林韓韓，魏永治

（中國石化經濟技術研究院，北京 100029）

長江是中華民族的母親河，也是我國重要的生態(tài)寶庫。干流流經11個省、自治區(qū)、直轄市，是全國人口密度最大的區(qū)域之一。長江流域也是我國的經濟重心之一。沿著長江兩岸，中國石化部署了七家煉化企業(yè)，分別為金陵分公司、揚子石油化工股份有限公司、安慶分公司、九江分公司、武漢分公司、荊門分公司和長嶺分公司，主要分布在江蘇、安徽、江西、湖北和湖南等沿江省份。

目前，這七家沿江煉化企業(yè)加工的原油均來自于儀征長輸管線，2017年原油加工總量超過6 000萬噸。在原油加工過程中，重油加工均采用了延遲焦化路線，生產石油焦逾300萬噸，其中高硫焦比例大于40%。延遲焦化路線對原油的適應性較強，但生產的石油焦屬于低附加值產品，資源利用效率需要進一步提高。同時石油焦在切割、運輸、消納等過程中，易對環(huán)境產生不利的影響。近年來，隨著管輸原油的進一步重質化和劣質化，重油加工壓力持續(xù)升高，石油焦出廠對環(huán)境的影響受到了國家和沿江各地方政府的高度重視。因此，當前分析沿江煉化企業(yè)清潔生產的必要性并提出措施建議，對于推進長江大保護、提高資源利用水平具有重要意義。

1 沿江煉化企業(yè)清潔生產的必要性

1.1 長江經濟帶綠色發(fā)展要求

2016年9月，推動長江經濟帶發(fā)展重大國家戰(zhàn)略的綱領性文件《長江經濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要》正式印發(fā)。《長江經濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要》總體要求是“堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”，目標是實現(xiàn)“到2020年，生態(tài)環(huán)境明顯改善；到2030年，水脈暢通、功能完備的長江全流域黃金水道全面建成”。2018年，習近平總書記在考察長江時強調“長江經濟帶建設要共抓大保護、不搞大開發(fā)”；在全國生態(tài)環(huán)境保護大會上強調“生態(tài)文明建設是關系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計”。因此，深入學習貫徹習近平生態(tài)文明思想和全國生態(tài)環(huán)境保護大會精神，必須堅持生態(tài)優(yōu)先推動長江經濟帶綠色發(fā)展。沿江煉化產業(yè)是長江經濟帶產業(yè)的重要組成部分，推進沿江煉化企業(yè)打好打贏污染防治攻堅戰(zhàn)，推動企業(yè)實現(xiàn)綠色發(fā)展，對于長江經濟帶綠色發(fā)展意義重大。

1.2 國家和地方相關環(huán)保法律法規(guī)要求

根據(jù)《中華人民共和國清潔生產促進法》第二條規(guī)定，清潔生產是指不斷采取改進設計、使用清潔的能源和原料、采用先進的工藝技術與設備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產、服務和產品使用過程中污染物的產生和排放，以減輕或者消除對人類健康和環(huán)境的危害。

根據(jù)國家環(huán)保部《關于發(fā)布高污染燃料目錄的通知》（國環(huán)規(guī)大氣〔2017〕2號），各地依法劃定的高污染燃料禁燃區(qū)禁止燃用石油焦。根據(jù)2015年修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》第三十八條規(guī)定，城市人民政府可以劃定并公布高污染燃料禁燃區(qū)，并根據(jù)大氣環(huán)境質量改善要求，逐步擴大高污染燃料禁燃區(qū)范圍。

沿江各地方政府對當?shù)氐臒捇髽I(yè)也提出了不同的要求。具體如下：

根據(jù)南京市市政府關于《南京市建設項目環(huán)境準入暫行規(guī)定》（寧政發(fā)〔2015〕251號）的要求，全市范圍內不得新（擴）建燃燒原（散）煤、重油、石油焦等高污染燃料的設施和裝置。南京市政府發(fā)布通告，自2018年6月1日起，南京高污染燃料禁燃區(qū)范圍擴大至該市行政區(qū)域，即該區(qū)域禁止燃用石油焦。

武漢市人民政府下發(fā)文件《市人民政府關于重新劃定高污染燃料禁燃區(qū)的通告》（武政規(guī)〔2017〕53號）。禁燃區(qū)禁止燃用的燃料組合為石油焦、油頁巖、原油、重油、渣油、煤焦油。石油焦燃用設施應于2020年12月31日前拆除或者改用清潔能源。

荊門市人民政府關于劃定中心城區(qū)高污染燃料禁燃區(qū)的通告明確荊門分公司所在掇刀區(qū)為高污染燃料禁燃區(qū)，該區(qū)域禁燃石油焦。但同時說明關系社會民生的基礎設施和促進荊門發(fā)展的重大項目排放的污染物在達到國家相應排放標準的排放限值（特別排放限值）時，暫不納入高污染燃料禁燃區(qū)管理范圍。目前當?shù)丨h(huán)保部門對企業(yè)鍋爐使用石油焦暫沒有限制要求。

從以上國家和地方政府相關規(guī)定要求來看，沿江七家企業(yè)中，金陵、揚子、武漢和荊門四家企業(yè)處于禁燃區(qū)范圍，安慶、長嶺、九江三家企業(yè)暫未劃入禁燃區(qū)?？紤]到沿江七家企業(yè)重油加工均采用了延遲焦化路線，對沿江企業(yè)清潔生產通盤考慮，全局謀劃，十分必要。

1.3 國內高硫焦消費持續(xù)萎縮

國內石油焦消費由2010年的2 176萬噸上升到2017年的3 476萬噸，年均增速6.9%。2010-2013年，國內石油焦表觀消費年均增速達14.7%。2013年后，隨著下游行業(yè)去產能及環(huán)保治理等因素，增速顯著放緩。2013-2017年，年均增速下降至1.4%。其中，電解鋁行業(yè)石油焦消費占總消費的近60%，未來電解鋁行業(yè)是石油焦消費的剛性支撐。

隨著電解鋁行業(yè)需求增速放緩，燃料用石油焦需求逐步萎縮，國內石油焦消費正逐步進入平臺期，并在2022年前后出現(xiàn)下降，預計到2025年，國內石油焦需求將在3 235萬噸左右，較2017年年均下降0.9百分點。國內石油焦需求預測見表1。

表1 國內石油焦需求預測 萬噸

2 沿江煉化企業(yè)清潔生產存在的問題和差距

根據(jù)長江經濟帶綠色發(fā)展要求，以及日益趨嚴的國家和地方相關環(huán)保法律法規(guī)要求，同時面對高硫焦消費持續(xù)萎縮的市場前景，沿江煉化企業(yè)開展清潔生產勢在必行。當前，沿江煉化企業(yè)開展清潔生產面臨諸多問題。

1）高硫焦產量較高

2017年，沿江七家企業(yè)共生產石油焦316萬噸，其中兩家企業(yè)的石油焦硫質量分數(shù)均在5.5%以上，其余五家企業(yè)石油焦硫質量分數(shù)低于3%且高于1.8%，高硫焦產量占比超過40%。

2）焦化裝置密閉除焦設施數(shù)量不足

2017年，沿江七家企業(yè)共有焦化裝置12套，總能力1 285萬噸/年，平均開工負荷80.5%。在傳統(tǒng)的焦化工藝中，除焦、脫水、取焦、輸送、存儲及裝車過程均為開放式作業(yè)，過程中揮發(fā)性有機化合物（VOC）、惡臭氣體及石油焦粉塵會對環(huán)境造成嚴重污染[1]。然而，當前這些焦化裝置已經完成或者正在進行密閉除焦改造的仍為少數(shù)。

3）石油焦出廠對長江存在污染隱患

2017年，沿江七家企業(yè)共出廠石油焦307萬噸，銷售市場除了遍布沿江各省市外，還有河南、山東等其他區(qū)域。當前，沿江企業(yè)石油焦的出廠方式有水路、公路和鐵路，其中四家企業(yè)主要通過水路銷往市場。石油焦的出廠方式對長江具有潛在的污染隱患。

4）原油資源利用水平不高

當前，由于延遲焦化工藝原料適應性強、投資和操作費用較低，沿江七家企業(yè)將均依靠該工藝處理重油。然而，延遲焦化工藝不僅存在環(huán)保問題，還存在資源利用水平不高的劣勢。未來，高效率、清潔化加工劣質原油，提高輕質油收率仍然是中國煉油工業(yè)的首要任務[2]。為了使原油資源價值最大化，必須為石油焦尋求更合理的出路，實現(xiàn)沿江企業(yè)本質清潔生產。

3 措施和建議

3.1 措施

沿江煉化企業(yè)清潔生產應該以市場為導向，以沿江企業(yè)實際為基礎，以提高資源利用水平為目標。根據(jù)石油焦需求預測，高價值石油焦消費未來仍有較大的增長空間。因此，沿江煉化企業(yè)清潔生產要盡可能減少低價值石油焦出廠，適當考慮生產高價值產品。

3.1.1 煤鍋爐、煤制氫等摻煉低價值石油焦

循環(huán)流化床鍋爐（CFB鍋爐）床層溫度分布均勻，燃燒快速[3]。CFB鍋爐摻燒高硫石油焦被認為是目前煉廠減少石油焦出廠的有效途徑之一。根據(jù)各企業(yè)鍋爐及燒焦情況，2017年七家企業(yè)中僅有兩家企業(yè)摻燒石油焦不超過10萬噸，其余均外銷，仍有較大的摻燒空間。

以A企業(yè)為例，目前有2臺220 t/h CFB鍋爐，產汽總能力440 t/h，2017年摻焦2.3萬噸。由于鍋爐設計燒焦量總計15萬噸，在2017年的基礎上還可減少石油焦出廠約13萬噸。

當前七家企業(yè)所在地環(huán)保部門對鍋爐使用石油焦暫沒有限制要求，短期來看，部分企業(yè)通過這類措施可以消納共計近50萬噸石油焦。然而，部分企業(yè)由于煤粉鍋爐及Shell煤氣化裝置上摻燒石油焦存在燃燒推遲、堵塞制粉系統(tǒng)、石油焦活性差、系統(tǒng)運行困難等問題，難以摻燒。長期來看，受現(xiàn)有鍋爐數(shù)量及設計燒焦量限制，煤鍋爐、煤制氫等摻煉低價值石油焦無法完全消減沿江企業(yè)年產上百萬噸的石油焦，且與“從源頭削減污染，提高資源利用效率”的環(huán)保要求不符。

3.1.2 生產低硫石油焦等高價值產品

考慮到高質量的低硫石油焦仍有較為強勁的市場需求，以及催化油漿的去向問題，距離長江較遠的企業(yè)短期內可以結合企業(yè)實際考慮轉產高質量高附加值低硫焦以及生產其他高附加值產品。企業(yè)可以通過原油分儲分煉、摻煉催化油漿或者焦化原料脫硫技術等辦法，同時優(yōu)化焦化工藝操作條件，脫除延遲焦化裝置進料中的硫[4]。

以B企業(yè)為例，距離長江較遠，尚具備生產高質量石油焦的條件。在其規(guī)劃新建固定床渣油加氫裝置時，考慮增加加氫渣油分離、催化油漿加氫脫固等措施，生產硫質量分數(shù)低于1%的高質量石油焦，以進一步生產針狀焦。

產低硫焦方案實施后，采用中國石化經濟技術研究院“投資項目效益測算價格（2017版）”中60美元原油價格體系進行效益測算，若低硫石油焦價格為1 026元/噸，增量稅后利潤為-0.257億元，增量稅后內部收益率為0.30%，若低硫石油焦價格為4 104元/噸，增量稅后利潤為3.15億元，增量稅后內部收益率為17.55%。從B企業(yè)的經濟效益評價結果來看，在較高低硫石油焦價格情景下，企業(yè)通過規(guī)劃項目降低石油焦硫含量，生產低硫石油焦具有較好的盈利空間。

3.1.3 焦化路線向渣油加氫路線轉型

當前，渣油加氫被認為是解決劣質重油深加工最合理也是最有效的方法[5]。渣油加氫工藝主要有固定床、沸騰床和漿態(tài)床等。其中，沸騰床和漿態(tài)床渣油加氫裂化工藝均能夠處理殘?zhí)几咔医饘俸扛叩脑驮稀?/p>

以C企業(yè)和A企業(yè)為例，考慮到漿態(tài)床生產的未轉化油相對較少，且能加工催化油漿，C企業(yè)焦化轉型采用漿態(tài)床渣油加氫裂化方案。新建一套220萬噸/年規(guī)模的漿態(tài)床渣油加氫裝置處理重蠟油和渣油混合料（殘?zhí)肌?0%）。從裝置產品分布結果來看，與焦化工藝路線相比，漿態(tài)床渣油加氫方案汽油產量顯著增加，柴汽比下降。A企業(yè)則考慮采用沸騰床渣油加氫裂化方案，新建120萬噸/年沸騰床渣油加氫裝置替代延遲焦化裝置，由于沸騰床生產的未轉化油較多，考慮將未轉化油送入溶劑脫瀝青裝置加工。表2列出了方案實施后兩家企業(yè)主要技術經濟指標情況。根據(jù)測算，與生產現(xiàn)狀相比，C企業(yè)的輕油收率和高附加值產品收率均增加了近4%。A企業(yè)的輕油收率增加1.8%，高附加值產品收率增加2.9%，兩家企業(yè)的資源利用水平均得到提升。

表2 A和C企業(yè)主要技術經濟指標情況

沿江企業(yè)通過渣油加氫取代焦化的措施可以真正實現(xiàn)清潔生產。然而，還應該清晰地認識到重油深加工路線轉型存在的諸多問題。

1）新建渣油加氫裝置帶來的氫氣供應不足問題

沿江企業(yè)重油加工工藝由延遲焦化轉向渣油加氫，將增加較多的氫氣消耗。以往通過煤、瀝青或渣油等氣化措施低成本獲取氫氣變得困難。新增氫氣需要通過天然氣制氫等手段來獲取，成本較高。

2）渣油加氫裂化未轉化油處理和催化劑固體廢物處置問題

渣油加氫裂化裝置未轉化油難以轉化，部分企業(yè)擬采取催化油漿和未轉化油在渣油加氫裝置和催化裝置之間循環(huán)處理的方式，裝置實際運行非常困難，且最終也有很大一部分轉化為焦碳。此外，渣油加氫裝置需要耗費大量催化劑，這些催化劑的處置也是清潔生產必須要考慮的問題。

3）焦化裝置停產后含泥含水污油的處理及催化油漿的轉化問題

隨著延遲焦化裝置的逐步淘汰，原先進焦化裝置的催化油漿和含泥含水污油缺少了轉化路徑，必須尋求新的出路。

4）渣油加氫裝置的長周期運轉問題

沸騰床、漿態(tài)床渣油加氫裂化將逐漸成為主要的渣油轉化新工藝，工藝本身目前所固有的運轉周期短的問題將會成為煉廠長周期運轉的新挑戰(zhàn)。

3.2 建議

1）分階段分企業(yè)推進停產石油焦方案

建議沿江企業(yè)的石油焦生產從提高資源利用率和全過程清潔生產出發(fā)，著眼于停產高硫焦，有條件的地方轉產高質量高附加值低硫焦以及生產其他高附加值產品，并盡快完成焦化裝置的密閉除焦改造，減少石油焦生產過程對環(huán)境的污染。當前消除高硫焦生產及銷售比較迫切，生產高硫焦的兩家企業(yè)清潔生產方案要加快研究推進，其他企業(yè)可結合地方政府的環(huán)保需求及中國石化總部已規(guī)劃項目的安排，統(tǒng)籌推進。

2）研究低成本氫氣供應途徑

建議盡快根據(jù)企業(yè)裝置結構、產品結構的特點，研究落實IGCC等新的制氫措施，以降低生產成本，如考慮到部分煉廠中有較多的硫化氫產生，可加快研究硫化氫制氫。

3）研究其他焦化原料等出路問題

建議進一步研究集中轉化催化油漿和渣油加氫裂化未轉化油的新途徑，提高資源利用率，如部分企業(yè)可考慮利用催化油漿、渣油加氫裂化未轉化油生產燃料油；高度重視渣油加氫催化劑固體廢物處置對環(huán)境的影響；建議專題研究含泥含水污油的處理及加工問題，真正從源頭上實現(xiàn)清潔生產。

4）重視渣油加氫裝置長周期運轉問題

企業(yè)應該大力加強產學研用的協(xié)同創(chuàng)新，在裝置長周期運轉上形成新的自主創(chuàng)新技術，以確保生產效益提升。

4 結論

為響應長江經濟帶綠色發(fā)展要求以及國家和地方相關環(huán)保法律法規(guī)要求，綜合考慮國內高、低硫石油焦消費現(xiàn)狀和需求前景，沿江煉化企業(yè)開展清潔生產勢在必行。針對當前沿江煉化企業(yè)高硫焦產量較高、焦化裝置密閉除焦設施數(shù)量不足、石油焦出廠對長江存在污染隱患、原油資源利用水平不高等問題，以市場為導向，以提高資源利用水平為目標，提出了摻煉低價值石油焦、生產高價值低硫焦和重油深加工路線轉型三類清潔生產措施，并結合典型企業(yè)案例，從技術經濟角度分別論述了可行性，分析了焦化向渣油加氫路線轉型所面臨的新問題。提出了沿江煉化企業(yè)清潔生產的建議，對長江大保護意義重大。