炼厂重油加工技术评述延迟焦化部分.doc

炼厂渣油改质升级 炼厂重油加工技术评述(延迟焦化部分) （Refinery Residue Upgrading）(内部资料，勿外传及公开引用)目录摘要 1引言2结论3概述工业现状技术现状经济方面4 工业状况商业方面供需预测法规市场技术方面已建生产能力北美北美以外地区新生产能力5一般工艺评述渣油渣油特征沥青质软沥青溶度参数热解反应模拟升级工艺去碳加氢高级工艺工艺选择6延迟焦化工艺评述焦化化学中间相焦形成机理焦结构分析炉管沉积原料产品特征燃料焦阳极焦针焦弹丸焦焦化炉液体产品预测焦收率和性质操作变量压力和循环循环时间装置说明焦化工段分馏塔和气体装置工段排焦过程泄料系统焦处理系统焦煅烧设计考虑因素焦化炉输送管路和切换阀焦化塔焦切割分馏塔泄料系统废料注入工艺说明工段100焦化工段200分馏塔和气体装置工艺讨论原料收率焦特征焦化工段分馏塔/气体装置工段扩能成本估算投资费用生产成本盈利性附录 工艺流程图摘要炼厂重油加工技术评述炼厂渣油是原油经过炼制蒸出馏份油后剩下来的烃油。由于它们的主要用途即燃料油的需求持续下降，现代炼厂中渣油改质升级工艺的重要性日显增加。同时，由于对车用燃料的需求不断增长，可以预期，在下两个十年期间这种需求仍会增长。这些用量上呈现的增长趋势，结合对清洁低硫燃油的需求日益增加，保证了对渣油进行改质、升级工艺的需求的继续。为了完成对炼厂渣油的升级，必须除去其中所含的金属、硫、残碳和氮，并将高沸点化合物转化为沸点较低的产物。焦化、渣油流化床催化裂化（RFCC）和加氢裂化是三种主要的渣油转化工艺。渣油气化和溶剂抽提也是重要工艺，也进行了评估。组合工艺愈加有吸引力，已经大量应用。本报告着重于延迟焦化、加氢裂化和渣油流化床催化裂化在车用燃料调和组分生产中的进展。因为组合工艺复杂，本报告将分别确定各工艺的经济性。对于美国海湾地区1998年中期的建设情况，总固定资产投资按下列次序增加：延迟焦化< RFCC< 渣油加氢裂化。装置的可获利能力与产品价值密切相关。三种工艺中每一种工艺的投资回报率（ROI）基于1998年中期的产品和原料价值（原油价约为14美元/桶）处于10%/年至23%/年之间。基于1999年11月的价值（原油约为25美元/桶），投资回报率增加至30-38%/年之间。1 引言返回目录炼厂渣油是原油经过提炼蒸出馏份油以后留下的烃油。渣油在炼厂中作为燃料、转化为较轻的产品、调和沥青或与较轻的油混合以改进渣油的流动性能、或作为重质燃料油出售。渣油的利用取决于当地的市场需求、炼厂工艺的生产能力和可利用渣油的数量。重质燃油在炼厂中是不希望增加的产品。随着车用燃料需求持续不断的增加和可供原油质量的下降，渣油升级改质的重要性因而增长。炼制产品的需求趋势、产品指标、环境保护关注重点和原油的供应和质量，都表现出它们会持续正面影响渣油改质升级的长期经济性。焦化、渣油流化床催化裂化（RFCC）和加氢裂化是三种主要的工业化渣油升级改质工艺。虽然，延迟焦化是最老的工艺，但是该工艺在过去十年间的进展，使它在转化最重的高硫和高金属含量（一般金属含量大于160200ppm原料固定床渣油加氢工艺不适宜使用）渣油成为有价值产品中保持着技术和经济上的优势。同时，不断的研究和开发成果正在改善RFCC和加氢裂化的催化剂和装置的设计。目前感兴趣的其它渣油工艺包括加氢处理、溶剂抽提或脱沥青和渣油气化。将后几种工艺中的一种与上述转化工艺中的一种结合起来，这种组合工艺可以使炼厂经济性得到较单一转化工艺有较大的改进。本报告评述了选择的渣油升级工艺在技术和经济性上的近期进展，主要为车用燃料调合组分和石油化工原料，重点放在延迟焦化、加氢裂化和RFCC。还评述了渣油气化和溶剂脱沥青（SDA）。评估用的4万桶/开工日延迟焦化装置（相当220万吨/a*）和3万桶/开工日加氢裂化装置中的原料是由阿拉伯轻油和阿拉伯重油混合物蒸馏过的减压渣油。566°C初溜点渣油重度为3.4°API（美国石油学会），硫含量为5.25%重量百分。4万桶/开工日的渣油FCC装置使用常压柴油评估，常压柴油取自阿拉伯轻质原油，API重度为17.9°，硫含量为3.0%重量百分。* 装置能力1b/cd和万吨/a的转换系数：原油蒸馏、FCC、加氢裂化采用50，加氢处理（含加氢精制）为47，焦化、沥青为55，热加工、润滑油为53，催化重整、烷基化、异构化、含氧化合物为43。2 结论返回目录根据专利和文献评述，结合本报告技术和经济分析，我们作出的结论如下：1、 对渣油转化装置和更好的渣油转化工艺的重油加工需求将持续不断。这种需求受重质燃油的需求持续减少、车用燃料需求持续增加和受重质原油的产量相对于轻质原油逐渐增加等诸多因素所驱动。再者，人们要求汽油和较重产品的硫和芳烃含量要低于目前市场产品。2、 焦化、重油催化裂化（RFCC）和渣油加氢裂化继续是渣油转化用的主要工艺。所有这三种工艺都有增长。延迟焦化工艺的生产能力增长最快。由于燃料焦的需求不足和要求催化工艺具有更好的产品结构上的柔性，加氢裂化和RFCC的生产能力也加速增长。由于解除了对电力工业的管制，渣油气化成合成气、生产氢气、及一体化气化综合循环发电（IGCC）已变得愈来愈有吸引力。3、 愈来愈多地使用组合工艺，诸如渣油加氢脱硫与延迟焦化加腊油/渣油裂化结合，使液体和气体产品最大化而使焦最小化，特别是在高生产能力的应用中。4、 工艺的选择取决于当地对产品和电力的需求、当地的环境条例、炼厂柔性的考虑（原油质量的变化）和成本等。每种工艺都有一定的特点和适用范围，原料质量是最需要考虑的因素，工艺评价和选择不能一刀切和绝对化。5、 在美国海湾地区设计的4万桶新鲜原料/开工日装置在1998年中期的总固定资产投资按如下次序增加：延迟焦化（16410万美元）< RFCC（21100万美元）<< 渣油加氢裂化（34900万美元）。6、 可获利能力与产品需求密切相关。基于1998年中期较低产品价格（原油价为14美元/桶左右）时，延迟焦化的税前投资回报率（ROI）为23%/年，RFCC为23%/年，渣油加氢裂化较差为6-8%/年。基于1999年11月价格时（原油价格约为25美元/桶），加氢裂化和RFCC的投资回报率（ROI）提高最多，延迟焦化达33%/年，RFCC提高至38%/年，和加氢裂化达27-30%/年。7、 随着催化剂的研究和开发，已经生产出改进的RFCC和加氢裂化催化剂。在催化工艺的收率、选择性、和经济性方面作出重大改进的机会仍然存在。渣油加氢裂化的二大主要优点就是在低反应压力下使用的便宜、高效的脱金属催化剂，和也在低压下操作的高活性、长寿命加氢裂化催化剂。3 概述返回目录炼厂渣油是原油经炼制蒸馏出挥发性物质后残留下来的烃油。重油产物包括常压和减压渣油、重质循环油、焦油、沥青及石油沥青。高初溜点、高密度（低API重度）和高粘度表征了重油产品和渣油的特征。渣油杂原子浓度（即硫、氮和金属）通常高于馏份油或较轻的低硫原油。渣油在物理上可以视为高芳烃含量的沥青质和高分子量树脂（极性）胶束在由芳烃、树脂、和饱和化合物组成的高分子量芳烃溶剂混合物（软沥青）中的胶体混合物。分子中的环数目、取代基的数目和长度和分子中的不饱和程度以及由此而来的分子量分布的变化非常宽广。重质渣油的化学组成取决于原始原油、来源和渣油的加工历史。为了升级炼厂渣油，必须除去金属、硫、残碳、和氮，同时将高沸点组分转化为有利用价值的沸点较低的产品。本报告将分别评估三种主要转换工艺的经济性延迟焦化、渣油加氢裂化、和RFCC。渣油气化和溶剂脱沥青只作简要评述，对于它们的经济性不作展开评价。工业现状重油和炼厂渣油改质升级中的发展取决于原油和重质燃油的供需趋势、环境条例、和市场所需产品的质量。有资料预言，全球对于原油的需求从2000至2010年将以2%/年的速度增加。在产品方面，中间馏份和柴油的需求预计将分别以2.6%/年和2.4 %/年的速度增长。但是，对于渣油燃料油的需求，即渣油的传统市场，将以十年为周期以1.3%/年的速度下降。对加工重油和渣油的升级技术的需求日益增加，也许至2010年仍会继续。这种趋势背后的附加动力包括改进后的工艺、炼油商在投资重油工艺时商务上的合伙关系、对炼厂和燃料的环境条款、对电力市场管制条例的解除、和渣油对炼厂利润的影响日益增加。鉴于渣油升级的工艺经济性在很大程度上是原料特定和地点特定的，也许会使用几种转换工艺，在大型炼厂中需使用组合的工艺。新千年开始之时，炼油业面临的最重要和最捉摸不透的问题也许是，5到10年内将对汽车和轻型卡车实行什么样的燃料要求，特别是有关硫含量和含氧化合物使用的要求。北美和欧洲建议在2004-2005年间的汽油硫含量最大为30ppm（均从150-300ppm降下来，除了加尼福利亚以外，它有更加严格的标准）。在欧洲，建议的柴油硫含量为50ppm。全球的焦化能力在过去15年中增加了70 %以上。全球755家炼厂中约有17%拥有焦化装置，美国的炼厂中有35%拥有焦化装置。全球焦化原料的生产能力，55%在美国，其中70%是延迟焦化生产。全球所有类型的焦化生产能力在1999年1月1日估计达3600万桶/日历日。焦化炼厂典型地比其它炼厂复杂；至少有80%拥有催化裂化装置，90%的炼厂对某些产品进行加氢处理。约有25%的北美炼厂也拥有加氢裂化装置，通常用来裂解腊油，约有半数的北美焦化炼厂拥有加氢裂化装置。全球馏份油和渣油用加氢加工（加氢处理和加氢裂化）生产能力在1990年代后半期间约以2.2%/年的速率增长，预计至2000年达到350万桶/日。同一时期的渣油生产能力仍持续强劲地以5.4%/年速率增长，总计达225万桶/日。在2000年，渣油的加氢加工能力等于馏份油和渣油总生产能力的39%。在渣油加氢处理技术中，自动更换催化剂体系能使金属含量较高的油品进行经济性加工。全球20家炼厂中的渣油加氢裂化能力总计达589000桶/日历日。渣油的加氢裂化通常在较为复合型的炼厂中可以找到。1997年在全球，已经设计出估计有26种流化床催化裂化装置（FCCs）以专门裂解各种渣油原料。RFCC的生产能力超过180万桶/日。约有此生产能力2到3倍之多的FCC装置，总计约为世界FCC生产能力的25%，与粗柴油一起裂解某些渣油。大多数新FCC装置正设计成至少能加工一定量的渣油。电力市场解除管制和改进的技术使重质渣油和石油焦在热电联供上的应用得以复苏，它们是通过与气化为合成气工艺一体化进行的。技术现状渣油炼制的趋势就是使用组合工艺，使液态和气态产品最大化而使焦最小化。延迟焦化以后进行加氢裂化就是一个例子。由于组合工艺的复杂性，本报告集中在三种主要转换工艺延迟焦化、渣油加氢裂化和RFCC上，并将它们作为单一工艺处理。焦化保持着它作为主导性渣油转化工艺的作用，工艺可以处理非常重、杂原子含量高的原料。焦化工艺和设备上的改进是革命性的。在延迟焦化中，循环时间正从24小时减少至18小时或甚至更少，因此扩大了现有焦化塔的生产能力（虽然以潜在牺牲焦化塔使用寿命为代价）。焦化塔排焦时开盖、关盖、和冷却步骤实现了自动化改进了安全性并帮助缩短了循环周期。在较新的设计中，焦化在较低压力（15磅/平方英寸表压）下操作，重油只作内部或自然的循环，液体收率增加，焦收率最小化。用轻质馏份取代重油进行循环，可以减少焦收率，并能延长二次检修保养间的运行时间。较新双-燃烧炉的炉型设计和在冶金学上改进的炉管使焦化炉的炉面能承受更高的温度。最大的延迟焦化装置尺寸自1990年代初期以来已经增大：目前，典型的最大直径为27-28英尺，29英尺的焦化塔正在运作中，30英尺直径的焦化塔正在设计中。流化焦化在工艺和设备上也有不断的改进，这种改进已经延长了现有装置二次检修之间的运行时间。在加氢处理方面，原料的柔性是当前的重点。自动催化剂更换体系使装置可以加工金属含量高的油料。Chevron的OCR，壳牌的HYCON料仓体系，和IFP（Institut Francais du Pétrole）的HYVAHL切换式反应器就是例子。沸腾床加氢裂化正成为主要的加工方式（ABB Lummus Crest/Amoco的LC Finning，IFP/Texaco的H-Oil）。淤浆相加氢裂化允许对金属含量高的进料以小规模（约5000桶/开工日）的工业化操作（CANMET和Veba的Combicracking）加工。其趋势就是降低加氢裂化温度使催化剂结焦最小化，和降低压力使投资和操作成本减小。渣油裂化催化剂的不断改进和含有金属老化的催化剂颗粒的磁性分离实现工业化，使RFCC工艺得到了改进。提升管、原料雾化、和催化剂-油混合设计的改进已获得良好的工业化验证。先进的毫秒催化裂化技术打破了传统设计，已成功地在新泽西Westville的Coastals Eagle Point 炼厂实现了工业化，产品收率获得改进。渣油气化以其能将低值油料和焦转化为合成气（氢气、一氧化碳、和微少气体的混合物）的工艺而复兴。对以合成气为源头的热电联供的吸引力正在增加，特别因为美国和欧洲解除了对电力的管制。使用的原料包括脱沥青装置的沥青、高硫焦、和有害的炼厂废料。其缺点就是投资费用相当高，和对无价值或负价值原料的需求。投资回报率将低于通常新建炼厂项目的水平，历史上这类项目的投资回报率更多地与普通公用工程一致。溶剂脱沥青（SDA），是一种分离工艺，其发展趋势包括利用常压渣油脱沥青代替原油减压蒸馏和相应传统的蜡油和减渣脱沥青过程（SDA）。主要的SDA工艺都使用超临界溶剂回收。技术上的开发包括使用碳酸酯（carbonates）作为溶剂和利用发电以回收能量。经济方面表3.1提供了炼厂渣油利用延迟焦化、渣油加氢裂化、和RFCC工艺加工4万桶/开工日装置的PEP估算。延迟焦化和加氢裂化工艺基于从阿拉伯重油和轻原油混合物中获取的减压渣油。因为RFCC工艺在经济上不能加工非常高残碳的渣油，它的原料是从阿拉伯轻原油蒸馏获取的常压渣油。我们的经济分析基于1998年中期的美国海湾地区。总的固定资产投资（TFC）以这样的次序增加：延迟焦化（16410万美元）、RFCC（21100万美元）和渣油加氢裂化（34900万美元）。二段式加氢裂化装置是最复杂的装置，RFCC按设备主要部件的数目看其复杂程度最小。在所有三个工艺中，最大的投资项目是反应器、主分馏塔、和气体压缩机。生产成本归纳在表3.1中。焦化装置和加氢裂化装置每桶原料的成本相同，因为它们加工同样的原料。表3.1中的新鲜原料年成本不同，因为这些装置的开工率不同。RFCC加工成本较高的原料。与加氢裂化装置有关的制氢装置使用的天然气原料在生产成本中占据重要部分。加氢裂化装置的公用工程净成本最高。加氢裂化装置中的高压压缩机是主要的耗能单元。RFCC的净公用工程成本最低，因为在催化剂冷却器中会产生大量600磅/平方英寸表压的蒸汽。总的人工成本包括维修人工成本，它们是与界区内投资（BLI）相关。焦化装置维修人员的花费低于加氢裂化装置或RFCC装置的花费，但焦化装置较高的操作人工成本大于因较少维修人员所取得的补偿。产品收益分项列于表3.1中。对于每一种工艺，液体产品提供的收益占装置收益中的大部分。装置的总收益如下：焦化装置17000万美元；加氢裂化装置25800万美元；和RFCC装置25300万美元。我们对每种工艺的总体可获利能力进行了测算，并按年度的投资回报率（ROI）（表3.1）对工艺进行了比较，年度投资回报率利用1998年中期PEP年鉴中的原料和产品价值数据计算而得。然而原油的价格相对低，西德克萨斯中等原油的价格约为13.75美元/桶，汽油和渣油的价值与原料成本比压降了。投资回报率是物料收率和价格、操作成本和投资费用的函数。焦化和RFCC两工艺提供的税前投资回报率ROI为23%/年。这个回报率与一般在考虑投资新装置时至少有最低25%/年投资回报率相比实属边际数值。加氢裂化装置的投资回报率以这种材料价格构成计算只有毫不经济的8%。1999年11月份的原油价格极不正常（约达25.00美元/桶，代替以上计算用的13.75美元/桶），由该价格采用与前相同的投资费用数值，这些转换工艺可以获得较高的投资回报率：延迟焦化为33%/年，渣油加氢裂化为27%/年，和RFCC为38%/年。三种工艺中每一种的产品组合不同。这些工艺的经济分析结果表明，区域间市场价格的变化或差异对作为个别单元的每一种工艺的投资回报率（ROI）会产生很大的影响。在选择渣油转换工艺时，采用一种转换工艺与现有或计划中的工艺整合时的整个炼厂的获利能力是一个更重要的标准。根据市场需求，这三种渣油转换工艺中的每一种都可以作为利用炼厂渣油获利的路线。预测市场对特定产品的长期需要和使用与可供原料相匹配的工艺以满足那些获利需求是一种挑战。表3.1渣油升级工艺成本估算汇总装置生产能力：4万桶原料/开工日（6360米3/开工日）PEP价格指数：610延迟焦化渣油加氢裂化RFCC开工率0.900.920.92原料减压渣油减压渣油常压渣油主要产品燃料焦喷气发动机燃料FCC汽油 产量(百万磅/年)166612041903资本投资(百万美元)： 界区内144.0303.7183.5 现场外20.145.327.7 总固定资产a164.1349.0211.2生产成本(百万美元/年)： 原材料88.1589.88144.82 新鲜原料 天然气原料（供制氢装置）-29.40- 补充催化剂-17.4013.51 公用工程7.8324.363.43 劳动力总成本b6.6610.446.06 维修材料和用品4.509.245.71直接操作总成本107.12180.72174.32 间接费用C24.9950.2830.83表3.1 （续） 渣油升级工艺成本估算汇总装置生产能力：4万桶原料/开工日（6360米3/开工日）PEP价格指数：610延迟焦化渣油加氢裂化RFCC生产成本132.11231.00205.15产品收益（百万美元/年） 燃气-15.00-8.40-11.80 混合C3-C4-4.83- 丙烯（作为烷基化原料）-13.70 丙烷-2.04-2.47 丁烯（作为烷基化原料）-25.50 异丁烷-3.84-5.71 正丁烷-1.92-1.33 石脑油或FCC汽油-25.50-60.96-145.58 喷气发动机燃油（煤油）-80.52- 柴油或轻质循环油-49.08-31.78 轻质柴油-57.82- 重质柴油-50.49-7.80- 渣油-43.44-15.22 燃料焦-16.66-税前投资回报率ROI（%/年）23.37.722.7a 总固定资产投资包括15%的不可预见费用、公用工程和储罐投资，和5%用于三废处理的裕量。b 包括操作人员、检验室人员、和维修人员。c 包括装置的管理费用、税和保险、和10%/年的折旧。4工业状况返回目录图4.1说明了渣油升级工艺在从重质原油生产燃油的现代化综合炼厂中的重要地位；图中说明了从渣油流化床催化裂化（RFCC）、渣油加氢裂化、延迟焦化、和溶剂脱沥青（SDA）装置中生产出来的主要产品料流。（图中没有考虑石油化学品、润滑油和专用产品）。请注意，典型的燃料炼厂不可能有全部这些装置。渣油升级装置用来使重质燃油的产量最小化而使轻质燃油的产量最大化。RFCC主要生产汽油调合料。渣油加氢裂化装置的作用是双重的：（1）裂解和（2）主要对重油加氢制成低硫中间馏份油，作为煤油、喷气发动机燃料和柴油燃料。也生产高氢含量、脱硫的渣油，典型的做法是进一步裂解转换为车用燃料。焦化装置的作用就是增加炼厂的汽油产量和中间体柴油的产量，以从最重的原料作进一步转换。因为燃料焦的价值通常很低，焦化装置液体的收率需要最大化，焦的产量最小化。近几年来，炼厂内开始建立气化装置（图4.1中没有显示），通过将非常重的、富含金属的渣油和石油焦转化为合成气、氢气，再由热电联供转化为蒸汽和电力以回收价值。SDA（溶剂脱沥青）与这些转换装置不同，它的作用就是分离金属和残碳以制备转换装置使用的原料，而油料的沸点范围不变。重油和炼厂渣油改质升级的增长取决于原油和重质燃油的一般供需趋势、环境条例、和生产的产品质量与市场所需质量的比较。升级工艺的经济分析通常针对特定原料和特定地点。例如，因为焦的处置在亚洲是主要问题，加氢处理常压渣油脱硫（ARDS）、减压渣油脱硫（VRDS）和加氢裂化在那里将更加普遍。计划制定者和炼油商必须确定，在当前炼厂的收益承受着严峻的市场压力时，当前的实践和技术在将来5至10年或更多的年内仍能够适用。目前最重要的规划问题是汽车、轻型卡车用的燃油要求，特别是车用燃料的硫含量。在美国，环境保护署（EPA）近期已经提出较低的、更加严格的汽油含硫指标。欧洲议会已经颁布了新的、更严厉的汽油和柴油燃料指标，指标在2000和2005年开始生效。重质产品的质量也有改变。有关道路铺设沥青近来执行的美国战略高速公路研究计划（SHRP）测试协议已引起炼油商们修改它们的混合和加工条件，以便生产出新型的“超级铺设”沥青，在这种沥青中，特优级别中由聚合物取代油料。优良的沥青基原油仍然能获得优良的沥青，但勉强够格的沥青基原油难以加工出达到SHRP指标的沥青。因此，沥青中混入某些废油料的能力也渐消失。再者勉强够格的沥青基原油的加工数量却日益增加。公共电力工业解除了管制和改进的工艺正在恢复使用渣油，通过整合合成气工艺与气化来发电。图4.1将重油转化为燃料的炼厂1、 异构化装置； 2、异构体； 3、轻质直馏石脑油； 4、石脑油分馏塔； 5、重质直馏石脑油； 6、催化重整装置（包括加氢处理装置）； 7、重整油； 8、汽油池； 9、MTBE（甲基叔丁基醚）；10、烷化化装置； 11、烷基化物； 12、加氢裂化后的石脑油； 13、丁烷； 14、煤油； 15、煤油处理塔；16、煤油/喷气发动机燃油； 17、原油； 18、常压原油精馏装置； 19、轻质柴油； 20、加氢处理塔； 21、燃料气； 22、加氢处理塔； 23、FCCU（流化床催化裂化装置）； 24、汽油； 25、轻质循环油； 26、油浆； 27、制氢装置； 28、常压渣油； 29、减压柴油（VGO）； 30、减压蒸馏装置； 31、加氢处理装置； 32、RFCCU（渣油流化床催化裂化装置）； 33、汽油； 34、轻质循环油； 35、油浆；36、加氢裂化装置； 37、加氢裂化馏份油； 38、柴油/民用燃油； 39、减压渣油； 40、DAO（脱沥青油）；41、焦化装置； 42、轻质焦化柴油； 43、重质焦化柴油； 44、沥青稀释油； 45、加氢处理塔； 46、炼厂燃料体系； 47、溶剂脱沥青； 48、残余燃料油； 49、焦； 50、沥青； 51、处理器。注：DAO是脱沥青油全球对加工重油和渣油用升级技术的需求日益增长，也许至2010年仍会持续增长，原因如下：·重质原油可供量增长速度快于轻质原油的产量。·工艺技术上的改进改善了转化工艺的经济性。轻质和重质原油间的差异在过去二十年来逐渐变窄就是工艺经济性改进的证明。催化裂化中采用金属钝化工艺就是转换工艺的改进例子。其它的例子有延迟焦化工艺的改进，工艺降低了焦收率。·重油生产商和整合的石油公司之间的商务合伙关系，以及由生产商直接拥有炼厂生产能力的情况已增加。·将炼厂渣油混入传统使用的重燃油中的能力随着对该燃油需求的下降而减小。这种需求的下降使得其它用途或以环境友好的方式处置这些料流成为必要。·欧洲和北美的环境条例也为重油脱硫和减少汽油的芳烃含量提供了动力。·其它应用如热电联供的经济性对某些炼油商已很有吸引力，为石油焦和渣油提供了出路。·炼厂之间日趋剧烈的竞争已在主要领域中减少了炼厂的收益，增加渣油价值对炼厂的可获利能力达到了极为重要的程度，鼓励炼厂使废料最小化。在欧洲，有三种趋势影响着渣油的升级：燃料替代、炼制产品指标变化和炼厂的环境法规。天然气在发电和余热利用中正在获取市场份额，而渣油的市场份额由1974年的25%下降至1998年的9%。为了保护环境，正在执行日益严格的产品指标和装置的排放法规。由于本地市场疲弱，欧洲渣油向大西洋盆地和彼岸的出口增加。美国在1989至1999年间，由于原油硫含量以0.016重量%/年的速度提高，国家平均原油API重度以0.11°API/年的速度下降。但是，这些全国趋势在美国五个国防石油管理区（PADD）并未平均地出现（参阅图4.2）。PADD1区的原油没有变重，PADD5区的原油硫含量没有增加。但是，国家趋势仍将继续，由德州海湾（PADD3）的炼厂引领这个趋势；它们近期与大型重质原油生产商建立的合资企业，在建设转化装置时将会增加重质油的炼制比例：·Clark USA和PEMEX（Petróleos Mexicanos）已经同意在德州Clark的Port Arthur炼厂加工Mayan原油。·德州Ultramar Diamond Shamrock的Three River炼厂正在进行改造以加工墨西哥原油。·德州Lyondell-Citgo Refining 的休斯敦炼厂正在加工大量委内瑞拉原油。·德州Mobil的Beaumont炼厂正在进行改造以加工委内瑞拉原油。·德州Philips Petroleum的Sweeney炼厂正在增添延迟焦化装置以加工委内瑞拉原油。渣油加工或生产装置不建在炼厂位置的方案正在开发中。油田是改质升级委内瑞拉重油的场所，以便进行管道输送。在另一种应用中，已建议建立数套装置从废塑料中生产重油。再将油装运至中心催化裂化装置，裂解成高辛烷值汽油。图4.2美国的国防管区石油管理局预期也将持续下去的一般趋势就是使用组合工艺升级炼厂渣油。这种趋势受到如下因素支持：尽可能重使用现有设备以使投资最小化的需要、加工原油的性质、对炼厂柔性的考虑、和改进的产品分布和质量。除了RFCC（渣油流化床催化裂化）原料的加氢脱硫外，组合工艺的例子包括：加氢脱硫与延迟焦化、与脱沥青和部分氧化；加氢裂化与延迟焦化；减粘裂化或加氢减粘与加氢处理。商业方面我们讨论对原油和炼制燃料油供求的预测、法规的变化、及燃料市场。供需预测SRIC预测，世界原油的需求量（包括天然气液体）将会从1998年的7200万桶/日增至2000年的7470万桶/日。从2000至2005年，平均增长估计达2%/年，原油需求量上升至8260万桶/日。预计以后五年即从2005至2010年间，全球的平均增长速率将继续保持在2%/年，原油的需求量将达9130万桶/日。至2010年，美国和欧洲对原油的需求份额将分别从1998年世界需求量的25%和21%下降至22%和18.6 %。这部分的下降主要由于亚太地区较快的增长、南美洲和中美洲、前苏联、中东、和非洲大量增长所致。技术正使可用重质原油的供应量增加。委内瑞拉拥有达2400亿桶的重油、超重油和含沥青油的可采储量。在1977年，委内瑞拉的原油产量达340万桶/日，其中95万桶/日是重质原油。至2007年，委内瑞拉的原油生产可以增加至620万桶/日，其中大部分是重质原油。对重油改进的炼制工艺将增加对那种油的需求。重油的新用途也会使需求增加。Intevep技术能使更多的含沥青油和超重油得以采出，由此生产出能以与煤竞争的价格出售的新OrimulsionTM燃料。销售计划要求其产量从1887年的410万桶/年扩大至2006年的3600万桶/年。20002010北美29.4626.65欧洲20.9318.61亚太地区26.9830.06南美洲和中美洲6.707.34前苏联5.506.06中东6.957.07非洲3.484.22全球100.00100.00美国24.5221.90各地区和全球对炼制产品的需求预期将以表4.1汇总的年平均速率增长。虽然全球对原油需求的平均增长速率在2000至2005年间和再从2005至2010年间预计达2 %/年。预计区域的增长速率在这二个五年期间会有不同。因为全球对渣油燃料油的需求预期会持续长期下降，而对精馏产物的需求会持续上升，因此可以预期渣油的转换能力将会随之增加。渣油燃料油需求的最大下降预期在欧洲，以5%/年的速度下降，其后北美以1.8%/年速度下降，亚太地区以1.5-1.2%/年速度下降。其它地区的需求以0.2-1.5%/年速率增加。法规欧洲和北美的大部分炼油商从2000年开始承受着更为严格的控制燃料和空气排放的法规管制。严格的法规会影响产品的供应和需求，并要求炼厂进行资本性投入以维持其业务。从2000年开始，大部分的欧洲炼油商要求满足欧洲议会颁布的更加严格的汽油和柴油指标（参阅表4.2和4.3）。该指标比2000年欧洲汽车-燃油规划（EPEFE）最初提出的严格得多。汽油中的硫含量从典型的300重量ppm减少至2000年的最大150重量ppm和2005年的最大30重量ppm。挥发物质和烯烃、芳烃、及氧的含量也有规定。柴油含硫至2005年将减少至最大50重量ppm，减少过程要求从2000年开始。同样，多环芳烃将减少至最大1.0%重量百分。提议中的十六烷值从2000年的最小51上升至2005年的最小58。表4.1原油和选择炼制产品预测（年平均增长率，%）2000-20052005-2010渣油燃料油石脑油+汽油中间馏份油原油渣油燃料油石脑油+汽油中间馏份油原油北美-1.81.00.91.1-1.81.00.91.0欧洲-5.01.21.20.9-5.01.31.20.8亚太-1.55.13.43.1-1.24.93.53.1南美和中美0.54.33.53.00.54.33.53.0前苏联0.26.05.03.20.26.05.03.0中东0.53.62.52.30.53.72.52.2非洲1.54.34.23.71.54.34.24.0世界平均-1.52.62.32.0-1.32.62.42.0美国-2.00.80.71.0-2.00.70.70.9表4.2欧盟建议的汽油指标欧洲汽油欧洲议会欧洲议会汽油指标199720002005%无铅50100100RVP（雷德蒸汽压），千帕-60最大60最大在212°F（100°C）下，%蒸发-46最小46最小在302°F（150°C）下，%蒸发-75最小75最小烯烃，%体积百分1814最大14最大芳烃，%体积百分4535最大30最大苯，%体积百分2.31最大1最大氧气，%重量百分-2.7最大2.7最大硫，重量ppm300150最大30最大表4.3欧盟建议的柴油指标欧洲议会欧洲议会柴油指标20002005十六烷值51最小58最小59°F（15°C）时的密度，公斤/米3845最大825最大蒸馏物，95%的点位，°F（C°）680最大（360最大）644最大（340最大）多环芳烃，%重量百分11/6最大1.0最大硫，重量ppm200/50最大50最大北美大多数国家正在考虑更为严格的汽油硫含量限值。在美国，美国环保署（EPA）正建议降低尾管的排放，法规于2004至2009年间逐步实施。建议的法规是1990年空气清洁法修正案2级（Tier2）空气质量标准中的一部分。要求汽车和最大的轻型卡车满足此同一标准。从2004年开始要求全国的汽油硫含量平均为30ppm，从2006年开始最高硫含量为80ppm。（目前的标准在加利福尼亚为30ppm，其它地方为347ppm，可豁免25%的汽油，允许硫含量最高可达500ppm。）雇员不到1500人的炼厂可延至2008年达到此标准，但某些炼厂可申请二年宽限期。汽车制造商联盟（Alliance of Automobile Manufacture）指出需要一个接近5ppm硫含量的标准才能满足EPA标准。还要求汽车和卡车满足车队的平均氮氧化物（NOX）排放量0.07克/英里。对于6000磅以下的车辆，氮氧化物（NOX）标准从2004年至2007年间分期实施。6000至8600磅之间的车辆将至2009年的期间分期实施。较低的硫氧化物（SOX）标准有助于满足氮氧化物（NOX）要求，因为硫会干扰催化转换器对氮氧化物（NOX）的转化。在加拿大，汽油的硫含量在2002年建议减少至150ppm，至2005年减少至30ppm 。目前硫的限量为1000ppm。从2000至2002年，美国炼厂必须满足炼厂最大可实现控制技术（MACT）作为第二套有害空气污染物国家排放标准（NESHAP），发表于1998年九月11日，该标准适用于其它炼厂装置中的催化裂化装置。催化裂化装置的排放物在减压和吹扫期间必须放空至火矩或其它的控制装置。有机有害空气污染物（HAPs）总量也必须限制在20体积ppm的出口浓度内，或必须减少98%重量百分。催化裂化装置还必须符合一氧化碳（CO）新的资源性能标准排放极限500体积ppm（干量计）。无机排放量限制在1磅颗粒