河南省成品油供給高質(zhì)量發(fā)展研究
黨的十九大報告提出：樹(shù)立新發(fā)展理念，堅持人與自然和諧共生，滿(mǎn)足人民日益增長(cháng)的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要。作為農業(yè)大省和人口大省，美麗河南的建設任務(wù)任重而道遠。從河南近年的經(jīng)濟發(fā)展看，對石油能源的依賴(lài)程度依然較高，2017年成品油銷(xiāo)售量1820萬(wàn)噸，對外依存度高達74.7%。河南省地處華北地區南端，霧霾天氣占比較高，環(huán)境治理壓力大。能源清潔化進(jìn)程加快，隨著(zhù)2017年全面實(shí)施國五后，河南很快又將全面進(jìn)入國六時(shí)代。文中簡(jiǎn)要回顧成品油的升級歷程，全面梳理了成品油生產(chǎn)和質(zhì)量升級的方法，提出河南省煉油工業(yè)“十三五”努力的方向并提出建議措施。
一 成品油質(zhì)量升級回顧
（一）國二到國三
國三排放標準參照歐三制定，汽油硫含量由國二的500微克/克降低到國三的150微克/克，主要指標變化情況如表1所示。柴油硫含量由2000微克/克降低到350微克/克。2007年7月1日，國三標準開(kāi)始在部分城市試行，2009年12月31日在全國范圍完成了升級置換，河南省也同期升級。包括洛陽(yáng)石化總廠(chǎng)、中原油田石化總廠(chǎng)和河南油田精蠟廠(chǎng)這三家中國石化所屬煉廠(chǎng)及一家地煉企業(yè)，2006年底全省煉油能力約為700萬(wàn)噸/年，幾家企業(yè)均采用投資和成本較為低廉的產(chǎn)品精制生產(chǎn)工藝（一般汽油精制采用堿洗/電化學(xué)精制-硫醇氧化工藝，而柴油精制則采用堿洗-電化學(xué)精制工藝），升級國三中逐步向采用汽柴油加氫精制工藝過(guò)渡，從而完成了按國三標準生產(chǎn)的結構性調整。
表1 車(chē)用汽油國二與國三主要指標差異對比情況
洛陽(yáng)石化作為中國石化集團在豫的大型煉化企業(yè)，緊跟油品升級步伐。1993年建成國內單系列最大的500萬(wàn)噸/年煉油工程，配套建設了柴油加氫精制生產(chǎn)裝置，在國二標準階段，該企業(yè)通過(guò)“短流程、深加工”方案，將原料油“吃干榨凈”，汽柴油精制采用常規堿洗及硫醇氧化工藝，降低運行成本，取得良好的經(jīng)濟效益。1995年加工原油263萬(wàn)噸，實(shí)現利稅13.2億元，僅利潤就高達5億元以上，噸油利稅達到505元，2005年投運了汽柴油加氫精制裝置，提前完成了向市場(chǎng)供應國三標準汽柴油的任務(wù)。
（二）國三到國四
2011年5月，國家發(fā)布國四車(chē)用汽油標準GB17930-2011，將核心指標之一的硫含量降為50微克/克，其他指標：芳烴未變、烯烴降低為小于等于28%（體積）、錳小于等于0.008克/升，規定不得人為加鉛；乙醇汽油基礎油則參照車(chē)用汽油標準制定，主要指標與其一致。相應地，國四標準GB19147-2013《車(chē)用柴油》于2013年2月發(fā)布，0號車(chē)用柴油硫含量也為50微克/克，其他指標主要為十六烷值為大于等于51、密度為820～845克/升等。
由于國四標準油品硫含量比國三標準大幅度下降，同時(shí)隨著(zhù)國內原油依存度下降、劣質(zhì)化趨勢加劇，多數國內煉油企業(yè)所加工的原料硫含量還在不同程度的上升，因此在這一階段到來(lái)之前國內煉廠(chǎng)普遍實(shí)施了油品質(zhì)量升級改造措施，在加工流程中大量采用加氫精制手段，針對性改造催化裂化裝置以降低汽油烯烴含量等。中石化河南油田精蠟廠(chǎng)在這一階段，充分利用油田自產(chǎn)原油的低硫石蠟基特性，建設了汽油后加氫等精制裝置，并充分利用石蠟、潤滑油生產(chǎn)系統，實(shí)現了產(chǎn)品質(zhì)量升級，特種蠟產(chǎn)量達8萬(wàn)噸/年，潤滑油、石蠟、微晶蠟、特種蠟等品種遠銷(xiāo)美國、韓國、越南、丹麥等地，這一利用自身優(yōu)勢、自我發(fā)展的案例，也在省內石化企業(yè)中獨樹(shù)一幟。2013年12月1日，河南省完成了包括乙醇汽油基礎油在內的系統升級置換。
（三）國四到國五
隨著(zhù)大氣環(huán)境質(zhì)量下降，成品油升級節奏不斷加快、指標日趨嚴格，實(shí)施國五標準后汽柴油硫含量再次大幅降低，三個(gè)階段的國二到國三硫降幅70%、國三到國六硫降幅66.7%，而到了國五硫含量進(jìn)一步降到了10微克/克，降幅達80%，2017年1月1日實(shí)行國五后，汽柴油硫含量指標從2007年到2017年十年間降幅98%。進(jìn)入國五階段，新建項目較多采用常減壓蒸餾—渣油加氫—催化裂化—加氫裂化、常減壓蒸餾—延遲焦化-蠟油加氫—催化裂化等加工流程；而現有煉油企業(yè)或采用汽油加氫、Szorb脫硫、柴油加氫以強化脫硫的手段，或改變?yōu)樵图託?、催化裂化配套加工流程以?shí)現質(zhì)量升級。這一階段較小規模的煉油企業(yè)由于升級帶來(lái)成本的大幅升高，將面臨巨大壓力（見(jiàn)圖1）。
圖1 從國二到國五四個(gè)階段的汽柴油硫含量消減示意
二 國六質(zhì)量升級及難點(diǎn)
治理汽車(chē)尾氣是藍天行動(dòng)計劃的重大任務(wù)，降低機動(dòng)車(chē)一氧化碳和氮氧化物排放必須同步改進(jìn)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機和燃油配方，經(jīng)論證，國家環(huán)保部等部委提出：加快國六汽柴油質(zhì)量升級。從國六標準的數字看，雖硫含量指標并未進(jìn)一步“加碼”，維持了與國五的10微克/克同等水平，但對油品結構組成的影響卻是根本性的。本階段質(zhì)量升級工作的推行，深化了傳統煉油手段的更替，潛在加速了小煉油淘汰的進(jìn)程。
統計顯示，我國汽油資源催化汽油比例較高，占65%左右，而飽和調和組分較少，國六汽油推出觸及了現有加工方式僅能生產(chǎn)較高烯烴產(chǎn)品的“軟肋”，隨著(zhù)升級倒計時(shí)來(lái)臨，對現有煉油流程提出挑戰，表2列出了國六與國五車(chē)用汽油主要指標的差異。
表2 國六與國五車(chē)用汽油主要指標比較情況
前文所述，多數煉油企業(yè)近年來(lái)原料油硫含量普遍上升。按原料含硫1.5%考慮，為保證汽柴油產(chǎn)品硫為10微克/克的限定值，加上工藝爐、動(dòng)力鍋爐煙氣的二氧化硫排放達標，基于不同的產(chǎn)品結構全廠(chǎng)脫硫率一般需達到86%～91%，需設置可靠的硫回收裝置；由于汽油配方限制了烯烴、芳烴含量，為此需添加更多的如烷基化油等飽和高辛烷值組分，進(jìn)入汽油池以“稀釋”烯芳組分含量，否則無(wú)法實(shí)現合格出廠(chǎng)；柴油升級難度甚至大于汽油，主要是選擇有效的低十六烷值的催化柴油加工手段以實(shí)現達標。
以國內某千萬(wàn)噸級煉廠(chǎng)為例，該廠(chǎng)的汽油池中催化汽油占比為71%、重整汽油占比為13%，調入MTBE、甲苯、乙苯等其他組分后，現狀生產(chǎn)92號汽油烯烴為22.3%、芳烴為26.6%，這與國六A/國六B質(zhì)量指標相差4.3/7.3個(gè)百分點(diǎn)。為使汽油池烯烴等參數達標只能采取調入烷基化油等飽和高辛烷值組分的方法，通過(guò)建設一個(gè)20萬(wàn)～30萬(wàn)噸/年級的烷基化裝置，完成汽油邁入國六階段的目標，但同時(shí)也帶來(lái)成本增加等方面的代價(jià)，預估升幅150～240元/噸。
柴油升級方面，主要是多環(huán)芳烴指標“勒緊”，增加了總污染物含量限制指標。面對2019年1月1日倒計時(shí)階段，煉油企業(yè)更是多方發(fā)力，比如采用深度加氫、柴油回煉及LTAG技術(shù)，以滿(mǎn)足柴油配方達標的需要，表3列出了國六與國五車(chē)用柴油主要指標比較差異。
表3 國六與國五車(chē)用柴油主要指標比較
三 國六升級技術(shù)和典型流程分析
（一）國六升級技術(shù)掃描
下面就煉油加工技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)作以簡(jiǎn)述，這些工藝促進(jìn)了國六質(zhì)量升級的實(shí)現。
1.催化裂化——效益提升推動(dòng)機
催化裂化技術(shù)使用的三十余年來(lái)，這項技術(shù)以其重油向輕質(zhì)產(chǎn)品轉化的高效能，在煉油流程中的核心地位仍然不可撼動(dòng)。近年來(lái)，技術(shù)朝向精準方向進(jìn)展，如國產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)有兩段提升管（TSRFCC）技術(shù)、多產(chǎn)異構烷烴（MIP）技術(shù)、生產(chǎn)清潔汽油和增產(chǎn)丙烯（MIP-CGP）技術(shù)、靈活多效催化裂化（FDFCC）技術(shù)、深度催化裂化（DCC）技術(shù)、最大汽油和氣體的（MGG）技術(shù)及多產(chǎn)氣體異構烯烴（MIO）、常壓重油多產(chǎn)氣體（ARGG）多種技術(shù)，國六階段選擇流程更是首先選用。
2.加氫裂化——工藝路線(xiàn)選擇鍵
加氫裂化恰如不同煉油加工模式的一個(gè)選擇鍵，由此可以導入化工模式或航煤模式，同時(shí)它也是清潔生產(chǎn)的首選工藝。近年來(lái)，應用較為廣泛的技術(shù)有美國環(huán)球油品（UOP）公司的聯(lián)合裂化技術(shù)（Unicracking），CHEVRON的異構裂化（Isocracking）技術(shù)，IFP的加氫裂化（Hydrocracking）技術(shù)等。以撫順石油化工研究院、石油化工科學(xué)研究院為代表的國內研究機構，以催化劑活性、選擇性和穩定性的研發(fā)為目標，推出了多個(gè)加氫裂化催化劑牌號，工藝技術(shù)有了很大的發(fā)展，在部分指標上達到了國際先進(jìn)水平。
3.延遲焦化——多產(chǎn)柴油加速器
延遲焦化以其脫碳工藝以及生產(chǎn)數量較大的石油焦，在高油價(jià)時(shí)代一度被認為是即將淘汰的工藝技術(shù)。然而，隨著(zhù)原油的劣質(zhì)化加劇、加氫技術(shù)向重質(zhì)原料拓展，這一工藝被應用到如重油加氫—催化裂化—延遲焦化—加氫裂化工藝、延遲焦化—溶劑脫瀝青—重油加氫組合工藝中，強化了重劣質(zhì)原料處理的“垃圾桶”作用，尤其是優(yōu)化已有本裝置的煉廠(chǎng)流程，可以使其“煥發(fā)青春”。
4.連續重整——廉價(jià)氫獲取手段
連續重整裝置的重要性不言而喻，它不僅是汽油調和組分的生產(chǎn)器，更是與加氫裝置形成“姊妹花”，為其提供廉價(jià)氫源。長(cháng)期以來(lái)，美國環(huán)球油品（UOP）公司和法國石油研究院（IFP）的連續重整工藝技術(shù)獨霸世界。進(jìn)入2000年后，石油化工科學(xué)研究院與中石化洛陽(yáng)工程公司等聯(lián)合開(kāi)發(fā)“國產(chǎn)連續重整成套技術(shù)”（SLCR），在國內的煉油企業(yè)逐步得到應用，國六升級流程的設計，采用SLCR重整技術(shù)無(wú)疑是首選。
5.汽油脫硫——必完成的選擇題
汽油脫硫是煉油流程中的重要一環(huán)。由于催化裂化汽油餾分中含有400～1000毫克/千克的硫化物，必須經(jīng)過(guò)脫硫處理方可使硫含量滿(mǎn)足要求。目前主要有兩種汽油脫硫工藝，即選擇性加氫脫硫和吸附脫硫（Szorb）。選擇性脫硫是將汽油先分割為輕重兩種組分，輕組分進(jìn)行脫硫醇，重組分進(jìn)行加氫脫硫，是保持較小的辛烷值損失的一種技術(shù)。汽油吸附脫硫（Szorb）原是美國康菲石油公司針對超低硫汽油而開(kāi)發(fā)的技術(shù)，中石化2005年引進(jìn)該項技術(shù)，進(jìn)行工程開(kāi)發(fā)并建成工業(yè)裝置，2007年實(shí)現對該技術(shù)的獨立運營(yíng)權，完成技術(shù)、設備國產(chǎn)化。目前，實(shí)現汽油向國四邁進(jìn)，國產(chǎn)技術(shù)全部可以滿(mǎn)足需要。
6.渣油加氫——高硫原油的克星
渣油加氫可分為固定床工藝和浮動(dòng)床工藝兩種，固定床技術(shù)日趨成熟，漿態(tài)床和沸騰床技術(shù)應用呈現加快態(tài)勢。國外的固定床技術(shù)如美國環(huán)球油品（UOP）公司的RCD Unibon、雪佛龍公司的RDS和VRDS、?？松镜腞esidfining等應用較為普及；國內固定床技術(shù)主要有石油化工科學(xué)研究院的RHT、撫順石油化工研究院的FRIPP等，均有多個(gè)工業(yè)應用案例。國外的沸騰床技術(shù)主要是烴研究公司的H-oil和Lummus城市服務(wù)研究發(fā)展公司的LC-Fining；國內的有中石化撫順石油化工研究院研發(fā)的沸騰床STRONG工藝技術(shù)，其示范裝置已通過(guò)中石化集團組織的技術(shù)鑒定；國外漿態(tài)床技術(shù)如德國的VCC（韋伯聯(lián)合裂化法）等，國內中國石油大學(xué)與石油天然氣集團聯(lián)合開(kāi)發(fā)的渣油懸浮床技術(shù)也取得重大進(jìn)展。渣油加氫是加工高硫原油，生產(chǎn)清潔油品的首要選擇。
7.烷基化——國六汽油充電寶
說(shuō)到國六汽油升級，就要提到烷基化裝置，這是一個(gè)生產(chǎn)飽和高辛烷值汽油組分的裝置。我國汽油生產(chǎn)長(cháng)期依賴(lài)催化裂化，考慮大部分煉油裝置配置的實(shí)際情況，國家一直未對汽油配方的烯烴含量“動(dòng)刀子”。歐美國家經(jīng)長(cháng)期研究推出了低烯烴含量的汽油環(huán)保配方，并以標準為先導，在烷基化技術(shù)的工業(yè)化方面走在了前面。按照采用不同的強酸催化劑，目前形成了氫氟酸法、硫酸法、復合離子液體和固體酸法四類(lèi)主要技術(shù)。
在四種技術(shù)中目前硫酸法和氫氟酸法二種烷基化為主流技術(shù)，美國企業(yè)生產(chǎn)烷基化油當前采用硫酸法與氫氟酸法兩種技術(shù)的業(yè)績(jì)幾近平分秋色，但隨著(zhù)環(huán)保法規的日益嚴格，氫氟酸烷基化獲批越來(lái)越困難。較早實(shí)現氫氟酸法烷基化技術(shù)工業(yè)化的是美國環(huán)球油品（UOP）和飛利浦（PHLLIPS）兩家公司，后來(lái)UOP收購了PHILLIPS烷基化推出AlkyPlus技術(shù)，成為絕對占優(yōu)的氫氟酸法技術(shù)商；硫酸法比較有代表性的技術(shù)有杜邦公司的STRATCO、LUMMUS公司的CDAlky，以及石科院近年開(kāi)發(fā)的SINOALKY等。離子液體烷基化和固體酸烷基化技術(shù)近年快速發(fā)展并有所突破，已建成了山東德陽(yáng)10萬(wàn)噸/年離子液體法工業(yè)裝置、山東匯豐10萬(wàn)噸/年固體酸法工業(yè)裝置。
8.異構化——低辛汽油升值手
煉油廠(chǎng)C5、C6輕石腦油一般是作為汽油組分調和汽油，但由于其辛烷值較低，調入后稀釋了較高的辛烷值。異構化技術(shù)開(kāi)發(fā)被用作實(shí)現汽油升級的重要手段，C5、C6經(jīng)過(guò)轉化可以獲得RON為85以上的汽油組分。裝置一般采用金屬/酸性載體雙功能催化劑，因其反應溫度不同劃分為低溫型、固體超強酸型和高溫型三類(lèi)。一般認為，配置有異構化裝置的煉油廠(chǎng)，其對烷基化裝置的依賴(lài)程度將有所緩解。
（二）典型生產(chǎn)流程與分析
1.加氫型流程及產(chǎn)品
加氫型流程是加工含硫（含酸）或高硫原油煉廠(chǎng)的首選流程。采用加氫型流程，通常根據原料性質(zhì)不同設置有渣油加氫、加氫裂化、連續重整及汽柴油加氫等裝置。表4列出了國內某煉油項目的裝置配置案例。
從表4中看出，采用加氫型流程屬清潔的生產(chǎn)工藝，特點(diǎn)是對原料適應能力較強，化工廢棄物大為減少，但同時(shí)增加了生產(chǎn)成本，因而較為適合于1000萬(wàn)噸/年以上規模的煉廠(chǎng)選用。
2.化工型流程及產(chǎn)品
化工型流程由于目標產(chǎn)品不同，設置的流程有所不同。走氣體路線(xiàn)的可采用DCC等裝置提高丙烯等氣體收率，走芳烴路線(xiàn)的可通過(guò)重整裝置提高PX等芳烴產(chǎn)率，走乙烯路線(xiàn)的則可通過(guò)輕質(zhì)化提高乙烯、丙烯產(chǎn)率，圖2示意了一種化工型煉廠(chǎng)的流程。
表4 國內某煉油項目主要裝置結構一覽
采用化工型流程并繼續延伸化工產(chǎn)業(yè)鏈，將有利于降低煉油板塊的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險。但同時(shí)也導致了整體項目投資較為龐大，所以流程選擇也應以一定規模為基礎，例如1000萬(wàn)噸/年煉油規模再配套聯(lián)動(dòng)一個(gè)百萬(wàn)噸級乙烯項目為宜。
圖2 國內某煉油項目加工流程示意
3.脫碳型流程及產(chǎn)品
脫碳型流程一般采用延遲焦化、催化裂化等為主體裝置，同時(shí)配套設置產(chǎn)品加氫等裝置，但由于主體裝置特性所限，一般所產(chǎn)汽油的烯烴含量均較高。一座以生產(chǎn)成品油為主要目標的煉廠(chǎng)，質(zhì)量升級國六階段后，通常需配套以烷基化及餾分油加氫等裝置，如山東一家地煉企業(yè)，就新建了10萬(wàn)噸/年烷基化裝置用于汽油質(zhì)量升級。這類(lèi)處在500萬(wàn)噸/年規模上下的煉廠(chǎng)可以通過(guò)裝置改造提升產(chǎn)品檔次，獲得生存空間。
（三）河南省煉油企業(yè)質(zhì)量升級情況
河南省現有的1010萬(wàn)噸/年煉油能力，在國六質(zhì)量升級過(guò)程中面臨著(zhù)非常大的壓力?，F有四家企業(yè)按加工規?？煞譃閮深?lèi)，一類(lèi)是千萬(wàn)噸級規模，比如洛陽(yáng)石化，該企業(yè)擬立足現有800萬(wàn)噸/年煉油規模積極應對國六質(zhì)量升級，提出實(shí)施煉油結構調整及產(chǎn)品升級項目，新建渣油加氫、烷基化、硫黃回收及改造部分裝置，形成1000萬(wàn)噸/年原油加工能力，完成向國六質(zhì)量升級；同時(shí)擬配套的原油管道、航煤管道等項目建設，可以在工程建成投產(chǎn)后進(jìn)一步增強產(chǎn)品保障能力。另一類(lèi)企業(yè)是500萬(wàn)噸/年以下規模的企業(yè)，面臨著(zhù)資源保障和產(chǎn)品升級雙重壓力，或在升級中所負擔的成本增加難以承受，面臨進(jìn)退維谷，應積極尋求生存發(fā)展空間?！笆濉逼陂g，隨著(zhù)民營(yíng)企業(yè)的涌入，全國煉油板塊將進(jìn)一步“洗牌”，河南省必將適應供給側結構性改革以整合現有煉油產(chǎn)能，支持河南省煉油企業(yè)盡快落實(shí)升級改造措施，加速淘汰落后裝置、落后產(chǎn)能步伐，完成汽柴油國六質(zhì)量升級任務(wù)。
四 河南省成品油高質(zhì)量供給策略建議
面臨油品升級和供給側結構性調整的雙重任務(wù)，河南省應從政策導向和宏觀(guān)規劃等方面積極應對，建議措施如下。
（一）提速?lài)|(zhì)量升級步伐
立足省情，從建設美麗河南、打造優(yōu)美生態(tài)環(huán)境出發(fā)，切實(shí)推進(jìn)國六質(zhì)量升級工程。經(jīng)濟發(fā)展對石油能源的依賴(lài)程度依然較高，為應對環(huán)境敏感度高、大氣霧霾治理難度大的挑戰，推進(jìn)能源清潔化工作必須加強政策引導和措施落實(shí)，爭取提前實(shí)現汽柴油質(zhì)量升級，營(yíng)造良好的經(jīng)營(yíng)環(huán)境，規范和整治成品油流通體系，嚴格打擊低標油品的流通和銷(xiāo)售。
（二）加快產(chǎn)業(yè)布局和集約發(fā)展
積極落實(shí)供給側結構性改革措施，優(yōu)化河南省石油產(chǎn)業(yè)布局，堅持集約化發(fā)展，保障區域內能源供應。瞄準難點(diǎn)熱點(diǎn)問(wèn)題，認真分析和規劃做好國六質(zhì)量升級策略，尋求突破手段，推進(jìn)原油加工向技術(shù)先進(jìn)、清潔生產(chǎn)、生態(tài)可持續化邁進(jìn)；整合現有煉油產(chǎn)能，堅持向煉化一體化、園區化、集約化發(fā)展，通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈延伸和聯(lián)合融合，發(fā)揮專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢，努力打造集約型產(chǎn)業(yè)基地。
（三）引導煉化企業(yè)提升技術(shù)水平
引導石油化工產(chǎn)業(yè)向中高端邁進(jìn)，走上下游一體化發(fā)展之路，增強企業(yè)造血能力和抗風(fēng)險能力。積極拓展和發(fā)展下游化工鏈條，大力發(fā)展石化下游產(chǎn)品和高端石化產(chǎn)品，加快產(chǎn)業(yè)平臺搭建，完善原油、成品油和航煤管道輸送網(wǎng)絡(luò )，推動(dòng)石油化工、煤化工、鹽化工融合發(fā)展，促進(jìn)石油化工與生態(tài)文明建設協(xié)同發(fā)展。
（四）推進(jìn)企地深化合作和項目謀劃
深入推進(jìn)與中石化、中石油兩大央企的戰略合作，增強骨干企業(yè)綜合實(shí)力和發(fā)展后勁。支持全省煉油企業(yè)盡快落實(shí)升級改造措施，加速淘汰落后裝置、落后產(chǎn)能步伐，迎接煉油化工產(chǎn)業(yè)轉型升級；積極推進(jìn)洛陽(yáng)石化質(zhì)量升級改造等一批重點(diǎn)項目建設，積極謀劃培育新項目，著(zhù)力延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，加快結構調整和積極謀劃生態(tài)優(yōu)勢項目的落地。