朱慶云，鄭麗君，喬　明

（ 中國石油石油化工研究院 ）

美國煉油業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對中國的啟示

朱慶云，鄭麗君，喬明

（ 中國石油石油化工研究院 ）

無論在高油價時代，還是低油價時期，美國煉油業(yè)的發(fā)展都要優(yōu)于全球其他地區(qū)。美國的煉油能力一直位居全球之首，開工率處于全球先進(jìn)水平，裝置結(jié)構(gòu)基本適應(yīng)國內(nèi)外油品及化工原料供給的變化趨勢，汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)因地制宜，不搞“一刀切”。對比美國煉油業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，中國煉廠的加氫能力明顯不足，面臨著高辛烷值汽油組分不足的極大挑戰(zhàn)。從國家層面，應(yīng)加大先進(jìn)產(chǎn)能建設(shè)，嚴(yán)格行業(yè)準(zhǔn)入，嚴(yán)控投資節(jié)奏；為避免油品質(zhì)量過剩，在高海拔地區(qū)，可以考慮適當(dāng)降低汽油的辛烷值標(biāo)準(zhǔn)。

煉油能力；開工率；裝置結(jié)構(gòu)；汽油標(biāo)準(zhǔn)；美國

美國的煉油行業(yè)一直走在世界前列。無論在高油價時代，還是低油價時期，美國的煉油能力均位居全球之首。上世紀(jì)80年代以來絕大多數(shù)時間內(nèi)，美國煉廠的開工率都在85%以上，保持著全球先進(jìn)水平。頁巖油的開發(fā)及利用，使美國從原油進(jìn)口國轉(zhuǎn)為原油出口國；先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使美國從汽油進(jìn)口國轉(zhuǎn)為汽油出口國。分析美國的煉廠裝置結(jié)構(gòu)、油品標(biāo)準(zhǔn)以及原油質(zhì)量的變化歷程，可以為中國煉油業(yè)的有序發(fā)展提供有益借鑒。

1　美國的煉油能力及分布

截至2016年，美國擁有運行煉油能力9.08億噸/年（1816.5萬桶/日），占全球總煉油能力48.32億噸/年（9722.7萬桶/日）的18.9%。目前，美國有141家運行煉廠，煉廠平均規(guī)模為650萬噸/年。其中，規(guī)模在3000萬噸/年以上的煉廠只有1家，為Motiva公司（殼牌與沙特阿美公司各持50%的股份）位于得克薩斯州亞瑟港的煉廠（產(chǎn)能3015萬噸/年）；產(chǎn)能在2500萬噸/年以上的煉廠有4家；產(chǎn)能在2000萬噸/年以上的煉廠有8家；產(chǎn)能在1000萬噸/年以上的煉廠有36家，占全美總煉油能力的60%。在全球10大煉油廠排名中，美國占據(jù)2家，Motiva公司位于亞瑟港的煉廠和埃克森美孚公司位于得克薩斯州的Baytown煉廠，分別排名第7和第9。

美國42%的煉油能力掌握在瓦萊羅、?？松梨?、馬拉松、菲利普斯66及Motiva這5家公司手中（見表1）。

美國的煉油能力分布區(qū)域性特征較為明顯，一半以上煉油能力分布在得克薩斯州（2.73億噸/年）、路易斯安那州（1.57億噸/年）和加利福尼亞州（0.94億噸/年），這3個州的煉油能力（共5.24億噸/年）占全美的57%。

根據(jù)美國國防區(qū)域石油管理局的劃分，美國50個州和1個哥倫比亞行政區(qū)被劃分為5大煉油區(qū)域。PADD Ⅰ為美國東北部區(qū)域，共有9座煉廠，總加工能力為6227.5萬噸/年；PADD Ⅱ為中西部區(qū)域，共有27座煉廠，總加工能力為1.95億噸/年；PADD Ⅲ為墨西哥灣區(qū)域，共有57座煉廠，總加工能力為4.76億噸/年；PADD Ⅳ為山地區(qū)域，共有16座煉廠，總加工能力為3326萬噸/年；PADD Ⅴ為美國西部（含阿拉斯加州和夏威夷州），共有30座煉廠，總加工能力為1.42億噸/年。其中PADD Ⅲ是美國煉油業(yè)最為集中的區(qū)域，占全美煉油總能力的52%，該地區(qū)也是世界最大的煉油中心。PADD Ⅳ為煉油能力最小的地區(qū)，僅占全美煉油能力3.7%。5大煉油區(qū)域的煉廠流程和加工復(fù)雜程度不盡相同。PADD Ⅲ和PADD Ⅴ區(qū)擁有全球最復(fù)雜的煉廠，其中80%以上煉廠具備高度復(fù)雜的加工能力。

2　美國的煉廠開工率變化

美國的煉油能力基本呈增長態(tài)勢（見圖1），美國的煉廠數(shù)卻呈逐年減少的態(tài)勢（見表2）。美國的煉油能力從1982年的8.05億噸/年增至2016年的9.08億噸/年，中間有過煉油能力降低的時期（例如2006年前后），有過煉油能力幾乎不變的時期（例如1996年前后）。雖然期間煉油能力增加了1.03億噸/年，但煉廠數(shù)量減少了一半以上，說明美國煉廠的平均規(guī)模在逐年增加。從1982年到2016年，美國煉廠的平均規(guī)模從297萬噸/年增至650萬噸/年，說明煉油水平大幅提高，大型煉廠數(shù)量不斷增加。

圖1　美國的煉油能力變化

表1　2015年美國煉油能力最大的5家石油公司

表2　美國的煉廠數(shù)量變化

1996-2015年，美國的煉廠開工率基本處于較高位階段（達(dá)到90.4%）；1993-2005年，開工率均在90%以上，1998年的開工率高達(dá)99.9%，達(dá)到歷史最高紀(jì)錄（見圖2）。不論是上世紀(jì)80年代的301家煉廠，還是目前運行的141家煉廠，美國煉廠的開工率都在全球平均水平之上，說明美國煉油業(yè)的發(fā)展符合市場需求，符合煉油業(yè)發(fā)展的規(guī)律。

3　美國的煉油裝置結(jié)構(gòu)變化

合理的煉油裝置結(jié)構(gòu)不僅能夠適時滿足油品市場不斷變化的需求，也是石化企業(yè)獲取優(yōu)質(zhì)化工原料的前提條件。美國的煉油業(yè)從1862年開始，已走過150多個春秋，從最初僅能提供煤油產(chǎn)品，發(fā)展到今天已能提供所有油品和化工原料。美國煉廠裝置結(jié)構(gòu)的調(diào)整，基本順應(yīng)了國內(nèi)外油品及化工原料供給的變化趨勢。近些年清潔油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，促使美國煉油企業(yè)的裝置結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化（見表3）。

表3　美國的煉廠裝置結(jié)構(gòu)變化

圖2　美國煉廠開工率變化

從2005年至2015年，全美的煉油能力從1712.5萬桶/日增至1831.7萬桶/日，年均增幅僅0.7%。催化裂化裝置能力年均降低了0.3%，至608萬桶/日；而加氫裂化能力的年均增幅為3.6%，達(dá)到230.5萬桶/日；加氫處理/脫硫能力年均增幅2.1%；汽油、煤油/噴氣燃料、柴油加氫處理能力的年均增幅分別高達(dá)5.9%、5.3%和4.5%（見表4）。

美國加州所在的PADD Ⅴ區(qū)域煉廠的主要任務(wù)是生產(chǎn)油品，該地區(qū)的煉能占全美的16%，美國的煤油、柴油基本由該州煉廠供應(yīng)，絕大部分汽油也由該州煉廠提供。加州是全球汽柴油質(zhì)量要求最高的地區(qū)，加州煉廠的裝置結(jié)構(gòu)代表著全球高標(biāo)準(zhǔn)油品的生產(chǎn)水平（見表5），但是加州的煉化一體化能力只占全美的5%。

表4　美國煉廠裝置能力變化情況

表5　美國加州煉廠與美國全部煉廠的裝置結(jié)構(gòu)對比

4　美國煉廠加工原油的質(zhì)量變化

美國在“頁巖革命”之前，一直是原油進(jìn)口大國，原油進(jìn)口依存度曾一度超過國際警戒線。隨著頁巖油氣生產(chǎn)的大發(fā)展，美國成為全球最大的原油生產(chǎn)國。頁巖油的大規(guī)模開采，使美國輕質(zhì)油（API度大于35）的比例不斷增加，此特點在2011年以后尤為明顯。2011年美國加工原油的大部分還是重質(zhì)原油，2015年煉廠加工原油中的輕質(zhì)原油已過半，2016年則大部分為輕質(zhì)原油。預(yù)計未來10年，美國加工的原油仍將是輕質(zhì)油比例高于重質(zhì)油（見圖3）。

由于美國自產(chǎn)的輕質(zhì)原油數(shù)量增加，雖然美國進(jìn)口的重質(zhì)原油數(shù)量變化不大，但中質(zhì)、輕質(zhì)原油的進(jìn)口量在銳減（見圖4）。

圖3　美國煉廠加工美國本土產(chǎn)原油的質(zhì)量及數(shù)量變化

圖4　美國進(jìn)口原油的品質(zhì)及數(shù)量變化

2015年美國進(jìn)口的重油比上年略有下降，但進(jìn)口來源國依然高達(dá)20多個（見表6）。

5　美國的汽油標(biāo)準(zhǔn)

美國通過“復(fù)雜模型”（complex models）計算車用汽油揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）、氮氧化物（NOx）等的排放量，確定以汽油質(zhì)量不過剩（汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值分為最大值、年均值、一般值三個級別）同時達(dá)到排放限值為基本準(zhǔn)則，指標(biāo)限值不搞“一刀切”，而是更多地考慮煉油業(yè)的發(fā)展，區(qū)別不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同緯度等，采用更加科學(xué)、兼顧大小煉廠（分步實施）實際的油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

美國的汽油標(biāo)準(zhǔn)按照抗爆指數(shù)分為3個等級：常規(guī)（85≤抗爆指數(shù)＜88）、中等（88≤抗爆指數(shù)＜90）、優(yōu)質(zhì)（90≤抗爆指數(shù)）。加利福尼亞州是全美汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)最為嚴(yán)格的地區(qū)，2013年加州常規(guī)等級汽油（與乙醇調(diào)合前）標(biāo)準(zhǔn)中的硫含量最大值為21ppm，苯含量最大值為1.22%（見表7）。

美國PADD Ⅴ區(qū)的汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較為復(fù)雜，在此予以簡單說明。

1）CARBOB（California Reformulated Gasoline Blendstocks for Oxygenate Blending）：可與含氧化合物組分進(jìn)行調(diào)合的加州新配方汽油調(diào)合組分——符合加州空氣資源委員會標(biāo)準(zhǔn)要求的半成品汽油調(diào)合組分，與乙醇等調(diào)合后，可達(dá)到加州新配方成品汽油標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表6　2015年美國原油進(jìn)口量及來源地

表7　美國PADD Ⅴ區(qū)常規(guī)等級汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)①

2）RBOB（EPA Reformulated Gasoline Blendstocks for Oxygenate Blending）：可與含氧化合物組分進(jìn)行調(diào)合的美國環(huán)保署（EPA）新配方汽油調(diào)合組分——符合EPA標(biāo)準(zhǔn)要求的半成品汽油調(diào)合組分，與乙醇等調(diào)合后，可達(dá)到EPA新配方成品汽油標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3）AZRBOB（Arizona Reformulated Gasoline Blendstocks for Oxygenate Blending）：可與含氧化合物組分進(jìn)行調(diào)合的亞利桑那州新配方汽油調(diào)合組分——半成品車用汽油調(diào)合組分，與乙醇等調(diào)合后，可達(dá)到亞利桑那州清潔燃燒汽油標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4）CBGBOB （Cleaner Burning Gasoline Blendstock for Oxygenate Blending）：可與含氧化合物組分進(jìn)行調(diào)合的清潔燃燒汽油調(diào)合組分——半成品車用汽油調(diào)合組分，與有機(jī)含氧化合物調(diào)合后，可達(dá)到內(nèi)華達(dá)州拉斯維加斯清潔燃燒汽油標(biāo)準(zhǔn)的要求。

美國的汽油標(biāo)準(zhǔn)較為復(fù)雜，體現(xiàn)在以下幾個方面。

1）使用汽油后的排放量按照汽油“復(fù)雜模型”進(jìn)行計算（美國管理執(zhí)行水平很高，懲戒制度非常嚴(yán)格）。

2）汽油中的硫含量、苯含量等基本采用最大值、年均值和一般值三個級別，考慮了煉廠質(zhì)量升級難度以及各種汽油性質(zhì)對排放的實際影響效果。

3）規(guī)定不同海拔地區(qū)的車用辛烷值不同，通常高海拔地區(qū)車用汽油的辛烷值要低于其他地區(qū)。例如，落基山脈周邊地區(qū)的一些州，其汽油凈辛烷值要比其他地區(qū)低2個點以上；不同季節(jié)，汽油標(biāo)準(zhǔn)中的雷德蒸汽壓（RVP）有所不同；不同地區(qū)的T50、T90限值也不盡相同，例如亞利桑那州、內(nèi)華達(dá)州等。

6　對中國煉油業(yè)的啟示

中國的煉油能力僅次于美國，目前中國約有215家煉油企業(yè)，平均規(guī)模約為330萬噸/年，約為美國煉廠平均規(guī)模的一半。中國僅有3家規(guī)模在2000萬噸/年以上的煉廠，美國有8家，中國的大型煉廠數(shù)量不及美國。“十二五”期間，中國除中國石化、中國石油等所屬煉廠的開工率高于全球平均水平外，地方煉廠的開工率均在40%以下，不及全球平均水平的一半，而美國的煉廠開工率均在86%以上。為了中國煉油業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，加大先進(jìn)產(chǎn)能建設(shè)，淘汰落后產(chǎn)能，是中國煉油業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。國家有關(guān)部門應(yīng)嚴(yán)格行業(yè)準(zhǔn)入，嚴(yán)控投資投產(chǎn)節(jié)奏。

全球清潔油品生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，這是煉油業(yè)發(fā)展的主要方向。經(jīng)過多年有序發(fā)展，美國的煉油裝置結(jié)構(gòu)已趨完善。作為汽柴油質(zhì)量升級的關(guān)鍵裝置，美國的加氫能力大幅增加，占其總煉油能力的94.5%。中國目前的加氫能力約占總煉油能力的51%，且高辛烷值汽油調(diào)合組分的生產(chǎn)能力也不及美國。2015年，美國的重整能力、烷基化能力分別占總煉油能力的20%、7%，而中國的占比分別為7.4%和1%。隨著國家汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)格，中國煉油業(yè)面臨高辛烷值汽油組分不足的極大挑戰(zhàn)。

美國地域廣闊，并未采用統(tǒng)一的汽油標(biāo)準(zhǔn)，各限值也未采用最大值，而是對硫含量、苯含量等采用3種限值。將汽油各標(biāo)準(zhǔn)限值輸入“復(fù)雜模型”進(jìn)行計算，以確定其是否符合法規(guī)排放限值。雖然這種方式不如“一刀切”直接明晰，但可避免汽油質(zhì)量過剩，只要經(jīng)過計算，油品質(zhì)量達(dá)到排放法規(guī)對NOx、VOC等的限值要求就可以。這可以減少煉油企業(yè)的投入，例如，汽油中硫含量從50ppm降至30ppm較為容易，從50ppm降至10ppm以下則非常困難，煉廠的投入也會因此增多。中國地域廣闊，汽柴油標(biāo)準(zhǔn)目前基本采用統(tǒng)一的管理模式，汽柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值均規(guī)定了最大值。這樣做雖然便于管理，但是中國煉油企業(yè)的投入因此大幅增加，同時存在一定的質(zhì)量過剩。建議在高海拔地區(qū)，中國應(yīng)考慮適當(dāng)降低汽油的辛烷值標(biāo)準(zhǔn)。

編輯：夏麗洪

編審：周勇

US refining industry development status and its enlightenment to China

ZHU Qingyun， ZHENG Lijun， QlAO Ming
（CNPC Petrochemical Research Institute）

The development of crude refning in the US is superior to the rest of the world whether in the era of high oil prices or under lower oil prices. The US refnery capacity has been the top of the world and the rate of operation is relatively high. Its the refnery unit structure basically conforms to the trend of changes in the supply of oil products and chemical raw materials in the world and fuel specifcations have been more in line with actual situations. Compared to states' development status， shortage of high octane gasoline components is a great challenge to China's refinery for insufficiently hydro-treating capability. The government should intensify the building of advanced productivity， set strict industry access and the pace of investment. In order to avoid excessive fuel quality， reducing gasoline octane number appropriately at high altitudes should be considered.

refning capacity； rate of operation； unit structure； gasoline standard； the US

2016-08-24

［1］EIA. U.S. Crude Oil Production to 2025： Updated Projection of Crude Types［R/OL］. 2015-05-28. http：//www.eia.gov/analysis/petroleum/ crudetypes/pdf/crudetypes.pdf.

［2］Types of Motor Fuel Consumed in California［EB/OL］. http：// energyalmanac.ca.gov/gasoline/types_of_gasoline.html.