?煉油向化工轉型發展的三條路徑

 

中國能源“富煤、缺油、少氣”，原油成本占企業生產成本的80%以上。近年來原油價格的持續提升導致國內煉油企業的生產成本大大提高，企業經營壓力增大，原油的價格也會對成品油的價格產生一定的影響?；ぎa品的定價機制與成品油不同，主要受到行業景氣度的影響。煉油企業的生產裝置及流程相對固定，但面對原油價格及市場需求的不斷變化，需要靈活調整企業的加工方案，便可在不同的環境中取得最大的利益。

 

近年來，中國煉油能力迅速擴張。2021年，中國原油加工能力突破7×108 t，“十四五”期間煉油能力仍會持續增長，預計2025年原油加工量將達到7.55×108 t。2021年中國煉油能力過剩超過2×108 t。截至2021年底，國內已有×107 t/a級煉油項目超過30個，且仍有項目還在建設中，未來煉油過剩的態勢將會進一步惡化。煉油過剩將導致開工率不足，近年來開工率雖然逐漸上升，但2021年開工率仍不足80%，低于全球煉油平均水平。

 

傳統煉油企業主要生產符合國家標準的成品油，包括汽、柴、煤油，預計2025年成品油需求將達到峰值。2015～2021年柴油表觀消費量已有下降趨勢；汽油表觀消費量有所增長，即將達到峰值，2020年受疫情影響消費量明顯下降；煤油表觀消費量明顯增長，但2020和2021年受疫情影響消費量有所下降。

 

另一方面，近年來國家對新能源汽車的大力扶持也沖擊了成品油市場，造成汽柴油市場逐漸萎縮。預計未來隨著中國環境資源的制約以及產業結構的升級，對成品油的需求也將持續降低。

 

2021年，中國乙烯產能為4168×104 t，占全球總產能的18%，產量為3747×104 t，當觀消費量量達到5832×104 t，自給率僅為64%。

 

預計至2025年，產能將超過7000×104 t/a，基本滿足國內需求。中國乙烯工業正在進入成熟期，下游主要有聚乙烯、環氧乙烷、苯乙烯、乙二醇、聚氯乙烯等。5種主要產品占乙烯總消費量約97%，其中聚乙烯是最大的消費領域，約占63.5%。2021年中國聚乙烯自給率為62%，仍需大量進口。未來發展趨勢將由重工業向高端產業傾斜。

 

2021年，對二甲苯（PX）產能為3127×104 t/a，約占全球總產能的18%。預計2025年產能將突破4500×104 t/a，基本實現自給。

 

新增產能使中國化工產品同質化的情況更為嚴重。另外由于中國高端產品如高端聚烯烴、高性能合成橡膠、特種工程塑料等產品研發能力不足，并且國外高端技術的擁有者又限制技術轉讓，高端產品仍需要大量進口。

 

 

由于中國煉油產能嚴重過剩，化工原料需求旺盛且存在缺口，因此煉油向化工轉型已是大勢所趨，轉型過程中明確自身定位及認清限制因素尤為重要?，F階段，中國煉油向化工轉型仍處于初級階段，煉油企業一體化程度也在逐步提升，主要產品也由早期的生產油品向生產化工產品轉變。燃料型煉油廠向化工轉型主要有2條路線，即原油最大化生產烯烴路線和原油最大化生產芳烴路線。近年來原油蒸汽裂解工藝興起，成為燃料型煉油廠轉型的新途徑。

 

原油最大化生產烯烴路線最核心的工藝是催化裂解，該工藝是在反應器內，在高溫條件下通過催化劑將重質油裂解成乙烯、丙烯、丁烯的過程。根據進料性質不同，可分為3種工藝，即重油催化裂解、輕油催化裂解以及雙提升管催化裂解。重油催化裂解工藝相對成熟，代表工藝是中國石化石油化工科學研究院開發的DCC工藝；輕油催化裂解工藝近年來已有應用，但仍然存在一些問題，需要對催化劑進一步研發改善；雙提升管催化裂解工藝由其兼顧了輕油和重油，具有一定的優勢，但需要解決進料和催化劑的反應匹配問題。

 

由常減壓和渣油加氫裝置生產的蠟油為催化裂化裝置提供進料。產品催化干氣富含乙烯，是優質的蒸汽裂解裝置原料；液化氣中富含丙烯，經氣體分離出純度99%以上的丙烯、96%以上的丙烷以及C4，丙烷作為蒸汽裂解的進料，C4可進入甲基叔丁基醚裝置隨后進入烯烴裂解和烷基化裝置，此路線可實現C4中異丁烯最大量生產。

 

原油最大化生產芳烴路線的核心技術是加氫裂化。加氫裂化工藝產品石腦油的收率可以達到40%以上，為連續重整裝置提供優質原料，實現芳烴的最大量生產。

 

由常減壓和渣油加氫裝置生產的蠟油為加氫裂化裝置提供進料。加氫裂化產品重石腦為連續重整裝置提供原料，尾油為潤滑油裝置提供原料。渣油加氫裝置的尾油為煤制氫裝置提供原料，生產的氫氣為加氫裂化及其它加氫裝置提供原料。

 

原油蒸汽裂解是新興技術，該技術省略了傳統的常減壓裝置，縮短了工藝流程，節約了能耗。

 

ExxonMobil公司于2014年建成了全球首套原油蒸汽裂解制乙烯裝置，規模為100×104 t/a。經改進的工藝流程新增1個閃蒸塔，通過閃蒸將重質液體與輕質餾分分離，使大部分非揮發組分處于液相中。否則，會形成焦炭的非揮發物質如果被攜帶進裂解氣，將引起裂解爐結焦。

 

原油先與稀釋蒸汽進行混合，隨后進入對流段預熱，后經閃蒸塔分離出體積占比約70%～75%的氣相組分和25%～30%的液相組分。氣相組分再次預熱后進入輻射段裂解，液相組分可以作為煉油廠原料繼續加工或直接售出。

 

Saudi Aramco技術工藝是原油直接進入加氫裂化裝置，裂化產物經蒸餾分離后，輕組分（輕烴及石腦油）直接進入蒸汽裂解裝置，經氣體分離系統分離出乙烯、丙烯、C4等烯烴；重組分（重油）采用高苛刻度催化裂解技術，生成的氣體進入氣體分離裝置分離烯烴，含有高芳烴的汽油進入芳烴抽提裝置，分離出BTX。

 

 

根據原油的1次加工能力，可將煉油廠分為大型煉油廠（加工能力大于1000×104 t/a）、中型煉油廠（加工能力在（500～1 000）×104 t/a）和小型煉油廠（加工能力小于500×104 t/a）。大型煉油廠具備煉化一體化條件，可優化加工方案，從大量生產成品汽柴油轉向更多生產化工原料，使更多優質輕質原料進入蒸汽裂解裝置。同時利用低碳烯烴和芳烴，延伸產業鏈，增加下游配套裝置，生產更高價值的化工產品，增加企業的收益。中小型煉油廠不具備獨立建設規模裝置的條件，可通過降低柴汽比，利用輕烴資源來實現減油增化的目標。

 

通過采用分子煉油技術、換熱網絡優化、蒸汽動力系統優化技術等手段降低能耗，節約成本。分子煉油技術的核心在于越小的變動分子結構。根據原油分子結構，建立分離為主的總加工路線，提升單程轉化率同時減少無效循環，以降低成本。換熱網絡優化是通過夾點技術模擬換熱網絡，提出節能優化方案和改造建議。對于1000×104 t/a級煉油廠，能效可提升1～3 kg標油/t，增效（1500～3 000）萬元/a；通過蒸汽動力系統優化，可實現蒸汽標油節能13～19 kg標油/t。

 

目前中國已具有建設1000×104 t/a級煉油、100×104 t/a級乙烯以及芳烴裝置的技術和能力，但是缺少高端石化產品生產技術。煉化企業科研機構創新能力不足，目前仍停留在吸收國外技術的階段，使得石化產品集中在中低端，高端石化產品仍需要從國外大量進口。要改變現狀，企業需要根據市場的不斷變化制定生產工藝路線并提高自主創新能力。利用企業自身優勢，加大科研投入，建立科研人員培養體系，在穩定生產符合國標的汽柴煤油產品以及化工原料的同時，注重高端石化產品的研發，降低高端石化產品的進口壓力。

 

提升企業核心競爭力的關鍵在于煉化流程智能化和數字化。煉化行業得以高質量發展的關鍵在于新一代的信息技術（以大數據、人工計算、云計算為主）與傳統工藝相結合。數字化、智能化從優化生產工藝流程、設備管控、用能管控、生產管控、供應鏈管控等方面大幅度提升企業優化協同、管理效率以及經濟效益。

 

 

目前，煉化行業面臨碳排放壓力、原油價格攀升、煉油能力過剩以及產品需求變化等方面的挑戰，煉化行業轉型升級迫在眉睫。企業應明確自身定位，認清市場的發展形勢，切忌盲目轉型。可向智能化、數字化方向發展，同時加大科研投入，研發高端產品的核心技術，提升企業競爭力。要以利益最大化為出發點，利用分子煉油技術、換熱網絡優化、蒸汽動力系統優化等技術降低生產成本，提升產品價值，來面對未來的機遇與挑戰。

 

中國能源“富煤、缺油、少氣”，原油成本占企業生產成本的80%以上。近年來原油價格的持續提升導致國內煉油企業的生產成本大大提高，企業經營壓力增大，原油的價格也會對成品油的價格產生一定的影響?；ぎa品的定價機制與成品油不同，主要受到行業景氣度的影響。煉油企業的生產裝置及流程相對固定，但面對原油價格及市場需求的不斷變化，需要靈活調整企業的加工方案，便可在不同的環境中取得最大的利益。

 

近年來，中國煉油能力迅速擴張。2021年，中國原油加工能力突破7×108 t，“十四五”期間煉油能力仍會持續增長，預計2025年原油加工量將達到7.55×108 t。2021年中國煉油能力過剩超過2×108 t。截至2021年底，國內已有×107 t/a級煉油項目超過30個，且仍有項目還在建設中，未來煉油過剩的態勢將會進一步惡化。煉油過剩將導致開工率不足，近年來開工率雖然逐漸上升，但2021年開工率仍不足80%，低于全球煉油平均水平。

 

傳統煉油企業主要生產符合國家標準的成品油，包括汽、柴、煤油，預計2025年成品油需求將達到峰值。2015～2021年柴油表觀消費量已有下降趨勢；汽油表觀消費量有所增長，即將達到峰值，2020年受疫情影響消費量明顯下降；煤油表觀消費量明顯增長，但2020和2021年受疫情影響消費量有所下降。

 

另一方面，近年來國家對新能源汽車的大力扶持也沖擊了成品油市場，造成汽柴油市場逐漸萎縮。預計未來隨著中國環境資源的制約以及產業結構的升級，對成品油的需求也將持續降低。

 

2021年，中國乙烯產能為4168×104 t，占全球總產能的18%，產量為3747×104 t，當觀消費量量達到5832×104 t，自給率僅為64%。

 

預計至2025年，產能將超過7000×104 t/a，基本滿足國內需求。中國乙烯工業正在進入成熟期，下游主要有聚乙烯、環氧乙烷、苯乙烯、乙二醇、聚氯乙烯等。5種主要產品占乙烯總消費量約97%，其中聚乙烯是最大的消費領域，約占63.5%。2021年中國聚乙烯自給率為62%，仍需大量進口。未來發展趨勢將由重工業向高端產業傾斜。

 

2021年，對二甲苯（PX）產能為3127×104 t/a，約占全球總產能的18%。預計2025年產能將突破4500×104 t/a，基本實現自給。

 

新增產能使中國化工產品同質化的情況更為嚴重。另外由于中國高端產品如高端聚烯烴、高性能合成橡膠、特種工程塑料等產品研發能力不足，并且國外高端技術的擁有者又限制技術轉讓，高端產品仍需要大量進口。

 

 

由于中國煉油產能嚴重過剩，化工原料需求旺盛且存在缺口，因此煉油向化工轉型已是大勢所趨，轉型過程中明確自身定位及認清限制因素尤為重要?，F階段，中國煉油向化工轉型仍處于初級階段，煉油企業一體化程度也在逐步提升，主要產品也由早期的生產油品向生產化工產品轉變。燃料型煉油廠向化工轉型主要有2條路線，即原油最大化生產烯烴路線和原油最大化生產芳烴路線。近年來原油蒸汽裂解工藝興起，成為燃料型煉油廠轉型的新途徑。

 

原油最大化生產烯烴路線最核心的工藝是催化裂解，該工藝是在反應器內，在高溫條件下通過催化劑將重質油裂解成乙烯、丙烯、丁烯的過程。根據進料性質不同，可分為3種工藝，即重油催化裂解、輕油催化裂解以及雙提升管催化裂解。重油催化裂解工藝相對成熟，代表工藝是中國石化石油化工科學研究院開發的DCC工藝；輕油催化裂解工藝近年來已有應用，但仍然存在一些問題，需要對催化劑進一步研發改善；雙提升管催化裂解工藝由其兼顧了輕油和重油，具有一定的優勢，但需要解決進料和催化劑的反應匹配問題。

 

由常減壓和渣油加氫裝置生產的蠟油為催化裂化裝置提供進料。產品催化干氣富含乙烯，是優質的蒸汽裂解裝置原料；液化氣中富含丙烯，經氣體分離出純度99%以上的丙烯、96%以上的丙烷以及C4，丙烷作為蒸汽裂解的進料，C4可進入甲基叔丁基醚裝置隨后進入烯烴裂解和烷基化裝置，此路線可實現C4中異丁烯最大量生產。

 

原油最大化生產芳烴路線的核心技術是加氫裂化。加氫裂化工藝產品石腦油的收率可以達到40%以上，為連續重整裝置提供優質原料，實現芳烴的最大量生產。

 

由常減壓和渣油加氫裝置生產的蠟油為加氫裂化裝置提供進料。加氫裂化產品重石腦為連續重整裝置提供原料，尾油為潤滑油裝置提供原料。渣油加氫裝置的尾油為煤制氫裝置提供原料，生產的氫氣為加氫裂化及其它加氫裝置提供原料。

 

原油蒸汽裂解是新興技術，該技術省略了傳統的常減壓裝置，縮短了工藝流程，節約了能耗。

 

ExxonMobil公司于2014年建成了全球首套原油蒸汽裂解制乙烯裝置，規模為100×104 t/a。經改進的工藝流程新增1個閃蒸塔，通過閃蒸將重質液體與輕質餾分分離，使大部分非揮發組分處于液相中。否則，會形成焦炭的非揮發物質如果被攜帶進裂解氣，將引起裂解爐結焦。

 

原油先與稀釋蒸汽進行混合，隨后進入對流段預熱，后經閃蒸塔分離出體積占比約70%～75%的氣相組分和25%～30%的液相組分。氣相組分再次預熱后進入輻射段裂解，液相組分可以作為煉油廠原料繼續加工或直接售出。

 

Saudi Aramco技術工藝是原油直接進入加氫裂化裝置，裂化產物經蒸餾分離后，輕組分（輕烴及石腦油）直接進入蒸汽裂解裝置，經氣體分離系統分離出乙烯、丙烯、C4等烯烴；重組分（重油）采用高苛刻度催化裂解技術，生成的氣體進入氣體分離裝置分離烯烴，含有高芳烴的汽油進入芳烴抽提裝置，分離出BTX。

 

 

根據原油的1次加工能力，可將煉油廠分為大型煉油廠（加工能力大于1000×104 t/a）、中型煉油廠（加工能力在（500～1 000）×104 t/a）和小型煉油廠（加工能力小于500×104 t/a）。大型煉油廠具備煉化一體化條件，可優化加工方案，從大量生產成品汽柴油轉向更多生產化工原料，使更多優質輕質原料進入蒸汽裂解裝置。同時利用低碳烯烴和芳烴，延伸產業鏈，增加下游配套裝置，生產更高價值的化工產品，增加企業的收益。中小型煉油廠不具備獨立建設規模裝置的條件，可通過降低柴汽比，利用輕烴資源來實現減油增化的目標。

 

通過采用分子煉油技術、換熱網絡優化、蒸汽動力系統優化技術等手段降低能耗，節約成本。分子煉油技術的核心在于越小的變動分子結構。根據原油分子結構，建立分離為主的總加工路線，提升單程轉化率同時減少無效循環，以降低成本。換熱網絡優化是通過夾點技術模擬換熱網絡，提出節能優化方案和改造建議。對于1000×104 t/a級煉油廠，能效可提升1～3 kg標油/t，增效（1500～3 000）萬元/a；通過蒸汽動力系統優化，可實現蒸汽標油節能13～19 kg標油/t。

 

目前中國已具有建設1000×104 t/a級煉油、100×104 t/a級乙烯以及芳烴裝置的技術和能力，但是缺少高端石化產品生產技術。煉化企業科研機構創新能力不足，目前仍停留在吸收國外技術的階段，使得石化產品集中在中低端，高端石化產品仍需要從國外大量進口。要改變現狀，企業需要根據市場的不斷變化制定生產工藝路線并提高自主創新能力。利用企業自身優勢，加大科研投入，建立科研人員培養體系，在穩定生產符合國標的汽柴煤油產品以及化工原料的同時，注重高端石化產品的研發，降低高端石化產品的進口壓力。

 

提升企業核心競爭力的關鍵在于煉化流程智能化和數字化。煉化行業得以高質量發展的關鍵在于新一代的信息技術（以大數據、人工計算、云計算為主）與傳統工藝相結合。數字化、智能化從優化生產工藝流程、設備管控、用能管控、生產管控、供應鏈管控等方面大幅度提升企業優化協同、管理效率以及經濟效益。

 

 

目前，煉化行業面臨碳排放壓力、原油價格攀升、煉油能力過剩以及產品需求變化等方面的挑戰，煉化行業轉型升級迫在眉睫。企業應明確自身定位，認清市場的發展形勢，切忌盲目轉型?？上蛑悄芑?、數字化方向發展，同時加大科研投入，研發高端產品的核心技術，提升企業競爭力。要以利益最大化為出發點，利用分子煉油技術、換熱網絡優化、蒸汽動力系統優化等技術降低生產成本，提升產品價值，來面對未來的機遇與挑戰。

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