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中美两国炼油技术现状分析及展望
找料网 2020-05-08 16:58:17
多年来，我国原油产量在2亿吨上下波动，伴随着经济的持续发展，我国原油消费量一直呈快速增长的势头，相应地，进口量持续攀升，2017年已超过美国成为世界****原油进口国，截至到11月底，2019年我国原油进口量为46024万吨，同比增长10.1%，对外依存度更是突破70%大关，严重超过60%的国际警戒线。
而另一方面，美国自2009年页岩油气革命以来，原油产量大幅提升，作为世界原油****消费国，美国原油消费量一直保持增长态势。据国际能源署 （IEA） 发布的《2019石油市场报告》预测，2018—2024年全球新增原油供应中70%来自美国。
1中国炼油技术现状
改革开放以来，我国炼油技术迅猛发展，取得了一些重大关键性技术成果，特别是“十二五”以来自主创新能力和装备国产化水平显著提升，掌握了自主知识产权的千万吨级炼油装置成套技术，炼油重大装备基本实现了国产化，部分设备的制造技术已达到或接近世界先进水平，同时，在重油和渣油加工、高含硫原油加工等多项技术领域与国际同步。以中国两大炼油商中国石化和中国石油为例，2018年中国石化炼油平均综合能耗为59.7kg标油/t原油，中国石油轻油收率为79.2%。
为提高原油的综合利用效率，进一步提升炼油整体效益，我国开发了灵活控制汽油烯烃含量、降低硫含量的多产异构烷烃的MIP等系列催化裂化工艺，处理直馏/焦化蜡油、直馏/焦化柴油、脱沥青油等原料的系列加氢裂化技术，低能耗、长周期、高轻油收率的延迟焦化高效转化技术，委内瑞拉超重油供氢热裂解技术、高酸原油直接催化脱羟裂化成套技术等劣质重油加工技术，C5 /C6 烷烃异构化技术、催化轻汽油醚化技术、碳四烷基化预加氢技术、干气/液化气加氢生产乙烯料技术等轻烃加工技术，DCC-plus、MCP、CPP等重油催化裂解制取低碳烯烃技术，超低压和逆流连续重整、轻烃芳构化、重芳烃轻质化、FCC轻循环油 （LCO） 制BTX （苯、甲苯、二甲苯）生产技术以及炼化一体化技术等。
我国在14年间完成了车用汽油、车用柴油从国Ⅱ到国VI的升级，实现了车用汽油超低硫、低烯烃、低芳烃、低苯的要求，柴油高十六烷值、超低硫、低芳烃的要求，这一油品质量的快速提升，主要得益于自主知识产权油品质量升级技术的开发。比如，消化吸收再创新的新一代S-Zorb催化汽油脱硫技术，RSDS-III、OCT-M/MD/ME、DSO、GRADES、M-DSO、CDOS等系列催化裂化汽油选择性加氢脱硫技术，S-RASSG、RTS柴油超深度脱硫技术，MCI/RICH、LTAG、FHUG-DW、FDHC、FD2J 等系列柴油加氢改质技术，管式液相加氢（FITS）技术，离子液体碳四烷基化技术等。
近年来，为加速炼化行业转型升级，实现行业的高质量发展，重点围绕炼油催化剂、新型设备、节能环保、控制系统与集成优化、油品快速评价等领域加大研发，形成了强有力的技术支撑。
催化剂研发方面，针对加氢裂化，相继开发了FC52等****量生产化工原料、FC46等强化装置操作灵活性、FC-50、RHC-240等****量生产中间馏分油、劣质柴油加氢改质与临氢降凝、高脱氮活性加氢裂化预精制等系列催化剂；针对催化裂化，开发了高轻油收率的RGD等多产柴油系列、HSC多产汽油系列、GOR降低汽油烯烃含量系列催化剂，重油RICC系列、DOS/CDOS （ZDOS） 系列、ARC/CARC系列、抗重金属原位晶化系列催化剂，MIP-CGP专用催化剂，以及增产丙烯/异丁烯等化工原料、降低催化烟气硫转移和催化汽油硫含量助剂；针对催化剂基质，进一步发展了多产低碳烯烃等化工原料的金属封装ZSM-5分子筛、磷改性β分子筛，降低催化裂化汽油烯烃含量的磷处理含稀土Y型分子筛，提高重油转化的无序介孔硅铝材料。
炼油设备方面，超大/加厚加氢反应器、新型高喷射性气液分配器等反应器内构件、缠绕管换热器、旋风分离器、延迟焦化塔底（顶）阀、YL型烟气轮机等炼油新装备和关键工艺内件形成了自主知识产权技术。
节能环保领域，针对废气、废水、废渣开发了汽油氧化脱硫醇、尾气冷凝-蓄热焚烧等无组织恶臭和VOC排放综合治理技术，洁净废水双膜除盐再生利用技术等污水深度处理和处理后污水回用技术，催化裂化烟气除尘
脱硫脱硝技术等。
控制系统与集成优化方面，开发了大规模控制系统网络设计、现场总线集成与智能设备管理、中心控制室、技术分析与远程诊断系统等核心技术，实现从原油选择、采购、加工到产品出厂全过程的智能化生产与管理。
油品快速评价方面几乎与国际同步，开发了油品表征平台技术、以光谱和色谱结合化学计量学为核心的快速和在线分析技术，建立了相对完善的汽油和柴油近红外光谱数据库。
2美国炼油技术现状
美国炼油技术一直居********水平，各项技术经济指标引领行业的发展，其先进的炼油水平轻油收率超过85%，先进炼油综合能耗低于40 kg标油/t原油。此外，还拥有埃克森美孚、雪佛龙、霍尼韦尔UOP、CB&I、雅保等全球领先的炼油生产商及先进炼化技术和催化剂供应商。
近年来，伴随油品质量升级加快和原油劣质化程度的加深，同时积极应对国际海事组织（IMO）2020年船用燃料硫含量不超过0.5%新规定的实施，美国炼油技术重点围绕催化裂化、加氢裂化与处理、烷基化等传统炼油技术不断进行升级与创新。
在催化裂化方面，Grace公司以应对IMO新规定、提高炼厂经济效益为目标，持续创新FCC催化剂及添加剂，如多产丙烯的 ProtAgon™4G 催化剂和lefinsUltra®MZ 添加剂、多产丁烯的ACHIEVE®400催化剂和GBA™添加剂；此外，还采用独创的MIDAS®Gold技术通过增加催化剂的介孔和大孔率将FCC塔底馏出物转化成更高价值的 LCO，相较于传统方法，MIDAS技术制备的催化剂LCO收率可以提高2.6%（体积分数）。
在加氢处理方面，埃克森美孚公司与雅保公司合作在此前开发的高效本体金属催化剂 Nebula® 基础上，开发出新一代催化剂CelestiaTM ，该催化剂单位体积活性是现在主流镍钼负载型催化剂的3倍以上，可应用于LCO和减压瓦斯油（VGO）加氢裂化前处理 。
烷基化方面，因美国页岩油气产量的增加及汽油对辛烷值需求的增多，一些公司积极研究新的烷基化工艺，如雪佛龙公司的液体烷基化技术ISOALKY™、CB&I公司的硫酸烷基化技术 CDAlky、 新气体技术合成（NGTS）公司的Methaforming新技术 。
此外，针对油品需求放缓、化学品需求量持续增加这一发展趋势，2014年埃克森美孚公司在新加坡建成了全球首套商业化原油直接裂解制乙烯装置，该工艺绕过炼油过程，将原油直接供给裂解炉，并在裂解炉对流段和辐射段之间加入一个闪蒸罐 ；与传统的石脑油裂解工艺相比，该技术每生产1吨乙烯可净赚100～200美元，特别是在东南亚等石脑油价格较高的地区更具有溢价优势。
UOP公司致力于将浆态床加氢裂化Uniflex™ MC™、VGO加氢裂化****化生产石脑油、馏分油加氢裂化****化生产石脑油、甲苯甲基化等技术集成以实现化学品****化的未来炼油厂的商业推广，该模式已应用于浙江石化公司。
以物联网、云计算、人工智能等为代表的新一代信息技术与炼油业的紧密结合已成为炼油业发展新趋势，信息技术的使用将极大提高炼厂的安全性、生产效率和盈利能力。
霍尼韦尔UOP公司基于新一代信息技术开发的Sentience™平台已应用于炼油厂中，其互联工厂（Connected Plant）服务平台，通过实时在线系统收集生产过程的数据，同步上传至其数据库，利用其专家协作云平台检测生产运营中出现的问题，并提供解决方案，该技术的应用可将每桶油利润提高0.5美元，目前已在全球1万座炼油厂中应用。
埃克森美孚公司充分借助新一代信息技术，在其炼油厂中实现了加工方案、过程管控、产品调节、供应链衔接等炼油全过程的在线模拟与优化，同时结合其原油分子管理，使炼油厂能耗降低15%～20% 。
尽管在规模上中国已经成为世界第二大石油化工国家，但原油进口量高居不下、对外依存度已超70%，炼油能力结构性过剩，成品油需求增速放缓，乙烯当量进口量不断增加，低端化工产品过剩、高端产品主要依赖进口等问题制约着中国石油化工行业的高质量发展。与此同时，页岩油气革命给石油化工强国的美国再次注入发展活力，并在逐步实现能源独立。与美国相比，中国石油化工仍有不小差距。