石油炼制展望
页岩沉积地的水力压裂与天然气生产密切关联,但天然气和原油大的价格差,已驱使油气行业生产商应用水平钻井、水力压裂和其他现代提取技术,开发所谓的“致密油”,即指残留于低渗透地质构造,如页岩沉积地中所含的原油。图1示明美国致密油占石油产量增加和非欧佩克产油国产量增加的最大份额。位于美国休斯敦的VantagePoint咨询公司表示,美国致密油产量预计将从目前的150万桶/天增长至2025年280万-420万桶/天,然后下降到2040年200万桶/天。此外,致密油产量至2040年将占美国石油总生产量的20%-40%,并将占美国石油炼厂中原油模式重要的组成部分。这种致密油原油激增的大部分将在美国国内炼制。
未来几年内致密油增加的最大部分将来自巴肯和鹰福特页岩储藏国际能源机构表示,来自页岩的原油可望使美国在2020年生产多达1100万桶/天,这将推动美国超过沙特阿拉伯成为世界上最大的石油生产国。
致密油的主要生产区,以及将出现的许多生产增长,在美国北达科他州和蒙大拿州的威利斯顿(Williston)盆地,其中包含巴肯储藏,以及得克萨斯州西湾(WesternGulf)盆地,其中包含鹰福特储藏。据美国能源情报署的分析,来自巴肯储藏每年的原油产量在2010年和2012年之间已经翻了一番以上。吸引致密油大量投资的其他地区包括在科罗拉多州和怀俄明州的奈厄布拉勒(Niobrara)页岩,尤蒂卡(Utica)页岩,尤其是在俄亥俄州的部分、西得克萨斯州的Permian盆地和在加利福尼亚州的蒙特雷(Monterrey)页岩。
Petral咨询有限公司创始人丹尼尔·利珀表示,来自页岩提取石油和天然气的新技术,从根本上改变了美国石油和天然气的供应前景。美国石油炼制商从中受益,因为通过管道,而不是依靠海运进口,就可稳定供应,提供给他们。然而,尽管存在机遇,致密油原油目前对石油炼制商而言存在独特的技术挑战。根据贝克休斯(BakerHughes)公司的介绍,致密油原油不像大多数原油,它往往是轻质、低硫原油,高含石蜡和酸度低。
石蜡在致密油中拥有重要的分子量分布,对下游加工会产生一些主要的潜在问题,由于蜡的沉积,而存在结垢的潜力。致密油原油一般也含有最少的沥青质相,并且有不同量的可过滤固体、硫化氢和硫醇。除了石蜡外,致密油也因腐蚀、细菌易生长和不稳定的沥青而帯来一些困难。除了技术问题外,要充分利用致密油,需要相应的运输物流基础设施。目前,现有的石油输送管道基础设施在美国对处理来自页岩储藏,尤其是来自巴肯和鹰福特的储藏大量的原油数量,是不充分的。这种情况使与其他基准原油相比,使页岩油存在不足。因为来自巴肯和鹰福特页岩储藏的致密油产量大幅增长,已经有人推出非传统管道的运输原油工具,如铁路和驳船。
汽油需求下降
石油衍生产品的市场也在转变。许多因素,包括提高在美国用于汽车的CAFE(平均燃油经济性)标准,汽油中包含乙醇数量的指令以及其他因素相结合,为美国汽油需求预计的下降创造了条件。某些估计,包括来自EIA的评估,预计汽油需求将以年1%左右的速率下降。同时,柴油燃料的需求将以约相同的速率增长。对于石油炼制商而言,这种转变意味着,相对于他们正在加工的原油,必须密切关注他们生产的汽油和柴油的支付数量。正如VantagePoint公司的Guneseelan在AFPM会上所言,柴油生产预期将优于汽油,随着汽油需求的萎缩,美国柴油需求预计将增加,美国炼制商选择加工越来越多的致密油,这将需要考虑对汽柴比的潜在影响,并优化他们的设施,以配合市场需求。为了导致汽油/柴油需求的转变,以及增加的价格波动和低的天然气成本,UOP公司强调炼油厂灵活性和敏捷性的重要性,以利用汽油和柴油价差的优势。在AFPM会议上,讨论了将加氢处理装置转换为缓和加氢裂化操作的途径,以实现灵活性,优化整体产品结构。
低硫燃料
在世界范围内,燃料质量标准正在日趋严格,燃料含硫量一直在稳步下降。这很可能最终使燃料中的硫含量在世界上大多数国家达到约10ppm。运输燃料中进一步降低硫的需求正在驱动对额外加氢能力的需求,以生产超低含硫量柴油和汽油。加氢处理用于去除杂原子(有效地去除硫和氮)以及烯烃饱和和芳族化合物。法国Axens公司指出,一些添加氢和去除硫化合物如硫醇、噻吩和有机硫化物的技术,其重要性与日俱增。AFPM会议发布的一些报告涉及到釆用加氢脱硫催化剂以生产低硫燃料。Axens公司近期宣布,其Impulse品牌加氢精制催化剂现业已大规模制造。
Impulse催化剂是钴改性的钼基催化剂系列,可用于炼制产品物流的的加氢处理。Impulse催化剂的设计,在于尽量减少催化剂表面上无效的含Mo-和含Co-化合物的产生,使更多的Mo原子可纳入混合的钴-钼活性中心,该活性中心将拥有最高的催化剂活性。同时,该公司的Impulse技术形成较小尺寸的MoS2“砖块”,这些“砖块”可增加混合活性中心的数量,而不增加总的原子数。釆用新的Impulse催化剂,Axens公司也收窄了催化剂载体材料上的孔径分布,促进使耐火材料发挥最大活性。在中型和大规模生产超低含硫柴油燃料的试验中,Axens公司证实了与其先前的催化剂产品相比,采用Impulse技术提高了加氢脱硫活性。哈尔德托普索公司讨论了近期推出的其加氢处理催化剂产品线,目的是设计提高该公司现有的加氢催化剂技术。HyBrim催化剂使用专有的制备工序生产,使活性金属结构与催化剂载体之间产生最佳的的相互作用,从而导致较高的活性。美国标准催化剂及技术(CriterionCatalystsandTechnologies)公司宣布,通过防止因加氢处理催化剂的烈性毒物砷而致使加氢催化剂中毒的设计,而推出了产品的第一次商业化应用。该产品称为MaxTrap[As]syn,可捕获可存在的砷,有时在某些原油,如来自加拿大阿萨巴斯卡地区的原油中含有大量的砷。标准催化剂及技术公司称,仅0.1%(重)的砷沉积在加氢脱硫和加氢脱氮催化剂上,可降低催化剂活性高达50%。从历史上看,砷毒化已被视为天然催化剂失活的一部分。在过去的九年里,该公司已经推出了一系列的砷保护催化剂,其MaxTrap[As]syn是最新推出的产品。该催化剂与其前身相比,表现出对砷的吸收能力要好70%。这一改进是由于改进了催化剂的制造过程,增强了对砷捕捉的动力学。2013年第一季度已首次推向商业化应用。
新的开发
例如,沸石科技公司美国赖夫(Rive)技术公司宣布,将其分子高速公路技术第二次商业应用于其催化裂化(FCC)催化剂中。据介绍,在得克萨斯州BigSpring的Alon炼油厂的商业化部署,分子高速公路催化剂使加工价值增加2.50美元/桶。赖夫公司在2011年首次引入该技术,当时它被用于印弟安那州位于MountVernon的CountryMark炼油厂,分子高速公路技术系与格雷斯公司合作推向市场,格雷斯公司对该催化剂进行配方和制造。迄今已有6个商业规模装置进行生产运行。该技术为炼油企业增加盈利能力提供了一个难得的机会,而无需大的投资支出,也无需较高的操作成本。使用表面活性剂胶束,赖夫公司能够建立拥有较大介孔开孔的沸石结构,与微孔的沸石结构进行穿插。较大的开孔允许提高烃分子进入和退出催化剂材料进行传质。通过从沸石中迅速退出得到的汽油和柴油范围分子,就能够防止二次裂化,导致产生极少的干气和焦炭。
此外,美国Auterra公司宣布,它已成功地完成FlexDS中试规模的试验,这一“氧脱硫”技术可用于使重质含硫原油和馏分油改质和脱除污染物。采用脱硫存在环境悖论,若试图脱除较多的硫,则也要使用较多的能量,也会产生更多的二氧化碳。催化FlexDS技术采用了专有的分子,其结构允许与烃物流中的硫和氮发生选择性反应,而降低能源成本。为此,石油生产商可在现场改质他们的重质含硫油,而提高经济性。FlexDS技术可用于现有的炼油厂重质馏分和馏分油减少对氢气的需求。继中型规模试验完成后,Auterra公司正在与加拿大油砂生产合作伙伴合作,在2014年年初进行该技术的现场试验。
以上就是石油炼制展望的作用内容。