中國第五階段汽柴油質(zhì)量升級路線圖分析

 柯曉明，王麗敏

(中國石油化工集團公司經(jīng)濟技術(shù)研究院)

 摘要：為了實現(xiàn)第五階段汽柴油質(zhì)量升級目標，我國煉廠紛紛采取措施調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)，確保目標任務(wù)按時完成。通過對比歐美國家的汽柴油質(zhì)量標準升級過程，認為中國油品升級的投入相對均衡，汽油中高辛烷值組分比例仍然偏低，催化裂化裝置前加氫比重不足。為滿足今后進一步提高的油品標準要求，我國油品質(zhì)量升級技術(shù)還要不斷創(chuàng)新。除了裝置建設(shè)改造外，質(zhì)量升級工作還要完善相應(yīng)的配套設(shè)施，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。同時需要政府加強對油品消費稅的征收監(jiān)管，實現(xiàn)市場的公平競爭，以確保質(zhì)量升級過程順利實施。

關(guān)鍵詞：汽油柴油；第五階段標準； 質(zhì)量升級；路線圖； 歐盟；美國；中國

Analysis of the fifth stage of gasoline and diesel puality upgrade roadmap in China

KE Xiaoming, WANG Limin

(Economics & Technology Research Institute, Sinopec)

Abstract：In order to realize the fifth stage of gasoline and diesel quality upgrading, the domestic refineries have taken measures to adjust the refining structure to ensure timely completion of the objectives. By comparing to their upgrading process of the western countries, the paper believes that the investment of China's upgrading is relatively balanced, high octane value component ratio in gasoline is still on the low side, and pre-hydrogenation unit of FCC makes up little share. To meet the future requirements of oil standard upgrading, the technology for upgrading needs constant innovation and the work for upgrading needs the better improving supporting facilities besides the main facilities' modification to achieve cleaner production. Furthermore, the government should strengthen the supervision of refined oil excise tax to achieve fair competition in the market and therefore to ensure the successful implementation of quality upgrading process.

Key words： gasoline and diesel；the fifth stage standard；quality upgrading； roadmap；EU；the United States；China   

 推進清潔燃料升級工程是環(huán)境所迫，更是全球大勢所趨。俄羅斯宣布從2015年底開始執(zhí)行歐V清潔燃料標準;美國將從2017年起，將汽油中的硫含量從目前的不超過30ppm降至不超過l0ppm;歐盟要求生產(chǎn)硫含量接近于“零”的汽油。亞洲的中國和印度、南美洲的巴西等國家也紛紛繪制清潔燃料升級路線圖^【1】

 1、中國的油品質(zhì)量升級步伐加快

　　中國的油品質(zhì)量與發(fā)達國家相比有差距，但是升級步伐在加快。美國從20世紀70年代開始對車用汽油禁鉛，到1996年全面禁鉛用了21年時間。歐洲汽油市場1987年開始對車用汽油禁鉛，到2005年才完全廢除含鉛汽油的使用。日本1975年推行無鉛汽油，徹底無鉛化大約用了17年。中國自2000年實行無鉛化汽油以來，用了不到15年的時間完成了第I、II、Ⅲ、IU階段車用汽油的質(zhì)量升級；從2003年到2014年也用了不到15年的時間完成了第II、第Ⅲ和第Ⅳ階段的車用柴油質(zhì)量升級。

　　2015年4月28日，國務(wù)院第90次常務(wù)會議審議通過了《加快成品油質(zhì)量升級工作方案》。會議確定提前供應(yīng)國V標準油品的范圍：首先將自2016年1月起供應(yīng)國V標準車用汽柴油(含乙醇汽油調(diào)和組分油)的區(qū)域，由原定的京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域內(nèi)重點城市擴大到整個東部地區(qū)11個省市全境;將全國供應(yīng)國V標準車用汽柴油的時間由原定的2018年1月提前至2017年1月。

　　中國部分地區(qū)已經(jīng)提前實施國V油品標準。例如，北京、上海、江蘇沿江8市分別于2012年5月31日、2013年9月1日和2013年10月1日起實施汽柴油國V質(zhì)量標準；廣東地區(qū)于2014年實施汽油國V標準，于2015年7月1日實施車用柴油國V標準;天津市、陜西省、浙江省的杭嘉湖地區(qū)分別于2015年1月1日、2014年10月1日和2014年11月1日起實施車用汽柴油國V標準。

　　中國汽柴油質(zhì)量標準及升級歷程分別見表1、表2。

　　 為了實現(xiàn)第五階段汽柴油質(zhì)量升級目標，中國煉油企業(yè)已經(jīng)增加投入，進行裝置改造力爭按時完成政府的要求；有關(guān)院所也開發(fā)了相關(guān)質(zhì)量升級技術(shù)。

2中國已擁有的汽柴油質(zhì)量升級技術(shù)

    2.1汽油質(zhì)量升級技術(shù)

　　中國的汽油池以催化汽油為主(約占60%)，高辛烷值組分相對較少。催化裂化汽油的硫和烯烴含量高，是汽油池中硫和烯烴的主要來源。重整汽油、烷基化汽油和異構(gòu)化汽油的辛烷值高，幾乎不含硫和烯烴，是理想的汽油調(diào)合組分。MTBE(甲基叔丁基醚)是理想的高辛烷值調(diào)合組分，含硫，但在汽油池中比例較低。催化輕汽油醚化產(chǎn)物TAME和HXME是理想的高辛烷值調(diào)合組分(見表3)。

　　因此，汽油質(zhì)量升級的主要手段^【2】一是通過吸附脫硫和加氫脫硫等工藝，降低汽油的硫含量;二是適度增加催化重整和芳烴抽提能力，在控制最大芳烴含量的同時，對于仍有富余量的企業(yè)，可以調(diào)合降低硫和烯烴的含量;三是建設(shè)烷基化、異構(gòu)化、MTBE和輕汽油醚化裝置，可提高辛烷值，并降低雜質(zhì)含量。

    2.1.1催化汽油吸附脫硫技術(shù)

　　中國石化買斷了美國康菲公司的催化汽油吸附脫硫生產(chǎn)工藝以后，已開發(fā)出專有吸附脫硫劑(FCAS)和工程設(shè)計的第二代汽油吸附脫硫技術(shù)(SZorb)。目前中國多數(shù)已建裝置的精制汽油的硫含量不大于7ug/g，辛烷值損失小于0.5～1.3個單位。

    2.1.2催化汽油加氫脫硫技術(shù)

　　中國石化生產(chǎn)國V汽油的RSDS- Ⅲ技術(shù)采用了催化劑選擇性調(diào)控(RSAT)技術(shù)和專用的高活性催化劑(RSDS-31)，對于硫含量較高的催化汽油，加氫后汽油的硫含量降低到7～9ug/g, RON損失0.9～1.0個單位;對于硫含量較低的MIP-2汽油，加氫后產(chǎn)品的硫含量降低到10 ug/g，RON損失為0.6個單位。

　　中國石化生產(chǎn)國V汽油的OCT-M系列技術(shù)采用OCT-DM技術(shù)，可生產(chǎn)硫含量≯10ug/g的國V汽油，辛烷值損失為1.7個單位。采用OCT-M E技術(shù)是將FCC汽油先分餾為輕餾分和重餾分，分別經(jīng)無堿脫臭，在高選擇性ME-1催化劑下進行加氫脫硫，汽油的硫含量小于10ug/g, RON損失為1.6～1.9個單位，烯烴含量降低9.5個百分點。

　　中國石油的汽油選擇性加氫脫硫(DSO)和加氫改質(zhì)( GARDES)技術(shù)可以使催化汽油的硫含量從108ug/g降到10ug/g以下，液體收率高，辛烷值損失指標領(lǐng)先于國外同類技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量達到國V清潔汽油標準。

    2.1.3輕汽油醚化技術(shù)

　　該技術(shù)是將FCC輕汽油中的活性烯烴轉(zhuǎn)化為叔烷基醚，不但降低了汽油中的烯烴含量，還可提高汽油的辛烷值和氧含量，并可降低汽油的蒸汽壓。

　　中國石油的輕汽油醚化(LNE)技術(shù)，醚化后烯烴含量可下降10個百分點以上，辛烷值提高2～3個單位。中國石化齊魯研究院也開發(fā)了相應(yīng)的輕汽油醚化技術(shù)。

2.2柴油質(zhì)量升級技術(shù)

　　中國的柴油池中，催化柴油和焦化柴油占40%左右，其余主要是直餾柴油和部分加氫裂化柴油。柴油的質(zhì)量特點是高硫、高芳烴、高密度、低十六烷值、高凝點。因此，加氫降低硫含量，提高十六烷值是柴油質(zhì)量升級的關(guān)鍵。根據(jù)加工過程，加氫技術(shù)可分為三類^[3]:加氫精制技術(shù)、加氫改質(zhì)/加氫裂化技術(shù)、組合工藝技術(shù)等。

    2.2.1加氫精制技術(shù)

    1)中國石化的柴油深度加氫脫硫(RTS)技術(shù)。對于中東的高硫直餾柴油，或者直餾柴油摻少量催化柴油的混合料，采用RS-2000催化劑加氫，可生產(chǎn)硫含量低于10 ug/g的超低硫柴油。使用RTS技術(shù)改造現(xiàn)有裝置，只需增加一個反應(yīng)器，改造過程簡單，投資低。

    2)中國石化的柴油深度加氫處理脫芳烴技術(shù)。催化柴油通過SSHT技術(shù)加工后，產(chǎn)品硫含量為0.6ug/g，多環(huán)芳烴含量低達4.9 %，十六烷值提高13.3個單位。采用兩段深度脫芳烴DDA/ DDA- II技術(shù)加工催化柴油，可生產(chǎn)硫含量低于10ug/g，多環(huán)芳烴含量小于11%的清潔柴油調(diào)合組分。

    3)中國石化生產(chǎn)超低硫柴油的S-RASSG技術(shù)，針對不同原料分別采用以Mo-Ni，Mo-Co為活性金屬的FHUDS系列催化劑進行匹配裝填。加工直餾柴油摻兌20%催化柴油的混合油，可生產(chǎn)硫含量小于10ug/g ，滿足國V標準的清潔柴油。

    4)中國石油生產(chǎn)超低硫柴油的加氫精制(PHF)技術(shù)和FDS技術(shù)。PHF技術(shù)可實現(xiàn)超深度脫硫，同時對氮、多環(huán)芳烴可同步深度脫除；FDS技術(shù)具有催化劑生產(chǎn)成本低、開工時無需預(yù)硫化等特點，產(chǎn)品硫含量小于10 ug/g ，能滿足國V柴油標準。

    2.2.2加氫改質(zhì)/加氫裂化技術(shù)

    1)以中國石化為主開發(fā)的SHEER技術(shù)，以催化柴油、焦化柴油和加氫處理柴油為原料，生產(chǎn)石腦油以及能滿足國V車用柴油標準的產(chǎn)品，硫含量小于4ug/g，十六烷值提高9.4個單位，密度小于50kg/m³。

    2)中國石化生產(chǎn)清潔低凝柴油的加氫技術(shù)。FHDW加氫降凝技術(shù)既能脫除柴油中的硫、氮等雜質(zhì)，又能改善低溫流動性，能滿足國Ⅳ或國V清潔柴油標準的要求。FHUG-DW技術(shù)不僅能起到降凝作用，還能提高柴油的十六烷值。FHIDW技術(shù)通過臨氫降凝和異構(gòu)降凝催化劑的協(xié)同作用，大幅度降低柴油凝點又保持較高的產(chǎn)率。FHI加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝技術(shù)結(jié)合了MCI和MHUG技術(shù)的優(yōu)勢，可靈活多效地生產(chǎn)清潔柴油。

    3)中國石化的催化柴油加氫轉(zhuǎn)化FD2G技術(shù)。催化柴油富集了60%～80%的芳烴，密度大，十六烷值低。采用FD2G技術(shù)，加氫轉(zhuǎn)化可生產(chǎn)高辛烷值汽油(RON大于96)，且硫含量小于10ug/g，可作為國V汽油調(diào)合組分;柴油密度可降低57kg/m³，左石，十六烷值提高10個單位左右，硫含量降至10 ug/g 。

    4)中國石化的加氫改質(zhì)系列技術(shù)。中壓加氫改質(zhì)MHUG技術(shù)適用范圍廣，十六烷值提高15～20個單位以上，可由劣質(zhì)原料生產(chǎn)滿足國V標準的柴油。分區(qū)進料靈活的加氫改質(zhì)MHUG- II技術(shù)改善了加氫反應(yīng)的選擇性，使得柴油收率增加8個百分點以上，氫耗降低10%以上，可滿足不同規(guī)格柴油產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。用催化柴油深度加氫處理(RICH)技術(shù)加工劣質(zhì)催化柴油，可降低密度0.035g/cm³，以上，十六烷值提高10個單位以上;多產(chǎn)重整料加氫改質(zhì)技術(shù)可生產(chǎn)25%～45%的優(yōu)質(zhì)重整料，柴油滿足國V標準的要求。加氫改質(zhì)降凝技術(shù)可生產(chǎn)-35號低凝柴油，十六烷值提高5～7個單位。

　5)中國石化通過加氫裂化生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分的RLG技術(shù)。針對催化柴油，RLG技術(shù)控制精制段芳烴的適度加氫，促進單環(huán)芳烴在改質(zhì)段的側(cè)鏈斷裂反應(yīng)，汽油產(chǎn)品RON為94～99，柴油產(chǎn)品硫含量小于10ug/g，十六烷值提高8～19個單位，可以作為清潔柴油調(diào)合組分。

    2.2.3加氫處理一催化裂化組合工藝技術(shù)

　　中國石化的LTAG技術(shù)通過加氫處理一催化裂化生產(chǎn)高辛烷值汽油。該技術(shù)將一部分重質(zhì)LCO返回加氫處理單元，進一步加氫飽和生成單環(huán)芳烴或飽和烴后，再返回催化裂化進一步催化轉(zhuǎn)化，達到提高汽油產(chǎn)率，降低低價值LCO產(chǎn)量的目的。

3國內(nèi)外油品質(zhì)量升級路線對比分析

    3.1歐洲油品升級技術(shù)路線

　　 2009年，歐盟開始實施歐V油品標準，汽柴油的硫含量由50mg/kg降至l0mg/kg;柴油的多環(huán)芳烴含量降至8 %。 2013年，歐盟執(zhí)行歐VI汽油標準，增加氧含量及乙醇添加量的規(guī)定，除甲醇、乙醇外，其余氧化物總和的最大氧含量為2.7 %，最大乙醇添加量為5.0%。其余汽車使用最大氧含量為3.7%(見表4)，最大乙醇添加量為10%。 2014年，歐盟執(zhí)行歐VI柴油標準，降低柴油車的HC+ NOx ,氮氧化物排放指標，分別降至0.17g/km ，0.08g/km，其余油品指標無變化。表5為歐盟柴油標準主要指標變化情況。

　　以德國和法國為例，對比2000年和2015年的數(shù)據(jù)可見，實施歐V汽油標準前后，芳烴含量限值不變，因此重整能力占比變化不大，保持在3 8.7 %。由于歐洲的汽油需求量小，許多煉廠采用切低汽油干點的做法增產(chǎn)柴油，降低汽油的硫含量，汽油加氫能力占比也從2000年的34.3070大幅下降至2015年的8.8%，下降約25個百分點；2015年異構(gòu)化能力占比超過10%，明顯高于中國。歐洲的柴油需求量大，實施歐V柴油標準，為降低硫含量，柴油加氫裝置能力占比由2000年的21%左右上升至2015年的47%左右，加氫裂化裝置能力占比也由25.5%左右上升至30%左右(見表6)。

    3.2美國油品升級技術(shù)路線

　　以美國加利福尼亞州為例。加州自2003年開始執(zhí)行CaRFG3汽油標準，硫含量、烯烴含量限值分別降至l0mg/kg ， 0.70%(見表7)。加州自2006年開始執(zhí)行新的柴油標準(見表8)，其中硫含量降至15 mg/kg，規(guī)定大煉廠生產(chǎn)的柴油多環(huán)芳烴含量、芳烴總含量分別為1.4070 ，10070，顯著低于小煉廠。

　　 對比2000年和2015年美國加州的煉油裝置數(shù)據(jù)可見，為降低汽油的硫含量，汽油加氫裝置占比上升了5.2個百分點；由于加州的汽油芳烴限值不變，催化重整能力占比小幅減少，但是烷基化裝置占比下降較多，異構(gòu)化小幅增加，同期乙醇汽油數(shù)量明顯上升，保證了汽油辛烷值不降低。為改善汽柴油質(zhì)量，重瓦斯油脫硫(催化裂化前加氫)裝置能力占比明顯提升，由35.7%增加到56.7%，加氫裂化裝置能力的占比變化不大;為降低柴油的硫含量，柴油加氫占比升至近27 %，提高了6.5個百分點(見表9)。

    3.3中國油品升級技術(shù)路線

　　為了推動中國的油品質(zhì)量升級，國家能源局建設(shè)了“我國汽柴油質(zhì)量升級臺帳”系統(tǒng)，結(jié)合對主要石油公司(中國石油、中國石化、中國海油、中國中化、陜西延長、中國化工、中國兵器七大集團公司)的信息采集，初步統(tǒng)計到2018年將完成128個國V標準油品質(zhì)量升級項目，包括大連石化加工俄油擴建、華北石化擴建和云南昆明石化建設(shè)、惠州二期建設(shè)、中化泉州擴建等。中國七大集團公司的國V汽柴油質(zhì)量升級主要內(nèi)容如下。

　　國V汽油質(zhì)量標準主要是要求“降硫、降錳、降烯烴”，采用的技術(shù)路線是以催化汽油選擇性加氫、催化重整、烷基化、MTBE等為主。其中，新建汽油加氫裝置15套，改造20套;新建催化重整裝置20套，改造5套；新建烷基化裝置17套，改造2套；新建MTBE裝置10套，改造5套。另外，新建輕汽油醚化裝置8套，改造2套；新建催化汽油吸附脫硫(S Zorb)8套，改造1套；新建異構(gòu)化裝置6套。

　　國V柴油質(zhì)量標準主要是要求“降硫、降芳烴、提高十六烷值”，采用的技術(shù)路線是柴油深度加氫脫硫、加氫改質(zhì)等。其中，新建柴油加氫脫硫裝置11套，改造28套；新建柴油加氫改質(zhì)裝置12套，改造8套；新建柴油加氫轉(zhuǎn)化裝置1套，改造2套；新建汽柴油加氫和煤柴油加氫裝置各1套，并改造各1套；改造柴油液相加氫裝置2套。另外，新建加氫裂化裝置3套，改造1套；新建蠟油加氫裝置3套；新建催化原料預(yù)處理裝置2套，改造1套；新建3套渣油加氫裝置。

     表10顯示了中國七大集團公司煉油裝置結(jié)構(gòu)變化。

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