炼油向化工转型发展现状

王泽鑫, 段玉培

摘要：2020年，中国石油与化学工业的CO2排放总量约为14.81×108t，约占全国CO2排放总量的16%，实现“双碳”目标任务紧迫，为炼油行业的转型升级带来了巨大挑战与机遇。炼油行业面临由于市场导向转变带来的碳排放压力挑战，企业应向智能化、数字化发展，结合自身优势及特点，选择合适的转型途径，降低生产成本，增加经济效益；同时加大科研力度，生产高端产品，提升企业的竞争力。

关键词：炼油；化工；转型；

由于中国炼油产能严重过剩，化工原料需求旺盛且存在缺口，因此炼油向化工转型已是大势所趋，转型过程中明确自身定位及认清限制因素尤为重要。现阶段，中国炼油向化工转型仍处于初级阶段，炼油企业一体化程度也在逐步提升，主要产品也由早期的生产油品向生产化工产品转变。燃料型炼油厂向化工转型主要有2条路线，即原油最大化生产烯烃路线和原油最大化生产芳烃路线。近年来原油蒸汽裂解工艺兴起，成为燃料型炼油厂转型的新途径。

1炼油行业转型形势

中国能源“富煤、缺油、少气”，原油成本占企业生产成本的80%以上。近年来原油价格的持续提升导致国内炼油企业的生产成本大大提高，企业经营压力增大，原油的价格也会对成品油的价格产生一定的影响。化工产品的定价机制与成品油不同，主要受到行业景气度的影响。炼油企业的生产装置及流程相对固定，但面对原油价格及市场需求的不断变化，需要灵活调整企业的加工方案，便可在不同的环境中取得最大的利益。传统炼油企业主要生产符合国家标准的成品油，包括汽、柴、煤油，预计2025年成品油需求将达到峰值。2015~2021年柴油表观消费量已有下降趋势；汽油表观消费量有所增长，即将达到峰值，2020年受疫情影响消费量明显下降；煤油表观消费量明显增长，但2020和2021年受疫情影响消费量有所下降。

2炼油向化工转型的路径

2.1原油最大化生产烯烃路线

原油最大化生产烯烃路线最核心的工艺是催化裂解，该工艺是在反应器内，在高温条件下通过催化剂将重质油裂解成乙烯、丙烯、丁烯的过程。根据进料性质不同，可分为3种工艺，即重油催化裂解、轻油催化裂解以及双提升管催化裂解。重油催化裂解工艺相对成熟，代表工艺是中国石化石油化工科学研究院开发的DCC工艺；轻油催化裂解工艺近年来已有应用，但仍然存在一些问题，需要对催化剂进一步研发改善；双提升管催化裂解工艺由其兼顾了轻油和重油，具有一定的优势，但需要解决进料和催化剂的反应匹配问题。原油最大化生产低碳烯烃的加工路线是“渣油加氢+催化裂解”，由常减压和渣油加氢装置生产的蜡油为催化裂化装置提供进料。产品催化干气富含乙烯，是优质的蒸汽裂解装置原料；液化气中富含丙烯，经气体分离出纯度99%以上的丙烯、96%以上的丙烷以及C4，丙烷作为蒸汽裂解的进料，C4可进入甲基叔丁基醚装置随后进入烯烃裂解和烷基化装置，此路线可实现C4中异丁烯最大量生产。

2.2原油最大化生产芳烃路线

原油最大化生产芳烃路线的核心技术是加氢裂化。加氢裂化工艺产品石脑油的收率可以达到40%以上，为连续重整装置提供优质原料，实现芳烃的最大量生产。原油最大化生产芳烃以“渣油加氢+加氢裂化+连续重整”路线为主，流程见图1。

图1最大化生产芳烃路线流程

由常减压和渣油加氢装置生产的蜡油为加氢裂化装置提供进料。加氢裂化产品重石脑为连续重整装置提供原料，尾油为润滑油装置提供原料。渣油加氢装置的尾油为煤制氢装置提供原料，生产的氢气为加氢裂化及其它加氢装置提供原料。

2.3原油蒸汽裂解技术

原油蒸汽裂解是新兴技术，该技术省略了传统的常减压装置，缩短了工艺流程，节约了能耗。

2.3.1ExxonMobil技术ExxonMobil公司于2014年建成了全球首套原油蒸汽裂解制乙烯装置，规模为100×104t/a。经改进的工艺流程新增1个闪蒸塔，通过闪蒸将重质液体与轻质馏分分离，使大部分非挥发组分处于液相中。否则，会形成焦炭的非挥发物质如果被携带进裂解气，将引起裂解炉结焦，主要流程见图2。

图2原油蒸汽裂解技术流程

原油先与稀释蒸汽进行混合，随后进入对流段预热，后经闪蒸塔分离出体积占比约70%~75%的气相组分和25%~30%的液相组分。气相组分再次预热后进入辐射段裂解，液相组分可以作为炼油厂原料继续加工或直接售出。

2.3.2SaudiAramco技术

SaudiAramco技术工艺是原油直接进入加氢裂化装置，裂化产物经蒸馏分离后，轻组分(轻烃及石脑油)直接进入蒸汽裂解装置，经气体分离系统分离出乙烯、丙烯、C4等烯烃；重组分(重油)采用高苛刻度催化裂解技术，生成的气体进入气体分离装置分离烯烃，含有高芳烃的汽油进入芳烃抽提装置，分离出BTX（苯甲苯二甲苯混合物）。

3炼油企业转型建议

3.1明确发展定位，选择合理转型方式

根据原油的1次加工能力，可将炼油厂分为大型炼油厂和小型炼油厂。大型炼油厂具备炼化一体化条件，可优化加工方案，从大量生产成品汽柴油转向更多生产化工原料，使更多优质轻质原料进入蒸汽裂解装置。同时利用低碳烯烃和芳烃，延伸产业链，增加下游配套装置，生产更高价值的化工产品，增加企业的收益。中小型炼油厂不具备独立建设规模装置的条件，可通过降低柴汽比，利用轻烃资源来实现减油增化的目标。

3.2降低生产成本

通过采用分子炼油技术、换热网络优化、蒸汽动力系统优化技术等手段降低能耗，节约成本。分子炼油技术的核心在于越小的变动分子结构。根据原油分子结构，建立分离为主的总加工路线，提升单程转化率同时减少无效循环，以降低成本。换热网络优化是通过夹点技术模拟换热网络，提出节能优化方案和改造建议。对于1000×104t/a级炼油厂，能效可提升1~3kg标油/t，增效(1500~3000)万元/a；通过蒸汽动力系统优化，可实现蒸汽标油节能13~19kg标油/t。

3.3加大科研投入，研发高端石化产品

目前中国已具有建设1000×104t/a级炼油、100×104t/a级乙烯以及芳烃装置的技术和能力，但是缺少高端石化产品生产技术。炼化企业科研机构创新能力不足，目前仍停留在吸收国外技术的阶段，使得石化产品集中在中低端，高端石化产品仍需要从国外大量进口。要改变现状，企业需要根据市场的不断变化制定生产工艺路线并提高自主创新能力。利用企业自身优势，加大科研投入，建立科研人员培养体系，在稳定生产符合国标的汽柴煤油产品以及化工原料的同时，注重高端石化产品的研发，降低高端石化产品的进口压力。

3.4智能化转型，提升核心竞争力

提升企业核心竞争力的关键在于炼化流程智能化和数字化。炼化行业得以高质量发展的关键在于新一代的信息技术(以大数据、人工计算、云计算为主)与传统工艺相结合。数字化、智能化从优化生产工艺流程、设备管控、用能管控、生产管控、供应链管控等方面大幅度提升企业优化协同、管理效率以及经济效益。

4结束语

目前，炼化行业面临碳排放压力、原油价格攀升、炼油能力过剩以及产品需求变化等方面的挑战，炼化行业转型升级迫在眉睫。企业应明确自身定位，认清市场的发展形势，切忌盲目转型。可向智能化、数字化方向发展，同时加大科研投入，研发高端产品的核心技术，提升企业竞争力。要以利益最大化为出发点，利用分子炼油技术、换热网络优化、蒸汽动力系统优化等技术降低生产成本，提升产品价值，来面对未来的机遇与挑战。

参考文献：

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