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用独创技术破解原油劣质化难题
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作者: 王旸 石科言 许帆婷   2011-11-14

    “中国炼油企业面临严峻挑战。”这是在对石油化工科学研究院院长龙军采访过程中,记者反复听到的一句话。为何严峻?“一方面要求生产的石油产品越来越清洁化、轻质化,另一方面所加工的原油却变得越来越劣质化、重质化。产品与原料的性质相差越大,石油炼制的难度就越大。”龙军说。

    产品优质化和原料劣质化之间的矛盾日益加剧

    “炼油是应用物理或化学方法,通过脱碳和/或加氢的方式解决原油与石油产品品质差距的过程,原油与石油产品之间的品质差距大小,决定炼油过程的难易程度。”龙军介绍说,目前国内市场对石油产品品质的要求越来越高,油品质量已与国际标准接轨并呈高端化趋势。我国2011年已在全国范围内实施国3标准,其中北京、上海、广州等中心城市已实施国4标准,北京市预计将在2012年实行国5标准。

    然而,与之形成强烈反差的,却是原油供应的日益劣质化。在全球大约1.383万亿桶原油剩余探明资源中,重质原油(沥青)资源量与常规原油的比例已经达到5∶1。在未来20年,原油质量总体上呈劣质化、重质化趋势。预计从2009到2030年,原油平均api重度还将下降0.4个单位,平均硫含量还将增加0.11个百分点。未来新增原油资源主要为高硫高酸重质原油。

    “我国原油资源有限,但对油品需求巨大,在1993年成为石油净进口国家、1996年成为原油净进口国家后,原油对外依存度一直逐年增加。工信部今年8月2日公布的数据显示,我国原油对外依存度已达55.2%,首次超越美国,而中国石化则更是高达78%。”龙军说,“目前国际市场油价居高不下,在这种条件下,能买到的大多是劣质原油。多数中国炼油企业不得不用劣质、重质等难加工的原油去生产优质、清洁、轻质的石油产品。在中国,炼油是件挺难的事情。”

    成本、环保、安全是劣质

    原油加工难题

    原油劣质化、产品优质化必然导致石油炼制过程复杂化,表现为投资增大、操作费用增加、安全隐患增多、管理复杂度增强、技术依赖度增大。成本、安全、环保,这些都是加工劣质原油给炼油企业带来的实际困难。

    在炼油过程中,工艺加热炉、蒸汽锅炉、催化剂再生等工艺环节都会排放大量二氧化碳。“据统计,石油在‘从油井到车轮’全生命周期中所排放的二氧化碳,约有百分之十几是在炼油过程中排放的,劣质原油的加工会增加排放。劣质原油含杂原子多,硫化物、氮化物排放就多;劣质原油炼制过程复杂,流程长,需要消耗更多的能量,导致更多二氧化碳排放。目前碳排放法规实施在即,炼油企业排放过多的二氧化碳,需要交纳更多的碳税。”龙军说。

    安全生产是劣质原油加工带来的又一难题。高硫、高酸的重质原油腐蚀性非常强,被称为原油中的“带刺玫瑰”,加工劣质原油首先要解决设备防腐问题。“易受腐蚀是大多数金属设备的‘软肋’。高酸原油的腐蚀性强,而炼油设备为了降低投资又多用不耐酸、不耐腐的金属制造。长期加工炼制高酸原油,即使是与常规原油混炼,若疏于检修保养,不但会造成设备的损坏,也容易引发安全事故,加大企业的安全风险”。

    自主开发独创技术支撑

    炼油工业可持续发展

    劣质原油资源是重要的战略资源,原油品质劣质化也是驱动炼油技术进步的“推手”。劣质原油加工比例的不断扩大,给石油炼制技术创新工作提出更新、更高的要求。龙军介绍,石科院在劣质原油加工方面开展了大量卓有成效的工作。

    “针对高酸原油腐蚀性强的特点,石科院在分子水平上对腐蚀化合物对设备材质的腐蚀反应机理进行研究,开发出更具创新性的脱酸、缓蚀技术。其中‘高酸原油全馏分催化脱酸和裂化一体化’成套技术,攻克了高酸原油直接单独加工这一世界级难题,特别是打破了高酸原油采购成本低,但设备投资和加工成本高的怪圈。该技术流程短,装置投资与运行成本省,该技术开发成功为炼油企业抓住机会,提高经济效益提供了前提。”龙军介绍说。

    在渣油加工方面,石科院已开发出各类渣油分析表征方法和加工技术,可以依据技术可行、经济合理原则为炼油企业选择适宜技术以及提供相应技术服务。同时,石科院还结合劣质原油的特殊性质,根据扬长补短、优化组合的技术思路,成功开发了一批针对性和可操作性强的各种渣油加工组合技术。

    “石科院将围绕中国石化‘做大做强兼顾、更加注重做强做优’的发展战略,扬长补短,进一步加快分子水平的炼油技术研发。”龙军说,石科院在几代科技工作者经验、知识积累的基础上,进一步通过在全院范围内开展提炼石油炼制过程中的科学问题、揭示石油炼制过程技术细节等研究活动,集思广益地提出了“分子水平石油炼制技术创新”研究开发模式,旨在通过充分运用现代科学知识和技术方法对传统炼油技术进行更为深入细致的应用基础研究。希望通过这方面的工作,能从中获得一些新认识,带来一些新启示,给我们所从事的技术创新提供新的思路,在目前主要依靠市场需求拉动技术创新的基础上,通过加强知识创新和理论创新,推动炼油技术的跨越式进步,努力从分子的水平去认识石油、炼制石油、使用石油。

    “进入21世纪,中国炼油技术只有实现研发理念和模式的创新,完成由跟踪模仿为主向突出自主创新的转变,才能实现跨越式技术进步,为中国石化建设世界一流能源化工公司切实起到发动机、推进器的作用。”龙军说。

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