从油制肥到煤制氢 九江石化破亏损困局

   图为中国石化股份公司九江分公司原设计以渣油为原料路线的30万吨/年合成氨、52万吨/年尿素大型化肥生产装置。
　　（汪学峰 摄）

　　如果要说“油头”大化肥装置，必定要说到耸立在鄱阳湖畔的国家“八五”重点建设项目——中国石油化工股份有限公司九江分公司（以下简称“九江石化”）的大化肥装置。该装置于1992年12月开工建设，1996年10月建成投产，以炼油厂渣油为原料，产能为30万吨合成氨、52万吨尿素，占农业大省江西省尿素总产量的80%。该大化肥装置建成投产14年，累计生产“江海牌”尿素610万吨。
　　目前，九江石化正在计划实施“油改煤”改造，即将对原设计以渣油为原料路线的化肥装置进行产业结构调整，将其改造为煤（焦）制氢装置，为炼油装置提供优质氢源，提高炼油装置深加工能力，提升原油资源的综合利用率。
　　停化肥改制氢
　　目前，我国尿素生产企业基本采用煤炭、重油和天然气为原料。其中以煤炭为原料的约占63%，以天然气为原料的约占25%，以重油为原料的约占12%。“油头”化肥企业主要分布在中国石化和中国石油两大石油巨头，九江石化大化肥装置就名列其中。
　　近年来，原油、天然气、煤炭、电等生产化肥的主要原材料价格大幅增长，造成尿素生产成本居高不下，国内化肥行业步入“微利时代”，多数化肥生产企业处于微利、亏损或开工不足状态。与此同时，作为重要农资产品的化肥尿素产能增加过快，短短5年，尿素年产量竟然增长了47%，目前国内不少化肥新建和在建项目仍在建设，导致国内尿素产能严重过剩、化肥企业竞争加剧。
　　在外部环境压力下，以重油、渣油为原料路线的“油头”化肥企业生产经营不堪重负，难以为继，迫使其纷纷投巨资引进先进生产线，优化生产工艺流程，进行“油改煤”、“油改气”化肥原料线路改造。
　　2009年8月，中国石油化工股份公司在湖北枝江召开化肥企业扭亏脱困工作会上提出，中国石化2015年之前退出化肥业务。2010年3月，时任中国石油化工股份公司总经理苏树林对九江石化的“油改煤”做出指示：“九江的化肥改造要结合炼油扩能改造同步进行。”
　　九江石化是江西省内惟一的炼油、化肥、化工一体化的大型石油化工联合企业，是中国石化在中部地区、长江沿江的重要炼油化工企业之一，原油综合加工能力650万吨/年，主要加工中国石化仪征-长岭管输原油。
　　2009年12月6日，江西省人民政府与中国石油在签署战略合作协议，双方共同推进炼化一体化项目建设，使炼油综合加工能力提升到800～1000万吨/年，把九江石化建设成为我国中部地区重要的炼油化工生产基地。2011年初，九江石化确立“十二五”发展目标——建设具有国际先进水平的千万吨级一流炼化企业。“十二五”前期，九江石化力争用3年时间实施800万吨/年油品质量升级改造工程，该项目总投资100亿元，2014年全部建成投产。“十二五”后期，持续进行生产经营优化和管理优化，提升各项技术经济指标。“十二五”末，力争发展成为具有国际先进水平的千万吨级炼化基地。
　　因此，九江石化“油改煤”的方案是，对原设计以渣油为原料路线的化肥装置进行产业结构调整，将原化肥装置改造为煤（焦）制氢装置，为加氢裂化、柴油加氢、汽油加氢、渣油加氢等炼油装置提供优质氢源，满足汽油、柴油产品质量升级的需要，保障地区成品油市场稳定、安全供应。
　　2010年4月，九江石化开始部署化肥装置50%负荷降量生产。2010年8月，九江石化投产14年的化肥装置正式停产，800万吨/年油品质量升级改造重点项目启动。
　　集成先进技术
　　煤化工不仅可以生产成品油、石脑油等石油产品，还可以生产乙烯、丙烯等石化产品。煤合成天然气可以作为石油化工企业的重要燃料，成为实现原料燃料多元化的有效途径之一。而如何降低成本获取相对廉价的氢气、满足炼化装置深加工需求，成为当前国际炼油工业亟待研究和破解的重大课题。
　　据业内专家测算，当原油价格在60美元/桶时，采用炼厂干气制氢，每吨氢气的成本达1.6万元；若采用石脑油制氢，每吨氢气的成本高达2万元；当煤炭价格为700元/吨时，每吨氢气的成本约为1.2万元，充分验证了煤基原料制氢的竞争优势。与传统的干气制氢工艺和石脑油制氢工艺相比，煤制氢装置的水煤浆气化制氢工艺可节约成本30%～60%。显然，煤制氢技术已经成为国际煤化工领域重要的研究、应用和发展方向。
　　九江石化实施“油改煤”的步骤是，引进GE水煤浆气化、低温甲醇洗酸性气脱除等多项当前国内外先进的工艺技术用于煤（焦）制氢项目，将化肥装置改造为105100Nm3/h煤（焦）制氢装置，为加氢裂化、汽油加氢、柴油加氢、渣油加氢等炼油装置提供优质氢源，提高炼油装置深加工能力，提升原油资源的综合利用率。该项目是九江石化800万吨/年油品质量升级改造工程的重要配套项目之一，总投资15亿元，也是投资最大的单套项目，装置设计制氢能力为105100Nm3/h。
　　九江石化先后经过5轮技术交流比选、3轮技术调研论证、2轮技术谈判，历时14个月，最终确定美国通用电气能源集团（GE）为煤制氢项目水煤浆气化技术指定供应商。采用GE水煤浆气化技术，煤的能量转化率可提高到60%以上，具有比石油制烃类化学品更好的经济、社会和环保效益。
　　目前，GE水煤浆气化技术已在中国石化股份公司旗下的金陵石化、齐鲁石化、南化公司、茂名石化等炼化企业煤气化项目中成功应用。其中，于2011年9月动工建设的茂名石化炼油改扩建工程配套项目——200000Nm3/h煤制氢装置，是目前国内单套产能最大的制氢装置。
　　经过前期充分技术交流比选和多方技术调研论证，九江石化最终确定采用中国石化宁波工程公司新研发的半贫液低温甲醇洗技术作为煤（焦）制氢项目的酸性气脱除技术，以冷甲醇作为溶剂脱除变换气中CO₂、H₂S等酸性气体，生产出高纯度的氢气，为下游甲烷化单元提供优质原料。该技术是中国石化自有知识产权的专利技术，也是首次国产化应用，具有能耗低、工艺气体净化度高、吸收选择性高、甲醇的热稳定性和化学稳定性好和能够有效脱除原料气的CO₂、H₂S和COS组分等优点。
　　提供优质原料
　　2011年11月22日，中国石化股份公司九江石化公司与美国通用电气能源集团（GE）、中国石化宁波工程公司三方共同正式签订《煤（焦）制氢项目GE水煤浆气化专利技术附件》，标志着中国石化九江石化正式引进GE水煤浆气化技术。
　　根据协议，GE水煤浆气化技术作为九江石化煤制氢项目的气化技术，将煤炭或石油焦等原料转化为粗合成气（主要是H2、CO），经过低温甲醇洗单元等下游装置提纯，生产出高纯度的氢气，为炼油装置提供优质原料，满足汽油、柴油产品质量升级的需要。
　　2012年2月8日和6月12日，九江石化煤（焦）制氢项目水煤浆气化工艺包开工会、低温甲醇洗工艺包设计开工会相继在中国石化宁波工程公司召开。家就气化单元、低温甲醇洗单元工艺流程、装置配置、界区条件、设计基础、设计数据、性能保证、设备仪表编号原则、工艺包交付进度和联络方式等进行了充分地讨论，并达成共识。标志着九江石化煤制氢项目从技术准备阶段转入项目实施阶段，为下游装置技术选型、启动工艺包、项目基础设计、煤制氢项目开工建设等奠定了基础。
　　九江石化作为中国石化在中部地区、长江沿江的重要炼化企业，通过产业结构调整，延长石油化工产业链，提升炼化企业的盈利能力和国际竞争力，增强保障地区成品油市场供应的能力，提供更加清洁、环保的高品质油品，满足国家油品质量升级的需求。