加氫處理裝置進行分步驟或階段性的技術改造。這些不同的階段性改進方案主要包括：①“當前”操作層面階段性改進方案。對現有裝置通過更換更高性能的催化劑，改變操作條件來實現既定的生產目標；②“短期”裝置改造方案。對現有裝置進行催化劑和工藝的改進；③“長期”投資方案。通過總體規劃新建加氫裝置來提高劣質原料的處理能力。此外，Shell公司還介紹了新一代高性能加氫裂化催化劑Z－FX10的開發，改進高效加熱爐、裝置內構件、換熱系統和水洗系統等以及制氫裝置工藝流程方面的改進。

Criterion催化劑開發公司［19］介紹了Z－2723、Z－3723和Z－3733等新一代靈活型加氫裂化催化劑。與前一代Z－723、Z－733和Z－803等加氫裂化催化劑相比，新一代催化劑在活性、重油選擇性以及產品低溫流動性等方面獲得了提升。Criterion公司還介紹了其最新開發的加氫裂化催化劑Z－FX10。與Z－3723催化劑相比，可處理不同種原料油，Z－FX10的中間餾分油選擇性和柴油產品十六烷值都有進一步提高。

ART公司［20］對FCC預處理過程的反應及機理進行了深入研究，將FCC預處理使用的Mo－Ni系和Mo－Co系催化劑及加氫處理苛刻度等因素與催化裂化工藝相關聯，從而獲得預處理過程對FCC產品分布和產品質量影響較為全面的認識。ART公司通過對不同操作模式（多環芳烴飽和模式和脫氮模式）下，加氫處理苛刻度對FCC轉化率、LCO收率等影響的試驗考察，得出一個較為重要的規律：隨著加氫處理苛刻度的提高，無論在哪種操作模式下，LCO的收率都是先降低，當達到一個最低值后又逐漸提高。

5.2 超低硫柴油的生產技術

ALBEMARLE公司［21］以柴油餾分中較為難脫除的4，6－DMDBT為模型化合物，對脫硫反應動力學進行簡化，將加氫脫硫（HDS）反應過程分為加氫（HYD）和脫硫（DDS）兩個相對獨立的過程。在低壓條件下，高DDS活性可以增強HDS，高HYD活性將導致熱力學不穩定性加重；低氫分壓條件下，芳烴飽和在較低溫度下就會從動力學控制轉化為熱力學控制，提高DDS/HYD選擇性可以改善熱力學不穩定性問題。為實現低壓下生產超低硫柴油（ULSD），ALBEMARLE公司提出如下操作方面的建議：①控制原料油中難脫除硫的含量，主要通過控制原料油干點，二次加工油混兌比例，尤其是LCO的干點和摻混比例；②提高氫純度，循環氫滿負荷運行；③選用在低壓操作條件下，具有較高脫硫活性的催化劑體系，實現最佳的DDS/HYD選擇性。近期，ALBEMARLE公司開發了KF－770和KF－767等催化劑，其突出的性能特點是低壓下具有較好的脫硫效果。

Axens公司［22］給出了三種采用先進的加氫技術處理LCO生產ULSD產品方案，核心內容是采用新一代加氫催化劑和改進工藝技術。方案1：采用一段加氫處理工藝、Co－Mo或Ni－Mo系催化劑，在中等壓力下達到中等的芳烴飽和度，生產具有中等或較高十六烷值的ULSD；方案2：采用二段加氫處理工藝，一段選用Ni－Mo系催化劑，二段選用貴金屬催化劑，在中等壓力下實現最大量芳烴飽和，生產具有高十六烷值和最大收率的ULSD產品；方案3：采用一段加氫改質工藝，選用Ni－Mo改質催化劑，在高壓下實現芳烴的飽和和開環，生產具有最大十六烷值的ULSD產品。

6 制氫技術

6.1 制氫裝置的優化

KBC公司［23］對不同工藝流程的碳排放指標進行了全面比較，指出煉油廠二氧化碳減排應該從那些排放量大的裝置入手，這些裝置管理及優化是減排的關鍵。對于采用復雜加氫工藝路線的煉油廠，甲烷制氫裝置通常占二氧化碳排放總量的5%～30%，KBC公司針對這種情況就影響碳排放的因素、減排方法研究、氫氣回收措施和二氧化碳吸收等問題進行了闡述。KBC公司開發的“碳管理”系統可以實現如下功能：計算碳排放量、進一步明確碳的不同來源、校對碳排放評價的方法、獲得碳排放的歷史趨勢、對碳排放監控數據，并進一步比較實際與目標的差距，及預測排放影響參數等。

Linde Engineering公司［24］認為煉油廠排放氣作為回收氫氣的原料，而不是作為燃料氣，是實現節約氫氣的重要手段。介紹了煉油廠排放氣作為制氫蒸汽轉化爐原料的三個基本方案：①常規的PSA系統；②直接作為制氫蒸汽轉化爐原料；③專門PSA系統。并選用80%和50%兩種純度條件，對三種方案進行了經濟性方面的比較。方案①投資最少，但煉油廠排放氣摻混量受到限制；方案②雖然可以處理混兌量相當大煉油廠的排放氣，但氫含量較高時會帶來消耗大的負面影響；方案③在處理較高氫含量的煉油廠排放氣時顯示出最佳的效果。

Air Liquide公司與Lurgi公司［25］共同創新開發了高效、可靠和投資較低的制氫技術。該技術可以有效降低二氧化碳排放量，現已在2套工業裝置上應用。與常規制氫技術相比，該制氫技術主要是投資低、高可靠性與高可維護性。其核心設計是Lurgi Reformer專利技術的頂部點火轉化反應器、水平傳送段、伸縮管、預轉化工藝、蒸汽分離系統和控制器等部件，可實現更低投資、更高生產效率和更低二氧化碳排放量，其優化操作可進一步提高可靠性和轉化效率。

6.2 氫氣的綜合管理

中國石化洛陽石化工程建設公司與Process Integration有限公司26合作開發了煉油廠氫氣管網資源優化的新技術。該技術采用“夾點分析”法，可以迅速確定煉油廠的氫氣使用瓶頸和最小用氫量，同時明確“氫氣管網”的改進優化方向；然后，通過“數學程序計算”法進行氫氣管網的實際需求設計；通過結合兩種方法，可以對煉油廠氫氣管網實現高效管理和使用。同時，還認為氫氣提純裝置的種類與規模對于充分高效利用氫氣是一個非常關鍵的因素，并列舉某煉油廠氫氣管網的優化設計和改造項目；與原基礎設計相比，操作費用降低6 620萬人民幣/a。

UOP公司［27］通過對制氫、用氫、氫提純、氫回收、總體系統分析，開發出綜合“氫氣”優化管理和系統改進的相關技術，實現平衡優化氫氣的使用和效益的最大化。UOP公司列舉了優化氫氣相關技術的工業應用實例，包括對操作參數的改變、現有設備的改造、增加新設備、系統改造和控制等。

7 可再生燃料生產技術

ADI公司［28］分析了高級生物燃料（即第二代、第三代生物燃料）的現狀和前景。EPA希望到2022年生物燃料使用量達到3.60×1010USgal/a，初始階段預計纖維素乙醇占主要份額，高級生物燃料量會快速增長并能夠與纖維素乙醇抗衡。ADI將生物柴油技術分為8類，介紹了各類技術的特點和應用情況，其中從藻類獲得的生物燃料密度遠遠高于棕櫚油，被認為具有較大的潛力。此項技術預計需要10年或更長的時間才能商業化。不同類型技術生產成本差異較大，如通過改進生物酶并降低原料處理成本，生物化學法制乙醇路線的競爭力將會增強，但是成本偏高依然是問題。高級生物燃料近期內可能無法達到規定的供應量。

Topsφe公司［29］針對植物油/動物油加氫工藝在工業操作中出現的許多問題，研發出生物燃料工藝專用的加氫脫氧催化劑TK－339，TK－341，TK－351可確保催化劑的低失活率和高穩定性。這些催化劑可結合Topsφe公司的高活性BRIMTM催化劑，以確保生產出ULSD；或者與具有異構脫蠟活性的TK－928、TK－932結合，以獲得足夠低的濁點。此外，Topsφe公司還提供與上述催化劑解決方案相配套的工藝技術，使煉油廠能夠進行混煉或單煉植物油/動物油，并給出Preem AB Gothenburg Refinery共煉RTD（Raw Tall Diesel），將非食用、低值餾分加氫轉化為高附加值交通燃料的實例。

Gevo公司［30］開發出以糖為原料、產品純度在98%以上的異丁醇可再生生產技術。異丁醇是很有吸引力的醇類燃料汽油調合組分，異丁醇作為第二代產品，提供了第一代產品所欠缺的應對多種挑戰的靈活解決方案，包括與汽油的調合特性、揮發性、相分離、能量含量、混合墻等，如與乙醇相比，可再生鑒定值提高30%，有較高的能量密度和較低的雷德蒸氣壓，可以用管道輸送，不會造成碳鋼應力腐蝕裂紋（SCC），與橡膠相容性好，可以滿足未來法規的要求。

8 結束語

自從20世紀90年代以來，環保法規的日趨嚴格和原油供應形勢的日益緊張就已經成為煉油技術發展的主要推動力，目前這種形勢依然沒有改變。因此，清潔油品生產技術的升級換代、石油資源的高效利用和可再生清潔燃料的開發將會在較長的時間內保持一定的熱度。同時，除了對燃料本身的清潔性要求日益攀升之外，對燃料生產過程的清潔化要求也越來越高，控制裝置排放技術的開發與實施逐步成為煉油技術發展的重要方向。此外，全球經濟發展的持續低迷使煉油工業面臨更加嚴峻的挑戰，迫使煉油企業必須解決裝置運行可靠性與利潤之間的矛盾。在上述形勢之下，煉油工業將會繼續向綠色化、高效化、可持續化的方向發展。

［1］ Friedman D，Scott G，Williams B.Review of legislative and regulatory and litigation public policy issues critical to NPRA members［C/CD］.//NPRA Annual Meeting，AM－11－76，San Antonio，TX，USA，2011

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