20260802-中国化工学会烃资源评价加工与利用专委会-石油化工_不同成品油收率下渣油加工方案与碳排放研究_32页_9mb

不同成品油收率下渣油加工方案与碳排放研究总结

核心内容概述

本研究围绕“双碳”目标与炼化行业转型背景，分析了不同成品油收率下渣油加工技术路线的碳排放强度、经济效益及政策适配性。通过构建多目标优化模型与全生命周期评估，提出了兼顾碳排放、能效与产品价值的加工方案决策框架，为炼化企业低碳转型提供了理论支持与实践指导。

主要观点与关键信息

1. 研究背景与问题提出

• 政策驱动：国务院《2030年前碳达峰行动方案》推动炼化行业优化结构，控制成品油收率至50%以下，2050年进一步降至30%。
• 市场需求转变：成品油消费达峰背景下，化工产品需求增长，炼厂需加速“减油增化”战略。
• 技术路径探索：绿氢炼化、CCUS、流程再造等技术成为低碳转型的关键，但需平衡工艺排放与生命周期碳排放。
• 产能过剩预警：2030年后炼油能力过剩问题突出，企业需提前布局低碳技术。

2. 渣油加工路线选择的重要性

• 碳排放差异显著：燃料型炼厂碳排放强度（0.15~0.3吨/吨原油）低于炼化一体化炼厂（0.2~0.45吨/吨原油），但后者可通过化工产品固碳实现更低全生命周期排放。
• 资源高效利用：渣油加工路线（如焦化、加氢裂化）直接影响氢气消耗、能源效率及碳排放强度。
• 产品结构适配：渣油加工需与“油转化”“油转特”战略协同，减少低效燃料产出，提升高附加值产品比例。

3. 研究方法与方案设计

• 多维度分析框架：涵盖原料特性、工艺参数、产品分布及碳排放强度，设定不同原油性质与加工深度的情景组合。
• 基准与优化情景：
  • 基准情景：延迟焦化（转化率50%-60%）
  • 优化情景：JESO浆态床加氢（转化率90%-95%）、溶剂脱沥青-沥青气化组合工艺
• 全生命周期评估：模拟从原油进料到成品油出厂的全流程碳足迹，包括直接与间接排放。

4. 总流程方案结果分析

• 装置加工负荷：
  • 延迟焦化：负荷率在低收率方案中显著降低，高收率方案可提升至85%-90%
  • 催化裂化：负荷率与原料性质强相关，重质渣油掺炼时需降至80%
  • 加氢处理：高收率方案中负荷率可达95%以上，但需配套高压设备
  • 溶剂脱沥青：负荷率稳定（85%-90%），但需匹配沥青气化单元
• 产品分布与收率：
  • 高收率方案通过两段提升管催化裂化可使汽油收率达45%-50%
  • 浆态床加氢技术提升低碳烯烃产出（12%-15%），但氢气消耗增加30%-40%
• 全厂综合能耗：
  • 加氢路线吨油综合能耗达65-75kg标油，溶剂脱沥青路线能耗较低（40-50kg标油）
  • 蒸汽动力系统占全厂能耗35%-45%，热泵精馏可降低低压蒸汽用量20%以上
  • 装置间低温热集成可降低全厂能耗8%-12%

5. 经济效益与财务评价

• 投资回报周期差异：
  • 延迟焦化方案初始投资低（约3-4亿元/百万吨），但高收率加氢方案虽投资高（8-10亿元/百万吨），因轻油溢价可在5-7年收回成本
• 副产品收益影响：
  • 石油焦销售可抵消焦化路线15%-20%操作成本
  • IGCC方案电力外售收益可覆盖气化单元60%-70%运行费用
• 效益持平价（PBP）：
  • 不同加工方案在油价80美元/桶时效益持平，高于此价则脱沥青路线更优
  • PBP可作为技术路线切换的量化依据，并用于对冲原料与成品价差风险

6. 碳排放核算与分析

• 碳排放核算边界：
  • 范围1：直接排放（静止燃烧、移动燃烧、生产过程、无组织逸散）
  • 范围2：间接排放（外购电力、蒸汽等隐含碳排放）
  • 范围3：价值链排放（上游原油开采、催化剂生产，下游成品油运输）
• 过程碳排放量对比：
  • 延迟焦化碳排放强度较高（约1.8t CO₂/吨原料）
  • 加氢裂化碳排放较低（1.2t CO₂/吨原料）
  • 溶剂脱沥青-气化路线碳排放强度最低（0.9t CO₂/吨原料）
• 成品油燃烧碳排放：
  • 汽油燃烧排放因子约2.31kgCO₂/L，柴油为2.68kgCO₂/L，低硫燃料油达3.15kgCO₂/L
  • 轻质化产品虽增加过程排放，但可替代高碳燃料，净减排8%-12%
• 非燃料利用路径：
  • 将渣油转化为化工原料（如烯烃）可减少燃烧排放，每吨原料碳足迹减少1.8-2.5吨CO₂当量

7. 结论与展望

• 渣油加工工艺选择对碳排放影响显著：脱碳型工艺（如延迟焦化）碳排放强度高，加氢型工艺（如渣油加氢裂化）碳排放减少30%以上，轻质油收率提升显著。
• JESO技术展现高效转化潜力：浆态床加氢技术对劣质渣油（高金属、高硫）转化率可达90%-95%，尾油残留量低于5wt%。
• 溶剂脱沥青组合工艺环保优势明显：适用于含硫渣油，实现原油彻底利用，轻质油收率高，腐蚀少。
• 延迟焦化仍占主导但面临转型压力：国内占比超40%，但需结合密闭除焦等技术升级减少环境负担。
• 未来研究方向与挑战：
  • 研发抗金属沉积和抗氮中毒的新型催化剂，延长渣油加氢周期至2年以上
  • 探索低成本制氢方案，如电解水制氢与渣油气化制氢耦合
  • 沥青高值化利用，如制备碳材料（如石墨烯）或化工原料

建议与策略

• 原料适应性改造：根据渣油特性（如硫含量、金属含量）选择加工路线，高重金属渣油优先考虑溶剂脱沥青预处理
• 低碳技术集成：推广沥青气化联产IGCC、费托合成等碳循环利用技术
• 装置协同优化：构建“分子炼油”短流程（如乙烯-芳烃联产），精准切割轻石脑油馏分，提升高值化学品收率