把含有硫、钙等杂质的黑色黏稠的劣质重油,变为透彻清亮如矿泉水般的清洁汽柴油,炼油工业让“工业血液”原油实现了造福人类的神奇嬗变。
回顾中国炼油工业史,大庆原油炼制会战及载入史册的“五朵金花”(催化裂化、催化重整、延迟焦化、尿素脱蜡、炼油催化剂和添加剂)格外耀眼。正是这些关键技术攻关,使中国炼油工业从无到有,告别了“洋油”时代。将有限的原油资源吃干榨尽,把进口劣质重油原料变废为宝……从无铅汽油起步,中国用10多年时间走完发达国家20多年走过的油品升级历程。
由于我国炼油装置结构不同于国外,重油催化裂化占比较大,导致我国车用汽油组分中,催化裂化汽油占比高达74%。而催化裂化汽油中烯烃含量达45%左右,硫含量在100ppm至1000ppm之间,使得催化裂化汽油需要脱硫和降烯烃同时进行才能达到清洁油品标准。
然而,催化裂化汽油中的烯烃正是汽油辛烷值(汽油标号)的主要贡献者。在常规加氢脱硫过程中,烯烃容易被饱和成烷烃,造成汽油辛烷值损失,会导致油品达不到国Ⅳ、国Ⅴ要求。我国汽油质量升级需要同步实现降低催化裂化汽油硫和烯烃含量及保持辛烷值三重目标,无法借鉴欧美国家技术路线,必须开发自主知识产权技术。相比之下,升级到同等标准,我国油品升级面临的困难要比国外多很多。
油品质量升级是关系国计民生的大事,国家迫切需要改善油品质量、提供经济高效的汽油质量升级技术。中国石油围绕清洁油品升级技术,加强顶层设计,布局汽柴油加氢催化剂等攻关。中国石油石油化工研究院联合中国石油大学等,依托国家973项目、国家自然科学基金项目和中国石油集团重大科技专项,历时12年攻关,自主创新开发了脱硫、降烯烃并保持辛烷值催化汽油清洁化成套技术,并依托工程建设公司华东设计分公司和大连设计分公司,在玉门石化、大港石化、乌石化等实现大规模应用,有效满足油品升级的需求。
油品升级,深度脱硫是关键。针对催化汽油硫含量高的特点,中国石油在揭示催化裂化汽油中含硫化合物和烯烃的分布规律及催化转化行为基础上,开发了“全馏分催化汽油预加氢—轻重汽油切割—重汽油选择性加氢脱硫—接力脱硫”分段加氢脱硫新工艺,实现了催化汽油不同含硫化合物的高选择性脱除。
如何在降低烯烃含量的同时保持汽油辛烷值?攻关团队研究烯烃定向转化为高辛烷值组分的新途径,开发出新的高选择性加氢脱硫系列催化剂,实现了重汽油中大分子硫醚及噻吩类含硫化合物的高选择性深度脱除。特别是轻汽油醚化技术,可提高辛烷值2.2个单位。
由于各炼厂催化汽油硫、烯烃含量和辛烷值差异很大,对脱硫、降烯烃、保持辛烷值的需求各有不同,如何满足多元化的需求?攻关团队根据不同炼厂催化汽油性质和产品质量要求,将分段脱硫、醚化和烯烃芳构化(辛烷值恢复)技术有机耦合,形成了三种工艺模式,满足了中国石油各炼厂汽油质量升级的不同需求。
“十二五”期间,中国石油炼油科技实现跨越式发展:攻克环烷基稠油生产高端产品深加工技术国际性难题,实现了我国稠油深加工技术从空白到国际先进的历史性跨越,2011年度收获中国石油历史上炼油领域第一个国家科技进步一等奖;炼油主体系列催化剂和千万吨级大型炼厂技术取得重大突破;高性能炼油催化材料及绿色制备技术以及高档润滑油、沥青等取得重大突破,高档系列内燃机油复合剂研制和工业化应用2012年荣获国家科技进步二等奖;为中国石油新一轮汽油质量升级提供了重要支撑的催化裂化汽油加氢系列催化剂和工艺设计成套技术,2015年荣获国家科技进步二等奖。