摘要： 在展望世界煉油發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，分析了影響煉廠加氫能力及加氫技術(shù)的關(guān)鍵因素，并對(duì)中國(guó)煉油產(chǎn)業(yè)及未來(lái)加氫技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望，提出了提升加氫裝置競(jìng)爭(zhēng)力的建議（作者：史昕等 中國(guó)石化集團(tuán)公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院）。
一、世界煉油發(fā)展趨勢(shì)及加氫能力預(yù)測(cè)
1、世界煉油能力持續(xù)增長(zhǎng)
2013年，世界煉油能力已經(jīng)達(dá)到47.9億噸/年。盡管全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)導(dǎo)致一些煉油項(xiàng)目延遲甚至取消，但2011-2013年全球煉油能力年增長(zhǎng)速度仍分別為1.73%、0.74%和1.14%，預(yù)計(jì)2013-2030年將以年均1%的速度增長(zhǎng)，2015年、2020年和2030年世界煉油能力將分別達(dá)到49億噸/年、52億噸/年和56億噸/年，見(jiàn)圖1。
2、世界煉油產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生變化
2000年前，世界煉油工業(yè)格局基本處于北美、西歐、亞太“三足鼎立”狀況，三個(gè)地區(qū)煉油能力約占全球的70%。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著中東煉化工業(yè)的崛起、亞太地區(qū)市場(chǎng)的繁榮和美國(guó)頁(yè)巖氣技術(shù)的突破，世界煉油產(chǎn)業(yè)格局重新洗牌。預(yù)計(jì)到2030年，亞太地區(qū)煉油能力占比將達(dá)到35%，中東將與歐洲比肩。歐洲是唯一煉油能力減少的地區(qū)，將核減能力2 000萬(wàn)噸/年以上，亞太增長(zhǎng)最多，約4.7億噸/年；其次是中東，增長(zhǎng)3億噸/年以上。
3、世界煉油裝置結(jié)構(gòu)調(diào)整加快
加氫裝置將成為煉廠中最重要裝置之一：加氫裂化能力增長(zhǎng)更快，將從2013年的4.6億噸/年增加到2030年的6.4億噸/年；加氫處理將從2013年的34億噸/年增加到2030年的45億噸/年。
二、影響加氫能力及技術(shù)的關(guān)鍵要素分析
原料、產(chǎn)品、環(huán)保和效益是近、中期國(guó)內(nèi)外煉油技術(shù)發(fā)展的主要推動(dòng)力，煉油技術(shù)的進(jìn)步與原料側(cè)、產(chǎn)品側(cè)的變化，以及環(huán)境的新要求和提高煉廠效益等緊密相關(guān)。
1、原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化將驅(qū)動(dòng)加氫技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用
未來(lái)原油品質(zhì)總體呈現(xiàn)劣質(zhì)化和重質(zhì)化。據(jù)預(yù)測(cè)，2012-2030年，全球原油平均API將從33.3下降到32.8，API下降0.5，平均硫含量從1.15%上升到1.24%。增量原油的品質(zhì)將呈現(xiàn)兩極化的態(tài)勢(shì)：由于致密油的快速上產(chǎn)，使美國(guó)的原油產(chǎn)量增長(zhǎng)到2013年的4.5億噸/年，致密油已占25%以上的產(chǎn)量。致密油屬輕質(zhì)低硫原油，API大致在40左右。因此，由于美國(guó)致密油的增產(chǎn)，2015年前將使北美地區(qū)原油的API提升0.7，但中長(zhǎng)期看北美地區(qū)的原油產(chǎn)量增長(zhǎng)將更多來(lái)自于加拿大油砂，預(yù)計(jì)到2030年北美地區(qū)的原油API將下降1.6。
劣質(zhì)重質(zhì)原油高效轉(zhuǎn)化技術(shù)將不斷進(jìn)步，渣油加氫技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將日益廣泛，沸騰床加氫裂化技術(shù)在重質(zhì)原油及油砂瀝青加工方面的工業(yè)應(yīng)用需求呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；漿態(tài)床渣油加氫技術(shù)研究已取得突破，預(yù)計(jì)也將結(jié)合工業(yè)應(yīng)用進(jìn)一步得到完善和發(fā)展。
原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化也將促使煉油廠加氫裝置的增加和擴(kuò)能。2013-2030年加氫處理能力的年均增長(zhǎng)率將達(dá)到1.70%，遠(yuǎn)高于煉油能力增速，見(jiàn)表1和圖2。
2、輕質(zhì)油品需求增長(zhǎng)將推動(dòng)加氫能力快速增加，亞太和中東地區(qū)增量最大
據(jù)預(yù)測(cè)，2012-2030年，全球石油產(chǎn)品需求年均增速約1.31%，石油產(chǎn)品新增需求量將達(dá)10億噸；中間餾分油年均增速將高達(dá)2.1%，新增需求量約5.7億噸，約占總需求增量的49.3%；燃料油需求量將明顯降低。輕質(zhì)油品的需求增長(zhǎng)將推動(dòng)加氫裂化能力以約2%的年均增速快速增長(zhǎng)，遠(yuǎn)高于一次原油加工能力的增速。全球?qū)χ虚g餾分油的需求將促使煉油廠通過(guò)增加其產(chǎn)量來(lái)提高效益，使得中間餾分油加氫能力從11.1億噸/年增至16.5億噸/年，年均增長(zhǎng)2.20%，高于加氫精制/處理的增速。
石油產(chǎn)品需求增量最多的地區(qū)主要是亞太和中東。預(yù)計(jì)，2012-2030年，在全球石油產(chǎn)品需求量增加的10億噸中，亞太地區(qū)增量最大，約占50%左右；中東和前蘇聯(lián)等地區(qū)增速較快，占全球的比例持續(xù)提高。相應(yīng)地，這些地區(qū)的加氫能力也會(huì)增長(zhǎng)較快，亞太地區(qū)約占全球新增加氫能力的41%，中東和前蘇聯(lián)地區(qū)分別約占25%和12%。
3、日益嚴(yán)格的環(huán)保要求將促使加氫裝置在煉油廠發(fā)揮更大的作用
有數(shù)據(jù)顯示，未來(lái)油品質(zhì)量將趨于嚴(yán)格。近期內(nèi)全球約60%的汽油含硫量低于100 ppm，北美、西歐和日本的汽油硫含量已降至50 ppm以下，甚至10 ppm以下。歐盟國(guó)家已要求柴油硫含量不大于10 ppm，美國(guó)要求不大于15 ppm。到2030年，除非洲以外，汽油硫含量將下降至25 ppm，甚至10 ppm；苯含量小于1.0%（v）；車(chē)用柴油硫含量將下降至35 ppm以下，甚至10 ppm；十六烷值在47～51；密度變化不大。各地日趨嚴(yán)格的油品質(zhì)量要求必然促使企業(yè)新增更多的加氫精制能力。
2030年，全球新增汽油和石腦油加氫精制能力將達(dá)到2.4億噸/年，其中增長(zhǎng)前三位的是亞太、拉美和中東地區(qū)，新增量分別占全球同期新增能力的45%、27%和21%；全球?qū)⑿略霾裼图託渚颇芰?.3億噸/年，其中增長(zhǎng)前三位的是亞太、中東和俄羅斯中亞地區(qū)，新增量分別占全球同期新增能力的43%、24%和13% ，見(jiàn)圖3、圖4。
4、煉廠低毛利將不斷驅(qū)使加氫技術(shù)向低成本和高附加值方向發(fā)展
從煉油效益來(lái)看，盈利水平不足已成為全球煉廠的共同問(wèn)題，且該狀況將長(zhǎng)期存在。尤其是為解決氣候變暖和能源安全問(wèn)題，鼓勵(lì)新能源發(fā)展，各國(guó)政府對(duì)化石能源的補(bǔ)貼將會(huì)減少或取消，這對(duì)于成本不斷增長(zhǎng)的煉油業(yè)來(lái)說(shuō)更是雪上加霜。
為提高煉廠效益，從加氫技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)上看，一方面要通過(guò)加氫技術(shù)自身的進(jìn)步和價(jià)值鏈分析，將日益苛刻化及多樣化的原料盡可能地轉(zhuǎn)化為高附加值的目標(biāo)產(chǎn)品，向價(jià)值最大化方向發(fā)展；另一方面要通過(guò)應(yīng)用新型催化材料技術(shù)、新型制氫與儲(chǔ)氫技術(shù)等，降低生產(chǎn)成本，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。
三、中國(guó)煉油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展約束及對(duì)加氫能力的影響
1、整體過(guò)剩及結(jié)構(gòu)調(diào)整的雙重壓力將促使加氫裂化占一次加工能力比重不斷提高
煉油工業(yè)是我國(guó)能源工業(yè)中的關(guān)鍵行業(yè)，既涉及我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的能源安全，也對(duì)提高能源效率和減少污染物排放影響重大。
2013年我國(guó)加工原油4.78億噸，煉油能力達(dá)到7.11億噸/年，開(kāi)工負(fù)荷率由2010年的75%降到了67.5%。盡管我國(guó)已成為僅次于美國(guó)的全球第二大原油消費(fèi)國(guó)和煉油國(guó)，但開(kāi)工負(fù)荷卻遠(yuǎn)低于美國(guó)的86.0%和全球80.4%的平均水平。應(yīng)對(duì)煉油能力整體過(guò)剩將使一次加工能力增速減緩，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)煉油能力將保持在8億噸/年左右。
我國(guó)煉油裝置結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：一是催化裂化比例較高，而加氫裂化、催化重整比例較低，以多生產(chǎn)輕質(zhì)油品為目標(biāo)，未來(lái)加氫裂化能力將持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)的加氫裂化能力將達(dá)到1.18億噸/年，年均增速4.33%，占一次加工能力的比重將從2013年的9%增加到15%左右；二是延遲焦化比例較高，能力超過(guò)1.3億噸/年，這使石油資源利用效率難以得到有效提高。2013年全國(guó)生產(chǎn)石油焦2 356萬(wàn)噸，未來(lái)以提高原油使用效率為目的，重油加氫轉(zhuǎn)化能力將有較大幅度提高。
2、油品質(zhì)量升級(jí)及環(huán)境約束的雙重壓力將促使加氫精制能力快速增加
隨著未來(lái)中國(guó)城鎮(zhèn)化的推進(jìn)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)輕質(zhì)油品的需求量將顯著增加，汽油、柴油的大量需求將促使汽柴油加氫等能力穩(wěn)步增長(zhǎng)；同時(shí)，嚴(yán)重的霧霾天氣已引起政府及民眾對(duì)環(huán)境治理的高度重視，要求煉油企業(yè)必須積極應(yīng)對(duì)，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式。油品質(zhì)量不斷升級(jí)以及降低生產(chǎn)過(guò)程中的“三廢”排放都將推動(dòng)加氫精制能力的快速發(fā)展。預(yù)計(jì)到2020年，加氫精制將達(dá)到6億噸/年，年均增速為4.62%，是二次加工裝置中增速最快的裝置。
四、結(jié)論與建議
1、綜合資源、市場(chǎng)和環(huán)境分析，未來(lái)10～20年加氫技術(shù)將大有作為
從資源看，國(guó)內(nèi)石油開(kāi)采難度不斷加大，生產(chǎn)成本呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。預(yù)計(jì)未來(lái)10年，國(guó)內(nèi)原油產(chǎn)量將維持在2億噸左右。隨著進(jìn)口原油中的中東原油API進(jìn)一步降低，需要更多的渣油加氫能力來(lái)加工這些原油。
從市場(chǎng)看，一是輕質(zhì)油品的需求和高品質(zhì)油品的硬約束將推動(dòng)煉廠加氫裂化和加氫處理能力的持續(xù)增長(zhǎng)；二是由于非常規(guī)油氣的持續(xù)上產(chǎn)，改變了煉化的既有格局，為降低成本，輕烴最大化作為乙烯原料，煉油廠將更多地提供交通運(yùn)輸燃料，也會(huì)影響未來(lái)柴汽比的進(jìn)一步下降；三是煉油產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)化進(jìn)程將加快，對(duì)煉油企業(yè)的考驗(yàn)更大，只有應(yīng)變性強(qiáng)、能夠及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、適應(yīng)需求變化的企業(yè)才能獲得更大的收益。
從環(huán)境看，受日益嚴(yán)格的環(huán)保因素影響，尤其是城市煉油廠的安全環(huán)保壓力，必然促使煉油廠新建或擴(kuò)建更多的加氫精制和處理裝置。過(guò)去，加氫處理裝置被看作是滿(mǎn)足工藝或環(huán)保法規(guī)要求不得不做的，而不是增加經(jīng)濟(jì)效益的裝置。隨著加氫裝置能力的快速增長(zhǎng)，未來(lái)加氫裝置的經(jīng)濟(jì)性將更多地影響煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益。
2、持續(xù)創(chuàng)新是未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的著力點(diǎn)，應(yīng)更加重視加氫技術(shù)水平的前瞻性研發(fā)
煉油行業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)激烈，行業(yè)外部替代燃料突飛猛進(jìn)，要求煉油業(yè)必須有危機(jī)意識(shí)，通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新來(lái)應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)。一方面現(xiàn)有技術(shù)升級(jí)，另一方面以新技術(shù)突破創(chuàng)造煉油業(yè)的新增長(zhǎng)點(diǎn)。尤其是加氫技術(shù)，我們還沒(méi)有走在世界最前列，面對(duì)未來(lái)加氫裝置加速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，提高加氫技術(shù)水平顯得尤為重要。
一是要立足前瞻。利用納米技術(shù)、現(xiàn)代新材料技術(shù)及第三次工業(yè)革命手段提高加氫催化劑的各種性能；利用學(xué)科間的相互交叉和滲透，由注重單項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新向注重技術(shù)集成創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，從整體上提高加氫技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。
二是要面向未來(lái)。針對(duì)煉廠原料多元化的發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)展適合加工多種原料（常規(guī)原油、超重油、頁(yè)巖油、油砂瀝青、煤、天然氣、生物質(zhì)等）煉油廠的方案和技術(shù)研究，最大限度提高煉油廠加工效益，尤其是重視煤油共煉的加氫技術(shù)。
三是要結(jié)合現(xiàn)實(shí)。在傳統(tǒng)煉油工藝基礎(chǔ)上，結(jié)合低污染物排放、低碳排放和油品高效轉(zhuǎn)化等要求，開(kāi)展多產(chǎn)輕質(zhì)油的催化蠟油加氫和緩和催化裂化集成技術(shù)（IHCC）、Sheer柴油加氫二代技術(shù)和最大量生產(chǎn)餾分油的渣油漿態(tài)床臨氫改質(zhì)技術(shù)（RMD）研發(fā)等。
3、獲得廉價(jià)氫源將是加氫裝置提高競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，煉油企業(yè)應(yīng)做好制氫路線的比選
美國(guó)頁(yè)巖氣革命為其煉油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇，廉價(jià)頁(yè)巖氣為煉油廠提供了更廉價(jià)的燃料和氫源。隨著天然氣產(chǎn)量的不斷突破，美國(guó)天然氣制氫（甲烷蒸汽制氫）的成本已降至歷史最低點(diǎn)，利用廉價(jià)氫可以增加液收以及增產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，為煉油廠帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)EIA測(cè)算，氫氣成本每變化1美元/千標(biāo)立方英尺，加氫裝置的凈收益變化約180萬(wàn)美元。盡管這個(gè)經(jīng)濟(jì)分析不一定那么準(zhǔn)確，也不一定適用國(guó)內(nèi)裝置，但仍啟示我們需要重視氫氣來(lái)源，這將直接影響到加氫裝置的競(jìng)爭(zhēng)力。煉油企業(yè)要積極做好煤制氫、天然氣制氫及煉廠重整氫氣之間的經(jīng)濟(jì)性分析，提高加氫裝置的競(jìng)爭(zhēng)力。
4、催化劑技術(shù)仍將是加氫裝置卓越運(yùn)行的重點(diǎn)，應(yīng)持續(xù)攻關(guān)占領(lǐng)制高點(diǎn)
實(shí)現(xiàn)加氫裝置效益的最大化，最常用且經(jīng)濟(jì)的方法就是催化劑技術(shù)的突破。CLG公司、UOP公司、Criterion催化劑公司、Albemarle公司、HaldorTopse公司和Axens公司等國(guó)外大煉油公司和科研單位，始終重視在新一代加氫裂化系列催化劑開(kāi)發(fā)方面加大技術(shù)創(chuàng)新的投入，使催化劑性能獲得不斷提升。
未來(lái)加氫催化劑體系將呈現(xiàn)兩大特點(diǎn)：一是多目標(biāo)的最優(yōu)催化劑體系，如加氫裂化催化劑要求同時(shí)實(shí)現(xiàn)較高的收率、較長(zhǎng)的催化劑壽命和較低的氫耗。二是專(zhuān)用催化劑體系，如通過(guò)催化裂化原料加氫脫硫、催化裂化汽油加氫或吸附脫硫可滿(mǎn)足對(duì)汽油硫含量的要求，生產(chǎn)出超低硫汽油。目標(biāo)是柴油收率最大化的催化劑體系、專(zhuān)有脫砷催化劑等。
（轉(zhuǎn)載自石化緣）
