院士观点：新型炼油厂的技术集成及绿色生产技术
恒力石化和浙江石化两大民营炼化企业相继投产和后续大型炼化项目进入规划设计阶段，未来中国炼油产能过剩问题将更加突出。中国现有多数炼油厂布局分散，单体规模小，先进产能略有不足，有些还随着城镇化建设形成了“城市型”炼油厂的特征，可持续发展空间有限。按照国家产业规划与政策的要求，在安全环保和经济效益的共同驱动下，中国“中小型”炼油厂和“城市型”炼油厂加速向园区整合，分批分步进行减量整合转移至园区，并加快向下游延伸，由“一油独大”转向“油-化并举”，实现新旧产能转换。
市场需求的显著变化对能源结构调整影响巨大，促使中国炼油厂逐步向化工转型发展。炼油厂在园区化和基地化建设过程中，可借助园区可获得油、煤、气等多种资源优势，逐步向原料多元化和产品多元化发展，从而实现炼油厂的“油-煤-气化”的结合。
无论现有炼油厂还是新建炼化基地，都要创造新业务、新业态、新模式。资源高效利用、绿色生产和能源综合利用等技术的集成优化，成为新型炼油厂提升可持续发展水平的重要途径。
一资源高效利用
1轻烃资源利用
◉（1）一体化轻烃回收技术
为进一步提高轻烃资源利用率和投资效率，SEI开发了一体化轻烃回收技术，主要创新和集成点体现在：
①饱和轻烃的综合回收。
②催化裂化分离与轻烃回收实现一体化。
◉（2）C2资源进一步回收利用
C2资源主要包括以乙烷为主的饱和干气和以乙烯为主的不饱和干气。不饱和干气一般采用去乙烯装置回收，或采用稀乙烯法合成乙苯来实现此部分资源利用。富乙烷饱和气资源主要作为乙烯装置裂解原料，但在没有乙烯装置的企业，这部分富乙烷气只能用作燃料气，造成了资源的浪费。
SEI开发了基于气相原料的稀乙烯气生产技术。该技术将炼油厂富乙烷气裂解为富含乙烯的烃类混合物，经由优化的分离工艺，不需深冷就可以获得满足下游乙苯单元进料需求的粗裂解气。相对于以往的炼油厂干气（富乙烯气）法生产乙苯/苯乙烯，该创新技术的原料不再仅限于富乙烯气，而是拓展到了以富乙烷气为代表的饱和干气，且丙烷、饱和液化气也可以用作原料。
◉（3）炼油厂液化气资源的利用
对于炼油厂液化气资源的利用方案众多，但主要包括烷烃脱氢技术、选择性叠合技术、固体酸烷基化技术、烯烃催化裂解技术（OCC）、多元醇技术等。为应对2020年即将推行的国家乙醇汽油政策，目前可采用异丁烯/叔丁醇直接氧化法工艺，生产甲基丙烯酸甲酯（MMA）及其聚合物，经济效益比较好。下图是炼油厂液化气典型综合利用方案图。
2石脑油资源利用
炼油厂石脑油资源来源较广，在燃油型炼油厂中主要用于生产汽油调和组分，在炼化一体化企业中，除小部分调和汽油外，大部分作为乙烯裂解原料和芳烃原料。由于乙烯原料、芳烃原料和汽油池对石脑油的组成有较高的选择性，不同的原料组成得到的目的产品收率或性质差异较大。对石脑油资源进行有效分离和高效转化不仅可实现资源的“物尽其用”，同时能明显提高企业的经济效益。
石脑油分离主要以直馏石脑油为原料，采用蒸馏分离或吸附分离等技术分离出富正构烷烃馏分、富异构烷烃馏分、富环烷和芳烃馏分，分离技术的选择取决于目标产品的回收率或对产品的杂质要求。石脑油的转化主要是采用流化催化裂化和裂解炉工艺生产乙烯、丙烯。
3芳烃资源利用
对于不需要甲苯产品的企业，可以采用甲苯择形歧化技术生产苯和二甲苯，也可以通过甲苯甲醇甲基化技术生产二甲苯。与传统的甲苯选择性歧化工艺相比，甲苯甲醇甲基化技术最大的优势是以甲苯和低成本的甲醇作为原料，生产出高浓度的二甲苯。该技术将煤化工和石油化工有机结合起来，拓展了PX生产的原料范围，可以有效缓解芳烃生产和乙烯生产过程对石脑油资源的争夺，促进煤化工、天然气化工和石油化工的平衡发展。
炼油厂转型生产化工原料的同时，也副产了大量的C7、C9、C10等芳烃资源。主要利用途径有：
①作为汽油调和组分，可明显增加高辛烷值汽油比例；
②继续转化为二甲苯或其他低碳芳烃，提高产品价值。
甲苯与重芳烃烷基转移技术、苯与重芳烃歧化技术等也是增产二甲苯的有效途径，也适合与甲苯择形歧化技术形成组合工艺，以处理炼油厂富裕苯、甲苯资源和低价值C9以上芳烃，实现最大化生产二甲苯或PX。
4劣质柴油的利用
催化裂化柴油（LCO）是炼油厂劣质的柴油资源，芳烃含量高、十六烷值低，且硫、氮等杂质含量高，尤其是当催化裂化装置采用降烯烃的多产异构烷烃（MIP）工艺时，LCO中芳烃质量分数超过80%，从而导致其密度显著增大，十六烷值大幅度降低。
针对炼油企业中催化裂化柴油比例高且性质差的现状、国内柴油质量的快速升级以及降低柴/汽比、多产化工料的市场需求，可采用催化柴油增产高辛烷值汽油或苯、甲苯、二甲苯（BTX）的芳烃原料系列技术（如RLG催化裂化柴油加氢裂化生产高辛烷值汽油技术、FD2G催化裂化柴油加氢转化生产高辛烷值汽油组分技术、LTAG催化柴油加氢-催化组合生产高辛烷值汽油技术等），充分利用LCO富含芳烃的特性，以较低的成本、较短的加工流程生产高附加值的高辛烷值汽油或BTX芳烃产品，缓解炼油企业柴油过剩问题，同时可提高企业经济效益。
5催化油浆的利用
中国催化裂化装置副产油浆产量在750万t/a以上，其中石化油浆产量约300万t/a。对于催化油浆的利用，炼油厂目前仍以焦化掺炼和外销为主，但焦化掺炼会影响石油焦质量及造成设备和管道磨损等问题，而外销油浆价格较低，影响企业效益。
催化油浆的高效利用主要集中在两个方面：
①将催化油浆直接作为原料与其他炼化工艺联合形成组合工艺，如催化油浆送至渣油加氢裂化装置或溶剂脱沥青等装置加工转化。
②生产高价值产品。将催化油浆进行油-固分离，脱除其中的催化剂颗粒，获取油浆中重质芳烃，进一步加工可生产优质的针状焦、炭黑以及碳素纤维材料等高价值的化工原料或材料，也可作为重质船用燃料油调和组分。
6重质渣油的利用
相比减黏、焦化等热加工过程，重质渣油的加氢路线具有资源利用率高，生产过程清洁化，较好的投资回报率等优势，已在中国炼油厂的转型升级中得到广泛应用。重质渣油加氢技术主要包括固定床、沸腾床、浆态床工艺。
如果渣油的金属和残炭含量高于固定床渣油加氢限制值，则应选用沸腾床或浆态床工艺。
沸腾床工艺相对比较成熟，可以加工世界上几乎所有原油的常压渣油或减压渣油，但是沸腾床渣油加氢需要根据原料的性质来控制反应总转化率，一般只能达到70%~75%，过高的转化率易使加氢产品中的沥青质不稳定，造成分馏系统的结焦和堵塞。拟加工渣油原料的残炭质量分数20%~40%、金属（NI+V）质量分数200~800μg/gG、总转化率不超过80%时（大多数原料油），可选择渣油沸腾床加氢处理工艺技术。浆态床工艺的渣油转化率高，可以达到90%~95%以上，因而被视为劣质重渣油的高效利用途径，也是替代炼油厂现有焦化装置，大幅度提高全厂原油加工灵活性和提高全厂轻油收率的重要技术手段。浆态床未转化油量少，可掺入煤、焦、沥青等作为锅炉燃料或汽化原料。
7原油裂解制烯烃
将原油作为裂解原料，直接生产低碳烯烃，有利于降低烯烃生产装置原料成本和能源消耗，快速适应市场裂解原料的供需变化，同时缓解炼油产能过剩和油品市场压力，是一条化工型利用原油的路径。
石蜡基轻质低硫原油的裂解性能较好，可以直接用于裂解。
重劣质原油含有较多的非挥发性胶质和沥青质，这些非挥发性组分在常规裂解炉中易造成结焦和堵塞，影响裂解炉正常运行。因此，要实现原油直接裂解制烯烃，需要将炼油的预热闪蒸与裂解炉工艺进行技术集成，原油中不能汽化的重质部分要送至炼油装置处理，创新裂解炉的对流段和裂解气急冷方式，可保证裂解炉的运行周期。
二绿色生产技术
1源头技术结构优化
作为延迟焦化的替代加工路线，采用清洁化的渣油加氢工艺是最为有效的措施，从源头彻底解决延迟焦化及石油焦对周边的环境影响：
①源头治理，环境友好。
②优化产品结构，增产高附加值产品。
③提高经济效益，助力环保投入。
对于多数固体燃料（煤+石油焦）所占比例达到70%以上的炼油厂，为从源头减少排放，减少末端治理的代价，必须主动优化燃料结构，大幅度削减固体燃料的比例，达到锅炉超清洁排放的指标要求并大幅度降低固体废渣量；与园区电厂实现汽-电联合，优化降低区域污染物的排放总量。
2末端环保综合治理
包括全厂污水处理与回用、挥发性有机物（VOCs）综合治理及危险废物综合处置等技术和措施：
①污水的集中治理。关键是强化高含盐污水的处理，建设高含盐污水处理设施，提升装置回用水产能，确保外排水溶解固体总浓度（TDS）等指标满足区域环保要求。
②全厂VOCs的综合治理。需要加大成品油罐区、重油罐区、联合罐区治理力度，同时对油品装卸过程油气回收设施进行集中提标改造，降低VOCs排放。在污水输送环节，炼油系统污水通过泵提升后集中密闭输送到污水处理场；在化工系统方面，首先密闭隔油池，废气集中引入治理设施，减少污水输送过程中VOCs的挥发。
③全厂危险废物综合处置。建设全厂或园区危废综合处置中心，减少危险废物和一般固体废物的外部转移环境风险，促进固废的资源化、减量化和无害化。
三能量综合利用技术
实现炼油厂能量的综合利用，需要从全局出发，做好能源规划的顶层设计，通过能量集成和单元强化过程，达到全厂综合用能的优化。下图是炼油厂能量综合利用过程图。
由上图可见：
①能源规划：综合权衡资源、能源、环境、效益等因素，多目标协同优化确定装置规模、全厂配套系统结构。
②能量集成：完成炼油厂生产装置、公用工程、辅助系统的用能优化，建立全厂的热集成系统。
③单元强化：对单个过程、单元开展节能专项技术应用，强化和提高关键耗能机组的效率，降低能耗。