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科技之光清洁动力的中国之路:从油品升级看中国石油炼油技术升级

来源:中国石油新闻中心     责编:杨红雪     发布时间:2016-01-07

石油壹号网消息:把含有硫、钙等杂质的黑色黏稠的劣质重油,变为透彻清亮如矿泉水般的清洁汽柴油,炼油工业让“工业血液”原油实现了造福人类的神奇嬗变。

回顾中国炼油工业史,大庆原油炼制会战及载入史册的“五朵金花”(催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿素脱蜡、炼油催化剂和添加剂)格外耀眼。正是这些关键技术攻关,使中国炼油工业从无到有,告别了“洋油”时代。将有限的原油资源吃干榨尽,把进口劣质重油原料变废为宝……从无铅汽油起步,中国用10多年时间走完发达国家20多年走过的油品升级历程。

由于我国炼油装置结构不同于国外,重油催化裂化占比较大,导致我国车用汽油组分中,催化裂化汽油占比高达74%。而催化裂化汽油中烯烃含量达45%左右,硫含量在100ppm至1000ppm之间,使得催化裂化汽油需要脱硫和降烯烃同时进行才能达到清洁油品标准。

然而,催化裂化汽油中的烯烃正是汽油辛烷值(汽油标号)的主要贡献者。在常规加氢脱硫过程中,烯烃容易被饱和成烷烃,造成汽油辛烷值损失,会导致油品达不到国Ⅳ、国Ⅴ要求。我国汽油质量升级需要同步实现降低催化裂化汽油硫和烯烃含量及保持辛烷值三重目标,无法借鉴欧美国家技术路线,必须开发自主知识产权技术。相比之下,升级到同等标准,我国油品升级面临的困难要比国外多很多。

油品质量升级是关系国计民生的大事,国家迫切需要改善油品质量、提供经济高效的汽油质量升级技术。中国石油围绕清洁油品升级技术,加强顶层设计,布局汽柴油加氢催化剂等攻关。中国石油石油化工研究院联合中国石油大学等,依托国家973项目、国家自然科学基金委和中国石油集团重大科技专项,历时12年攻关,自主创新开发了脱硫、降烯烃并保持辛烷值催化汽油清洁化成套技术,并依托工程建设公司华东设计分公司和大连设计分公司,在玉门石化、大港石化、乌石化等实现大规模应用,有效满足油品升级的需求。

油品升级,深度脱硫是关键。针对催化汽油硫含量高的特点,中国石油在揭示催化裂化汽油中含硫化合物和烯烃的分布规律及催化转化行为基础上,开发了“全馏分催化汽油预加氢—轻重汽油切割—重汽油选择性加氢脱硫—接力脱硫”分段加氢脱硫新工艺,实现了催化汽油不同含硫化合物的高选择性脱除。

如何在降低烯烃含量的同时保持汽油辛烷值?攻关团队研究烯烃定向转化为高辛烷值组分的新途径,开发出新的高选择性加氢脱硫系列催化剂,实现了重汽油中大分子硫醚及噻吩类含硫化合物的高选择性深度脱除。特别是轻汽油醚化技术,可提高辛烷值2.2个单位。

由于各炼厂催化汽油硫、烯烃含量和辛烷值差异很大,对脱硫、降烯烃、保持辛烷值的需求各有不同,如何满足多元化的需求?攻关团队根据不同炼厂催化汽油性质和产品质量要求,将分段脱硫、醚化和烯烃芳构化(辛烷值恢复)技术有机耦合,形成了三种工艺模式,满足了中国石油各炼厂汽油质量升级的不同需求。

“十二五”期间,中国石油炼化科技实现跨越式发展:攻克环烷基稠油生产高端产品深加工技术国际性难题,实现了我国稠油深加工技术从空白到国际先进的历史性跨越,2011年度收获中国石油历史上炼化领域第一个国家科技进步一等奖;炼油主体系列催化剂技术2012年荣获国家技术发明二等奖;高性能炼油催化材料及绿色制备技术取得重大突破,高档润滑油、沥青等生产技术2012年荣获国家科技进步二等奖;为中国石油新一轮汽、柴油质量升级提供了重要技术支撑的催化裂化汽油加氢系列催化剂和工艺设计成套技术,2015年荣获国家科技进步二等奖。

创新感悟

创新,与时间赛跑

清洁柴油加氢技术攻关团队

自主清洁柴油生产技术,是顺应环保需求、突破外部技术垄断、实现效益增长的必经之路。

从“低硫”柴油向“超低硫”柴油加工关键技术的探索,是由模仿借鉴式研发向原始创新式研发的跨越。历经12年攻关,柴油技术团队接力式创新的研发模式,造就了PHF超低硫柴油生产技术的原始创新,攻关步伐不断加快,由成果四年升级一代变成两年一升级,技术水平国际领先,目前已在成果推广和技术服务方面实现了公司内部炼化企业100%全覆盖。团队接力式创新研发模式是科研人员挖掘出的最大宝藏。

为了蓝天白云的梦想

清洁汽油生产成套技术攻关团队

提高车用汽油品质,是一项有利于人们生活健康的蓝天工程。石化院科技人员逆向思维,寻找自主创新突破口,有机耦合分段加氢脱硫和烯烃定向转化工艺技术,成功破解了催化裂化汽油深度脱硫、降烯烃和保持辛烷值这一制约汽油清洁化的世界级难题。

从引进到自创,从探索到成熟,创新的背后,是“四有工作法”的科研传承,是“针对需求、顶层设计、集中投入、重点突破、高效转化、成果显著”管理模式的革新,是科研人员的报国情怀、舍小家顾大局的兢兢业业和勇于奉献。

权威点评

有利于健康的蓝天工程

中国工程院院士 金涌

催化裂化汽油全馏分汽油预加氢—轻汽油醚化—重汽油选择性加氢脱硫—接力脱硫/辛烷值恢复”成套技术,有力支撑了国家第四第五阶段汽油质量升级任务的完成,对国内汽油质量的提升、减少污染物的排放、提供环境友好油品具有重要意义,是一项有利于人们健康的蓝天工程。

炼化技术呈跨越式发展

集团公司咨询中心专家 王贤清

中国石油炼化技术创新,结合炼化主营业务战略发展需要,先后实施了劣质重油轻质化等8个重大科技专项及一批关键技术攻关项目,使炼油技术有了跨越式发展,整体达到国际先进水平,较大地提升了公司炼油自主创新能力和业务核心竞争力,为炼化业务快速、有效发展提供有力的技术支撑。

创新是生存发展的灵魂

集团公司咨询中心专家 门存贵

十二五”期间,中国石油为适应国家加快油品质量升级需要,开发适应中国石油催化汽油特点的清洁汽油生产工艺技术,以及柴油精制PHF技术。展望“十三五”,清洁油品生产、化工产业升级依然是重点,希望继续对重油、劣质重油加氢等领域进行重点攻关,提高产品竞争力。

亮点技术

分段加氢脱硫新工艺实现了催化汽油不同含硫化合物的高选择性脱除。

清洁汽油生产成套技术

石化院经过十余年持续攻关,开发出适合不同硫含量、不同烯烃含量催化裂化(FCC) 汽油清洁化的“全馏分FCC 汽油预加氢—轻重汽油切割—轻汽油醚化—重汽油选择性加氢脱硫—接力脱硫/辛烷值恢复”成套技术,揭示了FCC 汽油中含硫化合物和烯烃的分布规律及催化转化行为;创制了用于轻汽油中小分子硫醇重质化的预加氢催化剂、重汽油中大分子硫醚及噻吩类含硫化合物脱除的加氢脱硫催化剂和残余含硫化合物脱除的接力脱硫催化剂;创制了将重汽油中大分子烯烃定向转化为高辛烷值芳烃的辛烷值恢复催化剂;创新了将轻汽油中叔碳烯烃与甲醇反应同步实现降低烯烃含量和提升产品辛烷值的轻汽油醚化工艺技术;开发出烯烃定向转化工艺技术。这项技术许可已建成投运装置18套,在建4套,年加工能力达1628万吨。

柴油加氢精制技术(PHF)

中国石油现有38套柴油加氢精制装置,目前在建14套装置,对清洁柴油升级技术需求高。石化院开发出柴油加氢精制、加氢改质和异构降凝等3类6种催化剂制备技术。催化剂具有活性高、空速高、原料适应性强、性能优异等特点,有效降低产品硫含量,整体技术指标达到国际先进水平,成为国家柴油质量升级到第四阶段标准的首选主体技术,目前已在11套装置成功应用,占柴油升级装置总数的64.3%。

PHF技术还将在4套柴油加氢装置上应用,自主技术主体地位进一步凸显。同时,FDS系列柴油加氢精制催化剂在大港石化、长庆石化等3套装置成功应用,开工用时由72个小时缩短到24个小时,提高了生产效率,降低了环保风险。依托集团公司加氢中试基地,石化院还为19家炼化企业的29套柴油加氢装置提供加工、升级等方案设计。这些量体裁衣式的技术服务,有效支持了炼化企业降本增效。

数读新闻

我国及发达国家汽油池结构 

欧美国家催化汽油占比仅为30%左右,烷基化、重整等清洁高辛烷值调和组分比例高,升级仅需降低硫含量。中国催化汽油占比达74%,调和手段相对较少,升级需要降硫、降烯烃且保证高辛烷值,难度更大。

中国催化柴油十六烷值低、氮含量高,升级到欧美标准需要更加复杂的技术。

 

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