车用燃油清洁化及中国炼油技术发展趋势
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第12卷 第5期275月号·2004国际石油经济
21世纪中国的炼油工业面临着多方面挑战。首先是国内石油资源短缺的矛盾日益突出。加工进口原油的数量和加工原油的硫含量逐年增加,原油重质化、劣质化趋势也增加,因而加工难度加大,加工成本增加,加工工艺需要调整。其次是环保压力增大。随着汽车工业的快速发展,车用燃料的消耗与日俱增,造成的大气污染也越来越严重。炼油生产的清洁化和燃油的清洁化既是炼油生产技术结构、产品结构和装置结构调整所必须,也成为中国炼油工业可持续发展的强大动力。再次是世界油价剧烈波动,石油经营风险加大。随着进口原油依存度的不断增大,石油安全问题凸显,因此,进一步节约和有效利用石油资源,积极开发和应用环境友好的石油替代能源,对于调整中国能源消费结构,缓解石油进口压力,降低石油风险等都具有十分重要的意义,成为一项紧迫而带有战略性的任务。环境保护是21世纪人类社会可持续发展的核心。为适应世界燃油清洁化发展的总趋势,中国炼油企业面临炼油布局、装置结构、技术结构和产品结构调整的艰巨任务。一、世界燃油清洁化的发展趋势生产超低硫、零排放燃料是世界燃油清洁化发展的总趋势。进一步对燃油烃组成提出指标要求既是燃油清洁化的显著标志,也是从源头减少和消除环境污染的需要。汽油清洁化进程是从汽油的无铅化开始的。继汽油无铅化之后,在提高汽油抗爆性能的同时,世界各国清洁汽油的发展趋势是低硫、低苯、低芳烃和低烯烃化。车用清洁柴油的发展趋势则是在降低硫、芳烃,尤其是降低多环芳烃含量的同时,进一步提高十六烷值。虽然世界各国汽柴油含硫量要求的总趋势是不断降低,但由于各国的经济发展水平、对环境质量的要求、汽车工业的发展水平、炼油装置结构和燃料市场需求情况不同,因而对汽柴油质量各个发展阶段的要求、控制方法及汽车排放限值也各不相同。有专家预言,10年后有可能统一世界汽车排放限值和燃油质量规范。表1、表2列出了世界主要国家和地区达到相应汽柴油标准的年份
车用燃油清洁化及中国炼油技术发展趋势
郑嘉惠(中国石化咨询公司)
摘 要 生产超低硫、零排放燃料是世界燃油清洁化发展的总趋势。清洁汽油的发展趋势是低硫、低苯、低芳烃和低烯烃化,车用清洁柴油的发展趋势则是在降低硫、芳烃,尤其是降低多环芳烃含量的同时,进一步提高十六烷值。中国车用汽油构成中高烯烃含量的催化裂化汽油比例过大,使炼厂调整汽油生产的技术结构、降低汽油硫含量和改善产品的烃组成成为当务之急。中国车用柴油构成中劣质二次加工柴油比例较高的特点,使适当发展柴油的深度脱硫、脱芳烃技术以提高车用柴油的总体质量水平成为必然要求。随着中国加工进口含硫原油量的逐步增加和环保呼声的不断高涨,燃油清洁化进程必然加快,各种配套的加氢工艺将上升为原油加工的核心工艺,以催化裂化技术为核心的各种联合工艺,以及多产轻烯烃技术和烯烃改质合成技术将进一步发展,各种非加氢工艺的开发也将提到日程。为了有利于资源优化和综合利用,提高炼化整体效益,适当提高炼油单厂、单装置规模,实施渣油深加工和炼化一体化战略仍是今后炼油工业发展的总趋势。
关键词 中国 炼油工业 汽油 柴油 清洁化 炼油技术 发展趋势
炼化广角
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及所需时间。表3列出了2002年版《世界燃油规范》中的一些主要标准限值。二、中国燃油清洁化面临的主要问题中国燃油清洁化的发展趋势与世界趋同,且进程在加快。但就中国整个燃油清洁化历程来说,起步较晚,与发达国家相比还有较大差距。1. 炼油布局、装置结构、技术结构和产品结构不合理中国炼油能力布局的特点总体上是大分散、小集中。所谓大分散是几乎每省都有炼厂,小集中是有的一个省就建有七八个炼厂。因而总的来说单厂规模和单个装置规模均偏小,炼厂平均规模只有227万吨/年,大大低于世界平均554万吨/年水平,即使规模较大的炼厂一般也是由几套小系列组合而成,规模效益难以体现。由于中国现有的大多数炼厂基本上是按加工国产重质低硫石蜡基原油设计的,含硫原油加工能力很低,加上原油轻组分含量少,生产优质汽油组分的能力如催化重整、烷基化、异构化、醚类含氧化物等装置能力低,重油加工、催化裂化能力过大,而生产优质中间馏分油(航煤和柴油)、乙烯原料的加氢裂化以及用于改善产品(或原料)质量的加氢精制、加氢处理等能力较低,导致中国油品质量不高。在产品结构和质量方面,催化汽油比例
过高,约占80%左右,汽油中的烃组成不合理,硫和烯烃含量偏高;车用柴油中二次加工的劣质柴油比例高,约占1/3,而且硫和芳烃含量高,十六烷值低,氧化安定性差。尽管近几年来加氢能力增长较快,但与国外水平相比仍显不足,远不适应清洁燃油生产的需要。要执行越来越严格的环保法规和进一步提高油品质量,炼油企业必然要加大资本投入和成本,这将会不断压缩炼油企业的赢利空间。有专家分析指出,由于中国炼油装置结构与油品需求结构矛盾十分突出,预计到2005年中国油品质量升级换代所付出的代价(总投入)将达上百亿元人民币。2.缺乏统一的分地区、分阶段执行的车用汽柴油等级质量标准中国车用汽油的清洁化才刚刚开始,尚未制定出国家统一的分地区、分阶段执行的车用汽柴油分等级质量
表1 世界主要国家和地区达到相应或相当汽油标准的年份及所需时间 单位:年汽油无铅化欧Ⅱ欧Ⅲ欧Ⅳ欧Ⅴ硫,μg/g<500<150<50<10美国1996(21)19902000(10)2004(4)欧洲2002(27)19982000(2)2005(5)2011(6)日本1989(12)19992005(6)2007-2008(2)中国2000(7)20052010(5)未确定未确定
表2 世界主要国家和地区达到相应或相当柴油标准的年份及所需时间 单位:年欧盟1993年欧盟1998年欧盟2000年欧盟2005年欧盟2011年 硫,μg/g<2000<500<350<50<10 美国19932006(13) 欧洲1998(5)2000(2)2005(5)2011(6) 日本1996(4)1997(1)2005(8) 中国1980*2003未确定未确定未确定*当时柴油硫含量已满足欧Ⅰ标准表3 2002年版《世界燃油规范》的一些主要标准限值 项 目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类汽油硫含量,μg/g1000200305~10氧含量,m%2.72.72.72.7芳烃含量,v%50.040.035.035.0烯烃含量,v%—20.010.010.0柴油十六烷值48535555 硫含量,μg/g3000300305~10总芳烃含量,v%—251515
标准。当务之急是尽快根据中国的国情,兼顾中国的汽车工业、炼油工业的技术发展水平和不同地区的环境质量要求,按“指标法”制定类似欧洲汽柴油质量标准的国家标准,以便于政府统一管理,并有利于推动中国汽车工业和炼油工业的可持续发展。中国在1999年以前的50年对汽油的烃组成一直没有要求(见表4),1999年新汽油标准对烃组成作出了规定,标准发布后4年才开始在全国实施。目前,中国清洁燃油标准要求还较低,车用汽油硫含量要求只相当于《世界燃油规范》中无铅汽油Ⅰ类油规格要求。就柴油质量而言,目前中国已经公布新的轻柴油国家标准,取消重柴油标
炼化广角
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准,并于2003年10月1日开始单独实施比一般轻柴油质量更高的《车用柴油》标准(主要指标见表5)。中国石化集团公司于2000年11月制定了于2003年开始实施的Q/SH 008-2000“城市车用柴油”标准,可以达到相当于欧Ⅲ的排放要求(见表6)。中国环保法规的总体要求是2000年开始执行欧Ⅰ排放标准,2004年开始执行欧Ⅱ标准。有关柴油车的排放法规将陆续出台,汽车燃料消耗限值等经济性标准即将出台。三、中国炼油技术发展趋势1. 以清洁生产和燃油清洁化为核心,通过技术进步和结构调整加速炼油企业的燃油清洁化进程全面提升中国炼油企业的国际竞争力,根本出路在于依靠科技进步。发达国家经济增长的60%~90%依赖科技进步,而中国技术进步对经济增长的贡献率现在也只有30%左右。中国的炼油业必须在科技进步的带动下,才能从根本上提高经济效益,走出困境。中国炼油产品质量的升级集中体现在清洁生产和生产环境友好产品,即清洁燃油方面。继实现汽油无铅化之后,炼油企业必须进一步采取有效措施,通过技术进步、装置结构和技术结构调整改善油品的烃组成,脱除硫、氮等有害物,逐步解决车用无铅汽
表4 中国车用汽油质量标准发展的历史沿革 项 目20世纪20世纪20世纪20世纪20世纪1999年50年代60年代70年代80年代90年代
标 准SYB1002-59*SYB1004-65GB484-75*GB484-86SH0041-91GB17930~999**GB484-65**GB489-86***GB489-65***GB484-89
牌 号*56#*RQ-80、RQ-85;*70#*90#、97#90#90#**66#** RQ -56、RQ -66;**75#**66#、70#、85#93#93#
***70#***66#;***80#***90#、93#、97#95#95#****85#
抗爆性
MON,≮*56*80、85*70
**66、70、85——**66**56、66**75
***70***66***80****85
RON,≮———*90、979090
***90、93、9793939595
AKI,≮———*85、928585***85、89、9288889090
加铅量, g/kg,≯1.31.0*1.0*1.00.0130.005**0.8**1.0***1.0
***0.35、0.45、0.45****1.0
硫含量 , m%,≯0.150.150.150.150.150.10苯含量 ,v %,≯—————2.5芳烃含量, v%,≯—————40烯烃含量,v %, ≯—————35 备 注多标准共存 淘汰56#,开始以国际中国首个分两步走,
以国标替代通用RON无铅汽油2000年首先
企业标准代替MON,多行业标准在北京、上海、
标准共存广州实施,2003年7月1日在全国实施注:表中凡有“*”“**”“***”和“****”者,各年代汽油质量的标准、牌号、抗爆性与加铅量均一一对应。MON、RON和KTI分别表示汽油的马达法辛烷值、研究法辛烷值和抗爆指数。
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