石油化工行业油品升级分析报告Word文件下载.docx

1、汽车排放的尾气中，主要包括碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）以及颗粒物（PM）。（1）一氧化碳。在机动车尾气中含量高，它经呼吸道进入人体肺部，被血液吸收，与血红蛋白相结合，形成碳氧血红蛋白，降低血液中载氧能力，使人体血液中含氧量减少，易引起头痛等症状，重者窒息死亡。（2）氮氧化物。在机动车尾气中含量低，但其毒性较大，它进入人体肺部后，能形成亚硝酸和硝酸，对肺部产生剧烈的刺激作用，形成高铁血红蛋白，增加肺部毛细血管的通透性，最终形成肺气肿。（3）碳氢化合物和氮氧化物。两者在阳光的作用下产生化学反应，生产臭氧和光化学烟雾，引起慢性呼吸系统疾病，能使树木枯死，农作物大量减产，降

2、低大气的能见度，形成灰霾。随着城市中汽车保有量的上升，汽车污染逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。第一次全国污染源普查公报（2010年2月）显示，机动车尾气排放物种包括：总颗粒物59.06万吨、氮氧化物549.65万吨、一氧化碳3947.46万吨、碳氢化合物478.62万吨。工业废气中主要污染物排放量包括：二氧化硫2119.75万吨、烟尘982.01万吨、氮氧化物1188.44万吨、粉尘764.68万吨。油品质量的提升对降低空气污染效果显著。随着油品质量的提升，机动车尾气中污染物的排放量也大幅下降。研究表明，轻型客车在使用汽油作为燃料时，随着汽油标准由欧一标准提高到欧四标准，单位行驶距离下污染

3、物总排放量由11.9 g/km下降到3.1 g/km，降幅达74.2%，对于使用汽油的轻型货车，随着汽油标准的提高，其污染物排放量也有同等降幅。表面来看，机动车是导致雾霾的主要原因，实际上油品质量才是影响汽车尾气污染的直接原因。与汽车排放相关的油品关键指标包括硫、锰、苯、铅、烯烃等，最主要的是油品中的硫含量。油品中的硫含量，是决定油品质量最为关键的因素。2、全球及我国机动车尾气排放标准不断提高发达国家汽油清洁化步伐较快。为了提高车用燃料的质量，世界各国不断提高了燃料规格的标准，也制定了更加严格的燃油规范。欧、美、日等发达国家在汽油的清洁化方面走在了世界前列。美、日两国现行标准规定，汽油中的硫含

4、量分别不得超过15、10ppm（ppm表示百万分之一），欧洲早在2005年施行的欧四标准中规定硫含量不大于50ppm，并于2009年开始使用硫含量小于10ppm的欧五标准汽油。我国汽油清洁化持续推进。我国从1992年提出汽油的无铅化，到2000年正式废除含铅汽油，全面推行无铅汽油。同时为减少机动车尾气对空气的污染，我国自2000年以来不断提高机动车尾气排放标准。2005年7月1日开始，我国车用汽油硫含量从不大于800ppm降至不大于500ppm；2008年1月1日起，北京、上海、广州等地相继实施相当于欧盟机动车污染物排放第四阶段标准（欧四排放标准）的车用汽油地方标准，其车用汽油硫含量从不大于1

5、50ppm降至不大于50ppm；2010年，国三标准在全国范围内推行，我国车用汽油硫含量由不大于500ppm降至不大于150ppm；2012年6月，北京率先在国内实施硫含量不大于10ppm的车用汽油标准。2013年2月6日召开的国务院常务会议指出，随着汽车保有量快速增长，汽车尾气排放对大气污染的影响日益增加。为加快油品质量升级，会议决定：（1）在已发布第四阶段车用汽油标准（硫含量不大于50ppm）的基础上，由国家质检总局、国家标准委尽快发布第四阶段车用柴油标准（硫含量不大于50ppm），过渡期至2014年底；2013年6月底前发布第五阶段车用柴油标准（硫含量不大于10ppm），2013年底前发

6、布第五阶段车用汽油标准（硫含量不大于10ppm），过渡期均至2017年底。（2）加快国内炼油企业升级改造，确保按照汽、柴油标准升级实施时间如期供应合格油品。中石油、中石化、中海油要首先如期完成改造任务。加快汽车发动机相关技术研发与应用。（3）按照合理补偿成本、优质优价和污染者付费的原则合理确定成品油价格，并完善对困难群体和公益性行业补贴政策。（4）加强油品质量监管，加大处罚力度。加强行业自律，企业要向社会公开产品质量承诺。根据此次国务院会议的决定，2014、2015年我国将全面推行汽柴油国四标准、2017年底前全面推行国五标准。3、国五标准按时发布，成品油质量升级将持续推进根据今年2月国务院常

7、务会议精神，第五阶段车用汽油标准需在2013年底前发布。2013年12月18日，国家标准委发布第五阶段车用汽油国家标准，从2018年1月1日起，全国范围内将供应国五汽油。据国家标准化管理委员会介绍，第五阶段车用汽油国家标准是由全国石油产品和润滑剂标准化技术委员会组织专家经过试验验证，参考欧洲标准起草的，征求了社会各界意见。与第四阶段国家标准相比，主要有六方面变化：（1）为进一步提高汽车尾气净化系统能力，减少汽车污染物排放，将硫含量指标限值由第四阶段的50ppm降为10ppm，降低80%；（2）考虑到锰对人体健康不利的潜在风险和对车辆排放控制系统的不利影响，将锰含量指标限值由第四阶段的8mg/L

8、降低为2mg/L，禁止人为加入含锰添加剂；（3）考虑到第五阶段车用汽油由于降硫、禁锰引起的辛烷值减少，以及我国高辛烷值资源不足的情况，将第五阶段车用汽油牌号由90号、93号、97号分别调整为89号、92号、95号，同时在标准附录中增加98号车用汽油的指标要求；（4）为防止冬季因蒸气压过低而影响汽车发动机冷启动性能，导致燃烧不充分、排放增加，冬季蒸气压下限由第四阶段的42kpa提高到45kpa。为进一步降低汽油中挥发性有机物质的排放，减少大气污染，夏季蒸气压上限由第四阶段的68kpa降低为65kpa，并规定广东、广西和海南全年执行夏季蒸气压；（5）为进一步降低汽油蒸发排放造成的光化学污染，减少汽

9、车发动机进气系统沉积物，烯烃含量由第四阶段的28%降低到24%；（6）为进一步保证车辆燃油经济性相对稳定，首次规定了密度指标，其值为20时720775kg/m3。国五汽油标准的发布实施将有利于促进我国车用汽油质量的整体提升，有助于减少机动车排放污染物，新车氮氧化物和颗粒物的排放可分别减少25%和80%，在用车的排放整体上可减少10%15%。国五汽油标准相比于国四汽油标准，在硫含量、锰含量等指标上有明显变化，该标准对保护环境，改善空气质量具有重要的意义。国五汽油标准的按时发布，表明国家在环保压力下对车用汽、柴油质量升级的要求极为迫切。我们认为未来国内车用汽柴油质量升级有望按照时间进度严格推进。二

10、、汽油质量提升降低硫含量，MTBE、异辛烷需求加大1、炼油基本流程炼油一般是指将原油加工成各种燃料（汽油、煤油、柴油）、润滑油、石蜡、沥青等石油产品或石油化工原料的工艺过程。石油炼制一般是先将原油切割成各种不同沸程的馏分，然后将这些馏分或者按照产品规格要求，除去其中的非理想组分和有害杂质，或者经过化学转化形成所需要的组分，进而加工成产品。我国炼厂的简单流程如下图所示，关于炼油企业的具体流程情况，可参见文后附图。常减压蒸馏是常压蒸馏和减压蒸馏在习惯上的合称，常减压蒸馏基本属物理过程。原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品（称为馏分），这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂，相当大的

11、部分是后续加工装置的原料，因此，常减压蒸馏又被称为原油的一次加工。包括三个工序：原油的脱盐、脱水；常压蒸馏；减压蒸馏。常减压装置产品主要作为下游生产装置的原料，包括石脑油、煤油、柴油、蜡油、渣油以及轻质馏分油等。催化裂化是在热裂化工艺上发展起来的，主要是将重质原料油转化为轻质燃料油品。是提高原油加工深度，生产优质汽油、柴油最重要的工艺操作。催化裂化装置是普通石化企业的核心装置，原料主要是原油蒸馏或其他炼油装置的350540馏分的重质油，包括加氢常压渣油和加氢蜡油等。催化裂化工艺由三部分组成：原料油催化裂化、催化剂再生、产物分离。催化裂化所得的产物经分馏后可得到液化气、汽油、柴油和重质馏分油。催

12、化重整是在催化剂和氢气存在下，将常压蒸馏所得的轻汽油转化成含芳烃较高的重整汽油的过程。重整的工艺过程可分为原料预处理和重整两部分。催化重整在炼油中的作用主要有三方面的功能：一是能把辛烷值很低的直馏汽油变成高辛烷值汽油。二是能生产大量苯、甲苯和二甲苯，这些都是生产合成塑料、合成纤维和合成橡胶的基本原料。三是可副产大量廉价氢气。催化重整得到的汽油、苯系列产品等可以作为产品销售，副产品氢气可以作为加氢反应的来源。加氢裂化是在高压、氢气存在下进行，需要催化剂，把重质原料转化成汽油、煤油、柴油和润滑油。加氢裂化由于有氢存在，原料转化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作灵活，可按产品需求调整。

13、产品收率较高，而且质量好。加氢裂化的主要原料是重质馏分油，包括催化裂化循环油和焦化馏出油等。它的产品主要是优质轻质油品，特别是生产优质航空煤油和低凝点柴油。延迟焦化是在较长反应时间下，使原料深度裂化，以生产固体石油焦炭为主要目的，同时获得气体和液体产物。延迟焦化用的原料主要是高沸点的渣油。改变原料和操作条件可以调整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。2、汽油质量升级，硫含量降低，汽油辛烷值受到影响原油按硫含量的高低可划分为低硫原油、含硫原油和高硫原油。高硫原油通常指硫含量在1%以上的原油，硫含量低于0.5%为低硫原油，高于0.5%而低于1.0%为含硫原油。世界高硫原油资源主要集中在中东地区及中

14、南美各国，其中以沙特、伊拉克、科威特、阿联酋和伊朗中东5国以及委内瑞拉、墨西哥所产原油含硫量最高。以上国家同时也是全球原油的主要生产国，因此全球原油产能中超过60%为含硫及高硫原油。我国进口含硫及高硫原油逐年增加。近几年我国原油进口量逐年提升，2006年我国原油进口量1.45亿吨，2012年达到2.71亿吨，对外依存度达到56.4%，20062012年原油进口量复合增速达到10.9%。从进口原油的硫含量来看，近几年我国进口的含硫及高硫原油逐步增加。以山东口岸为例，2006年进口的含硫及高硫原油占口岸原油进口总量的比例为32.0%，2011年这一比例则提高到了53.9%。山东口岸为我国原油的主要

15、进口口岸之一，2011年山东口岸进口原油量占全国比例为16.7%，山东口岸含硫及高硫原油进口量的提高，表明我国整体进口原油的硫含量也在逐步提高，同时我国原油对外依存度也在快速增加，因此我国加工原油的含硫量整体上呈现逐步上升的趋势。汽油质量升级最主要是硫含量的降低。汽油中的含有的硫化物在发动机中燃烧时，以硫的氧化物SOx形式排入大气，造成酸雨的前身物。降低汽油中的硫含量可以减少尾气中易挥发的有机物（VOC）、CO和NOx的排放量。此外，汽油硫含量高，汽车尾气催化转化器的寿命要缩短，性能变差。随着我国油品排放标准的提升，汽车尾气中的硫含量将不断下降，从而有助于减少空气污染。从汽油国二标准到国五标准

16、，对汽油中硫含量的限制由不超过500ppm下降到不超过10ppm。对于汽油中的硫含量，国五标准的严格程度是国二标准的50倍，在所有指标中变化最大。我国汽油组分以催化裂化汽油（FCC汽油）为主。汽油是一种混合物，主要成分为C4C12的脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃。汽油根据制造过程可分为直馏汽油、热裂化汽油、催化裂化汽油、重整汽油、焦化汽油、叠合汽油、加氢裂化汽油、裂解汽油和烷基化汽油、合成汽油等。我国成品汽油约75%以上来自FCC汽油，它是车用汽油的重要来源之一。而FCC汽油存在烯烃含量高、硫含量高、安定性差等问题，其质量影响到车用汽油的各项指标。FCC汽油硫含量较高。由于我国加工原油硫含量较

17、高，因而FCC汽油中硫含量也较高。FCC汽油总硫含量约为5001600ppm，其中70%以上为噻吩、烷基取代的噻吩，特别是苯并噻吩及其甲基取代物等；硫醚、硫醇的含量很少；部分FCC汽油中还含有二硫化碳。因此要降低汽油中的硫含量，主要是去除汽油中的噻吩类硫化物。目前，FCC汽油脱硫技术的研究及工业应用主要以加氢精制为主。加氢精制技术是大规模生产清洁油品的有效方法。但是采用传统的加氢精制工艺及催化剂，在降低FCC汽油中硫含量的同时，由于烯烃大量饱和导致辛烷值损失严重。而随着车用汽油标准中硫含量的进一步下降（国五降至10ppm以下），需要深度加氢才能满足清洁汽油标准的硫含量要求，伴随深度加氢，辛烷值

18、损失同样不可避免。虽然目前针对FCC汽油的选择性加氢脱硫技术和加氢脱硫保辛烷值技术有很多，但是随着汽油硫含量的下降，汽油辛烷值的损失仍不可避免。国五标准中汽油标号的下降亦能反应这一现状，因此需采取多种方法提高汽油辛烷值。3、清洁汽油带来MTBE及异辛烷需求提高汽油辛烷值的方法主要有两大类，一是在FCC汽油的生产过程中，通过调整FCC原料、催化剂和工艺操作参数来提高FCC汽油辛烷值；二是向汽油中添加低硫、高辛烷值的调合组分来提高汽油辛烷值。由于FCC汽油的生产通常直接由大型炼厂完成，民营企业能够参与的程度有限，因而我们主要讨论高辛烷值调和组分的生产。汽油的高辛烷值调和组分通常有以下几种：（1）催

19、化重整油。催化重整以直馏汽油或低辛烷值汽油为原料，采用铂铼催化剂或多金属催化剂，生产高辛烷值汽油或芳烃。铂铼催化剂主要通过异构化反应多产芳烃提高汽油辛烷值。（2）烷基化油。烷基化油是由异构烷烃组成的混合烷烃，其中异辛烷为主要成分。烷基化油以异丁烷和轻质烯烃（如丙烯丁烯和异丁烯等）为原料，通过烷基化反应生产。烷基化油不含芳烃组分，也不含有烯烃和硫，其辛烷值高，蒸汽压低，是理想的汽油调合组分。（3）异构化油。轻质烷烃异构化是生产高辛烷值汽油组分的重要工艺，该工艺以辛烷值较低的轻质正构烷烃为原料，通过异构化反应来生产异构化油。异构化油的主要组分为高辛烷值的异构烷烃。与直链烷烃相比，支链烷烃辛烷值高。

20、用于生产异构化油的主要工艺有C5和C6烷烃异构化工艺。工业异构化的主要原料为直馏轻石脑油、加氢裂化轻石脑油和天然气凝析油等。（4）芳构化油。向汽油中添加芳烃，可显著提高汽油的辛烷值。甲苯和二甲苯的辛烷值比苯高，且毒性比苯小，因此，甲苯和二甲苯的用量与日俱增。研究表明，以FCC汽油重馏分为原料进行芳构化，产物中芳烃、异构烷烃和环烷烃含量均增加，汽油的辛烷值得到提高。（5）添加含氧化合物。向汽油中添加高辛烷值汽油组份也可提高汽油辛烷值，但成本相对较高。相比之下，向汽油中添加辛烷值改进剂，成本低，操作简单。主要的辛烷值改进剂是含氧烃类、醚类和醇类，如甲醇、乙醇、叔丁醇、甲基叔丁基醚（MTBE）、乙基

21、叔丁基醚（ETBE）、甲基叔戊基醚（TAME）、二异丙基醚（DIPE）等含氧化合物。我们将主要讨论MTBE以及烷基化油（异辛烷）。（1）我国仍将继续使用MTBE，低硫MTBE将受追捧甲基叔丁基醚（MTBE）是生产无铅、高辛烷值、含氧汽油的调合组分，普遍应用于汽油添加剂。随着2005年美国各州禁用MTBE法规的相继出台，全球MTBE生产受到极大冲击。但2008年初，欧盟委员会宣布确认MTBE对健康不构成威胁，使MTBE或将仍可继续作为清洁汽油的主要辛烷值改进剂，并对有效终止持续的全球产能萎缩起到积极的作用。由于受美国出台禁用MTBE法案的影响，北美及欧洲一些国家开始逐步减少MTBE在汽油中的加入

22、，近年来一些MTBE装置被关闭，或转产异丁烷或用于其他用途，从而导致全球MTBE产能持续下降，但亚洲和中东等地区的产能无明显变化。2011年全球MTBE产能降至1615.0万吨，2012年随着中国产能的增加而使全球总产能增至1665.9万吨。全球MTBE生产商主要为大型石化企业，其中沙特基础工业公司以205.5万吨的总能力从2009年的全球第二升至2010年的第一位，而美国利安德巴塞尔工业公司由于产能削减，排名降至全球第三位。2010年缩减产能的厂家还有美国壳牌、Eni Chem、PDVSA等公司。我国目前是世界上仅次于美国的第二大MTBE生产国。据不完全统计，截至2012年，我国共有MTBE

23、生产装置60余套，总产能接近664.6万吨。其中，三大主营炼厂（中石化、中石油和中海油）的产能为265.2万吨，地方炼厂的产能为399.4万吨目前国内MTBE生产技术基本实现国产化，以催化蒸馏为核心的组合工艺技术成为主体技术。在汽车工业快速发展、车用汽油质量标准不断提升的拉动下，国内MTBE需求仍将以较快速度增长。国五汽油标准氧含量限制在2.7%以下，汽油中MTBE的添加量通常在815%左右，通过添加MTBE提高辛烷值已成为提高我国汽油标准最经济的手段。我国炼油工业正处于发展期，油品需求增长速度居全球之首，加之油品质量升级和排放要求的提高，以及进口高硫原油加工量的增加，MTBE的添加比例及其消

24、费量将逐步提高，MTBE的需求将稳步增长。按照目前国内每年近1亿吨的汽油产量计算，MTBE的添加比例每提高1个百分点，将带动MTBE的需求增加近100万吨。近期国内在建、拟建MTBE装置不断增加，据不完全统计拟新增总产能455余万吨。低硫MTBE将受追捧MTBE是异丁烯与甲醇的醚化产物，而异丁烯主要存在于液化气中，为降低生产成本，工业上将经过精制后的含异丁烯的C4直接与甲醇进行催化加成反应，反应后分离未反应的C4及甲醇后得到燃料级的MTBE。这类MTBE中硫含量较高，通过原料对比分析，发现在正常情况下，MTBE中的硫全部来源于原料C4。MTBE的原料C4有不同的来源途径，主要来自催化裂化、焦化

25、和乙烯装置的液化石油气中的C4组分。乙烯装置的液化石油气得到的C4在生产过程中经过了严格的脱硫，但来自催化裂化、焦化装置的液化石油气，精制脱硫后硫质量分数通常在20ppm以上，并且经气体分馏脱除C3以及进入MTBE装置后，MTBE产品中的硫含量将进一步富集（有研究表明，以脱硫后的液化石油气生产MTBE全过程硫浓缩倍数为36倍）。MTBE产品中的硫化物主要来自催化裂化和焦化生产的C4原料。目前，以混合C4为原料生产的MTBE产品的硫质量分数变化较大，通常为80200ppm，有的高达20003000ppm。在执行汽油国三标准时，只要在液化气脱硫时加强管理与监控，一般可将MTBE的硫质量分数控制在1

26、50ppm左右。但随着国标对于汽油硫含量的限制越来越严格，在执行国四和国五排放标准时，要求汽油硫质量分数分别达到50ppm和10ppm以下，通过现有的深度脱硫技术，可以使汽油的硫含量达到要求，但当前的液化气脱硫技术很难使MTBE中的硫质量分数达到50ppm以下，达到10ppm以下更加困难。虽然我国在建及拟建的MTBE装置及产能较多，但是未来国内的C4资源将越来越紧张，MTBE装置的实际开工率将有限。同时由于C4资源来源的多样化，低硫C4资源将更加稀少，因而能够满足汽油国四及国五标准的MTBE的产量不会太多。随着车用汽油标准的不断提高以及硫含量的下降，对低硫MTBE生产技术的需求越来越迫切，低硫

27、MTBE将受到追捧。（2）异辛烷是清洁汽油的优良调和成分烷基化技术是生产清洁汽油的一种重要技术。异丁烷与低分子烯烃（一般可以包括C3C5烯烃，目前使用最多的是丁烯），在强酸催化剂（通常是硫酸或氢氟酸）的作用下反应生成的烷基化汽油（异辛烷为主要成分），是一种异构烷烃混合物。它与含有大量烯烃的催化汽油和大量芳烃的重整汽油相比，具有辛烷值高、两种辛烷值的差值小、挥发性低、不含烯烃芳烃、硫含量低等优点，将其调入汽油中可以稀释降低汽油中的烯烃、芳烃、硫等有害组分的含量，同时提高汽油的辛烷值和抗爆性能，是理想的清洁车用汽油组分。与催化裂化汽油、重整汽油、异构化汽油和醚化汽油相比，烷基化汽油不含芳烃和烯烃，

28、几乎不含硫，并且具有较高的辛烷值和较低的蒸汽压，是一种最为理想的清洁汽油。尽管世界各国炼油行业发展水平不同、炼油装置结构不同以及各国经济发展水平差异等造成世界各国汽油标准不尽相同，标准实施时间也存在很大差异，但汽油标准总体上朝着低硫、低烯烃、低芳烃方向发展，烷基化在未来的汽油质量升级过程中将发挥越来越重要的作用。我国烷基化汽油占比很低。从全球范围来看，美国的调合汽油组分中，催化裂化汽油占38%，重整汽油占24%，烷基化汽油占15%左右；汽油质量要求最严格的加州，其烷基化汽油比例高达2025%。欧盟的汽油组分虽然以重整汽油为主，但烷基化汽油比例远高于我国，约占6%左右。而我国的调合汽油组分中，催

29、化裂化汽油高达77%左右，重整汽油占15%左右，而烷基化汽油比例仅为0.2%左右。由于硫含量和烯烃含量都较高，催化裂化汽油比重过大，导致国内汽油质量升级成本高，难度大，汽油质量升级速度放缓，新标准实施时间滞后，造成目前国内汽油质量标准始终落后于汽车排放标准的尴尬局面。相对于美国、欧洲等炼油产业发达地区，我国烷基化装置数量少，规模小，汽油池中烷基化汽油比例低，对汽油产品性质贡献低，未来我国烷基化装置有较大的发展空间。国内烷基化装置产能快速增加。据统计，我国现有的烷基化装置总产能为234.5万吨/年，其中山东省的烷基化装置产能达到119万吨/年，占全国总产能的比例50.7%，未来5年内计划新增的烷

30、基化装置产能达到737万吨/年。如果以上的烷基化装置均能按期建成投产，到2017年我国烷基化装置总产能可能达到970万吨/年，较目前产能增加3倍有余。烷基化汽油实际产量增长有限。除了烷基化装置以外，国内还有大量的异构化、醋酸仲丁酯、芳构化、丁二烯、异丁烷脱氢等碳四深加工项目处于建设或规划之中，以上碳四深加工项目的原料均是采用醚后碳四或异丁烷等碳四组分。根据我国碳四深加工在建项目测算，未来5年内醚后碳四的需求量增量将超过2150万吨，而醚后碳四的产量增长有限，仅在1000万吨左右，因此未来包括烷基化装置在内的碳四深加工项目原料供应存在较大缺口，项目的实际开工率有限。我们估计未来新增的烷基化装置的实际开工率仅在3050%之间。考虑到现有装置的开工率，我们估计到2017年国内烷基化汽油的产量在450500万吨左右。未来烷基化汽油供给或将不足。20002012年国内汽油产量的复合增速达6.7%，2012年国内汽油产量达到8975.60万吨，同比增长10.25%。假如未来国内汽油产量每年保持6%的增速，那么到2017