炼化行业作为知识密集、技术密集型产业，技术进步是行业得以持续发展的根本保障。随着炼化技术的不断进步以及和其他学科的相互交融，炼化产业在近100 多年以来不断取得进步，特别是近30年来，装置规模也不断增大，技术的进步推动了国际炼化产业分工向着更加专业化、精细化的方向发展。进入21世纪，世界炼化行业已经走向成熟，炼油产品趋于清洁化、轻质化，石化产品向着更加专业化、精细化方向发展。面对资源短缺、能源紧张、环境压力等难题，如何发展自己的核心技术，对我国炼化行业的发展至关重要。

 

1  世界炼化技术进展及趋势

 

1.1 炼化大型化

1.1.1 炼厂大型化、工艺集成和装置联合技术发展迅猛

炼油厂加工规模的加大，不仅利于油品的集中加工和利用、实现能量的高效合理利用和工艺流程的优化，节约了安全环保设施的单位投入费用等，能够明显降低产品的生产费用，获得很好的经济效益，还可以实现节约用地、减少投资、节能减排的目标。据估算，600万t/a 规模的炼厂扩建到1200万t/a 规模，单位原油投资可节约23% ～ 25%，生产费用节约12% ～ 15%，劳动生产率提高25% ～ 27%，占地和能耗也随之减少。在建设大型炼油基地过程中，大型原油及成品油储运技术、大型工艺工程技术、工艺及能量耦合技术、公用工程岛工程技术、多组分原料环保集中处理技术等各项工程技术被应用。

2000 年，世界上炼油能力为2000万t / a以上的炼厂11 座，总炼油能力达2.88亿t / a，占世界炼油能力的7.1%。2015 年，世界上炼油能力2000万t/a 以上的炼厂28 座，总炼油能力达7.53亿t/a，占世界炼油能力的16.8%。从炼厂的平均规模来看，2000 年平均规模为545万t/a，而2015 年平均规模为712万t/a（表1）。

 

目前，世界上已经建成了多个炼化一体化基地，主要分布在日本东京湾、美国墨西哥湾、韩国蔚山、沙特朱拜勒和延布、新加坡裕廊岛等地。我国在长三角、珠三角等地也在加快建设炼化一体化产业基地。

1.1.2 装置和设备大型化技术同步发展

近年来，机械制造水平不断提高、计算机控制技术及信息化技术发展迅速，也实现了设备的高效能、工艺物料能量的有效利用，减少了物料及能量的加工损耗。

炼油装置大型化趋势明显，向单系列大规模发展，常压装置和减压装置最大规模已分别达到1750万t/a 和1568万t/a，催化重整装置最大规模为425万t/a，而重油加工装置催化裂化、焦化装置和加氢裂化装置最大规模分别达到了650万t/a、675万t/a 和400万t/a（表2）。

 

1.2 劣质重油加工

据美国《世界炼油》杂志统计预测，世界原油质量趋于重质化和劣质化。近15 年来的世界原油平均API 及平均硫含量变化如表3 所示。预计未来随着轻质原油产量的减少，世界原油重质化、劣质化趋势将进一步加重。

 

相对于世界原油质量的重质化、劣质化趋势，石油产品的需求却趋于轻质化、清洁化。近年来，重质燃料油需求不断下降，汽油、煤油和柴油等轻质和中间馏分油需求逐年增加。据欧佩克预测，2030 年石油产品需求将增加3400万bbl/d，其中汽油、煤油、柴油等产品为3200万bbl/d，重质油品仅为200万bbl/d。

面对原油重质化、劣质化、轻质化和中间馏分油需求的不断增加，重油加工技术仍是炼油技术发展的热点。特别是近年来渣油加氢处理工艺发展迅速，固定床渣油加氢技术广泛应用于普通渣油的处理；在超重原油及油砂沥青加工方面，沸腾床加氢裂化技术工业应用不断增长；悬浮床加氢技术研究近年来取得突破，采用意大利埃尼公司开发的EST 技术的工业化装置已于2013 年初投产，BP 公司的VCC 技术也先后成功转让了4 套装置，我国陕西延长石油（集团）有限责任公司的45万t/a VCC 煤油共炼装置已于2015 年1 月投产运行。另一方面，延迟焦化技术仍是重油加工的重要手段，单一重油加工技术将向组合工艺技术发展，渣油经过溶剂脱沥青后结合焦化、IGCC 工艺路线将有一定发展，同时，灵活焦化技术也有新装置开工建设。

1.3 清洁燃料生产

随着全球范围内人民生活水平的进一步提高，环保意识不断上升，工业化发展与环境质量矛盾将更加尖锐，国内外对清洁化燃料的标准要求不断提高。欧洲地区2011 年便要求所有汽柴油硫含量均小于10mg/g，我国在2017 年初也实施了汽柴油硫含量均小于10mg/g 的汽柴油国Ⅴ标准，并颁布汽柴油国Ⅵ标准，对汽油中的烯烃和芳烃及柴油中的稠环芳烃进一步加强限制。清洁燃料生产技术仍是炼油技术发展的主流方向。

1.3.1 清洁汽油生产

当前清洁汽油的生产技术发展方向是进一步降低汽油的硫、苯、芳烃和烯烃含量，提高辛烷值、氧化安定性和清净性。

清洁汽油的生产主要依靠重整汽油、烷基化油等清洁汽油组分的增加和催化裂化汽油脱硫精制等手段实现。由于催化汽油中硫、烯烃含量较高，加之其在石油商品汽油中的占比高达70% 以上，催化汽油成为汽油产品中硫和烯烃的主要来源，如何脱除催化汽油中的硫和烯烃已成为研究热点。

催化汽油的脱硫技术主要包括加氢脱硫技术、吸附脱硫技术、硫转移技术、氧化法脱硫技术等。其中的催化汽油加氢脱硫技术应用最为广泛，典型技术有美国埃克森美孚公司和Akzo 公司联合开发的SCANfining 工艺和RT-225 催化剂和Axens 公司的Prime-G+ 技术。

为解决我国汽油的升级问题，中国石油天然气集团公司（简称中国石油）、中国石油化工集团公司（简称中国石化）均加大了自主研发力度，先后推出了DSO、GARDES、RSDS、OCT 等催化汽油加氢技术，同时中国石化还在收购的基础上进一步开发了S-Zorb催化汽油吸附脱硫技术。

烷基化作为最好的汽油调和组分生产技术，近年来发展迅速，固体酸烷基化在催化剂和反应工程方面取得明显进步，各种固体酸烷基化技术应运而生，代表性的工艺包括Topsoe 的FBA 工艺、UOP 的Alkylene 工艺、ABB-Akzo-Fortum 的AlkyClean 工艺、Lurgi 的Eurofuel 工艺、Exelus 的ExSact 工艺以及中国石化石油化工科学研究院（简称石科院）的固体酸烷基化技术等。应用AlkyClean 工艺技术，山东汇丰石化集团有限公司建成了首套固体酸烷基化装置，并与2015 年8 月投产。离子液体烷基化技术也取得了新进展，山东德阳化工有限公司采用中国石油大学的技术在山东东营建成世界上首套离子液技术的12万t/a 烷基化生产装置，该套装置于2013 年10 月建成投产。

1.3.2 清洁柴油生产

清净柴油的生产技术发展方向是进一步降低柴油中硫、稠环芳烃，提高十六烷值。当前主要应用的技术仍是柴油加氢技术，相关工艺可分为常规固定床加氢工艺和液相加氢工艺两大类。常规固定床工艺流程大同小异，多是以新开发的高活性催化剂为核心，如雅宝催化剂公司（Albemarle Catalysts）的STARS 和NEBULA 系列催化剂、标准催化剂及技术公司（Criterion Catalysts & Technologies）的CENTINEL系列催化剂、海尔德托普索公司（Haldor Topsoe）的TK 系列催化剂和阿克森斯公司（Axens）的HR 系列催化剂等。国外具有代表性的高活性加氢处理催化剂大都可在现有装置条件下生产硫含量低于10mg/g 的超低硫柴油。

液相加氢技术采用液相反应，取消传统的氢气循环系统，采用将氢气溶解于原料油中，通过液体循环溶解足量的氢气，以满足加氢反应的需要。具有代表性的液相加氢工艺主要有：杜邦公司的Iso Therming 加氢技术、中国石化洛阳工程有限公司和中国石化抚顺石油化工研究院（简称抚研院）共同开发的SRH 液相循环加氢技术、中国石化工程建设公司（SEI）和中国石化石科院共同开发的液相循环加氢技术（SLHT）。

1.4 分子炼油

随着原油的重质化、劣质化和石油产品轻质化、优质化、清洁化，导致炼油成本大幅攀升，炼化企业效益空间受到严重挤压，客观要求炼化企业必须对石油资源“吃干榨净”，通过优化炼油生产、实现精细化生产，发挥每一个石油分子的价值，实现石油资源的分子级优化利用。

随着现代分析仪器的发展，尤其是全二维气相色谱技术、高分辨质谱技术（串联质谱、飞行时间质谱、傅立叶变换离子回旋共振质谱）和选择性电离技术（场电离、场解析、电喷雾、大气压光致电离）的快速进步，炼油行业从业者对原油的认知从以前的馏分水平迅速提升到分子水平。针对原油及各馏分的分子辨识和表征技术迅速发展起来，大幅提升了对石油资源利用和转化规律的认识，使其达到分子级的认识水平，在此基础上形成的技术都可笼统称为分子炼油技术。

分子炼油技术的核心是石油分子的表征和石油转化过程的分子级认识和模拟，利用这些认识，一方面可以为石油炼制新工艺、催化新材料、石油加工新设备等研发提供有力的技术支撑，为分子炼油新工艺技术的出现提供指导；另一方面可以使炼油过程的流程模拟与系统优化得以进一步发展到分子层面，为炼油过程的精细化管理提供基础条件。

中国石化石科院自主开发了石油分子表征技术， 在石油组成、炼油工艺过程反应化学及催化剂评价中获得一系列新认识，通过对石油组成认知体系的重大创新，启动了一系列重大工艺的创新开发，包括石油资源的分子鉴别和转化规律认识、高酸原油加工技术、固体酸烷基化技术等，其中石脑油分离技术和中国石化抚研院开发的催化柴油改质技术（FD2G）已经工业化，目前投产装置各1 套，多产轻质油的FGO 选择性加氢工艺与选择性催化裂化工艺集成技术（IHCC）已经完成中试。

埃克森美孚则基于其在原油分析化验和过程模拟优化方面的长期积累，率先提出“分子管理”（Molecular Management）理念，将对石油及其加工过程的认识推向了分子层次，其主要思想为“将正确的分子在正确的时间放置在正确的位置”，包含的关键技术有分子指纹识别技术（含油品分析和分子表征）、分子组成层次的模拟技术以及基于前两者的过程优化技术等。自1992 年起，埃克森美孚开始公开发表油品分子表征及分子层次炼化反应过程模拟模型开发等文献，并于2002 年启动了“分子管理”项目。通过实施分子管理项目，埃克森美孚宣称2007 年取得了7.5 亿美元的效益，2002—2008 年，每年平均增效5亿美元的效益。

1.5 烯烃原料多元化生产技术

烯烃工业是世界石化产业的基础，以烯烃为原料，石化工业向下衍生出了众多产品。特别是以“乙烯、丙烯和丁二烯”为代表的三烯，更是石化工业的基石。半个世纪以来，随着国际油价的波动和能源结构的调整，在生产成本更加经济化的驱动下，烯烃产业呈现了向原料多元化方向发展的趋势，主要多元化技术有甲醇制烯烃（MTO）、甲醇制丙烯（MTP）、丙烷脱氢技术、烯烃歧化技术、轻烃催化裂解制烯烃和丁烯催化脱氢等技术。