李 正，王潔青，郭 群

（1.中國石化石油化工科學(xué)研究院，北京100083；2.中國石油化工股份有限公司科技開發(fā)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(shù)單元共宣講報(bào)告74篇，分為15個專題，包括議題2篇、煉油戰(zhàn)略問題5篇、FCC技術(shù)6篇、FCC操作5篇、加氫技術(shù)6篇、氫氣5篇、汽油5篇、可再生燃料5篇、燃油標(biāo)準(zhǔn)5篇、可靠性5篇、工藝安全6篇、操作與安全5篇、原油供應(yīng)5篇、勞動力效率5篇、公用和界外設(shè)施4篇，重點(diǎn)介紹美國煉油業(yè)發(fā)展需面對的問題及新形勢下煉油技術(shù)的進(jìn)展。本文主要概述當(dāng)前立法和經(jīng)濟(jì)因素對煉油工業(yè)的影響及主流煉油技術(shù)的應(yīng)對措施。

2 美國煉油工業(yè)面臨的政策法規(guī)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(yù)見的未來也不可能通過立法，但煉油廠仍面臨來自美國環(huán)保局（EPA）更加嚴(yán)格的要求［2］。EPA實(shí)施了三個重要的規(guī)定：①GHG PSD Permitting，要求煉油廠推行《最佳溫室氣體排放控制技術(shù)》（BACT），并對實(shí)施BACT對煉油廠的影響及如何實(shí)施BACT給出了具體指南；②EPA 2009年9月22日發(fā)布了《報(bào)告溫室氣體排放的強(qiáng)制性規(guī)定》，要求煉油廠自2010年1月1日開始報(bào)告GHG排放情況；③EPA 2010年最終確定了特定產(chǎn)業(yè)（煉油廠和電廠）新污染源排放標(biāo)準(zhǔn)的溫室氣體約束規(guī)則（NSPS，New Source Performance Standards），規(guī)定從2011年開始，要求大幅增加溫室氣體排放的新建或擴(kuò)建項(xiàng)目必須獲得空氣許可證，并興建符合效率成本的技術(shù)，確保減少溫室氣體排放。

2.2 燃料標(biāo)準(zhǔn)

2007年12月19日，美國總統(tǒng)布什簽署了《能源獨(dú)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(dú)立和安全法案》重新修訂了轎車和輕型卡車的燃料經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)（CAFE），根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，到2020年，轎車和輕型卡車平均油耗應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)可能意味著汽車生產(chǎn)商將必須花費(fèi)數(shù)十億美元的巨資以開發(fā)新的節(jié)能技術(shù)，同時，美國的油品消費(fèi)量將大大降低。

《能源獨(dú)立與安全法案》還規(guī)定第二階段可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)計(jì)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(xiàn)在的4倍，預(yù)計(jì)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(wěn)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(nèi)的先進(jìn)生物燃料提供。

另外《能源獨(dú)立與安全法案》的526節(jié)還規(guī)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(dāng)于或低于來自傳統(tǒng)石油來源燃料的類別。加拿大油砂被視為非傳統(tǒng)燃料，其生產(chǎn)過程中的溫室氣體排放量高于傳統(tǒng)燃料。立法者承認(rèn)本條立法的本意在于阻止美國空軍購買煤制油燃料，因?yàn)樵撊剂陷^傳統(tǒng)能源多產(chǎn)生1倍的溫室氣體排放。該條規(guī)定增加了美國進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)》（LCFS），以降低交通運(yùn)輸燃料的溫室氣體排放，成為全美首個設(shè)立此類標(biāo)準(zhǔn)的州。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，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(chǎn)到加工、消費(fèi)環(huán)節(jié)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(jù)估計(jì)，這一“低碳燃料”標(biāo)準(zhǔn)推行后，在未來10年內(nèi)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(chǎn)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(yù)計(jì)EPA不久將宣布是否允許在2001—2006年車型的機(jī)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(jì)劃（MSAT2）已于2011年1月1日生效，要求美國煉油廠生產(chǎn)的汽油中苯體積分?jǐn)?shù)降至0.62%。

2.3 稅 收

美國政府為了克服金融危機(jī)而采取一系列稅務(wù)新政，一方面是實(shí)施減稅措施，另一方面則是籌集收入的條款，油氣行業(yè)被納入籌集收入的來源之一。2009年5月7日發(fā)布的2010年最終聯(lián)邦財(cái)政預(yù)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(cái)年開始征收，并持續(xù)到2019年。其中，油氣生產(chǎn)商不再享受的稅收減免將達(dá)133億美元。在2011年初提出的2012年財(cái)政預(yù)算方案中，計(jì)劃2012年取消石油和天然氣行業(yè)約40億美元的稅項(xiàng)減免，取消的稅收補(bǔ)貼主要用于籌集一系列清潔能源研發(fā)項(xiàng)目的資金。

3 美國煉油工業(yè)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(jī)改變了世界石油的需求模式。強(qiáng)制性可再生能源使用的增加、對碳排放的持續(xù)關(guān)注、汽車燃油效率的改善和經(jīng)濟(jì)衰退及伴隨的高失業(yè)率，加速了煉油黃金時代的終結(jié)。近些年，美國煉油裝置的負(fù)荷率持續(xù)下降，2009年降至85%以下，2010年雖略有恢復(fù)，達(dá)到85.3%，但仍遠(yuǎn)低于過去20年來的平均水平，預(yù)測未來美國煉油廠負(fù)荷率仍將維持低位運(yùn)行［3］。如何使煉油廠在低負(fù)荷率下實(shí)現(xiàn)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(dāng)今煉油商主要通過優(yōu)化操作、關(guān)閉裝置、延長運(yùn)營周期、減少煉油能力等戰(zhàn)略應(yīng)對低的煉油負(fù)荷率。KBC公司提出，隨著裝置不再按最大負(fù)荷率運(yùn)營，以前裝置的工藝制約條件不復(fù)存在，可以重新評估低負(fù)荷率狀況下的工藝及用能優(yōu)化。在這樣的市場環(huán)境下，不同類型企業(yè)，如國際石油公司、國家石油公司、合資公司、運(yùn)營商、燃料銷售商等也需根據(jù)不同的市場定位采取不同的戰(zhàn)略［4］。

此外，隨著蘇伊士運(yùn)河以東地區(qū)新建大量復(fù)雜、出口型煉油廠，世界煉油格局正在發(fā)生變化。這些新建煉油廠可以加工重質(zhì)高硫原油，生產(chǎn)的油品能夠滿足OECD國家的油品標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)模式發(fā)生變化。美國煉油商將面臨更大的競爭性挑戰(zhàn)，尤其是PADDⅠ區(qū)的煉油廠（過去幾年，大約82%的輕質(zhì)油品進(jìn)口量進(jìn)入PADDⅠ區(qū)），可以預(yù)計(jì)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(guān)閉或被并購［5］。

4 FCC技術(shù)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(fā)的FCC催化劑制備技術(shù)——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(jìn)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(shù)中的催化劑制備過程基于BASF公司的原位制備技術(shù)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(jié)步驟是MSRC技術(shù)中原位制備的關(guān)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(shù)的第一個產(chǎn)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(yīng)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(shí)驗(yàn)室評價結(jié)果表明，使用FortressTM催化劑后，氫氣和焦炭的產(chǎn)率可以降低15%左右。MSRC制備技術(shù)已經(jīng)成功進(jìn)行了工業(yè)放大，并在2010年進(jìn)行了工業(yè)示范。

Rive Technology公司［7］介紹了其與Grace Davison公司聯(lián)合開發(fā)的含有介孔結(jié)構(gòu)的Y型分子篩催化劑。該催化劑的核心是Rive Technology公司開發(fā)的Molecular HighwayTM技術(shù)。Molecular HighwayTM技術(shù)可以在Y型分子篩的晶體內(nèi)構(gòu)造2～6 nm的介孔網(wǎng)絡(luò)，從而允許大分子原料進(jìn)入分子篩晶體內(nèi)發(fā)生催化裂化反應(yīng)，增強(qiáng)催化劑的重油轉(zhuǎn)化能力；同時允許已生成的汽油、柴油分子快速擴(kuò)散到分子篩外部，減少過裂化反應(yīng)的發(fā)生，最大限度保留高價值產(chǎn)物。純分子篩的對比評價結(jié)果表明，采用Molecular HighwayTM技術(shù)制備的Y型分子篩與常規(guī)Y型分子篩相比可以多產(chǎn)10%的汽油餾分和20%的柴油餾分，同時少產(chǎn)20%的焦炭。Rive Technology公司和Grace Davison公司計(jì)劃2011年春季進(jìn)行該催化劑的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。

INPROCAT公司［8］介紹了一種通過物理分離手段改善現(xiàn)有FCC催化劑使用性能的QUANTATM技術(shù)。針對催化裂化反應(yīng)受擴(kuò)散控制的特點(diǎn)，QUANTATM技術(shù)通過物理分離手段調(diào)整催化劑粒徑的大小和分布，促進(jìn)受擴(kuò)散控制的反應(yīng)，從而達(dá)到提高塔底油轉(zhuǎn)化能力和汽油產(chǎn)率、改善焦炭選擇性的目的。實(shí)驗(yàn)室評價結(jié)果表明，采用QUANTATM技術(shù)后原料的轉(zhuǎn)化率可以提高20%，同時焦炭產(chǎn)率下降5%。除了改善催化劑的反應(yīng)性能外，QUANTATM技術(shù)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(huán)、脫除過細(xì)的顆粒減少裝置的顆粒物排放和煙機(jī)結(jié)垢。QUANTATM可以根據(jù)客戶的需求將催化劑按照任意粒徑分布進(jìn)行分離，適用于現(xiàn)有的FCC新鮮劑和平衡劑。

4.2 新工藝開發(fā)

UOP公司［9］介紹了其最近開發(fā)的多產(chǎn)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(yīng)器結(jié)構(gòu)，第一提升管反應(yīng)器用于重質(zhì)原料的裂化，第二提升管反應(yīng)器用于回?zé)挼谝环磻?yīng)器生成的C4和輕石腦油；兩個反應(yīng)器產(chǎn)物進(jìn)入單獨(dú)的分餾系統(tǒng)，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(yīng)器都整合了UOP的Rx Cat技術(shù)，這樣可以大幅度提高兩個反應(yīng)器的劑油比，以達(dá)到多產(chǎn)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(shù)和高通量汽提技術(shù)，以減少反應(yīng)產(chǎn)物在提升管出口后的停留時間，達(dá)到降低干氣產(chǎn)率的目的。當(dāng)原料特性因素K值為12.5時，丙烯產(chǎn)率最高可達(dá)24%，同時干氣和焦炭產(chǎn)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(zhuǎn)移助劑SOxMASTERTM。SCAVENGERTM通過兩種反應(yīng)途徑可以有效脫除石腦油全餾分內(nèi)硫化物：輕石腦油餾分內(nèi)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(nèi)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(yīng)用含稀土的硫轉(zhuǎn)移助劑后出現(xiàn)的問題，Albemarle開發(fā)了不含稀土的硫轉(zhuǎn)移助劑SOxMASTERTM。該助劑的吸附活性組分具有層狀鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)，吸附性能優(yōu)于其它助劑。目前，SOxMASTERTM已經(jīng)被全球20多家煉油企業(yè)使用。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，當(dāng)系統(tǒng)中加入8%的SOxMASTERTM后，煙氣中SO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(fā)的減少FCC煙氣NOx排放的技術(shù)）裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況。此套SCR裝置要求在設(shè)計(jì)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(huán)境中發(fā)揮作用的定制SCR催化劑，能夠在5年的運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)維持良好的反應(yīng)性能。目前，該裝置已經(jīng)無間斷運(yùn)轉(zhuǎn)了1年多。在該運(yùn)行期間內(nèi)，SCR反應(yīng)器入口的NOx質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yīng)器內(nèi)額外注入氨。

INTERCAT公司［12］分析了再生器SOx、NOx和CO排放超標(biāo)的常見原因，并介紹了在操作上如何減少排放的經(jīng)驗(yàn)。對于絕大多數(shù)再生器SOx排放超標(biāo)的問題都可以通過使用硫轉(zhuǎn)移助劑解決，但若要充分發(fā)揮硫轉(zhuǎn)移助劑的功能則在操作上可以參考以下指導(dǎo)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(huán)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(dāng)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(dāng)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(shù)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?？梢杂行Ы鉀Q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?zhí)吭系难b置，由于再生溫度較低也會導(dǎo)致CO排放超標(biāo)，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(biāo)原因的方法。要減少FCC裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過程中催化劑細(xì)粉的產(chǎn)生，必須了解實(shí)驗(yàn)室測試方法預(yù)測催化劑細(xì)粉產(chǎn)生途徑的可信度，更重要的是要了解工業(yè)裝置上產(chǎn)生催化劑細(xì)粉的機(jī)理。群體平衡模型可以用于揭示工業(yè)裝置和實(shí)驗(yàn)室裝置上催化劑細(xì)粉的產(chǎn)生路徑。與反應(yīng)動力學(xué)模型類似，群體平衡模型可以確定產(chǎn)生催化劑細(xì)粉過程中顆粒破碎和磨損的相對速率。將該模型應(yīng)用到工業(yè)裝置上后發(fā)現(xiàn)，對于大多數(shù)裝置而言，顆粒磨損是產(chǎn)生催化劑細(xì)粉的主要途徑。將該模型應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)室測試方法后發(fā)現(xiàn)，Air Jet方法和Conical Jet Cup方法被證實(shí)是目前最能反映工業(yè)裝置實(shí)際情況的方法。

4.4 提高裝置運(yùn)轉(zhuǎn)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(dǎo)性意見。如果裝置一旦出現(xiàn)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(jù)裝置當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)情況分析7個對應(yīng)的問題來判斷反應(yīng)－再生系統(tǒng)中催化劑跑損的位置；然后通過搜集裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的歷史數(shù)據(jù)并分析6個對應(yīng)的問題來判斷催化劑跑損現(xiàn)象出現(xiàn)的時間及嚴(yán)重程度；最后，通過采樣分析和實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果分析7個對應(yīng)的問題來確定催化劑跑損的原因。對于由于旋風(fēng)分離器料腿堵塞、料腿翼閥失靈、旋風(fēng)分離器過載、催化劑物理性質(zhì)等原因?qū)е碌呐軗p，可以通過在線操作調(diào)整解決或緩解；對于由于反應(yīng)器或再生器稀相內(nèi)催化劑過度磨損或旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)缺陷等硬件原因?qū)е碌呐軗p，則只能通過停工檢修來解決。

Shell公司［15］通過一個實(shí)際案例介紹了其在處理FCC裝置運(yùn)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(shè)計(jì)的處理量為100 kbbl/d（1 bbl≈159 L）的蠟油催化裂化裝置，經(jīng)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(chǎn)率較高、催化劑單耗較高、旋風(fēng)分離器工作不穩(wěn)定和油漿換熱系統(tǒng)結(jié)垢。Shell公司認(rèn)為該裝置處理量大幅提高后，油氣在提升管反應(yīng)器內(nèi)的停留時間偏短，造成了油漿產(chǎn)率和°API偏高；為了保證原料的轉(zhuǎn)化不得不將反應(yīng)溫度提高，同時該裝置采用的是開放式旋風(fēng)分離器，這些問題又導(dǎo)致焦炭和干氣過量。基于上述分析，Shell公司提出了反應(yīng)器系統(tǒng)的綜合改造方案，包括采用兩個新的帶有專有內(nèi)構(gòu)件的提升管反應(yīng)器替換現(xiàn)有反應(yīng)器以減少反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)器內(nèi)的停留時間，通過上述措施促進(jìn)催化反應(yīng)并改善選擇性；采用密閉式的專有旋風(fēng)分離器以減少反應(yīng)產(chǎn)物的過裂化，允許反應(yīng)在較高的溫度下進(jìn)行同時減少干氣的生成、改善旋風(fēng)分離器運(yùn)行的可靠性。根據(jù)測算，進(jìn)行上述綜合性改造后，原料的轉(zhuǎn)化率可提高5.2百分點(diǎn)，汽油和液化氣產(chǎn)率可分別提高2.1和2.7百分點(diǎn)。

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(yùn)轉(zhuǎn)情況。改造前該裝置的反應(yīng)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(chǎn)物分布較差，原料轉(zhuǎn)化率低，而干氣產(chǎn)率較高，同時由于油漿的°API較高，經(jīng)常導(dǎo)致原料/油漿換熱器結(jié)垢。為了減少油漿產(chǎn)率，提高裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，Shaw公司對該裝置進(jìn)行了如下改造：采用垂直提升管替換現(xiàn)有提升管，該垂直提升管經(jīng)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(yīng)器內(nèi)的滑落。經(jīng)過上述改造可在不增加焦炭產(chǎn)率的同時提高原料的轉(zhuǎn)化率。由于新的反應(yīng)器系統(tǒng)在原反應(yīng)－再生系統(tǒng)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(jìn)料到改造完成并重新進(jìn)料只用了33天的時間。改造后裝置的油漿產(chǎn)率下降62%，°API由18降至0，解決了由于油漿換熱系統(tǒng)結(jié)垢帶來的長周期運(yùn)轉(zhuǎn)問題；同時干氣產(chǎn)率下降8%，汽油產(chǎn)率提高21%，產(chǎn)物分布得到明顯改善。

5 加氫技術(shù)

5.1 重油輕質(zhì)化增產(chǎn)中間餾分油技術(shù)

Chevron公司［17］對煉油廠總體流程的經(jīng)濟(jì)性和可靠性進(jìn)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(fēng)險能力。Chevron公司認(rèn)為，在處理HSFO（高硫原料油）時，最佳渣油轉(zhuǎn)化流程為（LC－Fining＋延遲焦化）組合流程，將獲得最高內(nèi)部收益率和凈現(xiàn)值。采用該組合流程不僅可以滿足未來燃油標(biāo)準(zhǔn)要求，還可以處理非常劣質(zhì)的原油，并且能將劣質(zhì)渣油轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量中間餾分油產(chǎn)品，滿足未來市場需求。然而，當(dāng)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(tǒng)的柴油/蠟油加氫處理裝置的技術(shù)改造方案，可以根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求，對柴油/蠟油加氫處理裝置進(jìn)行分步驟或階段性的技術(shù)改造。這些不同的階段性改進(jìn)方案主要包括：①“當(dāng)前”操作層面階段性改進(jìn)方案。對現(xiàn)有裝置通過更換更高性能的催化劑，改變操作條件來實(shí)現(xiàn)既定的生產(chǎn)目標(biāo)；②“短期”裝置改造方案。對現(xiàn)有裝置進(jìn)行催化劑和工藝的改進(jìn)；③“長期”投資方案。通過總體規(guī)劃新建加氫裝置來提高劣質(zhì)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(fā)，改進(jìn)高效加熱爐、裝置內(nèi)構(gòu)件、換熱系統(tǒng)和水洗系統(tǒng)等以及制氫裝置工藝流程方面的改進(jìn)。

Criterion催化劑開發(fā)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(chǎn)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(fā)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(chǎn)品十六烷值都有進(jìn)一步提高。

ART公司［20］對FCC預(yù)處理過程的反應(yīng)及機(jī)理進(jìn)行了深入研究，將FCC預(yù)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(guān)聯(lián)，從而獲得預(yù)處理過程對FCC產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量影響較為全面的認(rèn)識。ART公司通過對不同操作模式（多環(huán)芳烴飽和模式和脫氮模式）下，加氫處理苛刻度對FCC轉(zhuǎn)化率、LCO收率等影響的試驗(yàn)考察，得出一個較為重要的規(guī)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(dāng)達(dá)到一個最低值后又逐漸提高。

5.2 超低硫柴油的生產(chǎn)技術(shù)

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(yīng)動力學(xué)進(jìn)行簡化，將加氫脫硫（HDS）反應(yīng)過程分為加氫（HYD）和脫硫（DDS）兩個相對獨(dú)立的過程。在低壓條件下，高DDS活性可以增強(qiáng)HDS，高HYD活性將導(dǎo)致熱力學(xué)不穩(wěn)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(xué)控制轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)控制，提高DDS/HYD選擇性可以改善熱力學(xué)不穩(wěn)定性問題。為實(shí)現(xiàn)低壓下生產(chǎn)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(diǎn)，二次加工油混兌比例，尤其是LCO的干點(diǎn)和摻混比例；②提高氫純度，循環(huán)氫滿負(fù)荷運(yùn)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(shí)現(xiàn)最佳的DDS/HYD選擇性。近期，ALBEMARLE公司開發(fā)了KF－770和KF－767等催化劑，其突出的性能特點(diǎn)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(jìn)的加氫技術(shù)處理LCO生產(chǎn)ULSD產(chǎn)品方案，核心內(nèi)容是采用新一代加氫催化劑和改進(jìn)工藝技術(shù)。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(dá)到中等的芳烴飽和度，生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)最大量芳烴飽和，生產(chǎn)具有高十六烷值和最大收率的ULSD產(chǎn)品；方案3：采用一段加氫改質(zhì)工藝，選用Ni－Mo改質(zhì)催化劑，在高壓下實(shí)現(xiàn)芳烴的飽和和開環(huán)，生產(chǎn)具有最大十六烷值的ULSD產(chǎn)品。

6 制氫技術(shù)

6.1 制氫裝置的優(yōu)化

KBC公司［23］對不同工藝流程的碳排放指標(biāo)進(jìn)行了全面比較，指出煉油廠二氧化碳減排應(yīng)該從那些排放量大的裝置入手，這些裝置管理及優(yōu)化是減排的關(guān)鍵。對于采用復(fù)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(jìn)行了闡述。KBC公司開發(fā)的“碳管理”系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)如下功能：計(jì)算碳排放量、進(jìn)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(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并進(jìn)一步比較實(shí)際與目標(biāo)的差距，及預(yù)測排放影響參數(shù)等。

Linde Engineering公司［24］認(rèn)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(shí)現(xiàn)節(jié)約氫氣的重要手段。介紹了煉油廠排放氣作為制氫蒸汽轉(zhuǎn)化爐原料的三個基本方案：①常規(guī)的PSA系統(tǒng)；②直接作為制氫蒸汽轉(zhuǎn)化爐原料；③專門PSA系統(tǒng)。并選用80%和50%兩種純度條件，對三種方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)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(dāng)大煉油廠的排放氣，但氫含量較高時會帶來消耗大的負(fù)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(chuàng)新開發(fā)了高效、可靠和投資較低的制氫技術(shù)。該技術(shù)可以有效降低二氧化碳排放量，現(xiàn)已在2套工業(yè)裝置上應(yīng)用。與常規(guī)制氫技術(shù)相比，該制氫技術(shù)主要是投資低、高可靠性與高可維護(hù)性。其核心設(shè)計(jì)是Lurgi Reformer專利技術(shù)的頂部點(diǎn)火轉(zhuǎn)化反應(yīng)器、水平傳送段、伸縮管、預(yù)轉(zhuǎn)化工藝、蒸汽分離系統(tǒng)和控制器等部件，可實(shí)現(xiàn)更低投資、更高生產(chǎn)效率和更低二氧化碳排放量，其優(yōu)化操作可進(jìn)一步提高可靠性和轉(zhuǎn)化效率。

6.2 氫氣的綜合管理

中國石化洛陽石化工程建設(shè)公司與Process Integration有限公司26合作開發(fā)了煉油廠氫氣管網(wǎng)資源優(yōu)化的新技術(shù)。該技術(shù)采用“夾點(diǎn)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(wǎng)”的改進(jìn)優(yōu)化方向；然后，通過“數(shù)學(xué)程序計(jì)算”法進(jìn)行氫氣管網(wǎng)的實(shí)際需求設(shè)計(jì)；通過結(jié)合兩種方法，可以對煉油廠氫氣管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高效管理和使用。同時，還認(rèn)為氫氣提純裝置的種類與規(guī)模對于充分高效利用氫氣是一個非常關(guān)鍵的因素，并列舉某煉油廠氫氣管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造項(xiàng)目；與原基礎(chǔ)設(shè)計(jì)相比，操作費(fèi)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(tǒng)分析，開發(fā)出綜合“氫氣”優(yōu)化管理和系統(tǒng)改進(jìn)的相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)平衡優(yōu)化氫氣的使用和效益的最大化。UOP公司列舉了優(yōu)化氫氣相關(guān)技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例，包括對操作參數(shù)的改變、現(xiàn)有設(shè)備的改造、增加新設(shè)備、系統(tǒng)改造和控制等。

7 可再生燃料生產(chǎn)技術(shù)

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(xiàn)狀和前景。EPA希望到2022年生物燃料使用量達(dá)到3.60×1010USgal/a，初始階段預(yù)計(jì)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(shù)分為8類，介紹了各類技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用情況，其中從藻類獲得的生物燃料密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于棕櫚油，被認(rèn)為具有較大的潛力。此項(xiàng)技術(shù)預(yù)計(jì)需要10年或更長的時間才能商業(yè)化。不同類型技術(shù)生產(chǎn)成本差異較大，如通過改進(jìn)生物酶并降低原料處理成本，生物化學(xué)法制乙醇路線的競爭力將會增強(qiáng)，但是成本偏高依然是問題。高級生物燃料近期內(nèi)可能無法達(dá)到規(guī)定的供應(yīng)量。

Topsφe公司［29］針對植物油/動物油加氫工藝在工業(yè)操作中出現(xiàn)的許多問題，研發(fā)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(wěn)定性。這些催化劑可結(jié)合Topsφe公司的高活性BRIMTM催化劑，以確保生產(chǎn)出ULSD；或者與具有異構(gòu)脫蠟活性的TK－928、TK－932結(jié)合，以獲得足夠低的濁點(diǎn)。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(shù)，使煉油廠能夠進(jìn)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(zhuǎn)化為高附加值交通燃料的實(shí)例。

Gevo公司［30］開發(fā)出以糖為原料、產(chǎn)品純度在98%以上的異丁醇可再生生產(chǎn)技術(shù)。異丁醇是很有吸引力的醇類燃料汽油調(diào)合組分，異丁醇作為第二代產(chǎn)品，提供了第一代產(chǎn)品所欠缺的應(yīng)對多種挑戰(zhàn)的靈活解決方案，包括與汽油的調(diào)合特性、揮發(fā)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(yīng)力腐蝕裂紋（SCC），與橡膠相容性好，可以滿足未來法規(guī)的要求。

8 結(jié)束語

自從20世紀(jì)90年代以來，環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格和原油供應(yīng)形勢的日益緊張就已經(jīng)成為煉油技術(shù)發(fā)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(chǎn)技術(shù)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(fā)將會在較長的時間內(nèi)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(chǎn)過程的清潔化要求也越來越高，控制裝置排放技術(shù)的開發(fā)與實(shí)施逐步成為煉油技術(shù)發(fā)展的重要方向。此外，全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的持續(xù)低迷使煉油工業(yè)面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，迫使煉油企業(yè)必須解決裝置運(yùn)行可靠性與利潤之間的矛盾。在上述形勢之下，煉油工業(yè)將會繼續(xù)向綠色化、高效化、可持續(xù)化的方向發(fā)展。

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