IMO2020給中海油低硫船用燃料油生產(chǎn)帶來的發(fā)展機遇

張國相

（中海石油煉化有限責(zé)任公司，北京100029）

隨著全球貿(mào)易的發(fā)展，船用燃料油消耗量在逐年增加，其燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物、氮氧化物、顆粒物等污染物增加量很大，船舶排放已成為全球港口和海域的主要大氣污染源。數(shù)據(jù)顯示，一艘大中型集裝箱船70%負荷航行產(chǎn)生的PM2.5相當(dāng)于21萬輛國四卡車的排放量。國際海事組織（IMO）委托咨詢機構(gòu)調(diào)研預(yù)測，到2020年全球船用燃料油的消費量約為3億t。

為減少船舶硫氧化物的排放，IMO《國際防止船舶造成污染公約》規(guī)定，從2020年1月1日起，全球船用油的硫質(zhì)量分數(shù)上限必須從3.5%降低到0.5%，大幅下降86%。此項“限硫令”將給全球船用油市場帶來巨大的變革，將從根本上改善港口、海洋和全球的環(huán)境，將會對全球煉油和油品供應(yīng)市場的格局帶來影響，將為全球先進煉油企業(yè)、新型替代清潔燃料油帶來機遇，同時也將對一些技術(shù)落后的老舊煉油企業(yè)帶來挑戰(zhàn)。

1 國內(nèi)外船用燃料油市場情況

目前全球船用燃料油需求量超過2.5億t，主要消費區(qū)域集中在鹿特丹、紐約、安特衛(wèi)普等歐美港口，以及中國、新加坡等亞太港口，亞太地區(qū)對船用燃料油的需求比重遠高于其他地區(qū)，亞太地區(qū)約占全球的1/2、歐洲地區(qū)占23%、中東和北美地區(qū)各占10%和8%。

2018年中國全年進口燃料油為1 666萬t，表觀消費量約為2 456萬t。中國船用燃料油供應(yīng)主要來自國內(nèi)或國外成品進口（保稅油）。其中，由于受到國內(nèi)原油加工特點、生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)、消費稅政策等多方面因素制約，企業(yè)盈利空間不足，沒有企業(yè)直接生產(chǎn)重質(zhì)船用燃料油。因此保稅油資源渠道多為進口，主要來自委內(nèi)瑞拉、新加坡、俄羅斯、韓國、馬來西亞、日本等國家，MGO大多為韓國采購或來自國內(nèi)部分沿海煉廠，如大連西太平洋石化、青島煉化和中石化鎮(zhèn)海煉化公司等具有出口資質(zhì)和配額的煉廠［1］。內(nèi)貿(mào)油資源多為國內(nèi)調(diào)合生產(chǎn)，資源渠道多樣，燃油品種差異巨大、參差不齊，來源包括渣油、油漿、瀝青、煤焦油、橡膠油、催化柴油等劣質(zhì)燃油［2］。

中國是亞洲地區(qū)除新加坡以外的第二大船加油市場。2017年新加坡地區(qū)港口貨物吞吐量約為6.3億t，而中國港口吞吐量約為40億t，意味著中國擁有相較于新加坡6倍多的港口吞吐量，卻只提供了約1/5的船供油數(shù)量。這與中國長期的保稅船燃市場壟斷和國家消費稅政策有關(guān)，從目前的發(fā)展趨勢來看，種種限制將有望在保稅船燃領(lǐng)域有所突破［3］。中國將以舟山為重點港口努力打造“東北亞保稅油中心“，向新加坡看齊。

政策方面，如果內(nèi)貿(mào)轉(zhuǎn)保稅出口環(huán)節(jié)打通，則未來5 a供油量將翻番，內(nèi)貿(mào)燃料油資源輸出成為可能。從未來幾年市場消費趨勢來看，燃料油消費仍將主要集中在船舶燃料油方面，船舶燃料油在整個國內(nèi)燃料油消費中的占比仍將延續(xù)增長，2019年將提升到70%。

2 船用燃料油標準的發(fā)展

2.1 國際標準

2.1.1 國際標準ISO 8217

1986年以前，全球還沒有一個國際公認的船用燃料油產(chǎn)品標準，各國分別對船用燃料油進行分類和命名，給世界貿(mào)易帶來不便。為此，國際化標準組織（ISO）制定了第一個有關(guān)船用燃料油的分類標準，即ISO 8216-1：1986。與此同時，為規(guī)范船用燃料油產(chǎn)品質(zhì)量，提供統(tǒng)一的全球范圍內(nèi)的評價指標，ISO開展了全球范圍的標準制定，1987年誕生了第一個船用燃料油的產(chǎn)品標準，即ISO 8217：1987《船用燃料油規(guī)范》。

快速增長的船舶保有量也帶來了更加嚴重的大氣污染，為控制船用燃料燃燒后的氣體污染物排放，減少大氣污染，ISO 分別于 1996、2005、2010、2012年對ISO 8217進行了不斷的修訂完善，規(guī)范提高船用燃料油產(chǎn)品質(zhì)量的規(guī)定，尤其是硫含量限值逐步降低，形成現(xiàn)行有效的ISO 8217：2012版本［4］。

ISO 8217：2012《船用燃料油規(guī)范》主要規(guī)定了餾分型燃料油和殘渣型燃料油的分類和代號、產(chǎn)品技術(shù)要求和試驗方法等，標準對4種餾分型燃料油、6種殘渣型燃料油給出了具體的技術(shù)指標要求，包括：運動粘度、密度、硫含量、閃點、硫化氫、酸值、總沉積物、殘?zhí)俊⑺帧⒒曳帧櫥砸约皻堅腿剂嫌偷拟C、鈉、鋁和硅含量等技術(shù)指標［5］。其中餾分型燃料油的硫質(zhì)量分數(shù)為1.0%～2.0%，殘渣型燃料油的硫質(zhì)量分數(shù)為3.5%～4.5%。

2.1.2 美國標準ASTM 396

美國是石油消費大國，為規(guī)范石油產(chǎn)品質(zhì)量，美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）于1978年首次制定了石油產(chǎn)品燃料油標準，即ASTM D 396《燃料油標準規(guī)范》。該標準主要規(guī)定了燃料油產(chǎn)品的一般要求、詳細要求和相應(yīng)的試驗方法，給出的燃料油具體性能指標主要包括：閃點、運動粘度、殘?zhí)俊⒘蚝俊~帶腐蝕率、密度、傾點、氧化安定性、酸值等，覆蓋了各種類型燃料油的各種等級的產(chǎn)品，適用于所有工業(yè)和民用燃料油的生產(chǎn)和銷售。

該標準在首次發(fā)布后的40 a內(nèi)，進行了29次修訂，尤其是產(chǎn)品中硫含量的限值也是在逐步降低，最近的一次修訂也是現(xiàn)行有效的版本為ASTM D 396-17a［6］。該標準現(xiàn)行版本（ASTM D 396-17a）中規(guī)定硫質(zhì)量分數(shù)不大于0.5%。

2.1.3 防止船舶污染國際公約（MARPOL）

該公約附則Ⅵ的名稱是 “防止船舶造成空氣污染規(guī)則”，該規(guī)則已于2005年5月19日生效。其中第14條對燃油的硫含量有如下規(guī)定：1）船上使用的任何燃油的硫質(zhì)量分數(shù)不應(yīng)超過4.5%；2）當(dāng)船舶位于SECA(硫氧化物排放控制區(qū))時，如果未采用獲得認可的廢氣凈化系統(tǒng)將硫氧化物的排放總量減少到6.0 g/(kW·h)，船上使用的燃油硫質(zhì)量分數(shù)應(yīng)不超過1.5%。波羅的海作為第一個SECA，已于2006年5月19日開始執(zhí)行本規(guī)定；北海作為第二個SECA，已于2007年11月21日開始執(zhí)行本規(guī)定［7］。MARPOL對硫的限制和執(zhí)行時間見圖1。

2008年，IMO采用了一系列的MARPOL附則Ⅵ的修正條款，對船用燃料硫含量提出嚴格的要求。修正條款要求船用燃料的硫含量進一步降低，要求從2012年1月1日起全球硫含量開始降低，在2018年之前完成第一階段，其質(zhì)量分數(shù)從4.5%降低到3.5%，從2020年開始進一步降低到0.5%。

圖1 MARPOL對硫的限制和執(zhí)行時間

2.2 國內(nèi)標準

2.2.1 GB 17411—2015《船用燃料油》

中國現(xiàn)行的GB 17411—2015《船用燃料油》已于2016年7月1日實施。該標準中將船用燃料油產(chǎn)品分為兩類，一類是餾分型船用燃料油（D組），另一類是殘渣型船用燃料油（R組），標準對不同類型的燃料油中的硫含量做了進一步限定。

GB 17411—2015《船用燃料油》的四大特點為強制性、環(huán)保升級、質(zhì)量升級、法規(guī)限制。由推薦性改成強制性，結(jié)束了船用燃料油無強制標準的現(xiàn)狀。該標準適用于船用柴油機及鍋爐燃料。不同類型的燃料油硫含量指標見表1。

表1 GB 17411—2015《船用燃料油》硫含量指標

2.2.2 GB17411—2015《船用燃料油》第1號修改單

中國目前適用于船用燃料油的標準有GB 17411—2015《船用燃料油》和 GB 252—2015《普通柴油》兩個標準。GB 17411—2015《船用燃料油》適用范圍限于“海洋”船用柴油機及其鍋爐等設(shè)備，GB 252—2015《普通柴油》適用范圍包括內(nèi)河船舶壓燃式發(fā)動機。2018年7月3日國務(wù)院公開發(fā)布了《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，安排取消普通柴油標準。為此，國家能源局要求在取消普通柴油標準之前，盡快完成修改GB 17411—2015《船用燃料油》，并在2019年1月1日起實施。

具體修訂內(nèi)容：“本標準適用于海［洋］船用柴油機及其鍋爐用燃料”修改為“本標準適用于海［洋］和內(nèi)河船用柴油機及其鍋爐用燃料”；“餾分燃料按照硫含量分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個等級”修改為“海洋船用餾分燃料按照硫含量分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個等級”；增加內(nèi)容為“內(nèi)河船用燃料分為 DMA(S10)和DMB(S10)兩個等級”。海［洋］船用燃料油應(yīng)符合GB 17411—2015《船用燃料油》性能指標要求，內(nèi)河船用燃料油應(yīng)符合表2指標要求。

表2 內(nèi)河船用燃料油要求和試驗方法

3 低硫船用燃料油生產(chǎn)技術(shù)

3.1 調(diào)合技術(shù)

利用低硫原料能夠調(diào)合出硫質(zhì)量分數(shù)在0.1%以下的燃料油，缺點是運動粘度較低，難以完全滿足船舶柴油機的使用要求。為有效使用低硫燃料，必須對船舶設(shè)備進行改造，避免由于燃料變化對船舶柴油機設(shè)備和燃油系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。

但是對于殘渣型燃料油，清潔度和相容性也是需要考慮的問題之一。目前國內(nèi)殘渣型船用燃料油調(diào)和組分復(fù)雜，不同的原料或者不同組分調(diào)合成的燃料油混在一起，兼容性和分散性差，熱穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性不好，極易分層，致使瀝青質(zhì)析出，使用時易導(dǎo)致船上燃油系統(tǒng)沉渣和油泥堵塞［8］。近年來，由此引起的燃料油質(zhì)量問題尤為突出，嚴重影響船舶的安全運行。

3.2 重油加氫技術(shù)

目前大多數(shù)發(fā)展中國家道路柴油的硫質(zhì)量分數(shù)已經(jīng)降至0.1%甚至更低的水平，因此未來餾分油型船舶燃料油的生產(chǎn)僅需增加幾十元的加工成本來降低硫含量即可，對生產(chǎn)成本的影響不大。殘渣型船舶燃料油的硫質(zhì)量分數(shù)要求不大于0.5%，即使低硫原油的直餾渣油硫含量也很難達到這個水平，必須經(jīng)過脫硫處理后才能生產(chǎn)出符合要求的船舶燃料油［9］。高含硫原油生產(chǎn)低硫船用燃料油，需要對渣油加氫脫硫，目前渣油加氫處理主要有固定床、沸騰床和懸浮床3種工藝。

固定床加氫工藝技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，目前世界上已有超過84套固定床渣油加氫裝置，占渣油加氫總能力的80%左右。與固定床加氫相比，沸騰床加氫操作靈活性好，可加工高殘?zhí)俊⒏呓饘倭淤|(zhì)渣油，渣油轉(zhuǎn)化率高，但是沸騰床內(nèi)存在反應(yīng)物流的返混，導(dǎo)致加氫產(chǎn)品質(zhì)量較固定床加氫產(chǎn)品質(zhì)量差［10］；懸浮床加氫技術(shù)近幾年進展較大，ENI公司、BP公司等7家公司均開展了工業(yè)試驗，其中ENI公司和BP公司取得工業(yè)化應(yīng)用，技術(shù)較為成熟［11］。

3.3 生物脫硫技術(shù)

生物脫硫技術(shù)是利用微生物體內(nèi)的酶催化氧化油品中的有機硫，使之轉(zhuǎn)化為水溶性硫化物后加以去除的技術(shù)。具體就是將長鏈烷烴、多環(huán)/雜環(huán)芳烴、環(huán)烷烴等轉(zhuǎn)化為短鏈烷烴，通過生物催化裂解反應(yīng)進行脫硫、脫氮和分解重金屬的技術(shù)。生物脫硫可以使重油中的硫、氮、重金屬質(zhì)量分數(shù)降低20%～50%，同時使重油組分發(fā)生變化［12］。重油經(jīng)過酶轉(zhuǎn)化生成了輕油和其他組分，改變了原來重油的結(jié)構(gòu)。

對于生物脫硫技術(shù)，因最多只能有效去除石油產(chǎn)品中1/2的硫，對原料的硫含量要求較高，原料硫質(zhì)量分數(shù)只能在0.2%以下，才能得到0.1%以下的低硫燃料油［13］。這種方法難以處理高硫原料，應(yīng)用范圍較窄。

3.4 船舶廢氣排放控制技術(shù)

常用的船舶廢氣排放控制技術(shù)有選擇性催化還原（SCR）、廢氣再循環(huán)（EGR）和廢氣洗滌器。SCR是一項船舶NOx排放控制技術(shù)，NOx脫除率可達到70%～90%，但是要達到理想的污染物排放控制效果，需要配合使用硫質(zhì)量分數(shù)低于0.1%的低硫燃料油；EGR也是一項船舶NOx排放控制技術(shù)，如果在使用高硫燃料油的情況下，要想達到同時控制NOx和SOx的目的，還需要安裝船舶EGR廢氣洗滌組合裝置；廢氣洗滌器可以高效降低SOx排放量，除不能控制NOx排放外，被認為是一項經(jīng)濟可行的技術(shù)［14］。

4 實施IMO新規(guī)帶來的影響

4.1 對煉油企業(yè)的影響

由于稅收及生產(chǎn)工藝等問題，國內(nèi)煉廠基本不愿意生產(chǎn)船舶燃料油，市場上國內(nèi)資源供應(yīng)以民營調(diào)和油為主，保稅基本靠進口。資源供應(yīng)的現(xiàn)狀造成了國內(nèi)市場上經(jīng)營主體良莠不齊，船用燃料油品質(zhì)堪憂的問題難以根除［15］。進口的保稅油成本遠遠高于新加坡，這就使得國際航行船舶在國內(nèi)不加油或少補油，制約了國內(nèi)船舶燃料油行業(yè)的發(fā)展。隨著IMO新規(guī)時間的臨近及市場情況的變化，煉油企業(yè)要積極采取技術(shù)措施，通過技術(shù)改造生產(chǎn)符合要求的低硫船用燃料油產(chǎn)品，及早占領(lǐng)市場，否則就要退出船舶燃料油市場。

IMO新規(guī)也給技術(shù)先進的煉廠帶來發(fā)展機遇。因為這些煉廠技術(shù)先進、布局合理，以此為契機生產(chǎn)低硫燃料油，特別是給那些具有渣油加氫、可生產(chǎn)低硫中間餾分油的企業(yè)帶來了機遇，因為這些煉廠可以直接生產(chǎn)或調(diào)和出符合硫質(zhì)量分數(shù)小于0.5%的船舶燃料油，在市場競爭中占有先機。因此，優(yōu)化煉廠加工流程，補充重油加工裝置，特別是考慮應(yīng)用沸騰床、懸浮床加氫等技術(shù)是煉油企業(yè)發(fā)展的重要方向。

4.2 對原油市場的影響

為應(yīng)對低硫燃料油標準的要求，迫使一些煉油企業(yè)選擇低硫原油進行加工，如歐洲煉廠可能將避開重質(zhì)原油加工，改用可方便獲得的輕質(zhì)北海及西非原油［16］。這對包括沙特、伊拉克、委內(nèi)瑞拉、墨西哥和巴西在內(nèi)的生產(chǎn)含硫量較高的重質(zhì)原油產(chǎn)油國來說，可能將產(chǎn)生不利影響。

中國是高硫原油的主要進口國，燃料油又是原油加工過程的末端產(chǎn)品，餾分越重硫含量越高，必須提高加工深度才能滿足低硫燃料油的要求，相應(yīng)的生產(chǎn)成本也將隨之增加。生產(chǎn)低硫船用燃料油，技術(shù)途徑只有新建加氫裝置或購買低硫原油［17］。

4.3 對國內(nèi)政策的影響

中國船用燃料油市場分為保稅油市場和內(nèi)貿(mào)市場，保稅燃料油約占60%。然而，由于生產(chǎn)成本較高等因素，保稅燃料油長期依賴進口，國內(nèi)沒有煉油企業(yè)直接生產(chǎn)。能否解決保稅低硫燃料油自主供應(yīng)的問題，將成為落實國家船舶排放控制的關(guān)鍵［18］。

國家要從財稅政策上對低硫船用燃料油生產(chǎn)供應(yīng)給予支持，使國內(nèi)煉化企業(yè)在低硫油生產(chǎn)銷售上與國外企業(yè)享有同等的稅賦政策，從而支持國內(nèi)煉油企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，提升資產(chǎn)利用效率，保障國內(nèi)船用油的安全供應(yīng)。

5 中海油低硫船用燃料油的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展機遇

5.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前，中海油燃料油由煉化公司所屬8家企業(yè)生產(chǎn)，2017年全年計劃量為215.4萬t，實際生產(chǎn)371萬t。其中生產(chǎn)船用燃料油企業(yè)中海石油的寧波大榭/舟山石化有限公司年生產(chǎn)48萬t，產(chǎn)品全部符合GB 17411—2015《船用燃料油》ⅢDMX標準，滿足低硫船用燃料油指標。其他煉油企業(yè)目前都沒有生產(chǎn)低硫船用燃料油。

東方石化鑒于庫區(qū)罐容受限，暫不具備生產(chǎn)低硫船用燃料油的條件；中捷石化現(xiàn)有產(chǎn)品未涉及船用燃料油產(chǎn)品，公司現(xiàn)有的儲運系統(tǒng)也不具備條件；中瀝公司產(chǎn)品的主要指標滿足DMA、DMZ、DMB船用燃料油的要求，產(chǎn)能預(yù)計達到90萬t/a，具有生產(chǎn)低硫船用燃料油的能力；惠州石化具備生產(chǎn)低硫船用燃料油的條件，但是儲運發(fā)貨系統(tǒng)暫不具備條件。只要有市場需求和經(jīng)濟效益，中捷石化、中瀝公司、惠州石化都具有生產(chǎn)低硫船用燃料油的能力。

5.2 發(fā)展機遇

目前，中海油國內(nèi)原油產(chǎn)量約為4 000萬t/a，其中1/2是適合生產(chǎn)低硫船用燃料油的重質(zhì)原油，應(yīng)抓緊研究落實低硫船用燃料油的供應(yīng)能力。在渤海灣地區(qū)，以中捷石化、中海瀝青兩家企業(yè)為基礎(chǔ)，落實150萬～200萬t/a供應(yīng)能力；在長三角地區(qū)，以大榭/舟山石化為基礎(chǔ)，落實300萬～400萬t/a的供應(yīng)能力，保障以舟山港口為重點打造的“東北亞保稅油中心”低硫船用燃料油資源的供給；在珠三角地區(qū)，通過流程優(yōu)化，落實惠州石化200萬～300萬t/a的供應(yīng)能力，爭取占領(lǐng)廣東、香港的部分市場。

6 結(jié)論

結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，中海油要提前謀劃低硫船用燃料油的生產(chǎn)及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，保證低硫船用燃料油的供應(yīng)能力。利用大榭石化位于浙江自貿(mào)試驗區(qū)寧波-舟山的地理區(qū)位優(yōu)勢，積極研究國家產(chǎn)業(yè)政策，發(fā)揮區(qū)域及技術(shù)上的優(yōu)勢，積極建立中海油低硫船用燃料油生產(chǎn)基地；惠州石化、中捷石化、中瀝公司盡快補齊生產(chǎn)銷售低硫船用燃料油的短板，結(jié)合市場需求，擇機生產(chǎn)低硫船用燃料油。布局好長三角、珠三角及京津冀地區(qū)低硫船用燃料油生產(chǎn)基地建設(shè)，提升中海油船用燃料油品牌建設(shè)能力和經(jīng)濟效益，爭取成為國內(nèi)低硫船用燃料油的重要供應(yīng)商。