朱庆云，郑丽君，乔　明

（ 中国石油石油化工研究院 ）

美国炼油业发展现状及对中国的启示

朱庆云，郑丽君，乔明

（ 中国石油石油化工研究院 ）

无论在高油价时代，还是低油价时期，美国炼油业的发展都要优于全球其他地区。美国的炼油能力一直位居全球之首，开工率处于全球先进水平，装置结构基本适应国内外油品及化工原料供给的变化趋势，汽油质量标准因地制宜，不搞“一刀切”。对比美国炼油业的发展现状，中国炼厂的加氢能力明显不足，面临着高辛烷值汽油组分不足的极大挑战。从国家层面，应加大先进产能建设，严格行业准入，严控投资节奏；为避免油品质量过剩，在高海拔地区，可以考虑适当降低汽油的辛烷值标准。

炼油能力；开工率；装置结构；汽油标准；美国

美国的炼油行业一直走在世界前列。无论在高油价时代，还是低油价时期，美国的炼油能力均位居全球之首。上世纪80年代以来绝大多数时间内，美国炼厂的开工率都在85%以上，保持着全球先进水平。页岩油的开发及利用，使美国从原油进口国转为原油出口国；先进生产技术的应用，生产装置结构的调整，使美国从汽油进口国转为汽油出口国。分析美国的炼厂装置结构、油品标准以及原油质量的变化历程，可以为中国炼油业的有序发展提供有益借鉴。

1　美国的炼油能力及分布

截至2016年，美国拥有运行炼油能力9.08亿吨/年（1816.5万桶/日），占全球总炼油能力48.32亿吨/年（9722.7万桶/日）的18.9%。目前，美国有141家运行炼厂，炼厂平均规模为650万吨/年。其中，规模在3000万吨/年以上的炼厂只有1家，为Motiva公司（壳牌与沙特阿美公司各持50%的股份）位于得克萨斯州亚瑟港的炼厂（产能3015万吨/年）；产能在2500万吨/年以上的炼厂有4家；产能在2000万吨/年以上的炼厂有8家；产能在1000万吨/年以上的炼厂有36家，占全美总炼油能力的60%。在全球10大炼油厂排名中，美国占据2家，Motiva公司位于亚瑟港的炼厂和埃克森美孚公司位于得克萨斯州的Baytown炼厂，分别排名第7和第9。

美国42%的炼油能力掌握在瓦莱罗、埃克森美孚、马拉松、菲利普斯66及Motiva这5家公司手中（见表1）。

美国的炼油能力分布区域性特征较为明显，一半以上炼油能力分布在得克萨斯州（2.73亿吨/年）、路易斯安那州（1.57亿吨/年）和加利福尼亚州（0.94亿吨/年），这3个州的炼油能力（共5.24亿吨/年）占全美的57%。

根据美国国防区域石油管理局的划分，美国50个州和1个哥伦比亚行政区被划分为5大炼油区域。PADD Ⅰ为美国东北部区域，共有9座炼厂，总加工能力为6227.5万吨/年；PADD Ⅱ为中西部区域，共有27座炼厂，总加工能力为1.95亿吨/年；PADD Ⅲ为墨西哥湾区域，共有57座炼厂，总加工能力为4.76亿吨/年；PADD Ⅳ为山地区域，共有16座炼厂，总加工能力为3326万吨/年；PADD Ⅴ为美国西部（含阿拉斯加州和夏威夷州），共有30座炼厂，总加工能力为1.42亿吨/年。其中PADD Ⅲ是美国炼油业最为集中的区域，占全美炼油总能力的52%，该地区也是世界最大的炼油中心。PADD Ⅳ为炼油能力最小的地区，仅占全美炼油能力3.7%。5大炼油区域的炼厂流程和加工复杂程度不尽相同。PADD Ⅲ和PADD Ⅴ区拥有全球最复杂的炼厂，其中80%以上炼厂具备高度复杂的加工能力。

2　美国的炼厂开工率变化

美国的炼油能力基本呈增长态势（见图1），美国的炼厂数却呈逐年减少的态势（见表2）。美国的炼油能力从1982年的8.05亿吨/年增至2016年的9.08亿吨/年，中间有过炼油能力降低的时期（例如2006年前后），有过炼油能力几乎不变的时期（例如1996年前后）。虽然期间炼油能力增加了1.03亿吨/年，但炼厂数量减少了一半以上，说明美国炼厂的平均规模在逐年增加。从1982年到2016年，美国炼厂的平均规模从297万吨/年增至650万吨/年，说明炼油水平大幅提高，大型炼厂数量不断增加。

图1　美国的炼油能力变化

表1　2015年美国炼油能力最大的5家石油公司

表2　美国的炼厂数量变化

1996-2015年，美国的炼厂开工率基本处于较高位阶段（达到90.4%）；1993-2005年，开工率均在90%以上，1998年的开工率高达99.9%，达到历史最高纪录（见图2）。不论是上世纪80年代的301家炼厂，还是目前运行的141家炼厂，美国炼厂的开工率都在全球平均水平之上，说明美国炼油业的发展符合市场需求，符合炼油业发展的规律。

3　美国的炼油装置结构变化

合理的炼油装置结构不仅能够适时满足油品市场不断变化的需求，也是石化企业获取优质化工原料的前提条件。美国的炼油业从1862年开始，已走过150多个春秋，从最初仅能提供煤油产品，发展到今天已能提供所有油品和化工原料。美国炼厂装置结构的调整，基本顺应了国内外油品及化工原料供给的变化趋势。近些年清洁油品质量标准日益严格，促使美国炼油企业的装置结构发生了较大变化（见表3）。

表3　美国的炼厂装置结构变化

图2　美国炼厂开工率变化

从2005年至2015年，全美的炼油能力从1712.5万桶/日增至1831.7万桶/日，年均增幅仅0.7%。催化裂化装置能力年均降低了0.3%，至608万桶/日；而加氢裂化能力的年均增幅为3.6%，达到230.5万桶/日；加氢处理/脱硫能力年均增幅2.1%；汽油、煤油/喷气燃料、柴油加氢处理能力的年均增幅分别高达5.9%、5.3%和4.5%（见表4）。

美国加州所在的PADD Ⅴ区域炼厂的主要任务是生产油品，该地区的炼能占全美的16%，美国的煤油、柴油基本由该州炼厂供应，绝大部分汽油也由该州炼厂提供。加州是全球汽柴油质量要求最高的地区，加州炼厂的装置结构代表着全球高标准油品的生产水平（见表5），但是加州的炼化一体化能力只占全美的5%。

表4　美国炼厂装置能力变化情况

表5　美国加州炼厂与美国全部炼厂的装置结构对比

4　美国炼厂加工原油的质量变化

美国在“页岩革命”之前，一直是原油进口大国，原油进口依存度曾一度超过国际警戒线。随着页岩油气生产的大发展，美国成为全球最大的原油生产国。页岩油的大规模开采，使美国轻质油（API度大于35）的比例不断增加，此特点在2011年以后尤为明显。2011年美国加工原油的大部分还是重质原油，2015年炼厂加工原油中的轻质原油已过半，2016年则大部分为轻质原油。预计未来10年，美国加工的原油仍将是轻质油比例高于重质油（见图3）。

由于美国自产的轻质原油数量增加，虽然美国进口的重质原油数量变化不大，但中质、轻质原油的进口量在锐减（见图4）。

图3　美国炼厂加工美国本土产原油的质量及数量变化

图4　美国进口原油的品质及数量变化

2015年美国进口的重油比上年略有下降，但进口来源国依然高达20多个（见表6）。

5　美国的汽油标准

美国通过“复杂模型”（complex models）计算车用汽油挥发性有机物（VOC）、氮氧化物（NOx）等的排放量，确定以汽油质量不过剩（汽油质量标准限值分为最大值、年均值、一般值三个级别）同时达到排放限值为基本准则，指标限值不搞“一刀切”，而是更多地考虑炼油业的发展，区别不同地区、不同季节、不同纬度等，采用更加科学、兼顾大小炼厂（分步实施）实际的油品质量标准。

美国的汽油标准按照抗爆指数分为3个等级：常规（85≤抗爆指数＜88）、中等（88≤抗爆指数＜90）、优质（90≤抗爆指数）。加利福尼亚州是全美汽油质量标准最为严格的地区，2013年加州常规等级汽油（与乙醇调合前）标准中的硫含量最大值为21ppm，苯含量最大值为1.22%（见表7）。

美国PADD Ⅴ区的汽油质量标准较为复杂，在此予以简单说明。

1）CARBOB（California Reformulated Gasoline Blendstocks for Oxygenate Blending）：可与含氧化合物组分进行调合的加州新配方汽油调合组分——符合加州空气资源委员会标准要求的半成品汽油调合组分，与乙醇等调合后，可达到加州新配方成品汽油标准的要求。

表6　2015年美国原油进口量及来源地

表7　美国PADD Ⅴ区常规等级汽油质量标准①

2）RBOB（EPA Reformulated Gasoline Blendstocks for Oxygenate Blending）：可与含氧化合物组分进行调合的美国环保署（EPA）新配方汽油调合组分——符合EPA标准要求的半成品汽油调合组分，与乙醇等调合后，可达到EPA新配方成品汽油标准的要求。

3）AZRBOB（Arizona Reformulated Gasoline Blendstocks for Oxygenate Blending）：可与含氧化合物组分进行调合的亚利桑那州新配方汽油调合组分——半成品车用汽油调合组分，与乙醇等调合后，可达到亚利桑那州清洁燃烧汽油标准的要求。

4）CBGBOB （Cleaner Burning Gasoline Blendstock for Oxygenate Blending）：可与含氧化合物组分进行调合的清洁燃烧汽油调合组分——半成品车用汽油调合组分，与有机含氧化合物调合后，可达到内华达州拉斯维加斯清洁燃烧汽油标准的要求。

美国的汽油标准较为复杂，体现在以下几个方面。

1）使用汽油后的排放量按照汽油“复杂模型”进行计算（美国管理执行水平很高，惩戒制度非常严格）。

2）汽油中的硫含量、苯含量等基本采用最大值、年均值和一般值三个级别，考虑了炼厂质量升级难度以及各种汽油性质对排放的实际影响效果。

3）规定不同海拔地区的车用辛烷值不同，通常高海拔地区车用汽油的辛烷值要低于其他地区。例如，落基山脉周边地区的一些州，其汽油净辛烷值要比其他地区低2个点以上；不同季节，汽油标准中的雷德蒸汽压（RVP）有所不同；不同地区的T50、T90限值也不尽相同，例如亚利桑那州、内华达州等。

6　对中国炼油业的启示

中国的炼油能力仅次于美国，目前中国约有215家炼油企业，平均规模约为330万吨/年，约为美国炼厂平均规模的一半。中国仅有3家规模在2000万吨/年以上的炼厂，美国有8家，中国的大型炼厂数量不及美国。“十二五”期间，中国除中国石化、中国石油等所属炼厂的开工率高于全球平均水平外，地方炼厂的开工率均在40%以下，不及全球平均水平的一半，而美国的炼厂开工率均在86%以上。为了中国炼油业的长远发展，加大先进产能建设，淘汰落后产能，是中国炼油业可持续发展的关键。国家有关部门应严格行业准入，严控投资投产节奏。

全球清洁油品生产质量标准越来越严格，这是炼油业发展的主要方向。经过多年有序发展，美国的炼油装置结构已趋完善。作为汽柴油质量升级的关键装置，美国的加氢能力大幅增加，占其总炼油能力的94.5%。中国目前的加氢能力约占总炼油能力的51%，且高辛烷值汽油调合组分的生产能力也不及美国。2015年，美国的重整能力、烷基化能力分别占总炼油能力的20%、7%，而中国的占比分别为7.4%和1%。随着国家汽油质量标准的不断严格，中国炼油业面临高辛烷值汽油组分不足的极大挑战。

美国地域广阔，并未采用统一的汽油标准，各限值也未采用最大值，而是对硫含量、苯含量等采用3种限值。将汽油各标准限值输入“复杂模型”进行计算，以确定其是否符合法规排放限值。虽然这种方式不如“一刀切”直接明晰，但可避免汽油质量过剩，只要经过计算，油品质量达到排放法规对NOx、VOC等的限值要求就可以。这可以减少炼油企业的投入，例如，汽油中硫含量从50ppm降至30ppm较为容易，从50ppm降至10ppm以下则非常困难，炼厂的投入也会因此增多。中国地域广阔，汽柴油标准目前基本采用统一的管理模式，汽柴油质量标准限值均规定了最大值。这样做虽然便于管理，但是中国炼油企业的投入因此大幅增加，同时存在一定的质量过剩。建议在高海拔地区，中国应考虑适当降低汽油的辛烷值标准。

编辑：夏丽洪

编审：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.