一、常規石油煉制技術
1.大規模超聲波原油脫硫試驗
美國SulphCo公司于2009年1月29日宣布,將采用使原油脫硫的超聲波專利工藝,與歐洲合作伙伴一起在歐洲進行商業化大規模超聲波原油脫硫現場試驗。該技術在美國東南部一個潛在的客戶裝置內已完成大規模現場試驗。SulphCo公司已開發了采用超聲波技術使原油和其他相關的石油產品進行脫硫和加氫安全和經濟的專利工藝。該公司的技術設計可應用于含硫、重質原油改質為低硫的輕質原油,以便可以生產更多的有用油品。
2.室溫下用離子液體使柴油脫硫
中國科學院的研究人員于2009年5月22日宣布,驗證了離子液體可在室溫下有效地使柴油選擇性脫除雜環芳族硫化物。這一成果已在美國化學學會雜志《能源與燃料(Energy & Fuels)》上發布。
中國科學院的研究團隊先前已證實,采用吡啶基離子液體用于燃料具有良好的抽提脫硫性能。
為使這一類離子液體具有良好的的結構-性能關聯性,設計出有發展前途的抽提劑,研究人員對吡啶基離子液體的陽離子結構進行了改型。
研究試驗結果推出了一類新的3-甲基吡啶基離子液體,與此前的研究相比,具有更好的抽提脫硫性能。新的離子液體應用于含硫97PPm的柴油燃料脫硫,可降硫60.4%,使硫含量降低至38.4PPm。這種離子液體可循環使用,可達到深度脫硫目的。研究試驗結果業已表明,3-甲基吡啶基離子液體應用于抽提脫硫具有競爭性和可行性,并且至少可用作常規加氫脫硫(HDS)的互補工藝。
3.煉油工業催化劑需求將增長
據NanoMarkets公司于2009年1月29發布的研究報告稱,全球煉油工業對催化劑使用的需求將增長到2011年約37億美元,并將達到2015年48億美元。
這項“煉油和石化工業催化劑發展機遇:8年的預測”報告涵蓋了主要煉油裝置(FCC、加氫裂化、加氫處理和催化重整)使用的催化劑以及通過費托合成反應從合成氣轉化制取燃料用的催化劑。沸石和無定形催化劑均在預測范圍之內。
4.汽油型FCC裝置增產柴油催化劑
巴斯夫公司于2009年3月27日宣布,開發出專有的新技術有助于現有的汽油型催化裂化(FCC)裝置滿足增產柴油的需求。
采用巴斯夫公司HDXtra催化劑可使FCC裝置最大量生產輕循環油(LCO)來提高柴油產率。LCO可應用于調合或用于進一步改質,以提高高質量柴油燃料的產量。這一技術與優化操作條件相結合,可使LCO體積產率提高到10%。
5.提高催化裂化汽油產率的新催化劑
雅保(Albemarle)公司于2009年5月28日推出提高催化裂化(FCC)汽油產率的新催化劑,這種新催化劑設計專門用于瓦斯油進料,可提高石腦油產率3%,并可大大減少焦炭生成,這是煉制商所要求的重大優點。新的“GO-ULTRA” 催化劑產品也可改進渣油裂化能力。
6. 生產超低硫柴油和催化裂化進料預處理新一代BRIM™催化劑
海德羅托普索公司推薦采用改進的BRIM加氫處理催化劑,可改進加氫處理的經濟性,生產<15PPm硫的超低硫柴油(ULSD)。
該公司于2003年起就推出應用于FCC預處理的BRIM催化劑技術,2006年推出二款NiMo催化劑,一款為TK-575 BRIM應用于生產ULSD;另一款為TK-605 BRIM應用于加氫裂化進料預處理。
這些催化劑應用于直接脫硫途徑(如TK-576 BRIM和TK-558 BRIM)具有高的活性。TK-559 BRIM為NiMo催化劑,有高的活性,應用于FCC進料預處理有很好的穩定性。TK-576 BRIM的高穩定性已在歐洲應用得以驗證,可用于生產ULSD。新一代應用于FCC進料預處理的BRIM催化劑有CoMo劑TK.50、562BRIM和NiMo劑TK-561 BRIM。
7.加氫生產超低硫柴油催化劑
Criterion催化劑技術公司的新技術平臺CENTERA,采用納米技術可以改進催化劑加氫反應的活性中心結構。初步的試驗結果表明,用CENTERA鎳鉻和鈷銀催化劑生產超低硫柴油,脫硫活性提高25%~50%。CENTERA技術的實質是,聚集金屬氧化物納米粒子的母體,并鎖定在硫化的活性中心上,以確保高的活性。
8.燃料加氫裂化和加氫處理新催化劑
全球領先的創新型催化劑產品和技術開發商雅保公司2009年7月下旬宣布,該公司通過加氫處理聯盟推出應用于加氫裂化和加氫處理的NEBULA催化劑。該催化劑的活性高于常規加氫處理催化劑,能夠在加氫裂化和加氫處理應用中提高柴油的產量和質量。
據稱,NEBULA操作靈活、性能卓越,是加氫處理聯盟為滿足市場需求而制定的一系列成本效益解決方案的有力補充。
NEBULA催化劑可以直接用于加氫裂化裝置的重復裝載,產生更多的超低硫柴油(ULSD)而不會增加該裝置的成本。
9.提高輕油產率的渣油FCC新催化劑
格雷斯-戴維遜公司于2009年7月宣布,其開發的新型沸石催化劑可使渣油催化裂化(FCC)裝置增加輕循環油(LCO)產率。LCO(沸點430~650°F)產率提高6%,對煉油廠從重質烴類增產高價值液體產品如運輸燃料和化學品原料而言是很重要的。
稱為Midas 300、含有USY-(超穩Y-型)沸石的催化劑因增大了催化劑基質的內孔隙率,從而改進了其活性。內孔隙率的孔徑尺寸在100~600Å,這對于允許重質烴類向催化劑內部自由擴散至關重要。較大的內孔隙率可通過將焦炭前身物轉化成液體產品而提高總的選擇性。這種Midas 300催化劑可選擇性地裂化環烷芳烴化合物,而不生成焦炭或氣體。
Midas 300催化劑使渣油裂化三種機制的催化效應得以優化,包括大孔分子在催化劑基質上的預裂化、沸石使芳烴和長鏈分子破解的催化脫烷基化以及環烷環的破解。
10.低價值C4~C5物流生產高價值丙烯的KBR Superflex工藝
KBR公司評述了低價值煉廠物流轉化為高價值產品的相關路線和工藝。許多煉油廠存在諸如焦化石腦油和催化裂化(FCC)C4和C5等低價值物流,作為燃料調合料或循環物料。然而,改質這些含烯烴的物流成為高價值石化產品,可采用KBR公司(凱洛格-布朗&路特)的Superflex工藝:一種商業化的催化裂化工藝。
11.下降管式FCC工藝
日本石油公司宣布于2009年10月開始建設下降管式高苛刻度催化裂化(HS-FCC)工藝裝置,這是世界上第一套此類裝置,可從重質燃料油生產大量丙烯。
在HS-FCC工藝中,重質油噴入帶入粉末催化劑的下流式反應器,油品在此于600°C下和0.5秒內進行分解(常規FCC典型的操作在約500°C,接觸時間為1~4秒)。其丙烯產率在全丙烯生產工藝中是最高的,與FCC相比,高辛烷值汽油產率較低,但高于其他工藝。該工藝產生34%的汽油和20%丙烯,而常規FCC提升管的汽油產率約為50%,丙烯產率為5%。
12.改質渣油最大量生產餾分油的UOP Uniflex工藝
UOP公司應用于最大量生產餾分油的UOP Uniflex工藝,為高轉化率淤漿加氫裂化技術,包含有商業化驗證的淤漿反應系統和UOP Unicracking與Unionfining技術。采用Uniflex工藝可使轉化率超過90(W)%,餾分油產率超過50%。
13.聚α烯烴新技術
日本出光興產公司于2009年11月20日表示,將使其新的聚α-烯烴技術推向商業化,定于2010年下半年投資建設新的聚α-烯烴(PAO)裝置,將基于采用新開發的使用茂金屬催化劑的技術。與常規PAO技術相比,這項投資將具有競爭性。PAO可于汽車和工業用途的潤滑劑,全球高密度PAO的市場年增長率超過10%,風力渦輪是PAO應用的一個新的大市場。[page]
二、煉化一體化技術
煉油化工一體化的主要好處是:有利于原料優化配置和綜合利用;公用工程可以共享,水、電、汽、風、氮氣等配置可以簡化;庫存和儲運費用可以節約;實現煉化一體化可使煉油廠25%的油品轉化成高附加值的石化產品,煉化一體化可提高聯合企業回報率二到五個百分點。
煉油-化工一體化業已成為一種發展趨勢。美國七大石油石化公司已在墨西哥灣、沙特阿拉伯、新加坡、泰國等地擁有一批煉油化工一體化聯合企業,比利時安特衛普的煉油化工一體化基地擁有5座煉油廠和4套蒸汽裂解裝置。該地區六大主要石化通用品(乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯和對二甲苯)的總產量為479.3萬噸/年,是歐洲最大的煉油石化生產中心。韓國蔚山和麗水,以及日本鹿島等地均擁有大規模的煉油石化一體化聯合企業基地。墨西哥灣沿岸的煉油和石油化工聯合企業通過一體化每年獲得5000萬美元以上的協同效益,菲納石油與巴斯夫在得州阿瑟港的煉油和石油化工一體化裝置產生每年6000萬美元以上的協同效益。
埃克森美孚公司和其合作伙伴中石化、福建省和沙特阿美公司于2009年11月10日正式慶祝投運有外資參與的、中國第一個一體化煉油和石化裝置投入全面運行。該設施為福建一體化煉油乙烯合資項目,將幫助滿足該地區對燃料和化學產品日益增長的需求。該聯合裝置是現有煉油能力的三倍,達到了24萬桶/天(1200萬噸/年),可生產運輸燃料和其它成品油。此外,該項目增加了新的石化聯合裝置,其中包括一套年產80萬噸的乙烯蒸汽裂解裝置、一套年產80萬噸的聚乙烯裝置,一套年產40萬噸的聚丙烯裝置和年產70萬噸對二甲苯裝置。該聯合裝置的特點還包括一套現代化的250兆瓦聯產發電設施,這將滿足該生產基地大部分的電力需求。該熱電聯產從廢棄能源出發可同時生產電力和有用的熱能或蒸汽,從而可降低生產成本,而且還將大大減少溫室氣體排放。
三、煉油廠環保技術
1.減少催化裂化NOX排放的低成本解決方案
催化裂化(FCC)再生器煙氣是煉油廠主要的NOX排放源,采用低NOX FCC再生器技術可通過催化劑和空氣分布就地減少NOX排放。然而,低NOX FCC再生器技術應用受到限制,為拓展應用,殼牌全球解決方案公司(Shell GS)和Paraxair(普萊克斯公司)聯合推出商業化新技術:CONOX,可進一步減少FCC煙氣排放的NOX。
CONOX技術涉及將熱的含氧氣體噴入再生器外側煙氣導管中,熱的氧氣提供了必要的熱量和氧化劑,以驅動化學反應,如完全燃燒再生時的CO的氧化,或部分燃燒再生時NOX前身物(NH3和HCN)的分解。對于完全燃燒式FCC裝置,CONOX技術可使低NOX FCC再生器技術最大量地減少NOX,而再生器操作在很低的過剩氧量水平下(過剩O2<1%),卻仍能滿足CO燃燒要求。對于部分燃燒式FCC裝置,CONOX技術可使低NOX FCC再生器技術拓寬再生器操作范圍(CO濃度2.5v%~8v%),而仍能達到低的NOX排放。
2.新的助劑技術為催化裂化再生器實現減排控制提供機遇
在催化裂化(FCC)裝置SOx和NOx排放法規強化的形勢下,美國雅保(Albemarle)公司開發了SOx MASTER技術使用的助劑KDSOx和SOxDOWN,為煉油廠SOx減排提供了解決方案。另外,ELIMI NOx和KD NOx助劑為達到NOx排放限值提供了替代方案。
實踐表明,對于265萬噸/年UOP型高效全燃燒式FCC裝置,VGO進料含硫高達2w%,采用助到KDSOx-2000,可比競爭產品少用約40%;對于渣油FCC,再生溫度高達732℃,在苛刻條件下,采用SOxDOWN比競爭產品有20%的優勢。
對于NOx減排,采用ELIMI NOx可有效地氧化CO和控制后燃,而它對含氮化合物的氧化活性很小,使用ELIMI NOx的典型NOx排放水平比使用鉑基助燃到時要低40%~70%。使用KD NOx可通過使其被CO還原得到催化而減少NOx排放。[page]
四、航空業使用合成燃料技術
1.ASTM通過商業航空使用合成燃料規格
ASTM國際航空燃料子委員會于2009年6月26日宣布,按照噴氣燃料 (D02.J0.01)要求,通過了新的燃料標準,稱之為DXXXX,從而允許商業航空使用合成燃料。這一規格描述了燃料性質和控制制造所需要的規定,以及這些燃料用于航空業應具備的質量。
新規格為航空業使用多種替代燃料(包括非可再生和可再生的混配物)筑建了框架,并提出了與規格D1655生產的常規燃料可完全互換的目標。
該規格的初期發布采用從費托合成工藝生產的燃料,與常規Jet A混配量可高達50%。費托合成燃料可從各種原料來生產,包括生物質(生物質制油,BTL)和天然氣制合成油(GTL),并包括煤制油(CTL)及組合應用。
經加氫處理的可再生噴氣燃料(HRJ)與其他替代品作為技術評價數據,來認證費托合成燃料。包括的燃料,如生物衍生的合成石蠟烴煤油(Bio-SPK)。
2.工業試驗表明生物衍生的合成石蠟基煤油性能與石油噴氣燃料相當
波音公司及航空工業團隊于2009年6月19日發布高級研究報告,表明所試飛的一系列生物衍生可持續發展的生物燃料的性能與石油噴氣燃料相當。
根據這項研究,生物衍生的合成石蠟基煤油(Bio-SPK)自2006~2009年進行的一系列地面和飛行試驗表明,Bio-SPK燃料性能與典型的石油基Jet A相當或更好。試驗包括采用幾種商業化飛機發動機,使用高達50%的石油基Jet A/Jet A-1燃料與50%可持續發展的生物燃料。
Bio-SPK燃料的生產:Bio-SPK燃料生產過程系將生物衍生的油類(甘油三酸酯和游離脂肪酸)轉化成Bio-SPK。首先,將這類油使用標準的油清洗方法清洗。然后將這些油使用UOP公司可再生噴氣燃料工藝(Renewable Jet Process)轉化為較短鏈長、柴油范圍的石蠟烴。該工藝過程通過從油中去除氧分子(脫氧化)使天然油進行轉化,并通過與氫氣反應(加氫)使所有烯烴轉化成石蠟烴。去除氧原子從而提高了燃料的燃燒熱,去除烯烴從而提高了燃料的熱穩定性和氧化穩定性。然后,第二反應使柴油范圍的石蠟烴進行異構化和裂解成為噴氣燃料范圍碳數的石蠟烴。最終的產品為生物衍生的合成石蠟基煤油(Bio-SPK),它含有在常規石油基噴氣燃料中相同典型類型的分子。
Bio-SPK工藝過程與沙索公司的費托SPK工藝有許多相似之處,兩種工藝過程最后步驟是加氫,然后是分離。
為使最終噴氣燃料中生物衍生的燃料組分比例提高到超過50%,將需要有更多的石蠟烴,需使芳烴符合密度規格。UOP公司正在開發熱解油催化穩定和脫氧化工藝,可望得到噴氣燃料范圍的環狀烴類,從而可使生物衍生的燃料組分提高到超過50%。
3.航空業將逐步投用第二代生物燃料
國際航空運輸協會(IATA)2009年8月底發布報告稱,預計第二代生物燃料將在2012年開始在航空業內正式商用,2040年使用比例將達總燃料的50%,可擺脫對石油的依賴,并有望在2050年實現減排50%的目標。報告指出,只要航空業燃料中的1%采用生物燃料,就可以維持生物燃料市場。
4.荷蘭乘客乘坐生物燃料驅動的飛機上天
荷蘭皇家航空公司于2009年11月底宣布,乘客乘坐部分用生物燃料驅動的飛機飛行了90分鐘,該飛機一臺發動機使用50%生物燃料和50%煤油的混合燃料作為燃油,其他三臺發動機使用典型的噴氣燃料。
飛行航班使用生物燃料與傳統煤油相比,可減少二氧化碳排放高達80%。據稱,飛機使用生物燃料將于2010年底實現認證。
5.到2020年飛機動力可用15%替代燃料
歐洲飛機制造商空中客車公司于2009年11月18日在迪拜航展上表示,到2020年全球飛機動力可用15%替代燃料,到2030年比例可達30%。
沃克表示,目前的挑戰是找到可持續的原料,它們不與糧食生產爭地和爭水。微藻可在海水中生長,是替代燃料有前途的生物質來源,可以相信,這是我們一直在尋找的千載難逢的生物質資源。
空中客車公司致力于發展“插入式燃料”,亦即可以在現有的飛機燃料中使用而飛機不加以改動。[page]
五、碳減排技術
據統計,目前每年有300多億噸二氧化碳排放到大氣層中,其中約有40%來自發電廠,23%來自運輸行業,22%來自水泥廠、鋼廠和煉油廠。各國對二氧化碳的處理卻相對滯后,專家預言,如果繼續照此下去,人類將會為此付出慘重代價。于是,二氧化碳的捕獲與封存技術(CCS)被提上國際日程。
二氧化碳捕獲和封存(CCS)技術是指將能源工業和其他行業生產中產生的二氧化碳分離、搜集并集中埋存于地下數千米的地質層中與大氣隔絕。
據聯合國政府間氣候變化委員會(IPCC)的調查,該技術的應用能夠將全球二氧化碳的排放量減少20%~40%,這將對氣候變化產生積極的影響。
國際能源局(IEA)指出,通過提高能效和增加可再生能源生產來減少CO2排放的潛力仍是有限的。CO2捕集和封存(CCS)在10~20年內是可大大減少CO2排放的有潛力的技術。因此,減少全球CO2排放的策略必須組合采用:提高能效;更多地生產可再生能源;較多地實施CO2捕集和封存(CCS)。
據IPCC估算,采用CCS可使全球排放到2100年減少高達55%。
在制冷氨捕集系統中,煙氣被冷卻至0~10°C,將水冷凝并脫除剩余污染物。這也減少了煙氣量,增大了CO2濃度。然后將被冷卻的氣體送入吸收器,在0~10°C下操作,以有利于高度捕集CO2和減少氨的排放。氨與CO2和水反應生成碳酸銨或碳酸氫銨。將溫度提高到120°C或以上及壓力高于2.0MPa,反應逆向進行,產生低含水和氨濃度的高壓CO2氣流。CO2然后被處理用于封存。
目前二氧化碳捕集主要有3種技術路徑:燃燒前捕集、富氧燃燒捕集和燃燒后捕集。其中燃燒前捕集技術只能用于新建發電廠,而后兩種技術則可同時應用于新建和既有發電廠。法國阿爾斯通公司正專注于后兩種技術的研發,并已在德國、瑞典、美國等國家的9個試驗工廠中測試新技術。預計到2015年將實現二氧化碳燃燒后捕集技術的市場化,到2020年則將實現富氧燃燒捕集技術的市場化。
三菱重工公司(MHI)向巴林化肥和石化產品生產商海灣石化工業公司(GPIC)轉讓其煙氣CO2回收技術。海灣石化工業公司(GPIC)采用該技術從其現有的石化裝置排出的煙氣中回收CO2,并利用捕集的CO2以增產尿素和甲醇。該回收設施可捕集450噸CO2/天,據稱,這是世界上最大的應用于化學品生產的CO2能力之一。三菱重工公司(MHI)CO2回收技術稱之為KM-CDR工藝(即關西三菱二氧化碳回收工藝),系三菱重工公司與關西電器公司共同開發。該技術將從甲醇生產過程排放的煙氣中回收CO2,通過將氣體吸收到KS-1專用溶劑中。被捕集的CO2將用作尿素和甲醇合成過程的原料。在該工藝中,煙氣將來自裝置煙囪的進料煙氣吹送到KM-CDR設施。煙氣在煙氣冷卻器中冷卻至45°C以下后,進入吸收器底部,并向上通過塔器內的填充材料。隨著煙氣通過填充材料,KS-1溶劑從吸收塔頂部均勻地分布到填充材料上,溶劑就選擇性地從氣體中捕集CO2。后一步是含有被捕集CO2的KS-1溶劑在吸收塔底部被收集、換熱,并泵送至上一部分的汽提塔。在汽提塔中,富含CO2的溶劑與用重沸器產生的汽提蒸汽的上升物流相接觸。這一蒸汽可汽提來自溶劑的CO2,使CO2達到大于99.9%的高純度。被汽提的貧溶液被冷卻,再通過換熱器和冷卻器重新進入吸收塔。三菱重工公司(MHI)通過提高來自貧溶劑和蒸汽冷凝器的熱回收,而改進了基礎的KM-CDR工藝。改進后的工藝與原工藝相比,減少了回收用能15%。該技術可回收煙氣中約90%的CO2。KM-CDR工藝與其他技術的工藝相比,大大減少了能耗。
責任編輯: 中國能源網