摘要： 在展望世界煉油發展趨勢的基礎上，分析了影響煉廠加氫能力及加氫技術的關鍵因素，并對中國煉油產業及未來加氫技術的發展進行了展望，提出了提升加氫裝置競爭力的建議（作者：史昕等 中國石化集團公司經濟技術研究院）。
一、世界煉油發展趨勢及加氫能力預測
1、世界煉油能力持續增長
2013年，世界煉油能力已經達到47.9億噸/年。盡管全球經濟危機導致一些煉油項目延遲甚至取消，但2011-2013年全球煉油能力年增長速度仍分別為1.73%、0.74%和1.14%，預計2013-2030年將以年均1%的速度增長，2015年、2020年和2030年世界煉油能力將分別達到49億噸/年、52億噸/年和56億噸/年，見圖1。
2、世界煉油產業格局發生變化
2000年前，世界煉油工業格局基本處于北美、西歐、亞太“三足鼎立”狀況，三個地區煉油能力約占全球的70%。進入21世紀以來，隨著中東煉化工業的崛起、亞太地區市場的繁榮和美國頁巖氣技術的突破，世界煉油產業格局重新洗牌。預計到2030年，亞太地區煉油能力占比將達到35%，中東將與歐洲比肩。歐洲是唯一煉油能力減少的地區，將核減能力2 000萬噸/年以上，亞太增長最多，約4.7億噸/年；其次是中東，增長3億噸/年以上。
3、世界煉油裝置結構調整加快
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的關鍵要素分析
原料、產品、環保和效益是近、中期國內外煉油技術發展的主要推動力，煉油技術的進步與原料側、產品側的變化，以及環境的新要求和提高煉廠效益等緊密相關。
1、原油重質化、劣質化將驅動加氫技術的發展和應用
未來原油品質總體呈現劣質化和重質化。據預測，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%。增量原油的品質將呈現兩極化的態勢：由于致密油的快速上產，使美國的原油產量增長到2013年的4.5億噸/年，致密油已占25%以上的產量。致密油屬輕質低硫原油，API大致在40左右。因此，由于美國致密油的增產，2015年前將使北美地區原油的API提升0.7，但中長期看北美地區的原油產量增長將更多來自于加拿大油砂，預計到2030年北美地區的原油API將下降1.6。
劣質重質原油高效轉化技術將不斷進步，渣油加氫技術的開發和應用將日益廣泛，沸騰床加氫裂化技術在重質原油及油砂瀝青加工方面的工業應用需求呈增長趨勢；漿態床渣油加氫技術研究已取得突破，預計也將結合工業應用進一步得到完善和發展。
原油重質化、劣質化也將促使煉油廠加氫裝置的增加和擴能。2013-2030年加氫處理能力的年均增長率將達到1.70%，遠高于煉油能力增速，見表1和圖2。
2、輕質油品需求增長將推動加氫能力快速增加，亞太和中東地區增量最大
據預測，2012-2030年，全球石油產品需求年均增速約1.31%，石油產品新增需求量將達10億噸；中間餾分油年均增速將高達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。輕質油品的需求增長將推動加氫裂化能力以約2%的年均增速快速增長，遠高于一次原油加工能力的增速。全球對中間餾分油的需求將促使煉油廠通過增加其產量來提高效益，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2.20%，高于加氫精制/處理的增速。
石油產品需求增量最多的地區主要是亞太和中東。預計，2012-2030年，在全球石油產品需求量增加的10億噸中，亞太地區增量最大，約占50%左右；中東和前蘇聯等地區增速較快，占全球的比例持續提高。相應地，這些地區的加氫能力也會增長較快，亞太地區約占全球新增加氫能力的41%，中東和前蘇聯地區分別約占25%和12%。
3、日益嚴格的環保要求將促使加氫裝置在煉油廠發揮更大的作用
有數據顯示，未來油品質量將趨于嚴格。近期內全球約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。歐盟國家已要求柴油硫含量不大于10 ppm，美國要求不大于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。各地日趨嚴格的油品質量要求必然促使企業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到2.4億噸/年，其中增長前三位的是亞太、拉美和中東地區，新增量分別占全球同期新增能力的45%、27%和21%；全球將新增柴油加氫精制能力5.3億噸/年，其中增長前三位的是亞太、中東和俄羅斯中亞地區，新增量分別占全球同期新增能力的43%、24%和13% ，見圖3、圖4。
4、煉廠低毛利將不斷驅使加氫技術向低成本和高附加值方向發展
從煉油效益來看，盈利水平不足已成為全球煉廠的共同問題，且該狀況將長期存在。尤其是為解決氣候變暖和能源安全問題，鼓勵新能源發展，各國政府對化石能源的補貼將會減少或取消，這對于成本不斷增長的煉油業來說更是雪上加霜。
為提高煉廠效益，從加氫技術發展趨勢上看，一方面要通過加氫技術自身的進步和價值鏈分析，將日益苛刻化及多樣化的原料盡可能地轉化為高附加值的目標產品，向價值最大化方向發展；另一方面要通過應用新型催化材料技術、新型制氫與儲氫技術等，降低生產成本，獲取最大的經濟效益。
三、中國煉油產業的發展約束及對加氫能力的影響
1、整體過剩及結構調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
煉油工業是我國能源工業中的關鍵行業，既涉及我國經濟和社會發展的能源安全，也對提高能源效率和減少污染物排放影響重大。
2013年我國加工原油4.78億噸，煉油能力達到7.11億噸/年，開工負荷率由2010年的75%降到了67.5%。盡管我國已成為僅次于美國的全球第二大原油消費國和煉油國，但開工負荷卻遠低于美國的86.0%和全球80.4%的平均水平。應對煉油能力整體過剩將使一次加工能力增速減緩，預計到2020年，中國煉油能力將保持在8億噸/年左右。
我國煉油裝置結構的特點：一是催化裂化比例較高，而加氫裂化、催化重整比例較低，以多生產輕質油品為目標，未來加氫裂化能力將持續增長，預計到2020年，中國的加氫裂化能力將達到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年全國生產石油焦2 356萬噸，未來以提高原油使用效率為目的，重油加氫轉化能力將有較大幅度提高。
2、油品質量升級及環境約束的雙重壓力將促使加氫精制能力快速增加
隨著未來中國城鎮化的推進和相關產業的發展，對輕質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步增長；同時，嚴重的霧霾天氣已引起政府及民眾對環境治理的高度重視，要求煉油企業必須積極應對，轉變發展方式。油品質量不斷升級以及降低生產過程中的“三廢”排放都將推動加氫精制能力的快速發展。預計到2020年，加氫精制將達到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、結論與建議
1、綜合資源、市場和環境分析，未來10～20年加氫技術將大有作為
從資源看，國內石油開采難度不斷加大，生產成本呈現逐年上升趨勢。預計未來10年，國內原油產量將維持在2億噸左右。隨著進口原油中的中東原油API進一步降低，需要更多的渣油加氫能力來加工這些原油。
從市場看，一是輕質油品的需求和高品質油品的硬約束將推動煉廠加氫裂化和加氫處理能力的持續增長；二是由于非常規油氣的持續上產，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輸燃料，也會影響未來柴汽比的進一步下降；三是煉油產業的市場化進程將加快，對煉油企業的考驗更大，只有應變性強、能夠及時調整產品結構、適應需求變化的企業才能獲得更大的收益。
從環境看，受日益嚴格的環保因素影響，尤其是城市煉油廠的安全環保壓力，必然促使煉油廠新建或擴建更多的加氫精制和處理裝置。過去，加氫處理裝置被看作是滿足工藝或環保法規要求不得不做的，而不是增加經濟效益的裝置。隨著加氫裝置能力的快速增長，未來加氫裝置的經濟性將更多地影響煉油廠的經濟效益。
2、持續創新是未來產業發展的著力點，應更加重視加氫技術水平的前瞻性研發
煉油行業內部競爭激烈，行業外部替代燃料突飛猛進，要求煉油業必須有危機意識，通過持續創新來應對競爭。一方面現有技術升級，另一方面以新技術突破創造煉油業的新增長點。尤其是加氫技術，我們還沒有走在世界最前列，面對未來加氫裝置加速發展的態勢，提高加氫技術水平顯得尤為重要。
一是要立足前瞻。利用納米技術、現代新材料技術及第三次工業革命手段提高加氫催化劑的各種性能；利用學科間的相互交叉和滲透，由注重單項技術創新向注重技術集成創新轉變，從整體上提高加氫技術水平和經濟效益。
二是要面向未來。針對煉廠原料多元化的發展趨勢，開展適合加工多種原料（常規原油、超重油、頁巖油、油砂瀝青、煤、天然氣、生物質等）煉油廠的方案和技術研究，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。
三是要結合現實。在傳統煉油工藝基礎上，結合低污染物排放、低碳排放和油品高效轉化等要求，開展多產輕質油的催化蠟油加氫和緩和催化裂化集成技術（IHCC）、Sheer柴油加氫二代技術和最大量生產餾分油的渣油漿態床臨氫改質技術（RMD）研發等。
3、獲得廉價氫源將是加氫裝置提高競爭力的關鍵，煉油企業應做好制氫路線的比選
美國頁巖氣革命為其煉油產業的發展帶來新的機遇，廉價頁巖氣為煉油廠提供了更廉價的燃料和氫源。隨著天然氣產量的不斷突破，美國天然氣制氫（甲烷蒸汽制氫）的成本已降至歷史最低點，利用廉價氫可以增加液收以及增產高附加值產品，為煉油廠帶來更好的經濟效益。據EIA測算，氫氣成本每變化1美元/千標立方英尺，加氫裝置的凈收益變化約180萬美元。盡管這個經濟分析不一定那么準確，也不一定適用國內裝置，但仍啟示我們需要重視氫氣來源，這將直接影響到加氫裝置的競爭力。煉油企業要積極做好煤制氫、天然氣制氫及煉廠重整氫氣之間的經濟性分析，提高加氫裝置的競爭力。
4、催化劑技術仍將是加氫裝置卓越運行的重點，應持續攻關占領制高點
實現加氫裝置效益的最大化，最常用且經濟的方法就是催化劑技術的突破。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發方面加大技術創新的投入，使催化劑性能獲得不斷提升。
未來加氫催化劑體系將呈現兩大特點：一是多目標的最優催化劑體系，如加氫裂化催化劑要求同時實現較高的收率、較長的催化劑壽命和較低的氫耗。二是專用催化劑體系，如通過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足對汽油硫含量的要求，生產出超低硫汽油。目標是柴油收率最大化的催化劑體系、專有脫砷催化劑等。
（轉載自石化緣）
