面向21世纪的世界炼油工业

时间: 2007-01-27 栏目: 化学化工论文

一、 21世纪世界炼油业面临的挑战和机遇

20世纪是工业经济时代,21世纪将进入知识经济时代,世界各国都将实施可持续发展战略来发展经济。因此,21世纪世界炼油工业的发展要适应知识经济发展的需要,要按照可持续发展战略来发展。可持续发展战略就是环境、资源、人口与社会、经济、文化协调发展、兼顾当代人和子孙后代利益的发展战略。其主要特征是:保护资源,减少资源消耗,节约使用资源,提高资源的利用效率,主要依靠技术进步和科学管理实现社会经济发展;保护环境,维护生态平衡,防止和治理污染;人口增长与经济增长互相协调,提高人口质量,使地区分布合理化,充分有效地开发和利用现有的人力资源。指导思想是经济效益与环境效益并重(兼顾),实现经济增长与保护环境的双重效益。

从21世纪世界经济发展的大环境和大趋势考虑,21世纪世界炼油工业将面临六大挑战和机遇。它们是:

1、经济全球化,市场国际化,竞争白热化

2、生态环境恶化,生产清洁油品已成为当务之急

3、原油质量越来越差,石油消费量逐年增长

4、丰富的油砂资源为炼油工业提供了巨大的发展空间

据联合国报告称,世界石油剩余储量尚够开采65年,石油探明储量尚够开采40年.但世界尚有丰富的沥青砂资源,仅委内瑞拉一国沥青砂就有137Gt(10000亿桶)。当石油价格上扬到每桶25美元时,开发利用这些沥青砂就有利可图。

5、计算机技术和生物技术等高新技术的快速发展为炼油工业提供了强有力的技术支持

6、天然气和煤层气资源丰富,合成石油为炼油工业的发展提供了喜人的前景。

目前天然气合成石油的技术已进入工业化阶段,按照目前掌握的探明的储量加潜在储量又可以得到上千亿吨的合成石油,而且合成石油的质量远高于天然石油,为生产清洁汽油、柴油提供了十分喜人的前景。

二、 世界炼油工业为进入21世纪采取的重大举措

90年代以来,世界各国特别是发达国家的炼油工业为迎接21世纪的到来,已经或正在采取的重大举措有以下6项:

1、 兼并、联合、重组,充分发挥优势,增强竞争实力

兼并联合重组是经济全球化发展的结果。由于经济全球化加剧了行业的竞争,迫使大跨国公司通过扩大经营规模,组成更强大的集团,增加竞争力,占据更多的国际市场份额。就石油(含炼油和石油化工)行业而言,90年代特别是近几年来,兼并、联合、重组事件有几十起之多。特别值得注意且影响重大的有以下两起:一起是英国石油公司与美国阿莫科公司1998年11月宣布合并,组成BP-Amoco公司。1999年4月1日,BP-Amoco公司又兼并美国Arco公司,竞争实力又进一步加强。另一起是埃克森公司和美孚石油公司1998年12月1日宣布合并,组成了目前世界上最大的能源公司-Exxon-Mobil公司。

2、 炼油化工一体化,优化资源配置,提高经济效益

据介绍,目前美国炼油业的利润率为2%,勘探开发业为10%-12%,石油化工业为18%-20%。实现炼油化工一体化的好处主要是,优化原料配置,炼厂的石脑油直供裂解装置,裂解汽油直接用作汽油调合组分,减少了中间商的营销费用;减少了库存和贮运费用;水、电、汽、风等共用,一个管理部门,减少了公用工程和管理费用,减少了公用工程系统的投资;确保化工厂原料供应和副 产品的出路,不受市场需求和价格波动的影响;石化产品市场需求增长势头远高于石油产品,石化产品价格攀升,炼油化工一体化,可以使炼油厂25%的油品变成价格较高的石化产品,资金回报率可以提高2%-5%。

美国七大石油公司在美国墨西哥湾地区有9座炼油化工一体化联合企业,年增效益都在5000万美元以上。目前 在建的炼油化工一体化大型联合企业是,德国巴斯夫公司与比利时石油公司在美国得克萨斯州阿瑟港合资的世界级企业。这个一体化企业的主要装置是:9000kt/a炼油,817.2kt/a乙烯,908kt/a苯乙烯,953.4kt/a聚丙烯,363.2kt/a聚乙烯,499.4kt/a聚苯乙烯,预计2001年投产。

3、 发展深度加工,优化资源利用,提高资源利用率

发展深度加工主要是发展渣油加工,提高轻油收率,多出轻油、少出渣油,其次是用好废油和石油焦,提高原油资源利用率,提高炼油厂的经济效益。1999年初,全球共有渣油加工装置近600套,加工能力达735Mt/a。90年代以来共增加加工能力225Mt,其中1997-1999年的三年间新增能力75Mt。其原因主要是炼厂加工的廉价重质原油越来越多,特别是西半球,与此同时,全球大部分市场燃料油需求量持续下降,运输燃料和石油化工原料的需求量各地区都在增加。这种趋势将持续到21世纪。

一个值得重视和注意的发展动向是,渣油/石油焦/废油气化、发电、制氢、联产蒸汽的技术下在推广应用。其价值在于把炼厂的低值产品变为炼厂急需的氢气、蒸汽和电力。目前在美国、日本、新加坡、意大利、法国、荷兰已建和在建的装置共11套。

4、 采用清洁技术,生产清洁油品,减少三废排放

面向21世纪,炼油厂面临的问题是,不能再用有毒、有害、有碍人体健康的酸碱等辅助原材料,更重要的是要减少汽油的硫、烯烃、芳烃含量和柴油的硫、芳烃含量,生产清洁汽油和清洁柴油。目前已经成熟和正在开发的技术有:生产清洁汽油的选择性加氢技术,生产清洁汽油的吸附脱硫技术,生产清洁柴油的深度加氢技术,生产清洁航煤的临氢脱硫醇技术,生产清洁汽油的固体酸烷基化技术,生产清洁汽油、航空煤油、清洁柴油的加氢裂化技术等等。

5、 采用生物技术,生产清洁油品,降低生产成本

开发和利用生物技术,生产清洁油品,始于本世纪80年代。到目前为止,已经和正在进行的技术开发工作包括生物脱硫、生物脱氮、生物脱重金属、生物减粘、生物制氢等。其中,柴油生物脱硫技术开发工作进展最快。柴油生物脱硫与加氢脱硫相比,最大的优点是在装置加工能力相同的情况下,投资节省50%,操作费用节省20%。在技术上,柴油生物脱硫用于催化轻循环油脱硫时的优势在于,催化轻柴油中的二苯并噻吩(DBT)化合物难以加氢脱除,而且消耗大量氢气,而生物脱硫 不仅容易脱除(特别是4,6-二甲基二苯并噻吩),且不消耗氢气。

世界上第一套柴油生物脱硫装置建在美国阿拉斯加州的Valdez炼油厂,加工能力250kt/a,生产清洁柴油,副 产4.540kt/a羟基联苯亚磺酸盐,2001年投产。

6、 采用合成技术,生产清洁油品,满足未来需求

合成油最重要的优点是不含硫、氮、镍、钡杂质和芳烃等非理想组分,属于清洁燃料,完全符合现代发动机的严格要求。天然气转化生产合成燃料的技术开发工作,1997年取得了突破性进展,第一次能在国际市场与

天然石油相竞争。

埃克森公司开发的AGC-21合成油技术,是天然气通过流化床反应器,催化转为合成气(H2+CO),合成气通过悬浮床反应器催化转化为正构烷烃,最后通过固定床加氢异构化转化为合成油。重大突破是开发了三种新催化剂,能够得到最大收率的柴油的航空煤油,或石脑油和催化裂化原料油。这种合成油能与每桶20美元的美国西得克萨斯中质原油竞争。壳牌公司开发的SMDS合成油技术,是天然气氧化 生产合成气(H2+CO),采用费-托合成工艺把合成气转化为大分子重质烷烃,最后通过加氢裂化把含蜡的大分子烷轻转化为中馏分油。如果合成油生产厂达到最佳经济规模5000桶/d(2500kt/a),就可以与每桶15-20美元的原油进行竞争。

三、 我国炼油工业21世纪可持续发展的战略思考

到1997年底,我国原油一次加工能力已达227Mt/a,居世界第四位。世界各国用于工业生产的炼油技术我国都有,我国自己开发的主要炼油技术,如催化裂化、催化重整、加氢裂化、加氢精制等都已达到了当代世界先进水平。毫无疑问,我国是当代世界炼油大国。但是,就油品的品种和质量而言,与国际先进水平相比差距很大,既不能满足我国国民经济发展的需要,又不能在国内市场上与国际大跨国公司抗衡。因此,面向21世纪,我国要由炼油大国变为世界炼油强国,发展战略必须进行调整。

调整我国炼油工业的发展战略,必须认真考虑以下情况:

1、 我国石油资源相对不足,煤炭资源丰富。我国的石油资源主要用于生产国民经济各部门所需的汽油、煤油、柴油和润滑油。我国天然气资源不能提供大量乙烷,因此,我国石化工业还需要炼油厂提供化工轻油(石脑油和直馏柴油)。我国火力发电主要用煤炭作燃料,不需要依靠燃料油这种情况与世界上好多国家不同。

2、 我国国产原油多为低硫含蜡重质原油,直馏汽、煤、柴油轻组分较少。可是,大部分直馏汽油和柴油还要用作化工轻油。因此,我国汽油和柴油的调合组分中二次加工油特别是催化汽油和催化柴油组分较大。

3、 目前我国炼油厂的装置构成是:催化裂化占33.4%,焦化占6.8%,重整占5.6%,加氢裂化占4.9%,加氢精制和加氢处理占8.2%。我国实际消耗的柴汽比为1.54。催化裂化是主要生产汽油的装置。以催化裂化为主要装置的炼油厂实际上是汽油型炼厂。目前我国炼油厂的装置构成,决定了目前我国实际生产的汽柴油质量不可能好,柴汽比不可能高。

4、 我国生产润滑油基础油的原料较好,主要是大庆原油。但我国基础油生产工艺主要是传统的溶剂抽提+溶剂脱蜡+加氢补充精制和白土精制。这种工艺只能生产第Ⅰ类基础油,不能生产第Ⅱ和第Ⅲ类基础油。

5、 我国国产原油大多数属低硫石蜡基和含硫中间基原油,不适于生产道路沥青,特别是高等级道路沥青。我国陆上只有辽河欢喜岭原油和新疆九区原油、海上只有渤海绥中36-1原油属环烷基原油,比较适于生产道路沥青,但其资源有限。

鉴于上述情况,要使我国炼油工业满足国民经济发展对石油产品的需求,能与国际大跨国公司进行竞争,必须从实际出发,进行战略调整。今后我国炼油工业的发展战略应该是:控制加工总量,提高产品质量,调整产品结构。具体措施有以下6条:

1、 至少在“十五”期间不再扩大原油一次加工能力,不再扩大催化裂化装置能力。催化裂化在炼厂起有重要作用,不仅生产汽油和柴油组分而且还生产烷基化、醚化和石油化工所用的原料烯烃。但是,催化裂化(特别是用含硫原料油)所生产的汽油,硫和烯烃含量都比较高。催化柴油特别是重催化柴油不仅含硫量高,而且十六烷值低(重催柴油十六烷值只有20左右),不经过加氢精制就不能使用。

2、 适当扩大加氢裂化能力,用深拔的减压瓦斯油和催化循环油作原料,生产重整原料油、航空煤油、优质柴油和乙烯原料油。用加氢裂化石脑油生产重整汽油以提高汽油质量;用加氢裂化柴油调合生产车用柴油以提高柴油质量;用加氢裂化尾油替代直馏柴油生产乙烯,把直馏柴油省下来用作柴油调合组分。

3、 尽量扩大加氢处理和加氢精制装置能力,把焦化汽柴油特别是催化汽柴油都经过加氢,把汽油的硫含量降下来,把柴油的硫含量降下来,把十六烷值提上去。

4、 新建一批润滑油加氢裂化、加氢异构化和加氢后处理装置,生产第Ⅱ类和第Ⅲ类基础油,把已经被国际大跨国公司占领的25%份额的我国润滑油市场夺回来。

5、 改造一部分催化裂化装置,主要用于生产液化石油气,一方面用于满足国内市场对液化气的需求,另一方面用于生产烷基化油,以提高我国汽油质量。

6、 选择进口品种合适的原油,如沙特轻质和中质原油、伊朗轻质和重质原油、阿曼原油等,生产高质量道路沥青以替代进口。