清洁燃料: 全球转向低含硫的世界

作者:钱伯章,本文译者系本刊特约撰稿人。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-04-29
在过去的十年中,炼油行业采取了极大的措施以减少运输燃料中的含硫量——炼油企业投入了数十亿美元用于新装置建设及改造和扩张老装置,以满足新的含硫和排放规定。这些投资促进了柴油和汽油车辆减少一氧化碳、氮氧化物、烃类和颗粒物质。一些新的技术正在推动炼油工业迈向低硫的世界。新的法规和燃料标准,成为增设清洁燃料项目,开发高质量运输燃料的催化剂。

在世界各地,强制立法有效减少了排放,降低了空气污染物水平。作为回应,炼油企业正在改变操作和加工工艺,以使运输燃料减少硫含量。一些新的技术正在使下游烃加工工业迈向更清洁和低硫的运输燃料世界。

不过,一个低含硫的世界并不能廉价地实现,炼油企业正在投资数十亿美元,用于新装置的建设和老装置的改造扩建,以满足新的含硫和排放法规。这些投资将有助于生产高质量的燃料,满足欧4、欧5和欧6规范。全球大部分炼油企业都在采用欧洲的燃料质量标准作为对照,因为欧洲是低硫和清洁运输燃料法规的领跑者。欧洲的欧4、欧5和欧6乘用车排放标准列于表1和表2。这些标准促进了柴油和汽油乘用车减少一氧化碳、氮氧化物、烃类和颗粒物质排放。如图1所示,世界上许多国家已生产满足欧4规范的运输燃料。其他一些地区,如中东,正在大力投资,以增加欧4和欧5标准燃料的生产。

以下是世界各地正在实施的主要清洁燃料项目的概况和趋势。每个地区都在投资于实现新技术,以满足清洁燃料的需求。这些新的加工装置将帮助企业生产高质量的运输燃料。

美国/加拿大

美国是世界上最大的运输燃料市场。该国政府将从2017年开始执行新的第3档计划。这个计划将建立新的汽车排放标准,并降低汽油中的硫含量。

根据美国环保局(EPA)的介绍,汽油中的硫含量将被限制到10 ppm。这比第2档标准有所降低,第2档标准限制汽油中的硫含量至30 ppm。环保局预测,新的规则将显著减少车辆污染物排放到大气中。例如,美国环保局预测,仅到2018年NOx排放量就将减少约26万t。

美国一些大的炼油厂(生产量大于7.5万桶/天)到2017年必须符合第3档标准。生产量小于7.5万桶/天的炼油厂到2020年必须达到第3档监管标准。为了达到新的规定,美国炼油商已投资额外的装置,如加氢处理装置,以减少运输燃料的含硫量。

在加拿大,石油燃料占加拿大交通能源需求的95%。加拿大已向美国燃料标准看齐,并也在大步前进不断减少运输燃料的硫含量。这包括为乘用车和轻型卡车引入严格的第3档燃料法规。第3档燃料标准将在2017年实施。加拿大炼油厂在过去的10年中已投资超过80亿美元以减少汽油和柴油燃料中的含硫量。自2005年以来,汽油和柴油中的含硫量已分别下降了超过90%和97%。新的第3档标准将有助于继续减少运输燃料中的硫含量,使车辆在生命周期内的排放减少至几乎为零。

贵州联合能源清洁燃料有限公司300万t生产基地

中国

为了遏制空气污染,中国制定了到2020年积极的燃料经济性标准。中国正在实施国V燃油质量标准,相当于欧5标准。汽油和柴油欧5标准的含硫量为10 ppm。近期推出的规定要求炼油厂到2015年底生产欧4标准的运输燃料。到2017年汽车行业将需要达到欧5标准的运输燃料。这些新的规定已比计划提前一年实现。国V燃料质量标准对于非汽车柴油而言, 将推迟一年实施至2018年1月。这包括用于农业和工业的“一般”柴油。一般柴油将需要在这个时间框架内满足欧5标准要求。升级国家燃料质量将使中国炼油商投资超过70亿美元。

印度

印度有22个主要炼油厂,总处理能力为430万桶/天。为了满足对运输燃料不断增长的需求,印度到2020年将在炼油项目中额外投资30亿美元。

由于新的规定要求到2020年限制空气污染和生产欧4和欧5标准燃料,投资支出预计将更高。2016年1月,印度道路交通部长Nitin Gadkari宣布印度炼油商将需要投资45亿美元以便到2020年下半年生产巴拉特阶段6(BS-6)标准燃料。BS-6燃料相当于欧6燃料规格。这些新的法规被提前了4年,要求减少68%的NOx排放。印度销售的汽车将遵循BS-4标准。印度的新规定将绕过BS-5阶段,直接转向BS-6。

被提议的清洁燃料法案对应于世界卫生组织的一项研究,这项研究发现,全球污染最严重的城市有13个都在印度。为符合新的燃油标准,印度炼制商二次装置的设置投资将超过170亿美元。

印度尼西亚

印尼是东南亚最大的经济体,是世界领先的棕榈油生产国,并正在促进其使用生物燃料。印尼在2014年规定柴油中生物燃料调合数量从7.5%提高到10%,随后2015年又提高到15%。印尼在2016年要求调合数量提高到20%,并计划到2020年增加到30%。

非洲

虽然非洲仅有少数国家采用低硫燃料法规,但在非洲南部有多个国家已经宣布致力于到2020年生产清洁燃料。非洲炼制商协会开发AFRI规范,作为生产更清洁燃料的指导原则。该地区旨在到2020年用AFRI-4规范生产燃料。这将使柴油和汽油最大的含硫量分别为50 ppm和150 ppm。为达到这些目标,非洲炼油商需要有超过70亿美元投资于更多的装置。

最著名的清洁燃料启功计划由南非提出。南非的清洁燃料计划2(CF2)是努力开发欧5规范的燃料。这将导致开发的燃料含有10 ppm或更少的硫,苯从5%降低到1%,并将芳烃由50%降至35%。

CF2计划最初设计在2017年开始,但现已推迟到2020年或以后。期限的延长为南非炼油商生产更清洁的燃料进行必要的升级提供了时间,南非炼油厂的改造升级成本可能需要数十亿美元。

南非也与伊朗谈判,以便在南非建立新的清洁燃料炼油厂。新的炼油厂将加工伊朗原油,将生产欧5指定燃料,以满足政府的指令要求。

一些其他国家,如埃及和阿尔及利亚,正在计划一些项目以改善当地的燃料质量。采用建立在亚洲和中东的一些超现代化的炼油厂,非洲可能继续进口成品油来满足需求,代替大量投资于资本密集型的项目。

中东

该地区继续增加炼油能力,实施多元化出口,向全球市场提供高质量的成品油。传统上,中东的炼油厂一般装置简单产率高,但有强大的发电需求。这种情况正在改变。新一代高度复杂的装置,结合升级改造和扩张现有装置,将从根本上改变产品结构。新的装置配置包括加氢裂化、催化裂化和加氢处理能力,旨在最小化生产燃料油和最大化生产低硫中间馏分油、柴油和汽油。

沙特阿拉伯和科威特率先引领该地区新的清洁能源项目。为了符合汽油和柴油强制性的含硫规范,沙特阿拉伯正花费数十亿美元建造多个清洁能源项目。沙特阿拉伯正在寻求使柴油和汽油含硫量减少到10 ppm,并使汽油中苯含量降低到1%。这代表了从2012年开始的一个戏剧性的硫含量转变,2012年时沙特阿拉伯柴油最大的硫含量为大于500 ppm。沙特已计划到2018年投产40万桶/天的Jazan炼油厂,该炼油厂将生产较高等级的运输燃料,包括超低硫柴油。与其合资企业一起,沙特阿美公司将升级改造其所有的国内炼油厂,以生产低硫运输燃料。Ras Tanura炼油厂清洁燃料和芳烃项目、Riyadh炼油厂清洁运输燃料项目、沙特阿美公司美孚炼油厂公司清洁燃料项目和PetroRabigh清洁燃料项目,均设计实现沙特生产近零含硫燃料的目标。

科威特正在投资30多亿美元,雄心勃勃的计划改革其炼油行业,以期成为该地区生产清洁燃料的领先者。该计划侧重于使科威特Mina Abdullah 和Mina Al-Ahmadi炼油厂实现现代化和一体化,从而建设成为该地区最大的炼油厂。一旦完成,Mina Abdullah 和Mina Al-Ahmadi炼油厂的重新配置和集成将使汽油中的含硫量从500 ppm降低到小于10 ppm。苯和芳烃的含量也会减少。船用燃油含硫量将从4.5 ppm减少到1 ppm, 全馏分石脑油的最大硫含量将从700 ppm下降到500 ppm。通过建设Al-Zour炼油厂和升级改造其国内炼油厂,科威特到2019年将成为中东最大的清洁燃料生产国。

该地区的其他一些国家也在作出相当大的投资,以生产高质量的运输燃料。这些努力包括Ruwais炼油厂的扩张(2015年完成)、阿联酋的Jebel Ali和Fujairah项目、阿曼的Sohar炼油厂升级和Duqm炼油厂项目、巴林的Sitra炼油厂现代化项目,以及土耳其的SOCAR爱琴海炼油厂项目。

拉丁美洲

由于该地区中产阶级的增长,拉丁美洲在过去的十年内石油产品需求已有了巨大的增长。需求已经转向更多的中间和轻馏分油, 而燃料油需求减少。由于油价下跌,已有多个炼油厂的升级、扩张和新建计划已推迟或取消。一些拉丁美洲国家严重依赖于石油出口收入,石油价格的下降使其受到重创。这也导致其升级油品的投资能力大幅下降。但新的清洁燃料行动计划在该地区仍在进行。

在2014年底,巴西提升了其在汽油中的乙醇调合比例,从5%增加到7%,柴油从25%增加到27%。这些新的调合要求以及新炼油产能的启动,预计将有助于降低炼制燃料进口。额外的炼厂建设计划业已公布,但存在巨额的债务和项目成本超支问题。

在2015年底,墨西哥国有石油公司Pemex宣布恢复国内炼油厂的升级改造计划。计划投资230亿美元升级改造Pemex的炼油系统,以生产更清洁的柴油和汽油。该计划的目标是使超低硫汽油的生产能力提高一倍以上,并增加超低硫柴油生产。哥伦比亚也在大力投资于更高等级运输燃料的生产。国有石油公司Ecopetrol计划在2016年下半年完成卡塔赫纳炼油厂完整的过渡。70亿美元的扩张项目将使其炼油能力增加一倍以上,包括现有炼油厂的现代化改造,利用新的联合体的优势和提高效率。该项目将有助于减少该地区的炼油制约,以重质高硫原油为原料生产超低硫汽油和柴油,依照最新的排放协议和要求,使该炼油厂的转化能力从76%提高至95%,并使运输燃料符合国际标准。

俄罗斯

俄罗斯炼油能力足以满足国内需求,但缺乏先进的设施来生产高品质的运输燃料,如欧4和欧5燃料。为此,俄罗斯在2011年推出了550亿美元的投资计划,改造现有设施实现现代化,并鼓励出口高质量的产品。该计划呼吁到2020年投产130套新装置。由于油价下跌和西方制裁,使俄罗斯一些公司获得融资的能力有限,这一计划在2015年受到延误。

俄罗斯现代化改造的鼎盛时期预计为2016~2018年。该国最大的两个炼油商俄罗斯石油公司和卢克石油公司引领了炼油厂升级计划,以生产欧4和欧5燃料。一些较小的俄罗斯炼油商也在升级改造他们的炼油厂,以减少运输燃料的含硫量。俄罗斯的升级改造计划将继续专注于增加其轻质产品的产率,包括满足对汽油和喷气燃料的需求,使燃料标准提高到欧5规范,替代老装置降低渣油产品产率和最大化提高利用率。

船用燃料

欧盟炼油厂的一个主要变化是需要降低船用燃料的含硫量。根据Concawe统计,船用燃料占欧盟炼制产品的7%左右。2015年开始生效的新规定,要求船主在指定的排放控制区域(ECA)从船用残渣燃料转换到低硫船用燃料。这些区域包括波罗的海和北海、美国和加拿大的沿海地区以及美国加勒比海。ECA消费的船用燃料含硫量被限制在0.1%,与低硫的馏分油油料质量一样。防止船舶污染的国际公约(MARPOL)指令还设置了非ECA用船用燃料的限值。从2020年开始,非ECA使用的船用燃料含硫量将从3.5%降至0.5%。虽然这个新规定的最初开始日期是2020年1月1日,但该计划将在2018年回顾检查所需燃料油的可用性。根据评估的结果,启动新的非ECA的含硫规定日期可能会推迟到至少2025年。

(文章译自Hydrocarbon Processing,“Clean fuels—a global shift to a low-sulfur world”。)

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