车用燃料清洁化讲稿.ppt

张 英中国石化抚顺石油化工研究院,车用燃料清洁化:发展、挑战和对策,2008.12.2 广东阳江,2,主要内容,欧美及亚洲地区车用燃料规格的发展中国车用燃料清洁化进程油品清洁化，中国炼油工业面临的问题和挑战生产车用清洁燃料的对策及建议结束语,欧美及亚洲部分国家和地区车用燃料规格的发展,石油炼制分会南方组技术交流会议,4,欧美及亚洲地区车用燃料规格的发展,为了实现人与自然、环境与经济的协调可持续发展，世界各国纷纷制定日益严格的环保法规和汽车排放标准；研究表明，汽车尾气排放的有害物质对城市空气污染要承担70%的责任；包括机内净化、机外净化、提高油品质量在内的汽车清洁行动在全球已全面展开；欧美是目前全球油品质量要求最高的地区；亚洲各国紧跟欧美积极推进车用燃料清洁化进程。,5,欧盟汽油规格的变迁,欧美及亚洲地区车用燃料规格的发展,欧盟柴油规格的变迁,欧美及亚洲地区车用燃料规格的发展,美国车用燃料质量规格的发展,欧美及亚洲地区车用燃料规格的发展,8,车用汽油清洁化的核心,无铅高辛烷值低硫限制烯烃、芳烃和苯含量,35年新一轮升级；发展的总趋势是超低硫！,欧美及亚洲地区车用燃料规格的发展,9,高十六烷值高氧化安定性低硫低芳烃含量,欧美及亚洲地区车用燃料规格的发展,车用柴油清洁化的核心,35年新一轮升级；发展的总趋势是超低硫！,10,亚洲各国经济发展不平衡，汽车排放标准整体进程相对欧美稍慢，但总体上一直紧跟欧洲的发展趋势，参照欧盟排放法规体系制定自身的排放标准并逐步向其靠拢，一些发达国家如日本对汽车排放物的限值要求处于亚洲甚至世界的领先地位。目前，95%的亚洲国家实现了汽油无铅化。,欧美及亚洲地区车用燃料规格的发展,亚洲汽车排放标准及燃料规格发展,发达国家和地区 2005年以后车用汽、柴油硫含量均低于 50ppm，2010年前后达到10 ppm 左右。日本、韩国、新加坡、中国台湾和中国香港未来几年将从欧向欧过渡。其他国家和地区 大体相当于欧美2000年左右的水平；中国、印度、印度尼西亚、泰国、越南从欧向欧或欧过渡；文莱、马来西亚、斯里兰卡从欧向欧过渡；孟加拉国、尼泊尔、巴基斯坦则限制高硫燃料。,亚洲汽车排放标准及燃料规格发展,12,来源：CAI-Asia,亚洲部分国家和地区排放标准的发展状况,一些国家/地区车用汽油规格,一些国家/地区车用汽油规格,一些国家/地区车用柴油规格,一些国家/地区车用柴油规格,中国车用燃料清洁化发展进程,石油炼制分会南方组技术交流会议,18,汽车排放标准,中国等效使用欧盟排放标准发展较快，但与国际先进水平还有5-8年的差距。,中国车用燃料清洁化发展进程,19,中国车用燃料清洁化发展进程,汽油清洁化主要分四个阶段：1965-1991年：消灭低标号，实现汽油牌号与国际接轨；1991-2000年：用了9 年的时间成功实现汽油无铅化；2000-2009年：启动低硫化，限制烯烃含量2000年1月1日制定GB17930-1999，硫1000ppm、烯烃35v%、苯2.5v%、芳烃40v%；7月1日起率先在北京、上海和广州执行，实际硫含量控制800ppm；2003年1月1日起全国执行；2005年7月1日，全国执行硫含量500ppm；北京执行符合S150ppm2008年1月1日，北京执行符合国4排放要求汽油标准S50ppm 2010年：控制高烯烃，2009年12月31日全面开始执行GB17930-2006汽油国3标准，硫含量降到150ppm，烯烃30v%、苯1v%、芳烃40v%,中国汽油质量升级速度快，均是年半到年升一级，从国1到国3仅用7年时间；“降低硫、苯含量，适度控制烯烃含量”是未来主要发展趋势。,中国车用燃料清洁化发展进程,21,中国车用燃料清洁化发展进程,柴油质量升级，主要是降低硫含量、提高安定性：1964年：制定第一个轻柴油国家标准；2002年：实施GB252-2000轻柴油标准，取消等级品划分，硫含量不大于2000 ppm，十六烷值不小于45；2003年：广州、北京等城市执行GB/T19147-2003车用柴油国家推荐性标准，硫含量不大于500ppm、十六烷值不小于49；北京：2005年7月1日实施车用柴油地方标准DB11/239-2004，硫含量不大于350ppm；2008年1月1日实施DB11/239-2007标准，硫含量不大于50ppm。,中国车用燃料清洁化发展进程,与汽油升级速度相比，柴油升级步骤稍慢，也不是全国性实施，造成目前车用柴油质量水准与汽油不一致；“降低硫含量、适当提高十六烷值和控制多环芳烃”是未来主要发展趋势。,23,中国车用燃料硫含量规格的变化,来源:International Fuel Quality Center,硫含量不断降低，向超低硫车用燃料发展,油品清洁化，中国炼油工业面临的问题和挑战,石油炼制分会南方组技术交流会议,25,中国炼油工业面临的问题和挑战,据BP世界能源统计，2004年全球石油探明储量（剩余可采储量）11890亿桶（1622亿吨），其中硫含量大于1.5%的高硫油约占70%，主要分布在中东、美洲和部分欧洲国家，其中中东原油中高硫原油占89.2%，我国进口原油约45%来自中东。,问题1-加工原油：原油资源劣质化，进口依存度不断增加,中国炼油工业面临的问题和挑战,预计2010、2015、2020年我国石油进口依存度将分别为52.2%、58.7%、64.4%,问题1-加工原油：原油资源劣质化，进口依存度不断增加,我国石油对外依存度的变化,中国炼油工业面临的问题和挑战,中国炼油工业面临的问题和挑战,汽、煤、柴油的消费量快速增长，20022006年年均增速达到8.5%；预计“十一五”期间，乙烯、化工轻油、PX能力年均增长为20%；我国乙烯原料几乎100%为石脑油及重质原料；保证汽油的辛烷值必须有更多的高辛烷值组分重整生成油，也需要更多的石脑油，炼油行业面临着增产化工轻油和增产高辛烷值重整汽油争夺石脑油资源的两难选择。,问题2-产品需求：提高油品质量的同时，炼油能力增长既要满足运输燃料发展需要，还要保证化工原料需求。,中国炼油工业面临的问题和挑战,问题3-产品消费结构及调合组分构成：中国汽油产品几乎全部用于车用燃料，近一半柴油为车用燃料，汽油质量升级更迫切、压力更大,汽柴油消费结构,问题3-产品消费结构及调合组分构成：我国汽油组分构成中，FCC汽油占了近75%，高辛烷值汽油组分比例不高；同时，汽油中85%95%的硫化物来自FCC汽油，而烯烃则100%来自FCC汽油，造成我国汽油的硫、烯烃含量远高于国外,因此汽油清洁化难度远高于国外;我国柴油组分构成中，质量差的催化裂化柴油占了近三分之一，而且采取降烯烃改造的催化裂化所产柴油十六烷值偏低，因此，生产清洁柴油的关键是降低柴油硫含量、提高十六烷值；而且轻柴油没有按照用途分类，造成整体柴油升级难度变大、成本投入增多。,中国炼油工业面临的问题和挑战,中国炼油工业面临的问题和挑战,32,问题4-成本和效益：增加成本，造成效益损失,实施质量升级，炼油企业装置复杂程度增加，加工链延长，加工损失率增加；同时需要改扩建加氢装置，提高加氢装置的负荷，增加氢气消耗，都将带来炼厂能耗、物耗增加；由于目前优质油品并不具有明显的优价，所以由于成本增加会带来效益的减少，同时也增大企业的节能减排难度。,中国炼油工业面临的问题和挑战,生产车用清洁燃料的对策及建议,石油炼制分会南方组技术交流会议,34,技术选择原则,综合优化原则 经济合理原则先进可靠原则 可持续性原则,应用自主研发的新工艺应用国内成熟的新技术引进国外先进成熟清洁油品生产技术,技术主要获取渠道,生产车用清洁燃料的对策及建议,35,4.1 清洁汽油生产的技术选择,36,（1）改进催化裂化本身技术，包括：使用新型FCC降硫/降烯烃催化剂 使用FCC降硫/降烯烃添加剂或助剂 改进FCC工艺技术降低汽油烯烃及硫含量,4.1 清洁汽油生产的技术选择,4.1 清洁汽油生产的技术选择,4.1 清洁汽油生产的技术选择,4.1 清洁汽油生产的技术选择,4.1 清洁汽油生产的技术选择,41,（2）科学地选用各类加氢技术：生产清洁汽油、满足国3/国4排放标准要求的重要技术途径。催化裂化原料加氢预处理（前加氢）可降低产品硫含量同时，改善产品分布，降低澄清油和生焦率，提高轻质油收率，减少烟气中SOx、NOx排放。根据原料的性质,可分为渣油加氢处理和馏分油加氢处理。日本的燃料油质量标准之所以能够迅速升级，主要就是得益于炼厂的FCC原料有95%以上都进行了加氢预处理。,4.1 清洁汽油生产的技术选择,42,原料加氢处理对FCC原料和产品的影响,Source:NPRA AM-99-55,4.1 清洁汽油生产的技术选择-加氢技术,43,常减压渣油固定床加氢处理技术（RHT）中石化FRIPP开发的S-RHT渣油固定床加氢处理工艺及系列催化剂，1994年实现工业应用，建成茂名200万吨/年减压渣油加氢处理装置。工业标定结果，原料性质：硫含量3.2w%、氮含量0.28w%、残炭12.6w%、Ni+V含量70g/g，在系统压力15.1MPa、体积空速0.21h-1、反应温度376条件下，脱硫率为87%、脱氮率为54%、脱残炭率为52%、脱(Ni+V)率为74%。加氢后渣油满足RFCC进料要求。催化剂寿命一般为8000小时。目前中石化渣油加氢完全采用FRIPP和RIPP的渣油加氢催化剂，总加工能力：茂名石化200万吨/年、齐鲁石化150万吨/年、海南炼化310万吨/年；并且出口应用于印尼石油公司350万吨/年装置。,4.1 清洁汽油生产的技术选择-加氢技术,44,蜡油加氢处理：FRIPP开发的蜡油加氢处理技术（FFHT），可加工VGO、CGO、DAO到少量VR的混合原料，脱硫率90%99%、脱氮率60%70%、脱残炭率75%85%。经过FFHT后，催化装置可直接生产硫含量达到国3和欧排放标准的优质汽油。已在国内多套工业装置上应用，如镇海、金陵、广石化、安庆等，茂名、金陵、洛阳石化为实现国3升级新建蜡油加氢装置。中国石化蜡油加氢处理规模已超过10MT/a。加工原油硫含量高、装置规模大或者有廉价氢源的企业可考虑建设催化裂化原料加氢处理装置。,4.1 清洁汽油生产的技术选择-加氢技术,45,催化裂化汽油加氢脱硫、降烯烃（后加氢）在降低汽油硫含量及烯烃同时，尽可能保持汽油辛烷值和较高的液收。降烯烃技术：国外CDTECH、UOP、IFP、ENI、Neste等公司开发的轻汽油醚化技术；UOP开发的催化汽油加氢异构、芳构化技术；EXXON、IFP等公司开发的选择性加氢降烯烃脱硫技术等；国内RIPP开发的加氢异构降烯烃RIDOS技术、FRIPP开发的全馏分催化裂化汽油烯烃芳构化OTA技术等。,4.1 清洁汽油生产的技术选择-加氢技术,46,催化裂化汽油加氢脱硫、降烯烃（后加氢）加氢脱硫技术：选择性加氢：国外IFP Prime-G+技术、ExxonMobil Scanfining技术；国内FRIPP开发的OCT-M、OCT-MD技术；RIPP开发的RSDS等技术。非选择性加氢：国外ExxonMobil OCTgain技术、UOP与INTEVEP、SA联合开发的ISAL技术等。在生产国3汽油阶段，加工原油硫含量不是特别高如硫含量1%左右、中等规模炼厂主要考虑建设后加氢装置降硫。,4.1 清洁汽油生产的技术选择-加氢技术,47,4.1 清洁汽油生产的技术选择-加氢技术,48,催化裂化汽油加氢脱硫、降烯烃（后加氢）,49,4.1 清洁汽油生产的技术选择-非加氢技术,氧化脱硫生物脱硫吸附脱硫：典型如ConocoPhillips 的S-Zorb技术基于吸附作用原理，气态烃类与吸附剂接触后含硫化合物中的硫原子吸附在吸附剂上，在吸附剂的作用下C-S键断裂，硫原子从含硫化合物中除去并留在吸附剂上，而烃分子则返回到烃气流中。可将汽油中的硫含量降至10 ppm或更低，同时辛烷值损失和氢耗较小，液体产品体积收率接近100。中石化引进该技术在燕山石化建成120万吨/年工业装置，于2007年年中开工，处理催化汽油原料硫含量300ppm，产品硫含量达到510ppm。中石化将建成多套装置，如高桥、镇海、广石化等。,50,（3）采取措施，积极进行炼油工业结构调整 扩大催化重整装置加工能力，增加异构化、烷基化、MTBE等装置能力，增加高辛烷值汽油组分生产能力（4）充分注意清净剂的作用 加入清净剂可明显减少汽车尾气污染物排放,4.1 清洁汽油生产的技术选择,51,开发和改进各类加氢工艺实现柴油加氢装置的深度脱硫和芳烃饱和，产品满足欧甚至欧标准；常规柴油加氢工艺技术开发新型工艺和催化剂，国外如 Albemarle公司开发的KF系列催化剂、国内如FRIPP开发的FH-DS、FH-UDS、FH-UDS-2等柴油深度脱硫工艺技术得到广泛应用，可以加工直馏柴油、催化柴油、焦化柴油等原料，生产硫含量小于350ppm、小于50ppm甚至小于10ppm符合欧/标准要求的柴油产品；以及RIPP开发的RS-1000等，已为实施国柴油标准做好准备；,4.2 清洁柴油生产的技术选择,52,采用新型工艺和催化剂，实现柴油加氢装置的深度脱硫和芳烃饱和，产品满足欧甚至欧标准；加氢裂化技术-量体裁衣，适应需要。HC原料适应性好、产品质量卓越，根据用户特定需要进行各种工艺的开发和改进。如采用最大量生产中间馏分油方案，通过选择合适的工艺和催化剂可以得到70%80%的煤柴油优质调和组分，柴油产品硫和芳烃含量低、十六烷值高，符合欧欧类质量标准要求。中压加氢改质-改质劣质催柴，生产欧或超低硫柴油的同时，可获得高芳潜重整石脑油；,4.2 清洁柴油生产的技术选择,53,采用新型工艺和催化剂，实现柴油加氢装置的深度脱硫和芳烃饱和，产品满足欧甚至欧标准；加氢提高十六烷值技术-如RIPP开发的RICH、FRIPP开发的最大限度改善劣质柴油十六烷值（MCI）技术，采用专用催化剂，以劣质催柴（特别是重油催化柴油）为原料，在保持高柴油收率（通95.9%99.8%）前提下，十六烷值可提高1015个单位，硫含量小于30 g/g，产品指标达到欧/欧类油要求。非贵金属催化剂柴油单段深度加氢处理技术，可生产超低硫或低硫低芳烃柴油。,4.2 清洁柴油生产的技术选择,54,4.2 清洁柴油生产的技术选择,综合利用各种措施，提高柴油十六烷值 如采用溶剂抽提脱芳烃、加氢脱芳烃和使用十六烷值改进剂，以及原油品种和全厂加工流程的优化等，实现柴油十六烷值的提高。重视柴油添加剂的使用 柴油添加剂（如柴油清净剂、降凝剂、消烟剂、十六烷值改进剂）的应用，都有利于改善柴油质量。特别是柴油十六烷值改进剂的应用，可以弥补单纯柴油加氢柴油十六烷值提高有限的不足。,55,（1）结合国情制定清洁油品的质量标准 车用燃料中的硫含量应当与国际接轨，加快低硫化甚至超低硫化步伐；汽油的其他指标如芳烃、烯烃、辛烷值、蒸汽压指标制定符合中国实际的标准范围 柴油应尽快实行分类，根据不同用途和不同应用领域，分别制定符合实际要求的标准，相继推进清洁化。,4.3 车用燃料进一步升级的措施建议,（2）提高清洁燃料生产技术水平、降低油品清洁化的生产成本 如：改进FCC工艺技术注意柴油十六烷值下降和汽油含苯增加问题；催化汽油选择性加氢技术努力减少辛烷值损失；柴油加氢技术提高催化剂多环芳烃开环和脱硫、脱氮能力等；开发自主知识产权技术如催化重整、异构化、固体酸烷基化等。（3）调整炼油业的结构，提高优质汽柴油生产能力 如：扩大炼油厂的加氢能力（加氢裂化、加氢处理和加氢精制）、推广应用FCC降烯烃、降硫技术；增加高辛烷值汽油组分生产能力（催化重整、异构化、固体酸烷基化）等。,4.3 车用燃料进一步升级的措施建议,57,（4）合理利用氢气，寻找廉价氢源，降低质量升级成本 做好氢气的综合管理、将不同等级氢气分级使用、做好尾氢的回收、建设低成本的制氢装置等。（5）适度发展替代能源技术，如费-托合成车用燃料、生物柴油和乙醇汽油等，促进车用燃料清洁化的同时，优化能源的构成和利用。（6）适当考虑区域优化 结合产品的调合和运输，适当考虑区域内几家炼厂的优化，共享资源，发挥各自特点，降低油品质量升级成本。,4.3 车用燃料进一步升级的措施建议,58,结 束 语,全球化车用燃料清洁化步伐不断加快，中国实现清洁化生产和油品清洁化过程需应对更大的困难和挑战；结合我国国情和炼化企业加工流程，科学地选用各类清洁燃料生产技术，进行不同工艺技术的优化组合，实施具有成本效益的解决方案；加强科研开发、工程设计和生产单位的有机契合，不断提高车用清洁燃料生产技术水平，实现生产过程中的节能降耗，推进车用燃料清洁化进程，提高企业整体效益和社会效益。,谢谢!,