炼油业低碳经济难题分析
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1中国炼油工业面临的挑战
低碳经济是在可持续发展理念的指导下，通过技术创新、制度创新、产业升级转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。低碳经济是以构筑低能耗、低排放的经济模式为特征，是人类社会继工业文明之后的又一划时代的进步。发展低碳经济，其内涵就是要依靠技术创新、制度创新，转变经济发展方式，提高能源利用效率，创建新型的清洁能源结构。因此，发展低碳经济，对以烃加工为主要任务的炼油工业来说，既带来了机遇，也不可避免地带来了诸多挑战。本文简要介绍中国炼油工业的发展现状，分析低碳经济下中国炼油工业面临的挑战，并对中国炼油工业的发展提出看法和建议。
2中国炼油工业发展现状
炼油工业作为国家的基础能源和原材料产业，在经济社会发展中具有重要作用。伴随着国家经济发展，我国炼油工业发生了翻天覆地的变化，成为支撑国民经济持续健康发展的重要力量，并在世界炼油工业中占有举足轻重的地位，原油加工能力名列世界第二。
2.1依靠自主开发与建设，炼油工业规模及实力位居世界前列
新中国成立时，我国原油加工能力仅为170kt/a，随着大庆、胜利、辽河等一批大型油田的发现和开发，以及中国炼油工业“五朵金花”等自主创新技术的成功研发，我国炼油工业快速崛起。自20世纪60年代起，经过不到20年的努力，炼油能力从1964年的10Mt/a提高到1983年的100Mt/a；又经过不到15年的努力，到1996年又增加炼油能力100Mt/a。进人21世纪以来，我国炼油工业的发展不断加快。只需短短的5年时间，就可以实现炼油能力增长100Mt/a的目标。尤其是“十一五”期间，随着海南炼化、广州石化、青岛炼油、大连石化、兰州石化以及独山子石化等新建及改扩建炼油工程的相继建成投产，我国炼油能力已从2005年的353Mt/a提高到了2009年的490Mt/a，年均增长8.5%，中国炼油工业已经成为亚洲乃至整个世界炼油能力增长的主力军。2005～2009年间，我国炼油能力的增长约占亚太地区炼油能力增量的65%，占世界炼油能力增量的60%左右。2009年，我国炼油能力位居世界第二位，约占亚太地区炼油能力的35，占世界炼油能力的11%。我国国有石油公司的综合实力显著增强，中国石化、中国石油两大集团公司分别位居2009年世界最大炼油公司排名的第3位和第5位，跻身《财富）））2010年度世界500强企业的第7位和第10位。2010年是我国炼油工业“十一五”建设的收官之年，天津石化、洛阳石化、吉林石化、广西石化等一批改扩建及新建炼油工程相继建成投产，国内炼油能力将突破500Mt/a。上述这些重点项目的建成投产，为炼油工业优化产业布局、提升规模实力、提高国际竞争力发挥重要作用。
2.2依靠结构调整，炼油工业大型化、基地化、一体化发展成效显著
“十一五”期间，我国炼油工业在做大规模总量的同时，遵照“调整结构、规模发展、优化配置、提高质量”的发展方针，加大结构调整，优化产业升级，实现规模化、基地化、炼化一体化发展，成效显著。
（1）依靠产业布局调整，实现集约化发展。我国炼油工业坚持贴近资源、贴近市场的布局原则，结合炼油厂原油适应性改造和油品质量升级工程，做大做强沿海企业，做精做优内陆企业。与此同时，下决心关停了一批规模小、物耗能耗高、环境污染严重、安全隐患突出的小炼油装置和企业。与“十五”末相比，国内千万吨级炼油基地已从2005年的9座增加到2009年的17座；同时中国石化、中国石油两大公司炼油厂的平均规模已从4.9Mt/a提高到近6.1Mt/a。原油加工企业的布局进一步向港口条件优越、交通运输发达、市场需求旺盛的东部沿海地区转移，已形成环渤海、长三角和珠三角的三大炼化企业群，其炼油能力已占全国一次加工总能力的70%左右。
（2）依靠装置结构调整，形成特色化的原油深加工路线。“十一五”期间，为突破国内原油资源短缺的制约，我国炼油工业充分利用国际国内资源，加大原油进口力度，原油进口量以年均12%的速度增长，其中高硫原油的主要来源地——中东原油的进门量年均增长12.9%，重质原油的主要来源地——南美地区原油进口量年均增长近30%。为适应含硫、含酸、重质等劣质原油加工的需要，炼油工业在坚持走深度加工路线的基础上，加大装置结构调整的力度。突出表现在：高硫原油加工能力显著增加。2005-2009年间，中国石化、中国石油两大集团的高硫原油加工能力已从50Mt/a以上提高到130Mt/a以上，占一次加工能力的比例从17%提高到35%左右；以催化裂化、加氢裂化、重油加氢、延迟焦化为代表的深加工装置能力进一步增长，占加工能力的比例从56%提高到59%，并且装置结构发生较大变化。其中，催化裂化装置所占比例从33.2%降至28.5%，加氢裂化装置比例从7.4%提高到11%，重油加氢装置比例从1.8%提高到3.7%，延迟焦化装置比例从14%提高到16%。与此同时，随着环境保护要求的提高，国内汽油、柴油质量升级步伐的明显加快，加氢装置的比例大幅度提高。截止到2009年，两大集团的汽油、煤油、柴油加氢精制装置的比例已提高到32%，比2005年提高了11百分点。
（3）依靠产品结构调整，资源利用率不断提高。2005～2009年间，在国内交通运输业快速发展的推动下，国内成品油表观消费量以年均7%的速率增长，而重质燃料油表观消费量以年均7.5%的速率下降。为适应市场需求变化，最大限度地生产交通运输燃料，炼油工业加大了产品结构调整力度。与2005年相比，2009年国内汽油、煤油、柴油三大类成品油收率从59%提高到61%，燃料油收率从8.2%下降至5%；中国石化、中国石油两大集团原油加工的综合商品率均提高1百分点，达到93.9%；轻油收率提高2.2百分点，达到75.5%，资源利用水平显著提高。在产品收率提高的同时，车用汽油、柴油质量也在不断提升。“十一五”期间，国内车用汽油质量从2005年7月1日起执行新标准到目前执行国111标准，硫含量从500μg/g降至150μg/g。车用柴油将在2011年6月执行国Ⅲ标准，硫含量由500μg/g降至350μg/g。北京、上海已分另于2008年和2009年执行了相当于欧Ⅳ排放标准的车用汽油、柴油地方标准，硫含量均降至5oμg/g，广州也已经开始执行相当于欧Ⅳ排放标准的车用汽油地方标准。
2.3依靠自主开发技术，创新能力持续增强
通过自主研发，全面掌握当代世界主要的先进炼油技术。在20世纪60年代成功培育出中国炼油技术“五朵金花”的基础上，我国炼油工业又先后开发成功重油催化裂化、超低压连续重整、中高压加氢裂化、渣油加氢等一系列具有自主知识产权的成套技术，部分技术达到国际先进水平。具有独创性的催化裂解技术（DCC），不但在国内建成数套大型工业生产装置，还出口到泰国等国家。“十一五”期间，为满足劣质原油加工和汽油、柴油质量升级的需要，炼油的催化剂及工艺技术水平不断提高。不仅研发出催化裂化汽油降烯烃、汽油选择性加氢脱硫、柴油深度加氢脱硫等系列催化剂，还自主设计和建设了不同规模的S-Zorb催化裂化汽油吸附脱硫装置，MIP-CGP，RDS/RFCC等汽油脱硫、降烯烃和超低硫柴油生产工艺等技术已在一批企业推广应用。目前，炼油工业不仅可以生产低硫和超低硫汽油、柴油产品，还可以根据原油品种、产品结构和质量标准，优化选择加工工艺技术的组合。依靠自主创新，已经拥有成套建设千万吨级炼油厂的能力。近年来，炼油厂改扩建和新建工程中生产装置的加工规模屡创新高。12Mt/a常减压蒸馏，3.5Mt/a重油催化裂化、4.0Mt/a加氢裂化、2.1Mt/a催化重整、3.1Mt/a渣油加氢、4.2Mt/a延迟焦化（两炉四塔），4.1Mt/a柴油加氢等大型生产装置，都已经成功投产，装置大型化的优势得到充分显现。
2.4依靠炼化一体化发展，综合竞争力不断增强
近年来，炼化一体化发展已成为炼化企业提高综合竞争力、抵御市场风险的重要手段，炼化一体化发展已作为指导思想之一被写入国家《石化产业调整与振兴规划》之中。“十一五”期间，依托千万吨级大型炼油厂的建设，结合大型乙烯工程的新建或改扩建，已经形成了燕山石化、齐鲁石化、上海石化、扬子石化、茂名石化、福建炼化、天津石化、镇海炼化、大庆石化、独山子石化、兰州石化、吉林石化、抚顺石化、惠州石化等大型炼化一体化基地，使原油资源配置和利用更趋优化，炼化企业在保证交通运输燃料生产的基础上，努力增产石化原料，积极提高石化原料的质量，充分发挥公用工程系统的整体优势，企业综合竞争力及抗风险能力显著增强。
2.5节能减排力度持续增强，效果日益显著
近年来，应对气候变化、实现可持续发展已成为世界各国、各行业面临的一项紧迫而又长期的任务。中国炼油工业始终坚持把节能减排放在突出的战略位置，不仅担负起发展经济、保障供给、实现效益最大化的经济责任，更担负着节约资源、保护环境的社会责任。近年来，从加强管理、调整结构、创新技术等方面，切实推进节能减排，取得了明显的成效。
（1）以强化管理促进节能减排。多年来，炼油企业在不断做大经营规模的同时，始终坚持把节能减排摆在突出的战略位置。以精细化管理为手段，持续提升节能减排水平。在集团公司层面，各大石油公司建立健全节能减排的组织管理体系，大力推行节能减排工作问责制和目标考核制等多种管理措施，为企业贯彻落实节能减排任务提供宏观指导。在企业层面，通过设置节能减排主管部门和管理岗位等措施，形成了职责明确、协调有效的节能减排管理网络。
（2）以技术进步促进节能减排。多年来，炼油工业不断加大技术投入，全面推广已列入国家发改委重点推广技术的八大成熟节能技术，并结合自身实际情况重点开发及推广了一系列实用的节能减排技术，促进节能减排技术水平的不断提升。尤其是“十一五”期间，以突破关键技术为主攻方向，广泛开展科技攻关，对常减压蒸馏、催化裂化、加氢裂化、催化重整等重点装置，以及加热炉、锅炉等高耗能设备实施节能技术改造；还通过实施装置热联合、换热网络优化、加热炉强化传热技术、变频调节技术、低温热利用等节能技术，以及循环水系统优化、凝结水回收等节水技术，实现装置能耗和用水单耗指标的持续下降。2005～2009年间，中国石化、中国石油两大集团的炼油平均综合能耗从3.051GJ/t下降到2.671GJ/t，下降12.5%；加工每吨原油耗新鲜水量从0.82t降至0.55t，下降32.9%。按2009年加工原油310Mt计，相当于减少能源消耗1.18×108GJ、节约新鲜水用量83.7Mt。
2.6信息化建设和应用水平不断提高，企业管理水平明显提升
炼油企业信息化建设与应用的全面推进，在提升管理水平和提高竞争力等方面成效显著。突出表现在：
（1）以ERP为核心的经营管理平台对炼油企业的经营管理和辅助决策的支撑作用成效显著。企业通过ERP系统，实现物流、资金流、信息流“三流合一”，使生产经营流程得到优化；通过实现财务“一本账”、物资“一个库”等信息化手段，使企业规范化、精细化管理能力大幅提升，生产效率和经济效益显著提高。
（2）以生产营运指挥系统为核心的生产营运平台为生产经营优化与决策提供有力支持。企业利用炼油生产过程实时监控功能，动态跟踪各企业生产装置运行情况，实施适时调度，支撑装置“安、稳、长、满、优”运行，确保炼油生产计划完成；供应链系统的深化应用，在支撑原油采购、炼油加工方案优化、降本增效上发挥了显著作用；炼油企业信息应用系统在优化原油资源结构、优化生产方案和产品结构、优化船期、库存和检修安排等各个方面，降本增效突出；流程模拟系统的应用，实现了生产过程的模拟仿真，为原油加工、装置运行和维护提供技术支撑；先进过程控制（APC）系统的平稳运行为装置节能降耗、提高产品收率和质量做出了重要贡献。
3低碳经济对中国炼油工业的挑战
我国发展低碳经济，一方面是要积极承担环境保护责任，完成国家节能降耗目标；另一方面是要调整经济结构，提高能源利用效率，发展新兴产业，建设生态文明。这是实现经济社会发展与资源、环境“友好”双赢的必然选择。我国政府郑重承诺，到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，并将减排目标作为约束性指标纳人国民经济和社会发展的中长期规划。在发展低碳经济的大背景下，我国炼油工业发展将面临以下严峻挑战：
（1）原油资源劣质化的挑战。我国正处在工业化、城镇化加快发展的重要阶段，在今后较长一段时期内，国民经济的又好又快发展将拉动石油产品需求保持稳步增长。预计到2015年，国内石油需求将突破500Mt，2020年将增加到600Mt左右。但从国内石油生产来看，开采难度不断加大，成本呈现逐年上升趋势。预计2015～2020年，国内原油产量将保持在200Mt左右，致使我国石油对外依存度预计将从2009年的53%上升到2015年的62%左右和2020年的68%左右，资源稳定供应的挑战日益严峻。此外，从国内和国际石油资源剩余储量看，高硫、重质等劣质原油比例逐年上升。国内石油探明储量的品位在不断下降，低渗、超低渗、超稠油储量所占比例不断加大。全球低硫、轻质原油的产量不断减少，含硫、重质原油的产量不断增加。2009年，以生产低硫原油为主的亚太、西欧（主要是英国）、非洲地区的原油探明储量仅占全球原油探明储量的13%左右；以生产含硫原油为主的中东地区原油探明储量约占全球的56.6%；以生产重质原油为主的拉美地区原油探明储量约占全球的14.9%。从原油实际加工情况看，近年来我国加工原油劣质化趋势明显。如2009年中国石化集团公司炼油企业加工含硫、含酸原油的比例已达到80%左右，其中高硫、高酸劣质原油的比例达到49%。原油资源的劣质化必然促使炼油工业完善加工手段，提高加工深度，但同时必然带来炼油加工复杂度、苛刻度的提高，对节能减排将构成严峻挑战。
（2）产品清洁化的挑战。在发展低碳经济、绿色经济、实现可持续发展的大形势下，对石油产品的环保法规要求和质量要求日益严格。全球车用汽油、柴油质量升级十分迅速，欧洲、美国、日本等发达国家或地区的汽油、柴油质量都已达到硫含量为10μg/g以下的超低硫标准。我国油品质量升级步伐也明显加快，2010年全国已经执行了汽油的国Ⅲ标准，2011年6月将执行车用柴油的国Ⅲ标准，北京市已经开始酝酿执行相当于欧V排放标准的汽油标准。生产高质量的清洁油品已成为我国炼油工业当今发展必须要解决的重点问题之一，生产清洁汽油、柴油的关键是降低硫含量，这就需要大幅增加加氢精制装置的能力。因此，如何以低碳排放获取廉价氢源将是石油产品清洁化面临的最棘手挑战。
（3）低能耗、低排放的挑战。自我国2004年颁布第一个《节能中长期专项规划》以来，有关节能减排的法律法规日趋严格。2007年6月，我国正式《中国应对气候变化国家方案》，把能源生产、转换，提高能源效率与节约能源，减少工业生产过程、农业、林业和城市废弃物等列为减缓温室气体排放的重点领域，并大力推进钢铁、有色金属、石油化工等领域的节能技术开发和推广应用。当前，国家有关部门正在按照到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%的目标，制定相应的行业约束性指标，并将对行业发展提出具体要求。为此，炼油工业需要付出巨大的努力，任务十分艰巨。
（4）替代燃料与传统石油基燃料争夺市场空间的挑战。为减少对石油资源的过度依赖，实现能源资源多元化已成为全球能源工业的必然趋势，一方面拓宽了炼油工业的原料来源，另一方面也使炼油工业面临着新的市场竞争。近年来，在高油价的推动下，煤制油以及生物燃料等替代燃料发展迅速。国内煤炭的直接和间接液化制油示范工程都已获得成功，多个以非粮为原料的燃料乙醇项目正在稳步推进，生物柴油工艺不断取得新突破，混合动力和电动汽车发展十分迅速，天然气的快速发展也带来LNG，CNG燃料替代的日益增多。根据国家《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，国内生物燃料乙醇年利用量将达到10Mt，生物柴油年利用量将达到2Mt。从炼油工业角度讲，这会给石油基燃料带来新的市场竞争压力，同时将为炼油工业产业结构调整开拓新的思路。
4低碳经济下中国炼油工业发展
发展低碳经济是中国炼油工业转变发展方式的关键。为此，提出如下建议：
（1）加快结构调整，促进发展方式转变，实现产业优化升级。坚持“大型化、基地化、一体化、集约化”的发展模式，坚持立足现有企业改扩建和适当新建的发展原则，加快发展环渤海、长三角、珠二角以及中西部的炼化企业集群，加速淘汰能耗高、物耗高、成本高、资源浪费、污染环境的落后生产能力和设施；积极打造资源利用率高、加工灵活、环境友好、具有较强国际竞争力的炼油企业。
（2）坚持炼化一体化发展，提高能源资源利用效率。充分发挥炼化一体化发展的优势，依托千万吨级炼油厂和大型乙烯工程改扩建及新建的项目，加强公用工程系统的优化整合，实施炼油化工产业链之间的资源整合和优化。提升资源利用效率，提高资源使用价值，降低成本，提高企业的抗风险能力和整体竞争力，实现炼油、化工的协同发展。
（3）加强技术创新，为炼油工业低碳发展提供技术支撑。加快开发具有自主知识产权、具有国际竞争力的炼油新技术，满足劣质原油加工以及高品质清洁燃料生产所需成套技术的需要。继续加大科技投人，积极研发节能、环境友好以及替代能源新技术，为实现低碳发展提供技术支撑。另外，要从战略高度研究炼油工艺的革命性技术创新，如分子炼油等。
（4）为消费者提供清洁的高品质燃油产品。积极采用新工艺、新技术、新设备，调整装置结构，优化汽油、柴油组分，努力降低汽油、柴油硫含量以及各种杂质含量，提高汽油辛烷值、柴油十六烷值，实现低成本汽油、柴油质量升级，增产清洁高品质油品。
（5）狠抓节能减排，实现绿色发展。坚持把提高能效、节能减排、环境保护作为促进炼油工业低碳发展的重要措施。进一步加大节能减排等先进技术的研发与应用力度，尤其是加快催化裂化再生烟气、加热炉烟气、工艺排气以及电站排气中二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等处理技术的创新和应用。同时，加大对节能减排的监管力度，不断提升管理水平。力争通过对资源的有效循环和清洁利用，实现炼油工业发展的经济效益、环境效益、社会效益相统一。
（6）加大信息化应用力度，改造和提升炼油工业。坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化的发展模式，大力开展炼油信息系统的集中、集成和深化应用。通过信息化不断完善和提升企业经营管理、生产执行与优化、先进过程控制与优化等信息系统，加强生产装置、公用工程等系统的信息化应用，加大信息化对炼油企业节能减排的支撑，进一步增强信息化对炼油工业低碳发展的支撑力度。
（7）加强与替代燃料的结合，实现资源多元化及产品多样化。积极适应煤炭、天然气、生物质等替代燃料的较快发展，努力实现炼油厂加工原料的多元化。“油煤共炼”、“油气共炼”将是我国炼油企业的发展方向之一，在条件允许的炼油厂可从煤炭中获取廉价氢，采用IGCC技术建设公用工程岛，优化资源利用。在天然气资源丰富的边远地区发展天然气合成油，在生物质资源充足的地区发展生物燃料，并实现与炼油厂的有机衔接。通过石油、煤炭、天然气以及生物质等资源的综合优化利用，实现原料来源多元化，各种资源优化利用。
