低碳經(jīng)濟下地方煉油廠潤滑油基礎(chǔ)油裝置的發(fā)展

?；哿?，佟天宇

（1.盤錦浩業(yè)化工有限公司，遼寧 盤錦 124000；2.中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

近10年來，中國CO2排放量居全球首位，2020年CO2排放量約99×108t，占全球排放的30.66%，預計2030年碳排放總量將達到（104～110）×108t的峰值水平。碳排放與經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)，單位GDP能耗為世界平均水平的1.5倍，表明中國經(jīng)濟對能源依賴程度較高［1～3］。中國于2020年提出了“碳達峰、碳中和”低碳發(fā)展目標［4］，2021年提出2025年比2020年單位GDPCO2排放量下降18%的目標。2022年，中國政府工作報告提出要有序推進碳達峰碳中和，完善減污降碳激勵約束政策等中國低碳經(jīng)濟發(fā)展政策規(guī)劃［5］。低碳經(jīng)濟背景下，國內(nèi)能源和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)面臨轉(zhuǎn)型升級，潤滑油行業(yè)也將面臨嚴苛要求［6］。

1 國內(nèi)潤滑油行業(yè)趨勢

1.1 潤滑油需求現(xiàn)狀

根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2016～2019年以來，潤滑油產(chǎn)量由617×104t升至699.8×104t，消費量由641.6×104t升至717.7×104t［7］。2020年潤滑油產(chǎn)量、消費量為700×104t和715.5×104t，較2019年產(chǎn)量漲幅較小，消費量下降9.5%。同期進口量28.95×104t、出口量13.49×104t。2016～2020年，國內(nèi)潤滑油供需比均接近1，表明近年國內(nèi)潤滑油供需基本處于平衡狀態(tài)，供需走勢見表1。

表1 2016～2020年國內(nèi)潤滑油供需走勢

預測2023～2027年國內(nèi)潤滑油消費量將持續(xù)走高，2027年產(chǎn)量將達到900.74×104t、市場規(guī)模將達到1 425.68×108元，見表2。

表2 2023年～2027年中國潤滑油市場規(guī)模預測

2021年GDP同比增長8.1%，經(jīng)濟規(guī)模突破110×1012元，達到114.4×1012元，穩(wěn)居全球第2大經(jīng)濟體，進一步促進了潤滑油行業(yè)的發(fā)展。另外，“一帶一路”國家戰(zhàn)略的推進實施，給中國潤滑油企業(yè)海外市場拓展提供了新平臺，需求量較大的東南亞、非洲等海外市場也為中國潤滑油企業(yè)參與全球化競爭帶來新機會[8，9]。

1.2 低碳經(jīng)濟下潤滑油發(fā)展現(xiàn)狀

潤滑油按用途分為交通用潤滑油、工業(yè)潤滑油和其它潤滑油3類。2010～2020年交通用潤滑油需求占比由36%提升至56%[10，11]，在交通用潤滑油細分中，汽油機油和柴油機油占比分別由33%和44%變革為41%和38%。隨著市場發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，交通用潤滑油逐漸占據(jù)主體地位并由柴油機油主導向汽油機油主導方向過渡。

低碳經(jīng)濟下，國內(nèi)新能源電動車得到政策扶持與推廣，2021年新能源車累積銷量289×104輛，同比增長157%。當前國內(nèi)車市以混合動力電動汽車（HEV）和純電動汽車（BEV）為主。常規(guī)燃料車、HEV以及BEV（除發(fā)動機外其它換油周期較長的部位）均需使用潤滑油。

在工業(yè)潤滑油方面，中國對潤滑油存在剛性需求的工業(yè)涉及機械行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、食品加工業(yè)、船舶行業(yè)等。2016～2020年工業(yè)用潤滑油由221.15×104t逐年遞增至236.39×104t，占潤滑油市場份額的40%～50%。受鋼鐵、機械、水泥等傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)發(fā)展影響，工業(yè)潤滑油消費量實現(xiàn)擴增[13]。未來中國政府對“新基建”領(lǐng)域投資力度的加大、“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃的實施等，都將帶動工業(yè)潤滑油需求增長。

1.3 潤滑油發(fā)展趨勢

隨著國家宏觀經(jīng)濟調(diào)控和低碳經(jīng)濟發(fā)展，中國潤滑油行業(yè)正跨入嶄新的發(fā)展階段，結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)升級、綠色環(huán)保已成為整個行業(yè)面臨的重要任務(wù)。如車輛硬件、制造業(yè)技術(shù)與裝備水平的不斷升級，碳減排戰(zhàn)略目標的不斷提出等都對潤滑油提出更加苛刻的要求。潤滑油要有更高品質(zhì)、更長的換油周期、更少的使用量、更優(yōu)的環(huán)保效應(yīng)等單純依靠添加劑配方調(diào)整無法實現(xiàn)，如此便對基礎(chǔ)油質(zhì)量提出了更高要求[14]。另外，未來潤滑油行業(yè)競爭將由價格競爭走向產(chǎn)品和品牌競爭，客戶的需求正逐漸向定制化、精細化轉(zhuǎn)化[15]。

2 國內(nèi)潤滑油基礎(chǔ)油發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1 國內(nèi)基礎(chǔ)油發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)中國海關(guān)、產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2015～2020年基礎(chǔ)油產(chǎn)量由500.5×104t增至849.9×104t，消費量由756.1×104t增長至1 099.4×104t。進口量2016年達到高峰284.7×104t后，隨著國內(nèi)產(chǎn)能激增有所回落，2020年為252.1×104t。預計2050年基礎(chǔ)油進口量到50×104t，國內(nèi)基礎(chǔ)油可能逐步趨于供需基本平衡狀態(tài)[7,16]。

2015～2020年，國內(nèi)基礎(chǔ)油有效產(chǎn)能增加437×104t/a，達到1 233×104t/a。其中，新增Ⅱ類、Ⅲ類基礎(chǔ)油374×104t/a、32×104t/a，而Ⅰ類及其它非標基礎(chǔ)油能力下降51×104t/a。Ⅱ類基礎(chǔ)油能力占比由2015年的33%提高至2020年的57%，成為潤滑油基礎(chǔ)油擴能主體。地方煉油廠（包括大連恒力、盤錦北燃等地方煉油廠和河北飛天等基礎(chǔ)油生產(chǎn)廠）新增產(chǎn)能326×104t/a，主要為Ⅱ類加氫裝置占增量的74.6%，總體上促進了國內(nèi)基礎(chǔ)油產(chǎn)能增加。

2.2 基礎(chǔ)油未來需求趨勢

國內(nèi)潤滑油行業(yè)增速放緩及技術(shù)升級背景下，基礎(chǔ)油整體上供過于求。其中，光亮油和環(huán)烷基油因發(fā)動機油低粘化的推進、工業(yè)換油期的延長、產(chǎn)能過高等因素在當今及未來都將處于過剩狀態(tài)；Ⅰ類基礎(chǔ)油需求將持續(xù)下降，可能在一些工業(yè)油和高黏度產(chǎn)品中保持應(yīng)用；Ⅱ類基礎(chǔ)油將成為主體，并且已經(jīng)處于過剩狀態(tài)，難以滿足汽油機和柴油機的最新規(guī)格需求[17]。

高檔潤滑油基礎(chǔ)油包括Ⅲ類基礎(chǔ)油和PAO（Ⅳ類基礎(chǔ)油），國內(nèi)市場對于高檔基礎(chǔ)油的需求在逐年增長。其中Ⅲ類基礎(chǔ)油目前國內(nèi)產(chǎn)能不足，未來存在較大需求空間；PAO[18，19]消費量在（3～4）×104t/a，年增長率約5%，但受原料、生產(chǎn)技術(shù)等條件制約，目前國內(nèi)還不具備規(guī)模生產(chǎn)能力，主要依賴進口。

題名“志歸”，所記辭官歸里，亦以示歸田之志。望著“平疇遠風，綠畦如浪”的家園景色，祁彪佳亦觴亦詠，“乃此是志吾之歸也，亦曰歸固吾志也”[1]160。志歸齋有一種平淡沖遠、古拙渾厚之美，是一種典型的詩意的棲居地。這種詩意，是以陶淵明為代表的田園詩意，它以牧歌般的旋律繚繞在祁彪佳的心胸，催生著他揮之不去的“歸去來”綿綿情思。

2.3 地方煉油廠基礎(chǔ)油發(fā)展現(xiàn)狀和面臨問題

國內(nèi)地方煉油廠在潤滑油生產(chǎn)中起到舉足輕重的作用，2020年地方煉油廠產(chǎn)能達490×104t，占比總產(chǎn)能的49%，且有提升趨勢[20]。當前各地方煉油廠除河北飛天生產(chǎn)部分APIⅠ類基礎(chǔ)油外，其它煉油廠均以生產(chǎn)APIⅡ類基礎(chǔ)油為主，大連恒力和潞安集團可以生產(chǎn)APIⅢ類基礎(chǔ)油。生產(chǎn)工藝包括異構(gòu)脫蠟工藝如大連恒力、費托合成工藝如山西潞安、Ⅱ類加氫工藝如山東清源、溶劑精制工藝如萊蕪圓泰和加氫法與溶劑法組合工藝等。

因低碳經(jīng)濟下潤滑油市場競爭日益激烈和碳排放量的嚴格管控，地方煉油廠潤滑油生產(chǎn)裝置面臨諸多問題：如生產(chǎn)技術(shù)落后、產(chǎn)品質(zhì)量低、生產(chǎn)裝置能耗大、過程碳排放高、餾分不穩(wěn)定和無法加工劣質(zhì)原油等，若不能適應(yīng)新環(huán)保要求與技術(shù)升級需求將面臨淘汰危機。

3 地方煉油廠潤滑油基礎(chǔ)油裝置發(fā)展建議

3.1 升級工藝技術(shù)

要不斷升級工藝技術(shù)和產(chǎn)品迭代，滿足基礎(chǔ)油質(zhì)量需求的同時，還要滿足低排放、低能耗、延長使用壽命等需求[21]。地方煉油廠在引進先進潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)工藝及新裝置使用方面與國內(nèi)大型國有企業(yè)相比，因?qū)徟褪袌鲆蛩馗哽`活性[22]。先進技術(shù)包括高檔基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)、智能化技術(shù)和節(jié)能設(shè)備等。

高檔基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)，如石油化工科學研究院研發(fā)的異構(gòu)脫蠟工藝，采用配套催化劑RIW-2，可生產(chǎn)Ⅵ大于120的APIⅢ類基礎(chǔ)油[23]。中國石油石油化工研究院和昆侖潤滑聯(lián)合開發(fā)的連續(xù)清潔生產(chǎn)低黏度PAO成套技術(shù)，于2022年1月實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，打破國外技術(shù)壟斷現(xiàn)狀[24]。

隨著石化行業(yè)自動化水平的提升[25]，多數(shù)加工裝置都實現(xiàn)了自動化控制，采用人工智能和大數(shù)據(jù)挖掘手段，針對基礎(chǔ)油生產(chǎn)裝置和過程進行模擬與優(yōu)化，提供經(jīng)濟效益最大化（考慮能耗指標）的運行優(yōu)化方案，對裝置提質(zhì)增效、節(jié)能減排、技術(shù)創(chuàng)新均具有積極作用。

節(jié)能裝備如高效換熱器、低壓變頻泵等引進和應(yīng)用，通過對不同類型設(shè)備的節(jié)能降碳效果及經(jīng)濟效益進行分析診斷，合理評估設(shè)備替代及應(yīng)用效果，針對生產(chǎn)工況實際需求，合理選擇高效節(jié)能設(shè)備。

3.2 碳排放盤查

準確的碳排放數(shù)據(jù)是煉油廠低碳發(fā)展的基礎(chǔ)，可幫助企業(yè)摸清裝置碳家底，實現(xiàn)其快速識別關(guān)鍵排放源，制定碳減排戰(zhàn)略決策，有針對性地開展各項碳減排工作，最終實現(xiàn)碳達峰碳中和目標。潤滑油生產(chǎn)裝置碳排放源主要包括燃料燃燒、催化劑燒焦和逸散等直接碳排放，外購電力、蒸汽等間接碳排放。盤錦某地方煉油廠20×104t/a APIⅡ類基礎(chǔ)油生產(chǎn)裝置采用SH/T 5000-2011方法核算碳排放[26]，整合后得出單位碳排放量57.47 kg/t原料，主要碳源為燃料氣、外購電力和蒸汽，為制定碳減排措施提供了依據(jù)。

3.3 CO2回收和利用

CO2捕集、利用與封存即CCUS技術(shù)是全球應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是石油化工、煤化工等企業(yè)的重要負碳技術(shù)。國際能源署（IEA）可持續(xù)發(fā)展前景目標是全球2070年實現(xiàn)凈零排放，CCUS占累積減排量的15%。當前國內(nèi)CCUS技術(shù)處于工業(yè)化示范階段[27，28]，自2004年以來國內(nèi)已投運或建設(shè)中示范CCUS項目49個，碳捕集能力296×104t/a，注入能力121×104t/a，CO2封存量超200×104t。據(jù)預測[29]，2050年中國化石能源消費占比10%～15%，CCUS將是實現(xiàn)化石能源近零排放的唯一技術(shù)選擇。國內(nèi)外研究結(jié)果，2025年中國石化和化工行業(yè)CCUS減排需求為0.05×108t，2030年為0.5×108t，2035年為0.3×108t。

煉油廠潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)裝置主要是煙氣類型的低壓低濃度碳源，可選擇合適的碳捕集技術(shù)，如中國礦業(yè)大學和中國石化集團南京化學工業(yè)有限公司聯(lián)合開發(fā)的新型有機胺配方吸收劑，捕集煙氣中的低濃度CO2，碳捕集率大于90%[30，31]。捕集到的高純度CO2可用于驅(qū)油與埋存（CCUSEOR）、制甲醇等，在實現(xiàn)降碳的同時創(chuàng)收。

3.4 節(jié)能降耗

換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化采用夾點分析與數(shù)學規(guī)劃相結(jié)合的方法，實現(xiàn)裝置換熱網(wǎng)絡(luò)的嚴格模擬，對換熱網(wǎng)絡(luò)開展詳細診斷與彈性分析，結(jié)合裝置用能特點和限制條件，提出操作優(yōu)化與改造優(yōu)化建議，實現(xiàn)能量介質(zhì)的優(yōu)化分配和綜合利用。通過搭建換熱網(wǎng)絡(luò)智能優(yōu)化平臺，針對不同煉油廠的工藝及優(yōu)化目標，自動生成換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，提供更佳的節(jié)能增效方案，助力石化行業(yè)節(jié)能降碳。

蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化的節(jié)能效果多體現(xiàn)為電力、蒸汽和燃料氣消耗量的降低，是煉油廠節(jié)能降碳的重要組成部分。蒸汽動力系統(tǒng)的合理配置與運行是承載企業(yè)工藝系統(tǒng)節(jié)能工作的必要基礎(chǔ)，也是將工藝系統(tǒng)節(jié)能效果轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。應(yīng)用蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，每節(jié)省1 t蒸汽，可減排CO20.17～0.29 t；對于×107t/a級煉油廠，通過開展蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化，可節(jié)能13～19 kg標油/t蒸汽，減少CO2排放（2.5～6）×104t/a[32]。

工藝技術(shù)改造具有成本低、操作靈活和效果明顯的優(yōu)點，適用于各地方煉油廠尤其是中小型煉油廠基礎(chǔ)油生產(chǎn)裝置的節(jié)能降耗工作。通過對生產(chǎn)裝置或生產(chǎn)工藝流程進行技術(shù)改造，以達到原料高效利用、節(jié)約燃料、節(jié)約蒸汽和節(jié)約電能等目的，實現(xiàn)間接降碳。

3.5 氫氣網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和回收

氫能屬于“0碳排放”2次能源，美國、日本等全球主要能源消費國均將氫能納入國家戰(zhàn)略規(guī)劃[33]。2022年3月23日國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展長期規(guī)劃》中，將氫能列為中國重要能源體系組分，并促進氫能科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，支持符合條件的氫能創(chuàng)新型企業(yè)注冊上市。中國氫能聯(lián)盟預測，2060年碳中和目標，國內(nèi)氫氣年需求量將增加約至1.3×108t，終端能源占比將達到20%[34]。對煉油廠進行用氫網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和廢氫回收是解決氫氣需求量逐年遞增、碳基灰氫生產(chǎn)過程能耗與碳排放量巨大等現(xiàn)狀的重要途徑。

高質(zhì)量基礎(chǔ)油需求增加和基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)提升，促進加氫法在生產(chǎn)基礎(chǔ)油工藝中得以廣泛應(yīng)用。通常煉油廠利用膜分離方法實現(xiàn)氫氣的回收和利用[35，36]。對于×107t/a級煉油廠開展氫氣資源高效優(yōu)化利用，可實現(xiàn)碳減排（2～3）×104t/a，經(jīng)濟效益（3 000～6 000）×104元/a。

3.6 廢潤滑油再生

2020年國內(nèi)潤滑油消費量達715.5×104t，按可再生潤滑油量占比實際消費量的60%～75%計算，2020年中國可再生的廢潤滑油量達到了（429.3～536.6）×104t[37]，但當前中國僅能回收約20%，其余部分以丟棄掩埋處理，造成資源浪費同時污染環(huán)境[38，39]。根據(jù)《國家危險廢物名錄》，廢潤滑油屬對生態(tài)環(huán)境和人體健康具有危害的易燃性毒物，廢物類別為HW08，代碼為900-217-08[40]。廢潤滑油再生是較理想的處置方式，受到國內(nèi)重視。2018年財政部、國家稅務(wù)總局發(fā)布延長《財政部國家稅務(wù)總局關(guān)于對廢礦物油再生油品免征消費稅的通知》實施期5年的通知，自2018年11月1日至2023年10月31日，對以回收的廢礦物油為原料生產(chǎn)的潤滑油基礎(chǔ)油、汽油、柴油等工業(yè)油料免征消費稅[41]，促進了國內(nèi)廢潤滑油再生行業(yè)發(fā)展。

當前國內(nèi)常見廢潤滑油再生技術(shù)包括硫酸—白土精制、蒸餾—酸洗—白土精制工藝和沉降—蒸餾—酸洗—鈣土技術(shù)等，硫酸—白土精制技術(shù)因生產(chǎn)成本相對較低、無需硫酸酸化環(huán)節(jié)是主要廢潤滑油回收再生技術(shù)[42]。廢潤滑油再生適應(yīng)低碳經(jīng)濟發(fā)展，環(huán)保效益和經(jīng)濟效益顯著，是各地方煉油廠良好發(fā)展方向且潛力巨大。

4 結(jié)束語

低碳經(jīng)濟下，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展、新動能趨勢壯大，煉油廠潤滑油裝置同時面臨降碳增效與技術(shù)升級的挑戰(zhàn)，尤其是各地方煉化企業(yè)若要尋求持續(xù)發(fā)展就要重視起潤滑油裝置的碳減排和生產(chǎn)技術(shù)升級工作，積極開展裝置用氫網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和氫氣回收、開展裝置碳排查并有針對的進行節(jié)能降耗設(shè)計和碳回收工作、開展中高檔潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)引進、提升裝置生產(chǎn)自動化等。同時，整體上需要加強新技術(shù)研發(fā)（高檔潤滑油生產(chǎn)技術(shù)、廢潤滑油再生技術(shù)、生物潤滑油技術(shù)等），優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，整合淘汰高能耗及落后產(chǎn)能裝置等。