助炼企抓绿色机遇再腾飞 做一体化解决方案供应商
——北京安耐吉能源工程技术有限公司战略解析
□ 本刊记者 唐茵
当前中国经济发展进入新常态，全社会对炼油企业关注的重点已从生产过程的节能环保，进一步发展为最终产品的环境友好。同时，环保法规的日趋严格和清洁燃料产品标准的不断升级给炼油技术进步和生产管理带来更严峻的挑战。炼化企业如何在新常态下抢抓新的机遇，踏准绿色发展的节拍，进行挖潜提质增效，借助新的增长点再次实现业务的腾飞？在日前召开的安耐吉2015石油化工技术交流会上，来自北京安耐吉能源工程技术有限公司的专家全面解读了新常态下，炼油行业的机遇及一体化解决方案。
新常态蕴含新机遇 一站式服务最大化效益
截至2014年底，我国炼油能力总量首次突破7亿吨大关，达7.02亿吨，较2013年新增炼油能力3950万吨，同比增长6.0%。安耐吉公司总经理石玉林认为，在新常态下，车用燃料表观消费量仍将增长。汽油需求量随汽车保有量的上升而增加，但受燃油经济性提高、替代燃料用量增加等因素影响，汽油需求增速将减缓，预计2025年达到1.7亿吨左右的峰值；煤油方向，航空周转量持续增长，2030年前航空煤油需求量不会达到峰值；柴油方面，商用车保有水平与美国相当，远高于日本和德国，2017年将达到1.75亿吨左右的峰值。
汽油和柴油是最主要的炼油产品，提升产品质量的总趋势是低硫和超低硫、低芳烃和低碳。目前世界上主要发达国家已经实现了低硫（硫含量≤50ppm）、超低硫（硫含量≤10ppm）产品标准。我国的油品质量与国际先进水平相比还存在一定差距。近年来，雾霾问题引了社会的广泛关注，矛头指向汽车尾气的排放，因此提升油品质量已迫在眉睫，国家也加快了标准升级的步伐。2015年4月28日召开的国务院常务会议确定：2016年1月起，供应国Ⅴ标准车用汽油、车用柴油到整个东部地区11个省市全境；将全国供应国Ⅴ标准车用汽油、车用柴油的时间提前至2017年1月；分别从2017年7月和2018年1月起，在全国全面供应国Ⅳ、国Ⅴ标准的普通柴油。据石玉林介绍，国家有关部门正在研究第六阶段机动车排放标准，即汽油方面，从限硫禁锰转向优化控制烯烃、芳烃含量，这就要求更多的异构烷烃组合；柴油方面，从限硫转向降低多环芳烃含量，调入催化柴油的比例将受限。
此外，芳烃生产是炼油企业实现炼化一体化的必由之路。从目前国内供需情况来看，芳烃市场缺口较大，仍有发展空间。上述趋势对于炼油企业来说既有挑战也有机遇。石玉林认为，炼油企业应该依赖技术创新驱动发展，重点开发具有高效、节能、环保、经济特征的新技术，持续改进催化汽油脱硫、烷基化、异构化；催化柴油转化，柴油超深度脱硫；渣油脱沥青与加氢裂化联合等技术。
作为一家从事炼油、化工技术开发和服务的高科技公司，安耐吉拥有一系列炼油化工和煤化工一体化解决方案，涉及油品质量升级、芳烃生产、装置提质增效等方面，为炼化企业抓住机遇再腾飞提供支持，致力于为企业效益的最大化提供一站式服务。
升级油品拨霾见日 工艺集成打组合拳
安耐吉副总经理熊震霖认为，汽柴油质量升级有许多途径。例如可以通过降低催化汽油在汽油池中的比例，通过蜡油和渣油加氢降低催化裂化原料硫含量而降低催化汽油硫含量，通过改变催化工艺和操作条件降低烯烃含量提高芳烃含量保持汽油辛烷值；在催化汽油加氢脱硫方面，可采用两段流程和三馏分加氢，使用高选择性催化剂，或者与芳烃抽提、噻吩烷基化、醚化等技术组合；可以扩大石脑油资源多产重整汽油提高其在汽油池中的比例；采用高活性催化剂，通过合理的工艺流程，增加C5/C6异构化的效益…… 柴油质量升级同样也可以通过改变原料性质、使用高效催化剂、改造工艺流程等手段来实现。安耐吉通过对上述工艺的研究，针对企业目前生产过程中存在的问题，成功开发出多套工艺技术和优质高效催化剂，有效地破除了企业提质增效的瓶颈。
1．汽油升级，途径多样
据熊震霖介绍，中小型炼化企业以催化装置为核心，催化汽油硫含量通常超过1000×10-6，甚至超过3000×10-6。在催化汽油硫含量较高情况下，要生产国Ⅴ产品时，烯烃饱和程度高，辛烷值损失大，是企业升级油品时的难题。现有催化汽油加氢脱硫技术采用中重馏分汽油加氢，中汽油的辛烷值损失是主要的，超过6个单位，>120℃重汽油的烯烃含量不高，即使饱和后，辛烷值损失也在1个单位以下。
因此，降低催化汽油在加氢时的辛烷值损失，重点是中汽油处理。根据中汽油烯烃含量高、硫化物主要为噻吩类、辛烷值低等特点，安耐吉提出了三种技术路线：一是预处理后，中汽油和重汽油分别在各自合适的工艺条件下加氢脱硫，进行三馏分加氢；二是中汽油萃取蒸馏脱硫；三是中汽油噻吩烷基化，富硫油和重汽油混合加氢。其中，三馏分加氢能降低烯烃饱和，可减少约0.7的辛烷值损失，对现有装置进行简单改造即可实现；中汽油萃取脱硫也是最大程度保留烯烃，达到降低辛烷值损失的目的；中汽油噻吩硫烷基化可以在缓和条件下进行，最大程度保留烯烃，达到脱硫目的，辛烷值损失少。
根据上述技术思路，安耐吉成功开发出了ALG催化汽油选择性加氢、AEDS溶剂萃取加氢脱硫、ALE轻汽油醚化等系列技术。
自2011年以来，ALG技术已广泛应用于山东、东北及浙江等地民营炼油厂以及中海油部分炼厂。采用该技术新建或改造的装置达25套以上，其中21套已投入工业化生产，总加工能力达到1000多万吨，为全国汽油质量升级做出了巨大贡献。近5年来ALG技术在炼化企业的装置应用数量见图1。
由于萃取溶剂既体现分类选择性又体现轻重选择性，在萃取过程中，这两种选择性交叉影响萃取性能。而催化汽油的原料组分极为复杂，有芳烃、烯烃、环烯烃、环烷烃、烷烃、硫化物、氮化物、氧化物等，所含硫化物有硫醇、硫醚、噻吩等，在选择萃聚溶剂方面有着较高的要求，也是决定萃取效果的关键所在。安耐吉经潜心研究开发出的AEDS溶剂萃取复合溶剂选择性高、溶解能力强、抗聚合能力强；开发的萃取蒸馏工艺设备少、占地面积小、装置投资省，流程短、操作简单、系统溶剂藏量少、运行费用低；精制中汽油无需额外水洗，对环境无污染；无返洗液循环，无需外购戊烷；系统操作稳定，不必担心发泡、冲塔；硫抽出率达97%，烯烃抽余率达96%。安耐吉工程部部长姚伟认为，对于催化汽油这种组成复杂的原料，采用萃取蒸馏技术脱硫，优势明显高于采用常规抽提的脱硫技术。
由于自主研发的技术各具优势，安耐吉擅于“打组合拳”进行油品升级。例如，ALG汽油选择性加氢+ALE轻汽油醚化组合工艺、ALG汽油选择性加氢+AEDS溶剂萃取蒸馏脱硫+ ALE轻汽油醚化组合工艺。其中，ALG+AEDS技术的优势表现在：生产国Ⅴ汽油辛烷值（RON）损失＜1；加氢规模缩减30%，H2消耗、能耗大幅下降；现有装置无需改动，只需增加AEDS单元；保留了今后汽油低成本进一步升级的接口。根据汽油国标升级，地炼企业可基于自身资源配置采取灵活、可靠的技术手段，解决汽油升级过程中辛烷值不足的问题。
重整汽油是汽油池的重要组分，具有不含烯烃、硫含量低、辛烷值高等特点，但也是汽油池苯的主要来源。安耐吉针对中小型石脑油加工企业开发了一种简易环烷脱氢技术，可降低催化剂费用、投资和能耗，解决产品苯含量高和液收率低的问题。据实际测算，15万吨加工规模，常规固定床重整装置投资约1亿元，而采用环烷脱氢工艺装置投资约0.6亿元，另外可节省催化剂费用约1000万元。以石脑油生产高辛烷值汽油，装置年效益在5000万元以上。
2．柴油升级，功克难题
据石玉林介绍，催化柴油的改质是柴油质量升级的难题，因为它富含低十六烷值的芳烃组分及难以加氢脱除的硫化物。其中硫化物80%以上为噻吩类，尤其以苯并噻吩（DBT)类居多，最难脱除的为4,6-二甲基二苯并噻吩（4,6-DMDBT），对催化剂要求有独特的活性相结构。
对于催化柴油的改质，可单独或与常三减一馏分混合进行常规中压加氢改质，降低柴油馏分的芳烃含量，提高柴油产品的十六烷值，但是生产的石脑油需要再次加工提高辛烷值。可以将其加氢精制脱硫后再返回催化裂化装置加工，能够部分优化催化裂化装置产品性能，减少柴油产品数量，但是仍无法解决最终得到的催柴馏分油十六烷值提高问题；也可以将催化柴油掺混到高压加氢裂化、渣油加氢处理装置的原料中加工等手段进行处理，但是此类加氢改质工艺带来的是高氢耗问题。安耐吉开发的ADU催化柴油中压加氢转化技术，采用中压加氢裂化工艺从催化柴油生产高辛烷值汽油组分，柴油馏分得到改质。炼油企业需根据自身装置构成、原料性质、各种柴油比例来综合评价，选择最适合的加工路线，也可以在现有装置上改造或新建。目前，已有3套ADU装置在新建和改造中，其中一套ADU装置已建设完成，预计在年内投产。
在ADU技术基础上，安耐吉公司还开发了以VGO为原料同时兼产高辛烷值汽油和高十六烷值柴油的中压加氢裂化技术。加氢裂化技术因环保、产品质量优良、液收高，是中小型石化企业汽柴油质量升级的较佳途径。安耐吉采用对多环芳烃饱和转化为单环芳烃能力很强的精制催化剂，通过工艺条件控制单环芳烃的再饱和，再采用中压下选择性开环裂化能力很强的加氢裂化催化剂的作用，生产高辛烷值汽油馏分，同时得到高质量柴油。经这一工艺处理后得到的汽油，硫含量小于10×10-6，辛烷值超过85；柴油密度低于0.850g/cm，硫含量小于10×10-6，十六烷值超过49。
实现装置提质增效 催化剂大显身手
提高半再生式重整装置效益对于中小型石化企业实现提质增效十分关键，主要包括催化剂更新换代、催化剂分段装填、低压和降压改造、增加反应器、优化工艺流程、扩大重整原料来源等手段。
更换新型高性能催化剂可以提高C5＋收率、提高处理量、增加氢产率、提高芳烃产量以及延长运转周期来达到盈利目的。国产铂铼多金属半再生重整催化剂(AR系列)性能处国际先进水平，是更新换代的理想产品。安耐吉开发的AR-C比对比催化剂：芳产提高3个百分点，芳烃转化率约提高7～8个百分点，相同芳含下液收提高约2～2.5个百分点，积碳速率约降低19%；AR-D催化剂较对比催化剂芳产提高3个百分点，芳烃转化率约提高8个百分点，相同芳含下液收提高约1～1.5个百分点，积炭降低18%。
我国半再生重整装置普遍开工率较低，长期低负荷运转，运行成本较高。利用装置的富裕能力来降压操作，就可以提高装置的经济效益。在其他操作条件不变的情况下，降压操作将会使催化剂的结焦速度加快。这时，采用低积碳速率或高容碳能力的催化剂，可以避免降压操作带来的缩短催化剂再生周期的问题。
积极扩大重整原料油来源，努力改变催化重整主要以直馏汽油为原料的状况，也是提高装置效益的手段之一。焦化汽油、加氢裂化石脑油、催化裂化石脑油等是拓宽重整原料的主要来源，开发具有高活性、高稳定性加氢催化剂的需求十分迫切。安耐吉潜心研究开发出的ANT石脑油加氢精制催化剂采用大孔、低堆比载体，经过特殊处理及新的组元引入制备方法，具有优良的脱硫、脱氮、加氢饱和性能，并具备较高的机械强度。同时，安耐吉为ANT催化剂配套开发了AIG-1和AIG-2/AAG-20保扩剂。该催化剂已经过多套工业化验证。详见表1。
表1 ANT催化剂的工业应用案例
公司名称 装置名称 开工日期
平顶山神马奔腾化工有限公司 10万吨粗苯加氢装置 2010.5
山东陆源化工有限公司 20万吨石脑油加氢装置 2011.8
利津石化 12万吨石脑油加氢装置 2013.8
浙江美福石化 30万吨DCC重汽油加氢精制装置 2014.7
山东奥仕化学有限公司 30万吨石脑油加氢装置 2015
山东东辰石化有限公司 17万吨重整预加氢装置 2015
山东汇丰石化有限公司 60万吨石脑油加氢装置 2015
芳烃生产再挖潜 占领技术制高点
在芳烃生产领域，安耐吉开发出系列技术，大力挖掘国内芳烃生产的潜力。2014年我国PX表观消费量为1864万吨，同比增长12.5%；产量877万吨，同比增长13.9%；进口量增至997.3万吨，同比增长10.2%。对外依存度虽有所下降，但依然高达53.0%。企业需要成本更低、产率更高的二甲苯增产技术来满足需求。与此同时，我国甲醇产能严重过剩，将甲醇、苯、甲苯作为反应原料，合成附加值更高的甲苯、乙苯、对二甲苯等工业所急需的基本有机化工原料，其社会效益和经济效益不可小觑。
基于此，安耐吉开发了轻芳烃加甲基生产工艺和催化剂。据测算，建造一个20万吨的装置，装置投资大约为4000万元，根据目前市场价格，原料成本大约为11.80亿元，加工费用约为0.54亿元，产品（只考虑芳烃）的收入为12.6亿元，每年的效益约合2500万元。此外，安耐吉还拥有甲苯歧化、重芳烃脱烷基、轻重芳烃均化等增产PX工艺，可以组合应用。
在芳烃生产领域，安耐吉公司与浙江大学化学工程与生物工程学院，分别从自身的专业出发，合作开发出了混合二甲苯净化技术和混合二甲苯氧化技术，将会使PTA、PIA的生产成本大幅下降。
随着国内清洁汽油标准的实施，以及石化行业的发展，需要降低汽油中的芳烃含量和获得芳烃产品，芳烃抽提技术是实现这一目标的最佳选择。安耐吉在芳烃抽提领域已进行了多年的研究开发工作，在现有环丁砜芳烃抽提技术的基础上开发了ASAE&ASED芳烃抽提工艺。该工艺的优势表现在以下几方面：一是投资及操作费用低，几乎所有设备和材料都可以由国内供应，投资费用可以大幅度地降低，而且公用工程消耗低，可降低操作费用；二是换热网络优化，能量得到充分利用，可以使单位能耗大幅下降；三是采用溶剂再生新工艺，新技术替代原蒸发再生工艺，不仅可以脱除溶剂分解产生的缩聚物，而且可以脱除酸性物质，既保证循环溶剂质量在较好的水平，大幅减少溶剂的损耗及废渣排放；四是使用专有复合溶剂，相比国内外其他溶剂具有选择性高、溶解能力强、抗聚合能力强、毒性低、腐蚀性小等优点；五是对抽提塔内件进行优化设计，塔设备尺寸较同类装置尺寸小，节约了装置溶剂初装量及备量，易于实现有抽提装置的扩能改造。