中國第五階段汽柴油質量升級路線圖分析

 柯曉(xiǎo)明，王麗(lì)敏

(中國(guó)石油化工集團公司經濟(jì)技術研究院)

 摘要：爲瞭實現第五階段汽柴油質量升級目标，我國煉廠紛紛採取措施調整裝置結構，確保目标任務按時完成。通過對比歐美國家的汽柴油質量标準升級過程，認爲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。爲滿足今後進一步提高的油品标準要求，我國油品質量升級技術還要不斷創新。除瞭裝置建設改造外，質量升級工作還要完善相應的配套設施，實現清潔生産。同時需要政府加強對油品消費稅的征收監管，實現市場的公平競争，以確保質量升級過程順利實施。

關鍵詞：汽油柴油；第五階段标準； 質量升級；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境所迫，更是全球大勢所趨。俄羅斯宣布從2015年底開始執行歐V清潔燃料标準;美國将從2017年起，将汽油中的硫含量從目前的不超過30ppm降至不超過l0ppm;歐盟要求生産硫含量接近於“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、中國的油品質量升級步伐加快

　　中國的油品質量與發達國家相比有差距，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年全面禁鉛用瞭(le)21年時間。歐洲汽油市場(chǎng)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，徹底無鉛化大約用瞭(le)17年。中國自2000年實行無鉛化汽油以來，用瞭(le)不到15年的時間完成瞭(le)第I、II、Ⅲ、IU階段車用汽油的質量升級；從2003年到2014年也用瞭(le)不到15年的時間完成瞭(le)第II、第Ⅲ和第Ⅳ階段的車用柴油質量升級。

　　2015年4月28日，國務院第90次常務會議審議通過瞭(le)《加快成品油質量升級工作方案》。會議確(què)定提前供應國V标準油品的範圍：首先将自2016年1月起供應國V标準車用汽柴油(含乙醇汽油調和組分油)的區域，由原定的京津冀、長三角、珠三角等區域内重點城市擴大到整個東部地區11個省市全境;将全國供應國V标準車用汽柴油的時間由原定的2018年1月提前至2017年1月。

　　中國部分地區已經提前實施國V油品标準。例如，北京、上海、江蘇沿江8市分别於(yú)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質量标準；廣東地區於(yú)2014年實施汽油國V标準，於(yú)2015年7月1日實施車(chē)用柴油國V标準;天津市、陝西省、浙江省的杭嘉湖地區分别於(yú)2015年1月1日、2014年10月1日和2014年11月1日起實施車(chē)用汽柴油國V标準。

　　中國汽柴油質量标準及升級曆程分别見表1、表2。

　　 爲瞭(le)實現第五階段汽柴油質量升級目标，中國煉油企業已經增加投入，進行裝置改造力争按時完成政府的要求；有關院所也開發(fā)瞭(le)相關質量升級技術。

2中國已擁有的汽柴油質量升級技術

    2.1汽油質量升級技術

　　中國的汽油池以催化汽油爲主(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、烷基化汽油和異構化汽油的辛烷值高，幾乎不含硫和烯烴，是理想的汽油調合組分。MTBE(甲基叔丁基醚)是理想的高辛烷值調合組分，含硫，但在汽油池中比例較低。催化輕汽油醚化産物TAME和HXME是理想的高辛烷值調合組分(見表3)。

　　因此，汽油質量升級的主要手段^【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;二是适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，對於仍有富餘量的企業，可以調合降低硫和烯烴的含量;三是建設烷基化、異構化、MTBE和輕汽油醚化裝置，可提高辛烷值，並降低雜質含量。

    2.1.1催化汽油吸附脫(tuō)硫技術(shù)

　　中國石化買斷瞭(le)美國康菲公司的催化汽油吸附脫硫生産工藝以後，已開發出專有吸附脫硫劑(FCAS)和工程設計的第二代汽油吸附脫硫技術(SZorb)。目前中國多數已建裝置的精制汽油的硫含量不大於(yú)7ug/g，辛烷值損失小於(yú)0.5～1.3個單位。

    2.1.2催化汽油加氫(qīng)脫硫技術(shù)

　　中國石化生産國V汽油的RSDS- Ⅲ技術採用瞭(le)催化劑選擇性調控(RSAT)技術和專用的高活性催化劑(RSDS-31)，對於(yú)硫含量較高的催化汽油，加氫後汽油的硫含量降低到7～9ug/g, RON損失0.9～1.0個單位;對於(yú)硫含量較低的MIP-2汽油，加氫後産品的硫含量降低到10 ug/g，RON損失爲0.6個單位。

　　中國石化生産國V汽油的OCT-M系列技術採(cǎi)用OCT-DM技術，可生産硫含量≯10ug/g的國V汽油，辛烷值損失爲1.7個單位。採(cǎi)用OCT-M E技術是将FCC汽油先分餾爲輕餾分和重餾分，分别經無堿脫臭，在高選擇性ME-1催化劑下進行加氫脫硫，汽油的硫含量小於(yú)10ug/g, RON損失爲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( GARDES)技術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，辛烷值損失指标領先於(yú)國外同類技術，産(chǎn)品質量達到國V清潔汽油标準。

    2.1.3輕(qīng)汽油醚化技術(shù)

　　該技術是将FCC輕汽油中的活性烯烴轉化爲叔烷基醚，不但降低瞭(le)汽油中的烯烴含量，還可提高汽油的辛烷值和氧含量，並(bìng)可降低汽油的蒸汽壓。

　　中國石油的輕汽油醚化(LNE)技術，醚化後烯烴含量可下降10個百分點以上，辛烷值提高2～3個單(dān)位。中國石化齊魯研究院也開發瞭(le)相應的輕汽油醚化技術。

2.2柴油質量升級技術

　　中國的柴油池中，催化柴油和焦化柴油占40%左右，其餘主要是直餾柴油和部分加氫裂化柴油。柴油的質量特點是高硫、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量升級的關鍵。根據加工過程，加氫技術可分爲三類^[3]:加氫精制技術、加氫改質/加氫裂化技術、組合工藝技術等。

    2.2.1加氫(qīng)精制技術(shù)

    1)中國石化的柴油深度加氫脫硫(RTS)技術。對於(yú)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，採(cǎi)用RS-2000催化劑加氫，可生産硫含量低於(yú)10 ug/g的超低硫柴油。使用RTS技術改造現有裝置，隻需增加一個反應器，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。催化柴油通過SSHT技術加工後，産品硫含量爲0.6ug/g，多環芳烴含量低達4.9 %，十六烷值提高13.3個單位。採(cǎi)用兩段深度脫芳烴DDA/ DDA- II技術加工催化柴油，可生産硫含量低於(yú)10ug/g，多環芳烴含量小於(yú)11%的清潔柴油調合組分。

    3)中國石化生産超低硫柴油的S-RASSG技術，針對不同原料分别採(cǎi)用以Mo-Ni，Mo-Co爲活性金屬的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，可生産硫含量小於(yú)10ug/g ，滿足國V标準的清潔柴油。

    4)中國石油生産(chǎn)超低硫柴油的加氫精制(PHF)技術和FDS技術。PHF技術可實現超深度脫硫，同時對氮、多環芳烴可同步深度脫除；FDS技術具有催化劑生産(chǎn)成本低、開工時無需預硫化等特點，産(chǎn)品硫含量小於(yú)10 ug/g ，能滿足國V柴油标準。

    2.2.2加氫(qīng)改質/加氫(qīng)裂化技術(shù)

    1)以中國石化爲主開發的SHEER技術，以催化柴油、焦化柴油和加氫處理柴油爲原料，生産石腦油以及能滿足國V車用柴油标準的産品，硫含量小於4ug/g，十六烷值提高9.4個單位，密度小於50kg/m³。

    2)中國石化生産(chǎn)清潔低凝柴油的加氫技術。FHDW加氫降凝技術既能脫除柴油中的硫、氮等雜質，又能改善低溫流動性，能滿足國Ⅳ或國V清潔柴油标準的要求。FHUG-DW技術不僅能起到降凝作用，還能提高柴油的十六烷值。FHIDW技術通過臨氫降凝和異構降凝催化劑的協同作用，大幅度降低柴油凝點又保持較高的産(chǎn)率。FHI加氫改質異構降凝技術結合瞭(le)MCI和MHUG技術的優勢，可靈活多效地生産(chǎn)清潔柴油。

    3)中國石化的催化柴油加氫轉化FD2G技術。催化柴油富集瞭60%～80%的芳烴，密度大，十六烷值低。採用FD2G技術，加氫轉化可生産高辛烷值汽油(RON大於96)，且硫含量小於10ug/g，可作爲國V汽油調合組分;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系列技術。中壓加氫改質MHUG技術适用範圍廣，十六烷值提高15～20個單位以上，可由劣質原料生産滿足國V标準的柴油。分區進料靈活的加氫改質MHUG- II技術改善瞭加氫反應的選擇性，使得柴油收率增加8個百分點以上，氫耗降低10%以上，可滿足不同規格柴油産品的生産要求。用催化柴油深度加氫處理(RICH)技術加工劣質催化柴油，可降低密度0.035g/cm³，以上，十六烷值提高10個單位以上;多産重整料加氫改質技術可生産25%～45%的優質重整料，柴油滿足國V标準的要求。加氫改質降凝技術可生産-35号低凝柴油，十六烷值提高5～7個單位。

　5)中國石化通過加氫裂化生産高辛烷值汽油調合組分的RLG技術。針對催化柴油，RLG技術控制精制段芳烴的适度加氫，促進單環芳烴在改質段的側(cè)鏈斷裂反應，汽油産品RON爲94～99，柴油産品硫含量小於(yú)10ug/g，十六烷值提高8～19個單位，可以作爲清潔柴油調合組分。

    2.2.3加氫(qīng)處(chù)理一催化裂化組合工藝技術

　　中國石化的LTAG技術通過加氫處理一催化裂化生産(chǎn)高辛烷值汽油。該技術将一部分重質LCO返回加氫處理單元，進一步加氫飽(bǎo)和生成單環芳烴或飽(bǎo)和烴後，再返回催化裂化進一步催化轉化，達到提高汽油産(chǎn)率，降低低價值LCO産(chǎn)量的目的。

3國内外油品質量升級路線對比分析

    3.1歐洲油品升級技術路線

　　 2009年，歐盟開始實施歐V油品标準，汽柴油的硫含量由50mg/kg降至l0mg/kg;柴油的多環芳烴含量降至8 %。 2013年，歐盟執行歐VI汽油标準，增加氧含量及乙醇添加量的規定，除甲醇、乙醇外，其餘氧化物總和的最大氧含量爲2.7 %，最大乙醇添加量爲5.0%。其餘汽車使用最大氧含量爲3.7%(見表4)，最大乙醇添加量爲10%。 2014年，歐盟執行歐VI柴油标準，降低柴油車的HC+ NOx ,氮氧化物排放指标，分别降至0.17g/km ，0.08g/km，其餘油品指标無變化。表5爲歐盟柴油标準主要指标變化情況。

　　以德國和法國爲例，對比2000年和2015年的數據可見，實施歐V汽油标準前後，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 %。由於歐洲的汽油需求量小，許多煉廠採用切低汽油幹點的做法增産柴油，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年異構化能力占比超過10%，明顯高於中國。歐洲的柴油需求量大，實施歐V柴油标準，爲降低硫含量，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美國油品升級技術路線

　　以美國加利福尼亞州爲例。加州自2003年開始執行CaRFG3汽油标準，硫含量、烯烴含量限值分别降至l0mg/kg ， 0.70%(見表7)。加州自2006年開始執行新的柴油标準(見表8)，其中硫含量降至15 mg/kg，規定大煉廠生産的柴油多環芳烴含量、芳烴總含量分别爲1.4070 ，10070，顯著低於小煉廠。

　　 對比2000年和2015年美國加州的煉油裝置數據可見，爲降低汽油的硫含量，汽油加氫裝置占比上升瞭5.2個百分點；由於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，異構化小幅增加，同期乙醇汽油數量明顯上升，保證瞭汽油辛烷值不降低。爲改善汽柴油質量，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;爲降低柴油的硫含量，柴油加氫占比升至近27 %，提高瞭6.5個百分點(見表9)。

    3.3中國油品升級技術路線

　　爲瞭(le)推動中國的油品質量升級，國家能源局建設瞭(le)“我國汽柴油質量升級台帳”系統，結合對主要石油公司(中國石油、中國石化、中國海油、中國中化、陝西延長、中國化工、中國兵器七大集團公司)的信息採(cǎi)集，初步統計到2018年将完成128個國V标準油品質量升級項目，包括大連石化加工俄油擴建、華北石化擴建和雲南昆明石化建設、惠州二期建設、中化泉州擴建等。中國七大集團公司的國V汽柴油質量升級主要内容如下。

　　國V汽油質量标準主要是要求“降硫、降錳、降烯烴”，採(cǎi)用的技術路線是以催化汽油選擇性加氫、催化重整、烷基化、MTBE等爲主。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柴油質量标準主要是要求“降硫、降芳烴、提高十六烷值”，採用的技術路線是柴油深度加氫脫硫、加氫改質等。其中，新建柴油加氫脫硫裝置11套，改造28套；新建柴油加氫改質裝置12套，改造8套；新建柴油加氫轉化裝置1套，改造2套；新建汽柴油加氫和煤柴油加氫裝置各1套，並改造各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；新建催化原料預處理裝置2套，改造1套；新建3套渣油加氫裝置。

     表10顯示瞭(le)中國七大集團公司煉油裝置結構變(biàn)化。

【上一篇：油脫硫技術研究進展及發展趨勢 】

【下一篇：組合催化劑體系在柴油加氫精制裝置的應用 】