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李大东:清洁油品用技术突出重围

2012-12-19     来源:中国石化报
石化新闻

专访中国工程院院士李大东

中国石化新闻网讯(林青青)清洁油品生产实际上就是石油资源的有效利用问题,这涉及整个炼厂的总流程。总流程做好了,清洁油品的问题就迎刃而解,这需要在技术上做文章。

李大东,中国工程院院士、石油炼制专家、石油化工科学研究院学术委员会主任。主要从事石油炼制催化剂及工艺的研究、开发与创新。作为第一完成人获得国家科技进步奖一等奖1项,获得国家科技进步奖二等奖及省部级科技进步一、二等奖10余项。2010年获何梁何利科技进步奖。

生产清洁油品被列为我国“十二五”炼油工业发展的重点,面对原油劣质化、重质化日益加重的情况,如何才能生产更多的清洁油品?中国工程院院士李大东在接受本刊记者采访时指出,清洁油品生产实际上就是石油资源的有效利用问题,需要在技术上做文章。

生产清洁油品是大势所趋

记者:李院士您好,当前国内成品油需求增长迅速,石油产品需求逐渐向轻质化转变,然而原油却日益劣质化、重质化,您是如何看待这种矛盾的?

李大东:这是一个非常关键的问题,从某种程度上来说是一个战略性的问题。

要考虑的是炼什么油。全球剩余的石油资源趋于劣质化,这体现在两个方面:重质化及高硫含量。有关数据显示,全球剩余的石油可采储量中,含硫量超过1.5%的高硫原油占到70%以上。此外,高硫重质原油与低硫轻质原油在价格上有很大的差距,同样是生产清洁油品,付出的代价是不一样的。原油成本在炼厂的生产成本中已经占到了95%,企业要想取得效益,不能只在剩余的5%中考虑。很明显,不管是从资源的角度,还是从效益的角度,炼制劣质原油成为我们的必然选择。

第二,生产什么类型的产品。未来20年,全球对石油产品的需求将以年均1.5%的速度增长,汽油、柴油、石脑油和煤油占到需求增量的80%。从目前全球各方面的分析来看,2050年以前,全球生产的运输燃料仍是以石油燃料为主,其他的燃料作为补充手段,比如生物燃油。石油化工原料呈多元化的趋势,但天然气和石油仍然是生产基本有机化学品的主要来源。

第三,生产什么质量的产品。全球的总趋势是清洁化生产和生产清洁油品。首先我们要明确一个概念:清洁油品。过去对这个概念可能有些误区,实际上,我们对清洁油品的要求是越来越高的,比如国4是清洁油品,国5也是清洁油品,只是随着社会的发展,要求越来越高。清洁油品主要是指汽油、柴油,主要指标就是硫含量。北京将执行京5,硫含量要小于10ppm,相当于欧5水平。上海广州执行的国4,其他地区执行国3标准。随着社会的发展,全国都会相应提高标准,不能满足排放标准的燃料将无法进入市场。

因此,我们所面临的问题就是如何高效地加工利用劣质原油,而总的思路就是用最小的代价解决清洁油品生产的问题。

原油高效利用需技术突破

记者:您如何理解前面所提到的“高效利用”?应该在哪些方面寻求突破?

李大东:劣质原油高效利用,我想主要包括这几个方面:第一,最大限度地追求轻质油收率。第二,清洁化生产。清洁化生产包括两层含义,生产过程清洁化和生产清洁产品。第三,高效,也就是说企业要有效益。

目前,我国轻质油收率平均在75%左右,但国际上的先进水平一般在80%以上。从这个数字就可看出资源利用率的高低,这也直接牵涉到炼油企业的实际效益。随着资源的不断消耗,剩余资源越发宝贵,要实现原油高效利用,就要靠技术创新和技术进步。要追求高轻质油收率并解决好清洁化生产和生产清洁油品问题,关键是要走加氢的技术路线或加氢与脱炭有效结合的技术路线。

记者:具体来说,应该在哪些方面采取措施?

李大东:要想高效利用石油资源,最关键的就是要处理好减压蜡油,特别是减压渣油,采用合适的技术途径将其转化成轻质油品。减压蜡油的转化有两条技术途径:一是加氢裂化,以生产优质的中间馏分油,如煤油、柴油以及石油化工原料。二是预加氢后进催化裂化,以生产优质汽、柴油。选择何种途径要根据企业的具体情况。

催化裂化装置是现阶段炼厂最重要的装置之一,炼厂是要靠这个装置拿效益的。上世纪80年代甚至是90年代,由于当时环保要求并不高,炼厂只要开启催化裂化装置就能赚钱。而现在情况已经大不相同了,由于催化裂化的原料油质量差,导致轻质油收率低。催化裂化再生烟气里的硫以SOx的形式排放,这种排放方式是不可行的,会造成环境污染,国家对此有严格的排放要求。对此,企业就只能进行脱SOx处理,但是都会造成二次污染。此外,催化原料没有进行加氢预处理,产品质量不好,焦炭多,在烧焦再生的时候二氧化碳的排放就多,这也是炼油厂当前需要解决的重大问题。这一系列的问题都是由于催化裂化进料质量差引起的。

现在必须要求提高催化裂化进料质量,而最有效的办法就是要加氢处理。进行加氢预处理,一方面可以改善催化裂化产品的分布,大幅度提高轻质油收率;另一方面还可以解决SOx的问题,含硫化合物在原料预处理的时候就变为硫化氢,进行硫黄回收,成为硫黄这一有价值的副产品,这样就把有害的东西变为了有价值的产品。从炼厂的总流程、从源头来考虑问题,才能解决这些潜在的污染问题,切忌头疼医头脚疼医脚,刚才提到的SOx问题就是一个典型。

关于减压渣油的转化,根据渣油的金属含量不同,要采取不同的工艺路线。当渣油的金属含量小于200ppm的时候,建议采用RICP或IHCC技术;金属含量大于200ppm时,建议采用SHF技术。针对原油的特点和炼厂的构成,可进行多种选择。

找准问题是关键

记者:当前,我国清洁油品生产技术所面临的最大困难是什么?

李大东:清洁油品主要是清洁汽油和清洁柴油的问题,特别是清洁汽油。商品汽油不是单一的组分,是经过调和而成的。汽油池是由多种组分构成的,对比来看,国外催化裂化的汽油占到汽油池的30%左右,我国则占到70%以上。因此我国清洁汽油的主要问题就是催化裂化汽油的清洁化问题,也就是硫和烯烃的问题,要求在降低硫含量和烯烃值的同时不能影响辛烷值,这个问题的处理难度要比西方大。降烯烃在10年以前就解决了,现阶段的关键是硫的问题。

国3到国5每走一步都很困难,哪种方法最好,这就要从炼油厂的总流程上来看。当我们炼高硫油,并进行催化裂化原料预处理后,一步就可以到达国3标准。而国4、国5就要上选择性加氢脱硫,才能达到要求。这种总流程,尽管起初投资高,但总体效益是好的。总而言之,还是要把总流程理顺,头疼医头脚疼医脚的代价就太高了。

柴油的问题要比汽油小一点,我国已经开发出可以生产国4、国5柴油的技术,但是仍需要进一步完善和发展。超低硫化是清洁柴油的发展方向。我们当前有RTS技术及石科院的RS-2000催化剂和抚研院的FHUDS催化剂。催化剂的研发还在不断前进,但我们要求生产国5的工艺和催化剂必须在10ppm的条件下长周期稳定运转,进行考核。当前,我国现有的技术和催化剂都处在国际先进水平,但仍需要开发更高性能的新型催化剂或新的工艺技术。

综合看来,这些技术全是加氢技术,提高轻质油收率和生产清洁产品,都需要加氢技术。

记者:您多次提到技术的创新与突破,您觉得石油炼制技术如何才能做到创新与突破?

李大东:技术创新源于需求,我们不是为创新而创新。从企业来说,要根据近中远期的市场需求。另外,由于石油行业的特殊性,我们还要从国家层面考虑,要为国家的能源战略做好技术准备。因此,国家的战略需求和企业的市场需求,是提出问题的起点。找准问题是关键,这是创新的起点。

比如清洁汽油的生产,既要降硫,又要保持辛烷值,这就是问题的难点。找准了问题,就等于解决了问题的一半。在这个基础上,提出不同的解决问题的途径和方法,然后开展探索性的试验。最难的还在于找准问题,之后才能再去寻求他人没有做过的思路和途径。

RICP技术的开发就是一个创新的例子。对渣油的加氢处理,常规办法是渣油加氢后,馏分大于350℃的部分全部进入催化裂化。在试验中我们发现,催化裂化重循环油HCO中含有70%~80%的多环芳烃,如果直接进催化裂化,将有2/3变成焦炭和干气,并导致能耗增加,只有1/3变为轻质油。另一方面发现渣油加氢床层积碳规律与馏分油加氢相反,对渣油加氢处理是顶部积炭少、底部积炭多,造成反应器后部催化剂结焦严重,经过研究发现这主要是由于沥青质的析出导致的。针对这些问题,我们将原来的HCO在催化裂化装置中自身循环改为HCO先与渣油加氢处理原料混合,作为渣油加氢处理进料,然后再进催化裂化装置。这种方案可以说是“一箭双雕”,对渣油加氢处理装置而言,由于降低了黏度并抑制了沥青质的析出,从而提高了反应速率,减少了积炭并使积炭趋于均匀;对催化裂化装置而言,显著提高了轻质油收率,并降低了焦炭产率。这项技术已在齐鲁石化使用,也是世界上首次工业应用的创新技术,具有自主知识产权。

就炼油工业总体而言,我国与国外基本处于同一水平线上,但还是有一定的差距,而差距主要体现在环保技术和节能技术上。另外,在如何开发出原始性创新技术上,我们还需要多下工夫。


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