砥砺奋进四十年 炼油工业换新颜

杨启业，徐承恩

(中国石化 工程建设有限公司，北京 100101)

改革开放40年以来，中国国民经济一直高速发展，加上城镇建设进度的加快，社会对油品的需求增加很快，为炼油工业的高速发展带来了机遇。随着科研能力的增强、炼油经验的积累、引进技术和对外交流机会的增多，炼油工业的创新能力迅速提高。在这两种因素的驱动下，中国炼油工业的技术发展取得了举世瞩目的成就，现在中国已成为仅次于美国的第二炼油大国。

《石油学报(石油加工)》的创刊与改革开放同步，也有近40年的历史，成为炼油工业的主要科技刊物。《石油学报(石油加工)》对弘扬科学精神、传播科技知识、推广炼油科技成果的应用起到了十分重要的作用，对炼油工业的发展和进步作出了重要贡献，已成为广大石油工作者必读的科技刊物之一。

本文拟对改革开放40年来炼油工业的发展和进步做一扼要的介绍，以使人们对中国炼油工业的进展有一个比较全面的了解，也许也有利于对中国特色社会主义优越性的理解和更加坚定对“四个自信”的信心[1]。

1 中国炼油工业的发展和进步

改革开放以来，中国炼油工业的发展和进步主要体现在以下几个方面。

1.1 炼油产能的增加和大型炼油厂的建设取得了显著成就

改革开放初期，中国的炼油产能仅有1亿吨/年左右。到2018年，中国的炼油产能已达到8.31亿吨/年，年原油加工量达到6.04亿吨，不仅满足了国内对油品的需求，还有部分油品可供出口，这样的发展速度在世界上是绝无仅有的。

改革开放以前，中国国营炼油厂的规模只有250万吨/年，炼油厂的规模小，经济效益比较差。

炼油厂规模大型化具有投资省、占地少、能耗低等许多优点。要迅速增加炼油产能，建设大型炼油厂是必由之路。从改革开放到2018年，中国已建成28个千万吨级炼油厂，产能达到3.7亿吨/年，占总产能的44.5%。据2018年统计，全世界原油加工能力在2000万吨/年以上的炼油厂共有32座，中国就占了5座，即中国石化的镇海炼化、茂名炼化；中国石油的大连炼化；中海油的惠州炼化；以及民营企业恒力公司炼化。

炼油厂大型化必须有装置大型化作为基础。如果一个大型炼油厂是由许多小装置拼凑而成，不能体现大型炼油厂的规模效应，甚至会产生很大的浪费。中国的装置大型化工作已取得了很多成果，单系列的常减压蒸馏装置规模已达1200万吨/年，催化裂化装置达480万吨/年，催化重整装置达200万吨/年，加氢裂化装置达400万吨/年，渣油加氢处理装置达390万吨/年，延迟焦化装置达420万吨/年，都已达到世界级规模。

随着炼油厂大型化，炼油厂的功能也有所转变。改革开放前炼油厂只生产油品；现在炼化一体化建设已成为常态。炼化一体化建设具有资源可以充分利用，节省化工原料储运费用的优点。建设炼化一体化相比建设同等规模的炼油厂加化工厂可以节约投资约25%左右，经济效益更好；而且产品多样化，能及时适应市场的需求变化。中国千万吨级炼油厂一般都配备有乙烯或芳烃的生产和加工装置，经济效益都得到了较好的改善。

1.2 炼油技术已达到世界水平，某些技术已处于领先地位

改革开放以前，中国采用的炼油技术主要还是20世纪60年代自主开发的“五朵金花”，虽然不断有所改进，但从总体上看与世界水平仍有较大差距。改革开放以后，党和国家的政策极大地调动了科技人员的积极性，对外交流和引进技术的增多加深了我们对世界炼油技术的了解，也找到了与世界先进水平的差距，从而下定了赶超的决心。经过多年的努力，中国的炼油技术已经赶上了世界水平，可以完全应用自主技术建设千万吨级炼油厂，炼油厂所需的大型设备、高温高压设备的国产化率已高达92%，催化剂、助剂等都可以立足于国内，有些处于世界领先水平的炼油技术和催化剂已向国外出口。

中国炼油科技工作40年来取得了丰硕的成果，为中国炼油工业的高质量发展提供了有力的支撑。如渣油催化裂化技术的成功开发为中国的渣油加工开创了一条新的路径，由于其轻质油收率高、经济效益好，迅速得到了推广应用，已成为中国渣油加工的主力工艺；多种汽柴油加氢精制和加氢改质工艺的成功开发为国内油品质量的升级换代起到了十分重要的推动作用；又如MTBE成套生产技术的成功开发和迅速推广应用大大缩短了中国取消加铅汽油的时间。

2 中国取得重大成果的技术工艺

改革开放以来，中国已向国外出口或具有重大潜在竞争力的工艺有以下几项[2]。

2.1 催化裂解(DCC、DCC-plus)工艺

催化裂解技术应用催化裂化工艺，是以重质烃为原料生产低碳烯烃的新技术。中国自主开发了裂解性能优异的DCC催化剂，优化了DCC的操作条件(如：反应温度、剂油比、剂油接触时间、提升管的烃分压等)，使丙烯的收率高达17%～22%。DCC不仅具有较好的经济效益，而且拓宽了生产烯烃的原料，已经被世界公认为是中国独创的先进技术。自1987年中国第1套工业生产装置成功投产之后，这一技术已经出口到泰国、沙特阿拉伯等国家，最大的装置规模已达到460万吨/年。

2.2 芳烃生产成套技术

芳烃是石化产品的重要原料，用途极为广泛。芳烃生产成套技术包括催化重整、芳烃抽提、甲苯歧化和烷基转移、二甲苯异构化、二甲苯吸附分离等多种工艺，集成度很高。全球只有两家专利商(美国的UOP和法国的Axens)能提供这种技术。2013年，海南炼油厂采用拥有中国自主知识产权的技术建设了规模为60万吨/年的芳烃生产装置，且一次投产成功。中国成为全球第3个拥有芳烃成套技术的国家。与引进技术相比，海南炼油厂芳烃联合装置的重芳烃转化率提高了70%～80%，二甲苯选择性提高了7%～8%，芳烃资源利用率提高了5%，单位产品综合能耗降低了28%，中国的芳烃生产技术具有较大的国际竞争力。

2.3 多产异构烷烃催化裂化(MIP)工艺

多产异构烷烃催化裂化(MIP)是一种生产优质催化裂化汽油的新工艺。MIP工艺首创了利用变径提升管反应器构建了裂化和转化(异构化和氢转移)两个反应区，大幅度降低了催化裂化汽油的烯烃含量，增加了异构烷烃的含量，结果使催化裂化汽油的辛烷值不降反升，提升了催化裂化汽油的质量。催化裂化汽油是中国数量最大的汽油组分，其质量对整个汽油生产具有重要影响，因此，这一新技术一出现就受到炼油企业的重视。到2018年，MIP技术已为全国提供了50%的车用汽油。

2.4 逆流连续催化重整技术

以前，全球能够提供连续催化重整技术的只有美国的UOP和法国的Axens，其技术都采用反应物料和催化剂顺流流动的方式。中国在深入研究重整反应机理后提出了反应物料和催化剂逆流流动的连续重整工艺。这一改进可使反应速率较低的重整反应在新鲜催化剂上进行，使催化剂的使用更为合理。此外，该技术还对重整反应器的结构做了重大改进，取消了闭锁料斗，改为用料腿密封，使操作更为简单和可靠。2013年，济南炼油厂建成了 60万吨/年逆流连续重整装置，一次投产成功；之后又相继建成了几套规模更大的逆流连续重整装置，形成了具有中国特色和自主知识产权的连续重整技术。

2.5 吸附脱硫(S Zorb)工艺

吸附脱硫原是美国一家公司开发的技术，中国曾经引进了一套，投产以后发现这一技术的操作周期很短，两个月左右就要停工检修，与能长周期操作的催化裂化等汽油生产装置不相匹配，因此中国买断了这一专利，下决心进行二次开发，不久就取得了很好的效果。开发的吸附剂的吸附效率和剂耗都优于引进的吸附剂。经过对引进装置的工艺设备、自动控制、工艺配管等进行一系列改进以后，操作周期延长到3年以上，已能与催化裂化等装置相匹配。S Zorb技术已成为对引进项目消化吸收，进行再创新的典范。

吸附脱硫与加氢精制相比，投资低、氢耗小、能耗低，具有较好的经济性。另外一个突出的优点是加工过程中辛烷值损失小，不到1个单位，也优于加氢精制。因此，这一技术受到了炼油企业的青睐。到2018年，国内已建成36套，总处理量达4780万吨/年，约占催化裂化汽油的50%。

3 油品质量升级换代的速度加快，已赶上世界水平

3.1 汽、柴油质量标准的升级

汽、柴油是炼油工业产量最大的产品，其质量对环境的影响很大，所以，油品质量升级的重点是提升汽、柴油的质量[3]。

改革开放前，中国的油品质量标准一直沿用20世纪60年代制定的标准，多年没有修改。这些标准显然已经不能适应越来越严格的环境保护要求，提升油品质量标准已成为当务之急。

汽油质量标准升级的主要趋势是取消含铅汽油，降低汽油中硫、烯烃、芳烃、苯的含量；柴油质量升级的趋势是降低硫和多环芳烃的含量。这种趋势全球各国比较一致，中国也不例外。

中国汽油质量的升级首先从取消含铅汽油开始。1993年，中国制定了无铅汽油行业标准(SH 0041-93)。到2000年1月，中国全部取消了含铅汽油的生产和销售。取消含铅汽油的过程美国用了21年，日本用了12年，而中国只用了7年。

进入21世纪以来，根据中国的实际情况并参考国外先进标准，从2013年到2016年，中国连续公布了国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ和国Ⅵ四个标准。2018年实施的国Ⅴ标准汽油中硫的质量分数已降至不大于10 μg/g，烯烃的体积分数降至不大于24%，芳烃的体积分数降至不大于40%，苯的体积分数不大于1%，已与国际标准接轨。2019年开始实施的国Ⅵ标准汽油中烯烃的体积分数又降至不大于18%，芳烃的体积分数不大于35%。

车用柴油的质量升级基本上与车用汽油同步，2017年开始实施的车用国Ⅴ标准柴油已将硫的质量分数降至不大于10 μg/g，多环芳烃的体积分数不大于11%，也已达到世界水平。

3.2 中国采取加快油品质量升级的措施

为了加快油品质量的升级换代，中国采取了以下主要措施：

(1)调整炼油厂装置结构以适应油品质量升级的需要

装置结构的调整主要是增加生产高辛烷值汽油组分装置和汽、柴油加氢精制，加氢改质装置的产能。据统计，从2005年到2016年，中国催化重整的产能从一次加工能力的6%增加到11%；加氢裂化能力从6%增加到10%；加氢精制能力从21%增加到46%。

(2)开发多种新技术引领汽油质量升级快速前进

中国开发的汽、柴油改质技术除了上述的MIP、S Zorb以外，还有可以降低催化汽油烯烃含量和提高辛烷值的催化轻汽油醚化技术、多产清洁汽柴油的加氢裂化技术、提高催化裂化柴油十六烷值的加氢改质技术，以及适用于各种不同情况的汽、柴油加氢精制技术。这些技术都为汽、柴油质量升级做出了重要贡献。

(3)优化催化裂化原料

用加氢技术改善催化裂化原料质量可得到增加轻质油收率、改善汽柴油质量和有利于环境保护等一举三得的好处。改革开放以来，中国炼油企业增加了多套催化裂化原料加氢装置，在提高油品质量和经济效益方面取得了良好效果。

油品质量升级步伐的加快已使中国油品质量赶上世界水平，具有国际竞争能力。2018年，中国已出口成品油4608万吨，改变了改革开放前只能出口原油、经济效益低微的局面。

4 炼油厂节能取得了显著成效

1978年，石油工业部炼油司对国内外炼油厂的能耗进行了一次调查，结果发现中国炼油厂的能耗与国外炼油厂差别很大，如：就常减压蒸馏装置的能耗而言，法国东日炼油厂常减压蒸馏装置每吨油的能耗只有42 kJ，而中国上海炼油厂1号常减压装置每吨油的能耗为103.7 kJ，说明炼油厂节能的潜力很大。因此，石油工业部决定以上海炼油厂1号蒸馏装置为试点进行节能改造。

经过讨论分析并根据当时的条件，对上海炼油厂1号蒸馏装置采取了以下节能措施：

(1)调整常压分馏塔和减压分馏塔的塔顶回流和中段回流的取热比例，在保证分馏精确度的前提下，尽量多用温位高的中段热回流取热。

(2)应用“窄点”理论编制换热流程优化程序，对原油的换热流程进行了改造。

(3)提高加热炉效率。方法主要有：对流段的部分炉管改用钉头管，以扩展传热面积；在对流室加装吹灰器；增加空气预热器以提高进炉空气的温度；加装氧气分析仪，以控制过程空气系数。

(4)减压塔换用压降小的网孔塔盘，以降低塔内真空度。

(5)充分利用低温热源，如：蒸馏塔顶回流，并与原油换热。

1979年9月，上海炼油厂利用1号蒸馏装置的停工检修时间完成了节能改造。开工后进行的标定结果表明：每天的处理量由7560吨提高到9070吨；原油换热温度由250 ℃提高到290 ℃；加热炉效率由70%左右提高到84%～88%；每吨油的炼油能耗由103.7 kJ下降至74.8 kJ，降低了38%，取得了较好的效果。

石油部以此为契机在全国推广上海炼油厂的节能经验。到1982年，全国已有28个炼油厂的蒸馏装置参考上海炼油厂的经验进行了节能改造。

随着工艺设备效率的不断提高、高效机泵的推广应用、各种优化软件的编制、精细管理的不断深化，中国炼油厂的能耗不断下降[4]。2018年，中国石油化工总公司所属的58套蒸馏装置每吨油的平均能耗为36.4 kJ，已达到世界同类装置的水平。

5 炼油厂建设模式改进，面貌焕然一新

从20世纪50年代到70年代，中国炼油厂的建设模式一直仿照原苏联炼油厂的模式，存在占地多、投资多、人员多的缺点，严重制约了中国炼油工业的发展。随着改革开放的深入，引进项目和对外交流大大增加，中国炼油工作者拓宽了视野，激发了对炼油厂模式进行改进的想法。

20世纪90年代建设的福建炼油厂成为中国炼油厂模式改进的第一个试点。福建炼油厂的规模为250万吨/年，有14套生产装置和相应的公用工程。在福建炼油厂建设模式的改进中，主要采取了下列措施：

(1)优化全厂的总平面布置。经过讨论分析，大家一致认为过去炼油厂存在“三多”缺点的主要原因是炼油厂的总平面布置不合理。新的总平面布置在有利生产、方便检修、保证安全、符合国家有关标准和规定的前提下采用装置按功能分区、密集布置；取消大马路、大管廊；建筑物按功能合并，不搞“小土地庙”。

(2)生产装置和公用工程采用集中控制。每个装置和公用工程单元不设独立的控制室、配电间。

(3)管线和电缆采用架空敷设以便于检查、检修并且节约用地。

(4)全厂采用扁平化管理模式，减少管理层次。

炼油厂建设模式的改变使福建炼油厂的占地面积减少了30%，工厂系统管线长度减少了20%，投资节省了6%，不仅经济效益好，而且为炼油厂今后的信息化建设奠定了基础。

福建炼油厂建设模式的成功试点为炼油厂建设起到了示范作用，此后中国新建炼油厂都是按照这种模式建设的[5]。

6 信息化建设提升了炼油工业的生产和管理水平

近年来，炼油工业的信息化建设已经初见成效，在提升炼油工业的生产和管理水平、增强竞争力方面起到了积极的推动作用[6]。

炼油工业的绝大多数生产装置都配备了DCS自动化控制系统，还有不少装置配备了APC先进控制系统，提高了产品质量和合格率，使操作更为平稳。

在生产管控层面，通过生产执行系统(MES)、生产优化技术、生产调度系统的建立与运行，提升了管控水平及工作效率。

在管理经营层面，中大型炼油企业普遍应用了企业资源计划管理系统(ERP)，很好地支撑了采购、销售、财务、资金等业务的高效运作。同时，通过构建电子商务系统实现物资网上采购，提高了采购效率，节约了采购成本。

中国石化九江石化和镇海炼化已分别入选2018年和2016年国家工信部智能化制造试点示范企业。

7 思考与展望

综上所述，改革开放以来，炼油工业在多个方面取得了可喜成绩，使炼油工业的面貌发生了很大变化。但我们也应当清楚地看到，在前进的道路上，炼油工业还会遇到各种严峻的挑战需要勇敢面对。如：炼油产能现在已经严重过剩，但新的产能还在迅速增加；另一方面，由于替代燃料和电动汽车的生产使油品需求的增速已经变缓，甚至以后可能会出现负增长，炼油工业如何化解这种局面是一个大难题。又如：流程工业的竞争能力将与智能化建设水平密切相关，而中国炼油工业的智能化建设尚处于初级阶段，如何加快智能化建设、抢占先机、提高竞争能力也将是炼油工业面临的一个难题。估计今后还会出现类似的难题需要我们勇敢面对、圆满解决。

相信在党和政府的英明领导下，依靠中国特色社会主义制度的优越性，在全体炼油员工的团结一致、奋发图强的努力下，我们一定会使中国炼油工业继续高质量发展，在国际上取得优势地位。