河南省成品油供给高质量发展研究
党的十九大报告提出：树立新发展理念，坚持人与自然和谐共生，满足人民日益增长的优美生态环境需要。作为农业大省和人口大省，美丽河南的建设任务任重而道远。从河南近年的经济发展看，对石油能源的依赖程度依然较高，2017年成品油销售量1820万吨，对外依存度高达74.7%。河南省地处华北地区南端，雾霾天气占比较高，环境治理压力大。能源清洁化进程加快，随着2017年全面实施国五后，河南很快又将全面进入国六时代。文中简要回顾成品油的升级历程，全面梳理了成品油生产和质量升级的方法，提出河南省炼油工业“十三五”努力的方向并提出建议措施。
一 成品油质量升级回顾
（一）国二到国三
国三排放标准参照欧三制定，汽油硫含量由国二的500微克/克降低到国三的150微克/克，主要指标变化情况如表1所示。柴油硫含量由2000微克/克降低到350微克/克。2007年7月1日，国三标准开始在部分城市试行，2009年12月31日在全国范围完成了升级置换，河南省也同期升级。包括洛阳石化总厂、中原油田石化总厂和河南油田精蜡厂这三家中国石化所属炼厂及一家地炼企业，2006年底全省炼油能力约为700万吨/年，几家企业均采用投资和成本较为低廉的产品精制生产工艺（一般汽油精制采用碱洗/电化学精制-硫醇氧化工艺，而柴油精制则采用碱洗-电化学精制工艺），升级国三中逐步向采用汽柴油加氢精制工艺过渡，从而完成了按国三标准生产的结构性调整。
表1 车用汽油国二与国三主要指标差异对比情况
洛阳石化作为中国石化集团在豫的大型炼化企业，紧跟油品升级步伐。1993年建成国内单系列最大的500万吨/年炼油工程，配套建设了柴油加氢精制生产装置，在国二标准阶段，该企业通过“短流程、深加工”方案，将原料油“吃干榨净”，汽柴油精制采用常规碱洗及硫醇氧化工艺，降低运行成本，取得良好的经济效益。1995年加工原油263万吨，实现利税13.2亿元，仅利润就高达5亿元以上，吨油利税达到505元，2005年投运了汽柴油加氢精制装置，提前完成了向市场供应国三标准汽柴油的任务。
（二）国三到国四
2011年5月，国家发布国四车用汽油标准GB17930-2011，将核心指标之一的硫含量降为50微克/克，其他指标：芳烃未变、烯烃降低为小于等于28%（体积）、锰小于等于0.008克/升，规定不得人为加铅；乙醇汽油基础油则参照车用汽油标准制定，主要指标与其一致。相应地，国四标准GB19147-2013《车用柴油》于2013年2月发布，0号车用柴油硫含量也为50微克/克，其他指标主要为十六烷值为大于等于51、密度为820～845克/升等。
由于国四标准油品硫含量比国三标准大幅度下降，同时随着国内原油依存度下降、劣质化趋势加剧，多数国内炼油企业所加工的原料硫含量还在不同程度的上升，因此在这一阶段到来之前国内炼厂普遍实施了油品质量升级改造措施，在加工流程中大量采用加氢精制手段，针对性改造催化裂化装置以降低汽油烯烃含量等。中石化河南油田精蜡厂在这一阶段，充分利用油田自产原油的低硫石蜡基特性，建设了汽油后加氢等精制装置，并充分利用石蜡、润滑油生产系统，实现了产品质量升级，特种蜡产量达8万吨/年，润滑油、石蜡、微晶蜡、特种蜡等品种远销美国、韩国、越南、丹麦等地，这一利用自身优势、自我发展的案例，也在省内石化企业中独树一帜。2013年12月1日，河南省完成了包括乙醇汽油基础油在内的系统升级置换。
（三）国四到国五
随着大气环境质量下降，成品油升级节奏不断加快、指标日趋严格，实施国五标准后汽柴油硫含量再次大幅降低，三个阶段的国二到国三硫降幅70%、国三到国六硫降幅66.7%，而到了国五硫含量进一步降到了10微克/克，降幅达80%，2017年1月1日实行国五后，汽柴油硫含量指标从2007年到2017年十年间降幅98%。进入国五阶段，新建项目较多采用常减压蒸馏—渣油加氢—催化裂化—加氢裂化、常减压蒸馏—延迟焦化-蜡油加氢—催化裂化等加工流程；而现有炼油企业或采用汽油加氢、Szorb脱硫、柴油加氢以强化脱硫的手段，或改变为渣油加氢、催化裂化配套加工流程以实现质量升级。这一阶段较小规模的炼油企业由于升级带来成本的大幅升高，将面临巨大压力（见图1）。
图1 从国二到国五四个阶段的汽柴油硫含量消减示意
二 国六质量升级及难点
治理汽车尾气是蓝天行动计划的重大任务，降低机动车一氧化碳和氮氧化物排放必须同步改进车辆发动机和燃油配方，经论证，国家环保部等部委提出：加快国六汽柴油质量升级。从国六标准的数字看，虽硫含量指标并未进一步“加码”，维持了与国五的10微克/克同等水平，但对油品结构组成的影响却是根本性的。本阶段质量升级工作的推行，深化了传统炼油手段的更替，潜在加速了小炼油淘汰的进程。
统计显示，我国汽油资源催化汽油比例较高，占65%左右，而饱和调和组分较少，国六汽油推出触及了现有加工方式仅能生产较高烯烃产品的“软肋”，随着升级倒计时来临，对现有炼油流程提出挑战，表2列出了国六与国五车用汽油主要指标的差异。
表2 国六与国五车用汽油主要指标比较情况
前文所述，多数炼油企业近年来原料油硫含量普遍上升。按原料含硫1.5%考虑，为保证汽柴油产品硫为10微克/克的限定值，加上工艺炉、动力锅炉烟气的二氧化硫排放达标，基于不同的产品结构全厂脱硫率一般需达到86%～91%，需设置可靠的硫回收装置；由于汽油配方限制了烯烃、芳烃含量，为此需添加更多的如烷基化油等饱和高辛烷值组分，进入汽油池以“稀释”烯芳组分含量，否则无法实现合格出厂；柴油升级难度甚至大于汽油，主要是选择有效的低十六烷值的催化柴油加工手段以实现达标。
以国内某千万吨级炼厂为例，该厂的汽油池中催化汽油占比为71%、重整汽油占比为13%，调入MTBE、甲苯、乙苯等其他组分后，现状生产92号汽油烯烃为22.3%、芳烃为26.6%，这与国六A/国六B质量指标相差4.3/7.3个百分点。为使汽油池烯烃等参数达标只能采取调入烷基化油等饱和高辛烷值组分的方法，通过建设一个20万～30万吨/年级的烷基化装置，完成汽油迈入国六阶段的目标，但同时也带来成本增加等方面的代价，预估升幅150～240元/吨。
柴油升级方面，主要是多环芳烃指标“勒紧”，增加了总污染物含量限制指标。面对2019年1月1日倒计时阶段，炼油企业更是多方发力，比如采用深度加氢、柴油回炼及LTAG技术，以满足柴油配方达标的需要，表3列出了国六与国五车用柴油主要指标比较差异。
表3 国六与国五车用柴油主要指标比较
三 国六升级技术和典型流程分析
（一）国六升级技术扫描
下面就炼油加工技术的发展动态作以简述，这些工艺促进了国六质量升级的实现。
1.催化裂化——效益提升推动机
催化裂化技术使用的三十余年来，这项技术以其重油向轻质产品转化的高效能，在炼油流程中的核心地位仍然不可撼动。近年来，技术朝向精准方向进展，如国产技术开发有两段提升管（TSRFCC）技术、多产异构烷烃（MIP）技术、生产清洁汽油和增产丙烯（MIP-CGP）技术、灵活多效催化裂化（FDFCC）技术、深度催化裂化（DCC）技术、最大汽油和气体的（MGG）技术及多产气体异构烯烃（MIO）、常压重油多产气体（ARGG）多种技术，国六阶段选择流程更是首先选用。
2.加氢裂化——工艺路线选择键
加氢裂化恰如不同炼油加工模式的一个选择键，由此可以导入化工模式或航煤模式，同时它也是清洁生产的首选工艺。近年来，应用较为广泛的技术有美国环球油品（UOP）公司的联合裂化技术（Unicracking），CHEVRON的异构裂化（Isocracking）技术，IFP的加氢裂化（Hydrocracking）技术等。以抚顺石油化工研究院、石油化工科学研究院为代表的国内研究机构，以催化剂活性、选择性和稳定性的研发为目标，推出了多个加氢裂化催化剂牌号，工艺技术有了很大的发展，在部分指标上达到了国际先进水平。
3.延迟焦化——多产柴油加速器
延迟焦化以其脱碳工艺以及生产数量较大的石油焦，在高油价时代一度被认为是即将淘汰的工艺技术。然而，随着原油的劣质化加剧、加氢技术向重质原料拓展，这一工艺被应用到如重油加氢—催化裂化—延迟焦化—加氢裂化工艺、延迟焦化—溶剂脱沥青—重油加氢组合工艺中，强化了重劣质原料处理的“垃圾桶”作用，尤其是优化已有本装置的炼厂流程，可以使其“焕发青春”。
4.连续重整——廉价氢获取手段
连续重整装置的重要性不言而喻，它不仅是汽油调和组分的生产器，更是与加氢装置形成“姊妹花”，为其提供廉价氢源。长期以来，美国环球油品（UOP）公司和法国石油研究院（IFP）的连续重整工艺技术独霸世界。进入2000年后，石油化工科学研究院与中石化洛阳工程公司等联合开发“国产连续重整成套技术”（SLCR），在国内的炼油企业逐步得到应用，国六升级流程的设计，采用SLCR重整技术无疑是首选。
5.汽油脱硫——必完成的选择题
汽油脱硫是炼油流程中的重要一环。由于催化裂化汽油馏分中含有400～1000毫克/千克的硫化物，必须经过脱硫处理方可使硫含量满足要求。目前主要有两种汽油脱硫工艺，即选择性加氢脱硫和吸附脱硫（Szorb）。选择性脱硫是将汽油先分割为轻重两种组分，轻组分进行脱硫醇，重组分进行加氢脱硫，是保持较小的辛烷值损失的一种技术。汽油吸附脱硫（Szorb）原是美国康菲石油公司针对超低硫汽油而开发的技术，中石化2005年引进该项技术，进行工程开发并建成工业装置，2007年实现对该技术的独立运营权，完成技术、设备国产化。目前，实现汽油向国四迈进，国产技术全部可以满足需要。
6.渣油加氢——高硫原油的克星
渣油加氢可分为固定床工艺和浮动床工艺两种，固定床技术日趋成熟，浆态床和沸腾床技术应用呈现加快态势。国外的固定床技术如美国环球油品（UOP）公司的RCD Unibon、雪佛龙公司的RDS和VRDS、埃克森公司的Residfining等应用较为普及；国内固定床技术主要有石油化工科学研究院的RHT、抚顺石油化工研究院的FRIPP等，均有多个工业应用案例。国外的沸腾床技术主要是烃研究公司的H-oil和Lummus城市服务研究发展公司的LC-Fining；国内的有中石化抚顺石油化工研究院研发的沸腾床STRONG工艺技术，其示范装置已通过中石化集团组织的技术鉴定；国外浆态床技术如德国的VCC（韦伯联合裂化法）等，国内中国石油大学与石油天然气集团联合开发的渣油悬浮床技术也取得重大进展。渣油加氢是加工高硫原油，生产清洁油品的首要选择。
7.烷基化——国六汽油充电宝
说到国六汽油升级，就要提到烷基化装置，这是一个生产饱和高辛烷值汽油组分的装置。我国汽油生产长期依赖催化裂化，考虑大部分炼油装置配置的实际情况，国家一直未对汽油配方的烯烃含量“动刀子”。欧美国家经长期研究推出了低烯烃含量的汽油环保配方，并以标准为先导，在烷基化技术的工业化方面走在了前面。按照采用不同的强酸催化剂，目前形成了氢氟酸法、硫酸法、复合离子液体和固体酸法四类主要技术。
在四种技术中目前硫酸法和氢氟酸法二种烷基化为主流技术，美国企业生产烷基化油当前采用硫酸法与氢氟酸法两种技术的业绩几近平分秋色，但随着环保法规的日益严格，氢氟酸烷基化获批越来越困难。较早实现氢氟酸法烷基化技术工业化的是美国环球油品（UOP）和飞利浦（PHLLIPS）两家公司，后来UOP收购了PHILLIPS烷基化推出AlkyPlus技术，成为绝对占优的氢氟酸法技术商；硫酸法比较有代表性的技术有杜邦公司的STRATCO、LUMMUS公司的CDAlky，以及石科院近年开发的SINOALKY等。离子液体烷基化和固体酸烷基化技术近年快速发展并有所突破，已建成了山东德阳10万吨/年离子液体法工业装置、山东汇丰10万吨/年固体酸法工业装置。
8.异构化——低辛汽油升值手
炼油厂C5、C6轻石脑油一般是作为汽油组分调和汽油，但由于其辛烷值较低，调入后稀释了较高的辛烷值。异构化技术开发被用作实现汽油升级的重要手段，C5、C6经过转化可以获得RON为85以上的汽油组分。装置一般采用金属/酸性载体双功能催化剂，因其反应温度不同划分为低温型、固体超强酸型和高温型三类。一般认为，配置有异构化装置的炼油厂，其对烷基化装置的依赖程度将有所缓解。
（二）典型生产流程与分析
1.加氢型流程及产品
加氢型流程是加工含硫（含酸）或高硫原油炼厂的首选流程。采用加氢型流程，通常根据原料性质不同设置有渣油加氢、加氢裂化、连续重整及汽柴油加氢等装置。表4列出了国内某炼油项目的装置配置案例。
从表4中看出，采用加氢型流程属清洁的生产工艺，特点是对原料适应能力较强，化工废弃物大为减少，但同时增加了生产成本，因而较为适合于1000万吨/年以上规模的炼厂选用。
2.化工型流程及产品
化工型流程由于目标产品不同，设置的流程有所不同。走气体路线的可采用DCC等装置提高丙烯等气体收率，走芳烃路线的可通过重整装置提高PX等芳烃产率，走乙烯路线的则可通过轻质化提高乙烯、丙烯产率，图2示意了一种化工型炼厂的流程。
表4 国内某炼油项目主要装置结构一览
采用化工型流程并继续延伸化工产业链，将有利于降低炼油板块的经营风险。但同时也导致了整体项目投资较为庞大，所以流程选择也应以一定规模为基础，例如1000万吨/年炼油规模再配套联动一个百万吨级乙烯项目为宜。
图2 国内某炼油项目加工流程示意
3.脱碳型流程及产品
脱碳型流程一般采用延迟焦化、催化裂化等为主体装置，同时配套设置产品加氢等装置，但由于主体装置特性所限，一般所产汽油的烯烃含量均较高。一座以生产成品油为主要目标的炼厂，质量升级国六阶段后，通常需配套以烷基化及馏分油加氢等装置，如山东一家地炼企业，就新建了10万吨/年烷基化装置用于汽油质量升级。这类处在500万吨/年规模上下的炼厂可以通过装置改造提升产品档次，获得生存空间。
（三）河南省炼油企业质量升级情况
河南省现有的1010万吨/年炼油能力，在国六质量升级过程中面临着非常大的压力。现有四家企业按加工规模可分为两类，一类是千万吨级规模，比如洛阳石化，该企业拟立足现有800万吨/年炼油规模积极应对国六质量升级，提出实施炼油结构调整及产品升级项目，新建渣油加氢、烷基化、硫黄回收及改造部分装置，形成1000万吨/年原油加工能力，完成向国六质量升级；同时拟配套的原油管道、航煤管道等项目建设，可以在工程建成投产后进一步增强产品保障能力。另一类企业是500万吨/年以下规模的企业，面临着资源保障和产品升级双重压力，或在升级中所负担的成本增加难以承受，面临进退维谷，应积极寻求生存发展空间。“十三五”期间，随着民营企业的涌入，全国炼油板块将进一步“洗牌”，河南省必将适应供给侧结构性改革以整合现有炼油产能，支持河南省炼油企业尽快落实升级改造措施，加速淘汰落后装置、落后产能步伐，完成汽柴油国六质量升级任务。
四 河南省成品油高质量供给策略建议
面临油品升级和供给侧结构性调整的双重任务，河南省应从政策导向和宏观规划等方面积极应对，建议措施如下。
（一）提速国六质量升级步伐
立足省情，从建设美丽河南、打造优美生态环境出发，切实推进国六质量升级工程。经济发展对石油能源的依赖程度依然较高，为应对环境敏感度高、大气雾霾治理难度大的挑战，推进能源清洁化工作必须加强政策引导和措施落实，争取提前实现汽柴油质量升级，营造良好的经营环境，规范和整治成品油流通体系，严格打击低标油品的流通和销售。
（二）加快产业布局和集约发展
积极落实供给侧结构性改革措施，优化河南省石油产业布局，坚持集约化发展，保障区域内能源供应。瞄准难点热点问题，认真分析和规划做好国六质量升级策略，寻求突破手段，推进原油加工向技术先进、清洁生产、生态可持续化迈进；整合现有炼油产能，坚持向炼化一体化、园区化、集约化发展，通过产业链延伸和联合融合，发挥专业优势，努力打造集约型产业基地。
（三）引导炼化企业提升技术水平
引导石油化工产业向中高端迈进，走上下游一体化发展之路，增强企业造血能力和抗风险能力。积极拓展和发展下游化工链条，大力发展石化下游产品和高端石化产品，加快产业平台搭建，完善原油、成品油和航煤管道输送网络，推动石油化工、煤化工、盐化工融合发展，促进石油化工与生态文明建设协同发展。
（四）推进企地深化合作和项目谋划
深入推进与中石化、中石油两大央企的战略合作，增强骨干企业综合实力和发展后劲。支持全省炼油企业尽快落实升级改造措施，加速淘汰落后装置、落后产能步伐，迎接炼油化工产业转型升级；积极推进洛阳石化质量升级改造等一批重点项目建设，积极谋划培育新项目，着力延伸产业链条，加快结构调整和积极谋划生态优势项目的落地。