沿江煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)的措施建議

林韓韓，魏永治

（中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 100029）

長(zhǎng)江是中華民族的母親河，也是我國(guó)重要的生態(tài)寶庫(kù)。干流流經(jīng)11個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，是全國(guó)人口密度最大的區(qū)域之一。長(zhǎng)江流域也是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)重心之一。沿著長(zhǎng)江兩岸，中國(guó)石化部署了七家煉化企業(yè)，分別為金陵分公司、揚(yáng)子石油化工股份有限公司、安慶分公司、九江分公司、武漢分公司、荊門分公司和長(zhǎng)嶺分公司，主要分布在江蘇、安徽、江西、湖北和湖南等沿江省份。

目前，這七家沿江煉化企業(yè)加工的原油均來(lái)自于儀征長(zhǎng)輸管線，2017年原油加工總量超過(guò)6 000萬(wàn)噸。在原油加工過(guò)程中，重油加工均采用了延遲焦化路線，生產(chǎn)石油焦逾300萬(wàn)噸，其中高硫焦比例大于40%。延遲焦化路線對(duì)原油的適應(yīng)性較強(qiáng)，但生產(chǎn)的石油焦屬于低附加值產(chǎn)品，資源利用效率需要進(jìn)一步提高。同時(shí)石油焦在切割、運(yùn)輸、消納等過(guò)程中，易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。近年來(lái)，隨著管輸原油的進(jìn)一步重質(zhì)化和劣質(zhì)化，重油加工壓力持續(xù)升高，石油焦出廠對(duì)環(huán)境的影響受到了國(guó)家和沿江各地方政府的高度重視。因此，當(dāng)前分析沿江煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)的必要性并提出措施建議，對(duì)于推進(jìn)長(zhǎng)江大保護(hù)、提高資源利用水平具有重要意義。

1 沿江煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)的必要性

1.1 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展要求

2016年9月，推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略的綱領(lǐng)性文件《長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》正式印發(fā)?！堕L(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展規(guī)劃綱要》總體要求是“堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“到2020年，生態(tài)環(huán)境明顯改善；到2030年，水脈暢通、功能完備的長(zhǎng)江全流域黃金水道全面建成”。2018年，習(xí)近平總書記在考察長(zhǎng)江時(shí)強(qiáng)調(diào)“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)要共抓大保護(hù)、不搞大開(kāi)發(fā)”；在全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上強(qiáng)調(diào)“生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計(jì)”。因此，深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想和全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)精神，必須堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展。沿江煉化產(chǎn)業(yè)是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，推進(jìn)沿江煉化企業(yè)打好打贏污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，對(duì)于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展意義重大。

1.2 國(guó)家和地方相關(guān)環(huán)保法律法規(guī)要求

根據(jù)《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》第二條規(guī)定，清潔生產(chǎn)是指不斷采取改進(jìn)設(shè)計(jì)、使用清潔的能源和原料、采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過(guò)程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或者消除對(duì)人類健康和環(huán)境的危害。

根據(jù)國(guó)家環(huán)保部《關(guān)于發(fā)布高污染燃料目錄的通知》（國(guó)環(huán)規(guī)大氣〔2017〕2號(hào)），各地依法劃定的高污染燃料禁燃區(qū)禁止燃用石油焦。根據(jù)2015年修訂的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》第三十八條規(guī)定，城市人民政府可以劃定并公布高污染燃料禁燃區(qū)，并根據(jù)大氣環(huán)境質(zhì)量改善要求，逐步擴(kuò)大高污染燃料禁燃區(qū)范圍。

沿江各地方政府對(duì)當(dāng)?shù)氐臒捇髽I(yè)也提出了不同的要求。具體如下：

根據(jù)南京市市政府關(guān)于《南京市建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境準(zhǔn)入暫行規(guī)定》（寧政發(fā)〔2015〕251號(hào)）的要求，全市范圍內(nèi)不得新（擴(kuò)）建燃燒原（散）煤、重油、石油焦等高污染燃料的設(shè)施和裝置。南京市政府發(fā)布通告，自2018年6月1日起，南京高污染燃料禁燃區(qū)范圍擴(kuò)大至該市行政區(qū)域，即該區(qū)域禁止燃用石油焦。

武漢市人民政府下發(fā)文件《市人民政府關(guān)于重新劃定高污染燃料禁燃區(qū)的通告》（武政規(guī)〔2017〕53號(hào)）。禁燃區(qū)禁止燃用的燃料組合為石油焦、油頁(yè)巖、原油、重油、渣油、煤焦油。石油焦燃用設(shè)施應(yīng)于2020年12月31日前拆除或者改用清潔能源。

荊門市人民政府關(guān)于劃定中心城區(qū)高污染燃料禁燃區(qū)的通告明確荊門分公司所在掇刀區(qū)為高污染燃料禁燃區(qū)，該區(qū)域禁燃石油焦。但同時(shí)說(shuō)明關(guān)系社會(huì)民生的基礎(chǔ)設(shè)施和促進(jìn)荊門發(fā)展的重大項(xiàng)目排放的污染物在達(dá)到國(guó)家相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)的排放限值（特別排放限值）時(shí)，暫不納入高污染燃料禁燃區(qū)管理范圍。目前當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門對(duì)企業(yè)鍋爐使用石油焦暫沒(méi)有限制要求。

從以上國(guó)家和地方政府相關(guān)規(guī)定要求來(lái)看，沿江七家企業(yè)中，金陵、揚(yáng)子、武漢和荊門四家企業(yè)處于禁燃區(qū)范圍，安慶、長(zhǎng)嶺、九江三家企業(yè)暫未劃入禁燃區(qū)?？紤]到沿江七家企業(yè)重油加工均采用了延遲焦化路線，對(duì)沿江企業(yè)清潔生產(chǎn)通盤考慮，全局謀劃，十分必要。

1.3 國(guó)內(nèi)高硫焦消費(fèi)持續(xù)萎縮

國(guó)內(nèi)石油焦消費(fèi)由2010年的2 176萬(wàn)噸上升到2017年的3 476萬(wàn)噸，年均增速6.9%。2010-2013年，國(guó)內(nèi)石油焦表觀消費(fèi)年均增速達(dá)14.7%。2013年后，隨著下游行業(yè)去產(chǎn)能及環(huán)保治理等因素，增速顯著放緩。2013-2017年，年均增速下降至1.4%。其中，電解鋁行業(yè)石油焦消費(fèi)占總消費(fèi)的近60%，未來(lái)電解鋁行業(yè)是石油焦消費(fèi)的剛性支撐。

隨著電解鋁行業(yè)需求增速放緩，燃料用石油焦需求逐步萎縮，國(guó)內(nèi)石油焦消費(fèi)正逐步進(jìn)入平臺(tái)期，并在2022年前后出現(xiàn)下降，預(yù)計(jì)到2025年，國(guó)內(nèi)石油焦需求將在3 235萬(wàn)噸左右，較2017年年均下降0.9百分點(diǎn)。國(guó)內(nèi)石油焦需求預(yù)測(cè)見(jiàn)表1。

表1 國(guó)內(nèi)石油焦需求預(yù)測(cè) 萬(wàn)噸

2 沿江煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)存在的問(wèn)題和差距

根據(jù)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展要求，以及日益趨嚴(yán)的國(guó)家和地方相關(guān)環(huán)保法律法規(guī)要求，同時(shí)面對(duì)高硫焦消費(fèi)持續(xù)萎縮的市場(chǎng)前景，沿江煉化企業(yè)開(kāi)展清潔生產(chǎn)勢(shì)在必行。當(dāng)前，沿江煉化企業(yè)開(kāi)展清潔生產(chǎn)面臨諸多問(wèn)題。

1）高硫焦產(chǎn)量較高

2017年，沿江七家企業(yè)共生產(chǎn)石油焦316萬(wàn)噸，其中兩家企業(yè)的石油焦硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在5.5%以上，其余五家企業(yè)石油焦硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%且高于1.8%，高硫焦產(chǎn)量占比超過(guò)40%。

2）焦化裝置密閉除焦設(shè)施數(shù)量不足

2017年，沿江七家企業(yè)共有焦化裝置12套，總能力1 285萬(wàn)噸/年，平均開(kāi)工負(fù)荷80.5%。在傳統(tǒng)的焦化工藝中，除焦、脫水、取焦、輸送、存儲(chǔ)及裝車過(guò)程均為開(kāi)放式作業(yè)，過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）、惡臭氣體及石油焦粉塵會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染[1]。然而，當(dāng)前這些焦化裝置已經(jīng)完成或者正在進(jìn)行密閉除焦改造的仍為少數(shù)。

3）石油焦出廠對(duì)長(zhǎng)江存在污染隱患

2017年，沿江七家企業(yè)共出廠石油焦307萬(wàn)噸，銷售市場(chǎng)除了遍布沿江各省市外，還有河南、山東等其他區(qū)域。當(dāng)前，沿江企業(yè)石油焦的出廠方式有水路、公路和鐵路，其中四家企業(yè)主要通過(guò)水路銷往市場(chǎng)。石油焦的出廠方式對(duì)長(zhǎng)江具有潛在的污染隱患。

4）原油資源利用水平不高

當(dāng)前，由于延遲焦化工藝原料適應(yīng)性強(qiáng)、投資和操作費(fèi)用較低，沿江七家企業(yè)將均依靠該工藝處理重油。然而，延遲焦化工藝不僅存在環(huán)保問(wèn)題，還存在資源利用水平不高的劣勢(shì)。未來(lái)，高效率、清潔化加工劣質(zhì)原油，提高輕質(zhì)油收率仍然是中國(guó)煉油工業(yè)的首要任務(wù)[2]。為了使原油資源價(jià)值最大化，必須為石油焦尋求更合理的出路，實(shí)現(xiàn)沿江企業(yè)本質(zhì)清潔生產(chǎn)。

3 措施和建議

3.1 措施

沿江煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)應(yīng)該以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以沿江企業(yè)實(shí)際為基礎(chǔ)，以提高資源利用水平為目標(biāo)。根據(jù)石油焦需求預(yù)測(cè)，高價(jià)值石油焦消費(fèi)未來(lái)仍有較大的增長(zhǎng)空間。因此，沿江煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)要盡可能減少低價(jià)值石油焦出廠，適當(dāng)考慮生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品。

3.1.1 煤鍋爐、煤制氫等摻煉低價(jià)值石油焦

循環(huán)流化床鍋爐（CFB鍋爐）床層溫度分布均勻，燃燒快速[3]。CFB鍋爐摻燒高硫石油焦被認(rèn)為是目前煉廠減少石油焦出廠的有效途徑之一。根據(jù)各企業(yè)鍋爐及燒焦情況，2017年七家企業(yè)中僅有兩家企業(yè)摻燒石油焦不超過(guò)10萬(wàn)噸，其余均外銷，仍有較大的摻燒空間。

以A企業(yè)為例，目前有2臺(tái)220 t/h CFB鍋爐，產(chǎn)汽總能力440 t/h，2017年摻焦2.3萬(wàn)噸。由于鍋爐設(shè)計(jì)燒焦量總計(jì)15萬(wàn)噸，在2017年的基礎(chǔ)上還可減少石油焦出廠約13萬(wàn)噸。

當(dāng)前七家企業(yè)所在地環(huán)保部門對(duì)鍋爐使用石油焦暫沒(méi)有限制要求，短期來(lái)看，部分企業(yè)通過(guò)這類措施可以消納共計(jì)近50萬(wàn)噸石油焦。然而，部分企業(yè)由于煤粉鍋爐及Shell煤氣化裝置上摻燒石油焦存在燃燒推遲、堵塞制粉系統(tǒng)、石油焦活性差、系統(tǒng)運(yùn)行困難等問(wèn)題，難以摻燒。長(zhǎng)期來(lái)看，受現(xiàn)有鍋爐數(shù)量及設(shè)計(jì)燒焦量限制，煤鍋爐、煤制氫等摻煉低價(jià)值石油焦無(wú)法完全消減沿江企業(yè)年產(chǎn)上百萬(wàn)噸的石油焦，且與“從源頭削減污染，提高資源利用效率”的環(huán)保要求不符。

3.1.2 生產(chǎn)低硫石油焦等高價(jià)值產(chǎn)品

考慮到高質(zhì)量的低硫石油焦仍有較為強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求，以及催化油漿的去向問(wèn)題，距離長(zhǎng)江較遠(yuǎn)的企業(yè)短期內(nèi)可以結(jié)合企業(yè)實(shí)際考慮轉(zhuǎn)產(chǎn)高質(zhì)量高附加值低硫焦以及生產(chǎn)其他高附加值產(chǎn)品。企業(yè)可以通過(guò)原油分儲(chǔ)分煉、摻煉催化油漿或者焦化原料脫硫技術(shù)等辦法，同時(shí)優(yōu)化焦化工藝操作條件，脫除延遲焦化裝置進(jìn)料中的硫[4]。

以B企業(yè)為例，距離長(zhǎng)江較遠(yuǎn)，尚具備生產(chǎn)高質(zhì)量石油焦的條件。在其規(guī)劃新建固定床渣油加氫裝置時(shí)，考慮增加加氫渣油分離、催化油漿加氫脫固等措施，生產(chǎn)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1%的高質(zhì)量石油焦，以進(jìn)一步生產(chǎn)針狀焦。

產(chǎn)低硫焦方案實(shí)施后，采用中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院“投資項(xiàng)目效益測(cè)算價(jià)格（2017版）”中60美元原油價(jià)格體系進(jìn)行效益測(cè)算，若低硫石油焦價(jià)格為1 026元/噸，增量稅后利潤(rùn)為-0.257億元，增量稅后內(nèi)部收益率為0.30%，若低硫石油焦價(jià)格為4 104元/噸，增量稅后利潤(rùn)為3.15億元，增量稅后內(nèi)部收益率為17.55%。從B企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，在較高低硫石油焦價(jià)格情景下，企業(yè)通過(guò)規(guī)劃項(xiàng)目降低石油焦硫含量，生產(chǎn)低硫石油焦具有較好的盈利空間。

3.1.3 焦化路線向渣油加氫路線轉(zhuǎn)型

當(dāng)前，渣油加氫被認(rèn)為是解決劣質(zhì)重油深加工最合理也是最有效的方法[5]。渣油加氫工藝主要有固定床、沸騰床和漿態(tài)床等。其中，沸騰床和漿態(tài)床渣油加氫裂化工藝均能夠處理殘?zhí)几咔医饘俸扛叩脑驮稀?/p>

以C企業(yè)和A企業(yè)為例，考慮到漿態(tài)床生產(chǎn)的未轉(zhuǎn)化油相對(duì)較少，且能加工催化油漿，C企業(yè)焦化轉(zhuǎn)型采用漿態(tài)床渣油加氫裂化方案。新建一套220萬(wàn)噸/年規(guī)模的漿態(tài)床渣油加氫裝置處理重蠟油和渣油混合料（殘?zhí)肌?0%）。從裝置產(chǎn)品分布結(jié)果來(lái)看，與焦化工藝路線相比，漿態(tài)床渣油加氫方案汽油產(chǎn)量顯著增加，柴汽比下降。A企業(yè)則考慮采用沸騰床渣油加氫裂化方案，新建120萬(wàn)噸/年沸騰床渣油加氫裝置替代延遲焦化裝置，由于沸騰床生產(chǎn)的未轉(zhuǎn)化油較多，考慮將未轉(zhuǎn)化油送入溶劑脫瀝青裝置加工。表2列出了方案實(shí)施后兩家企業(yè)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)情況。根據(jù)測(cè)算，與生產(chǎn)現(xiàn)狀相比，C企業(yè)的輕油收率和高附加值產(chǎn)品收率均增加了近4%。A企業(yè)的輕油收率增加1.8%，高附加值產(chǎn)品收率增加2.9%，兩家企業(yè)的資源利用水平均得到提升。

表2 A和C企業(yè)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)情況

沿江企業(yè)通過(guò)渣油加氫取代焦化的措施可以真正實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。然而，還應(yīng)該清晰地認(rèn)識(shí)到重油深加工路線轉(zhuǎn)型存在的諸多問(wèn)題。

1）新建渣油加氫裝置帶來(lái)的氫氣供應(yīng)不足問(wèn)題

沿江企業(yè)重油加工工藝由延遲焦化轉(zhuǎn)向渣油加氫，將增加較多的氫氣消耗。以往通過(guò)煤、瀝青或渣油等氣化措施低成本獲取氫氣變得困難。新增氫氣需要通過(guò)天然氣制氫等手段來(lái)獲取，成本較高。

2）渣油加氫裂化未轉(zhuǎn)化油處理和催化劑固體廢物處置問(wèn)題

渣油加氫裂化裝置未轉(zhuǎn)化油難以轉(zhuǎn)化，部分企業(yè)擬采取催化油漿和未轉(zhuǎn)化油在渣油加氫裝置和催化裝置之間循環(huán)處理的方式，裝置實(shí)際運(yùn)行非常困難，且最終也有很大一部分轉(zhuǎn)化為焦碳。此外，渣油加氫裝置需要耗費(fèi)大量催化劑，這些催化劑的處置也是清潔生產(chǎn)必須要考慮的問(wèn)題。

3）焦化裝置停產(chǎn)后含泥含水污油的處理及催化油漿的轉(zhuǎn)化問(wèn)題

隨著延遲焦化裝置的逐步淘汰，原先進(jìn)焦化裝置的催化油漿和含泥含水污油缺少了轉(zhuǎn)化路徑，必須尋求新的出路。

4）渣油加氫裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題

沸騰床、漿態(tài)床渣油加氫裂化將逐漸成為主要的渣油轉(zhuǎn)化新工藝，工藝本身目前所固有的運(yùn)轉(zhuǎn)周期短的問(wèn)題將會(huì)成為煉廠長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)的新挑戰(zhàn)。

3.2 建議

1）分階段分企業(yè)推進(jìn)停產(chǎn)石油焦方案

建議沿江企業(yè)的石油焦生產(chǎn)從提高資源利用率和全過(guò)程清潔生產(chǎn)出發(fā)，著眼于停產(chǎn)高硫焦，有條件的地方轉(zhuǎn)產(chǎn)高質(zhì)量高附加值低硫焦以及生產(chǎn)其他高附加值產(chǎn)品，并盡快完成焦化裝置的密閉除焦改造，減少石油焦生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染。當(dāng)前消除高硫焦生產(chǎn)及銷售比較迫切，生產(chǎn)高硫焦的兩家企業(yè)清潔生產(chǎn)方案要加快研究推進(jìn)，其他企業(yè)可結(jié)合地方政府的環(huán)保需求及中國(guó)石化總部已規(guī)劃項(xiàng)目的安排，統(tǒng)籌推進(jìn)。

2）研究低成本氫氣供應(yīng)途徑

建議盡快根據(jù)企業(yè)裝置結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，研究落實(shí)IGCC等新的制氫措施，以降低生產(chǎn)成本，如考慮到部分煉廠中有較多的硫化氫產(chǎn)生，可加快研究硫化氫制氫。

3）研究其他焦化原料等出路問(wèn)題

建議進(jìn)一步研究集中轉(zhuǎn)化催化油漿和渣油加氫裂化未轉(zhuǎn)化油的新途徑，提高資源利用率，如部分企業(yè)可考慮利用催化油漿、渣油加氫裂化未轉(zhuǎn)化油生產(chǎn)燃料油；高度重視渣油加氫催化劑固體廢物處置對(duì)環(huán)境的影響；建議專題研究含泥含水污油的處理及加工問(wèn)題，真正從源頭上實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

4）重視渣油加氫裝置長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題

企業(yè)應(yīng)該大力加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)同創(chuàng)新，在裝置長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)上形成新的自主創(chuàng)新技術(shù)，以確保生產(chǎn)效益提升。

4 結(jié)論

為響應(yīng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展要求以及國(guó)家和地方相關(guān)環(huán)保法律法規(guī)要求，綜合考慮國(guó)內(nèi)高、低硫石油焦消費(fèi)現(xiàn)狀和需求前景，沿江煉化企業(yè)開(kāi)展清潔生產(chǎn)勢(shì)在必行。針對(duì)當(dāng)前沿江煉化企業(yè)高硫焦產(chǎn)量較高、焦化裝置密閉除焦設(shè)施數(shù)量不足、石油焦出廠對(duì)長(zhǎng)江存在污染隱患、原油資源利用水平不高等問(wèn)題，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以提高資源利用水平為目標(biāo)，提出了摻煉低價(jià)值石油焦、生產(chǎn)高價(jià)值低硫焦和重油深加工路線轉(zhuǎn)型三類清潔生產(chǎn)措施，并結(jié)合典型企業(yè)案例，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度分別論述了可行性，分析了焦化向渣油加氫路線轉(zhuǎn)型所面臨的新問(wèn)題。提出了沿江煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)的建議，對(duì)長(zhǎng)江大保護(hù)意義重大。