炼化技术的发展现状及趋势

王志会 周晖 付振奇 郭俊玲 谢可堃(中国寰球工程有限公司，北京 100012)

0 引言

当今世界能源格局正在经历新一轮大变革、大调整，世界能源消费结构进一步向低碳化、绿色化、多元化方向发展，国际大石油公司在强化油气核心优势的同时，纷纷布局新能源和替代能源业务。我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，炼化产品市场消费增长渐缓，消费结构升级，市场竞争主体更加多元化，炼油加工能力过剩与成品油消费增速放缓的矛盾更加凸显，高端化工产品市场被国外产品占据，中低端产品市场又面临中东等低成本产品竞争的巨大压力，行业竞争加剧。

1 石油应用产业发展现状及趋势

全球石油需求总量仍在增长，但在一次能源结构中的占比下降。OPEC预测未来天然气、可再生能源将得到更多的应用。BP预测2035年世界石油消费占能源结构的比重由2017年的33.28%下降到28.50%[1]。

世界范围内，炼油能力增速放缓，国内炼油产能过剩的态势将长期存在，预计2020年，国内原油产量2亿吨，炼油能力8.9亿吨/年，开工率70.0%[2]；预计2030年左右成品油消费将达到峰值，消费总量约3.8亿吨。全球炼油行业集中度上升并向深加工发展，与过去汽油和柴油的需求支撑了炼油业产能增加的主要推动力不同，未来全球石油需求的增长主要来自石化产品，化工市场规模继续扩大。预计2030年全球化工品市场产值总量将达到7万亿美元，较2018年提高近50%。2035年，全球乙烯需求将超过2.5亿吨，消费市场将进一步向亚洲转移[1]。

全球炼化产业布局向园区化、基地化、特色化、绿色化发展，大型化、一体化、清洁化、高端化成为全球炼化行业发展的新趋势。国外方面，已经形成美国墨西哥湾沿岸、日本东京湾、新加坡裕廊岛、沙特朱拜勒和延布石化工业园等一批世界级炼化基地；国内方面，大连长兴岛、河北曹妃甸、江苏连云港、浙江宁波、上海漕泾、广东惠州和福建漳州古雷等七大基地，全部投射沿海重点开发地区[3]。国内炼化业务竞争主体进一步多元化，民营大炼化日渐崛起，外资企业积极抢滩，国企加快投资步伐。

2 炼化技术进展及形势

2.1 炼油技术进展及形势

炼油技术经过150多年的发展，已形成完整的技术体系(典型原油加工流程见图1)。近年来，围绕劣质重油加工、安全环保持续升级、化工原料需求旺盛等要求，炼油技术在劣质重油加工、清洁燃料生产、炼油向化工转型等方面取得持续发展。

图1 典型的原油加工流程

重油和劣质油的轻质化加工技术一直是炼油行业界技术开发重点，也是世界性难题。近年来，原料适应性更强、转化率更高、连续操作时间更长的沸腾床加氢技术和悬浮床加氢技术取得突破性进展。沸腾床渣油加氢技术指渣油进料与氢气混合后，从反应器底部进入，在反应器中的催化剂颗粒借助于内外循环而处于沸腾状态。悬浮床渣油加氢技术，是基于减压渣油馏分与充分分散的催化剂/添加剂粉末在高温、高压下进行反应。悬浮床加氢技术由于存在催化剂活性不高、固液分离困难等工艺难题，该技术在国内外还没得到实质性的大规模工业应用和推广。由于高硫石油焦在产品销售方面的限制，灵活焦化技术在劣质渣油的加工上相比延迟焦化技术有一定的优势。

为满足日益增长的汽柴油质量升级要求，国内外开发了众多清洁燃料生产技术，汽油主要是降硫、降烯烃、提高辛烷值，柴油主要是降硫、提高十六烷值。典型的清洁油品技术主要有催化汽油脱硫类技术、催化汽油降烯烃类技术、高辛烷值清洁汽油组分生产类技术，其中烷基化作为高辛烷值清洁汽油组分生产重要技术手段之一得到快速发展。烷基化油具有高辛烷值、低蒸汽压、零芳烃、烯烃和硫含量超低的特点，是国VI汽油理想调和组分。

针对炼油能力过剩，竞争激烈的现状，多产优质低成本的化工原料已成为当前炼化企业转型升级、高质量发展的趋势。正异构分离技术，以全馏分石脑油、轻石脑油、重整戊烷油为原料，采用液相模拟移动床工艺，分离正构、异构烷烃，高效利用有限的石脑油资源，实现“宜芳则芳、宜烯则烯”。深度催化裂化多产烯烃技术，采用直馏蜡油、加氢后渣油或者石蜡基渣油为原料，生产乙烯、丙烯。反应温度高，剂油比大，是炼油向化工转型的重要技术之一。

2.2 石化技术进展及形势

随着经济持续发展、消费结构升级、建设资源节约型和环境友好型社会要求，化工市场主要是朝着原料多元化、产品功能化、高性能化和绿色循环利用方向发展。原料多元化技术，低碳烯烃方面，除传统的以石脑油为主要原料的蒸汽裂解工艺外，近年来发展的技术主要有原油直接制烯烃(COTO)、甲醇制烯烃(MTO/MTP)、丙烷脱氢制丙烯(PDH)、烯烃歧化制丙烯和丁烯氧化脱氢制丁二烯等技术。

乙烯技术方面，蒸汽裂解制乙烯技术经过几十年的发展已经比较成熟，近些年来技术路线上没有大的技术革新，技术的进步主要体现在一些新材料、新技术在对局部设备的改进。

原油直接生产烯烃技术，原油直接制乙烯工艺主要通过省略常减压蒸馏，并和其它炼油装置进行深度优化融合，实现简化流程、降低投资，并以最大化生产化学品为目的，多产烯烃、芳烃等化工原料。由埃克森美孚建设全球唯一商业化运营的原油直接制烯烃装置于2014年在新加坡投产。沙特阿美技术是直接将原油送到加氢裂化装置，脱硫后将较轻组分分离并送到蒸汽裂解装置，较重组分送到深度催化裂化装置进行烯烃最大化生产。

甲醇制烯烃工艺技术，主要分为MTO和MTP两类工艺， 是两个重要的C1化工新工艺，以煤或天然气合成的甲醇为原料，借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，生产低碳烯烃。近几年，我国甲醇市场长时期维持在高位，使得社会大量投资甲醇的热情不减，人们已经担忧甲醇产品在未来数年的市场问题，而甲醇制烯烃技术，也为根本解决甲醇市场出路提供保证。

聚烯烃技术，世界聚烯烃技术趋于成熟，已形成几大主流技术，主要专利商一直在装置大型化、提高性能、降低成本等方面进行持续改进。聚乙烯方面：形成气相法、溶液法、淤浆法和高压法四大主流技术。聚丙烯方面：主要采用液相本体法和气相法，其中液相本体法包括环管反应器工艺和釜式反应器工艺。催化剂仍然是烯烃聚合技术发展的重要方面，更高活性的茂金属催化剂及高级α烯烃共聚单体是研究的重点方向。

精细化工技术，国内中下游制约性技术不断取得突破，如丙烯酸、丙烯腈、环氧丙烷绿色工艺技术的国产化，特种高端材料如POE弹性体、EVOH树脂、环烯烃共聚物COC/COP等高端合成树脂；聚醚醚腈、聚醚砜等特种工程塑料；PBO、POD、PBI等高性能纤维仍处于工业化空白。近年来发展趋势重点为化工新材料及专用精细化学品，利用轻烃资源，生产绿色、低碳、环境友好工艺的化学品。

2.3 清洁能源技术进展及形势

随着人们对环境问题和气候变化的关切，世界对清洁能源和低成本能源的需求日益增加。天然气作为重要清洁能源，全球消费和贸易量持续增长。作为支撑产业发展的核心，大型液化天然气(LNG)成套技术长期以来仅美、德、法三国拥有。近十几年来，我国LNG产业得到了快速的发展，围绕LNG接收站及天然气液化领域业务发展中的重大生产需求和难题取得了多项技术突破，依托自主技术研发，相继实现了LNG接收站工艺技术自主化、天然气液化工艺技术自主化以及BOG压缩机和开架式汽化器(ORV)等关键设备的国产化，且各项指标均已经达到国际先进水平。未来能源体系将向多元化转型，在较长一段时间内必然是传统能源清洁化利用与新能源开发利用并重，天然气仍扮演重要角色，氢能等新能源也将发挥重要作用。全球能源正经历第三次转型期，逐步迈入低碳“氢经济”时代。美国、日本、欧洲，韩国等相继制定氢能国家战略，布局范围涉及制氢、储氢、氢气运输、加氢站等全产业链。由于能源禀赋特点，我国的氢气来源在未来10年甚至更长时间内还是主要以弃风弃电或调峰电力电解水制氢和化石燃料制氢为主。

3 结语

(1)燃料型炼厂根据其市场定位、原油结构和现有工艺流程，向化工型炼厂进行适度的转变是未来重要的发展方向，但单纯转型道路又未必是可持续的。燃料型炼厂转向多产化工原料要适度，充分研判未来市场的消费能力，选择合适的产品方向，并考虑是否具有向下游高附加值产业链延伸的优势。

(2)以经济效益最佳为特征的炼化一体化、高度集中的园区化、建设成本最低的规模化、满足市场需求的产品多元化和高端化、原料高效利用及节能减排的加工方案最优化，以及满足环保要求的汽柴油升级、节能降耗、安全管理、智能化等新技术的开发及应用将成为世界范围内炼化行业的主流发展趋势。

(3) 能源结构调整和安全环保要求的加强对炼化行业发展影响将持续加深，未来能源体系将向多元化转型，传统化石能源的二次开发及清洁化利用与新能源开发利用并重，新能源产业应提早布局。

(4)未来国内炼化行业高质量发展应重点在技术创新、产业高端化、发展绿色化、资源配置国际化和质量效益五大方面探索新的路径。