技術創新支撐煉油工業綠色轉型—中國工程院院士李大東解讀煉油工業新技術

○ 文／本刊記者 盧凱瑞實習記者 陸曉如

技術創新支撐煉油工業綠色轉型—中國工程院院士李大東解讀煉油工業新技術

○ 文／本刊記者 盧凱瑞實習記者 陸曉如

●我國煉油工業要想綠色轉型成功，必須依靠科技創新。供圖/CFP

煉油工業綠色轉型任務艱巨。創新技術助力石油資源高效利用、油品質量升級、油品結構調整。

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年畢業于北京大學化學系，畢業后分配到石油化工科學研究院工作。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年任石油化工科學研究院副院長。1991—2003年任石油化工科學研究院院長。2004年任石油化工科學研究院學術委員會主任。

“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索?！?/p>

我國煉油工業道路“漫漫”：煉油產能過剩；成品油消費量增長態勢減緩；市場需求柴汽比明顯下降，產品結構調整刻不容緩；環保要求日漸嚴格，迫使油品質量升級步伐加快；原油劣質化對煉油工藝提出更高要求。但煉油工業“上下求索”之心不改，不斷開發新技術，以實現石油資源高效利用、油品質量升級、油品結構調整。

綠色轉型任務艱巨

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。經過幾十年的自主創新，我國煉油技術已形成一個完整體系，依靠自主技術完全可以建設現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荷只有69%，產能過剩顯而易見。主要石油產品成品油的產量還在繼續增長，但是增長速度已經變緩。柴油的產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效益的一個關鍵指標。

我國日益嚴格的環保法規，加快了油品質量升級的進程。國Ⅴ、京Ⅵ排放標準已在施行中，而國Ⅵ排放標準也將于2019年起強制執行。京Ⅵ、國ⅥB的排放標準和國Ⅴ排放標準相比，汽油硫含量指標都是10ppm，與歐Ⅵ排放標準一致，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%。為了達到這些標準，汽油池的組成必須加入異構烷烴。因此，今后煉廠中異構化和烷基化是不可避免的。

中國石油石化：據我們了解，原油劣質化已呈必然趨勢。這對煉油工業發展有何影響？

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，雜質較多的重質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，輕質原油能煉化生產出更多的高價值產品，如航空煤油、汽油、柴油等；而重質原油能夠提煉出的高價值產品相對較少。因此重質原油與輕質原油價格差異巨大。顯然，無論從資源還是從效益的角度考慮，煉制劣質原油是今后煉油工業必然的選擇。

中國石油石化：根據您的分析，煉油工業發展形勢十分嚴峻。據此，您認為我國煉油工業的發展任務是什么？

李大東：概括來看，今后我國煉油工業的主要任務是實現綠色轉型：控制煉油能力增長速度，更高效地利用石油資源；努力調整裝置結構，實現生產過程的清潔化和油品質量升級；調整產品結構，降低柴汽比，形成滿足市場需求的產品結構。

為實現綠色轉型，開發新技術十分必要。首先要著眼于石油資源高效利用；其次是發展清潔化生產，包括生產過程清潔化和生產清潔產品；再次是開發多產汽油的技術和多產航空煤油的技術，還有油化結合的技術。

石油資源高效利用

中國石油石化：實現石油資源高效利用，有什么值得推廣的新技術？

李大東：石油資源高效利用的關鍵是通過最有效的途徑將渣油轉化成輕質油品。結合我國的市場需求來看，渣油不僅要轉化成輕質油，還要最大程度地轉化成汽油。石油化工科學研究院(以下簡稱RIPP)開發的固定床渣油加氫技術(RHT)與重油催化裂化技術（FCC）的雙向組合技術（RICP）是重要技術之一，還有多產輕質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（SHF）。

中國石油石化：從目前RICP技術的運轉情況來看，這項技術的應用效果如何？

李大東： 2006年5月，RICP技術在中國石化齊魯分公司投入工業應用，迄今已有多套工業裝置在運轉。

中國石化安慶公司采用RICP技術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，2013年10月投用RICP工藝。采用這種技術后脫硫率明顯增加，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：與常規的催化裂化技術相比，IHCC工藝有什么優勢？

李大東：催化裂化技術是將重油轉化為輕質油的有效技術之一。但現有的催化裂化技術生成的干氣、油漿和焦炭過多。

IHCC技術的工業實驗在中國石化清江公司進行，2015年試驗成功。這項技術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。對比常規催化裂化的方案，采用IHCC方案輕質油收率提高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技術適合金屬含量高的渣油？

李大東：SHF技術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。這個組合技術是加工高硫、高金屬含量劣質渣油很有效的途徑，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質的催化裂化原料，采用這個技術具有良好的經濟效益。

生產清潔燃料

中國石油石化：日益嚴格的環保指標對燃料清潔化提出更高要求。有什么新技術可降低汽油硫含量？

李大東：清潔燃料的重要指標之一是硫含量。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，是當今世界上最主要的生產低硫催化裂化汽油的加工手段之一。RIPP于2001年開發了催化裂化汽油選擇性加氫脫硫技術（RSDS）。這一技術工藝簡單可行，加工烯烴含量高的催化裂化汽油，在較低的反應溫度下有良好的脫硫效果，汽油辛烷值（RON）損失較小，液體產品收率高。目前這一技術已經開發到了第三代（RSDS-Ⅲ），并在十幾套工業裝置上進行了應用。上海石化2014年6月投入RSDS-Ⅲ技術生產以來，運轉穩定，效果非常好，汽油產品的硫含量始終穩定在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嗎？

李大東：柴油超深度脫硫技術（RTS）可采用摻20%～30%催化柴油的高硫直餾柴油為原料生產超低硫柴油（硫含量10ppm以下），所得柴油產品顏色近水白。該技術使用高脫硫和高加氫性能的非貴金屬加氫催化劑。根據脫硫反應特點將柴油餾分的超深度脫硫放在兩個反應區完成，工藝流程仍為單段流程。在較高空速、較高反應溫度的第一個反應區，完成大部分易脫硫化物和大部分氮化物及多環芳烴的脫除；在高空速、較低反應溫度的第二個反應區，完成難脫硫化物的徹底脫除。該技術具有空速高、產品質量好的特點。RTS技術2012年工業化以來已經在9套工業裝置上得到應用。上海石化高橋分公司用RT S裝置長期生產硫含量10ppm的柴油，一直運轉了三年多，產品的硫含量非常穩定。

產品適合市場

中國石油石化：國內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汽油？

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

LCO中富含多環芳烴，是煉廠很難催化裂化處理的部分。LTAG技術可實現輕柴油的轉化，也可利用現有的加氫和催化裂化處理能力，將低價值的劣質催化裂化柴油轉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，而且技術改造和運行費用較低，經濟效益顯著。從石家莊煉化LTAG的工業運轉結果來看，汽油的收率可以達到55%，RON達到94。

中國石油石化：我國航空業發展迅速，航空煤油需求增長較快。采用什么技術可多產航空煤油？

李大東：航空煤油的生產，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開發的航空煤油臨氫脫硫醇技術（RHSS），已經開發了第二代催化劑RSS-2以及與之相適應的臨氫脫硫醇工藝。通過臨氫催化反應，脫除直餾噴氣燃料中的硫醇和環烷酸、羧酸等酸性組分，還能改善產品顏色并適當降低總硫含量和提高航空煤油煙點，增加油品的環境友好性。

第二代催化劑可以大大提高原料的適應性。如果原料的來源性質不變，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。能否利用油化結合技術多產丙烯？

●綠色轉型，破解煉化難題。 攝影/徐 捷

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

責任編輯：石杏茹znshixingru@163.com