中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司主辦

ISSN 2096-126X

CN 10-1378/TE

石油石化

綠色低碳

2024. 1

美國(guó)化學(xué)文摘社 《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》收錄 《中國(guó)核心期刊（遴選） 數(shù)據(jù)庫》收錄 《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）》全文收錄 《國(guó)家科技學(xué)術(shù)期刊開放平臺(tái)》全文收錄 (CA)收錄

Vol.9

熱點(diǎn)透視

熱點(diǎn)剖析

1 2023 年我國(guó)煉油和成品油市場(chǎng)回顧及2024

年展望 /

張碩，楊晨，李雪，乞孟迪，許以欣

8 燃料油市場(chǎng)現(xiàn)狀與未來發(fā)展分析 /

王天翮，馬俊睿，王若瑾，黃寧

13 PDH 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及預(yù)測(cè) /

王麗敏，隋謹(jǐn)伊，呂曉東

專家觀點(diǎn)

17 光伏產(chǎn)業(yè)含氟廢水及工業(yè)處理方法進(jìn)展 /

王廣磊

綠色技術(shù)

節(jié)能環(huán)保

22 鐵基芬頓體系的研究進(jìn)展 / 孫夢(mèng)穎

27 優(yōu)選催化劑實(shí)現(xiàn)HPPO 裝置減碳目標(biāo) /

王福安

過程優(yōu)化

33 硫轉(zhuǎn)移劑對(duì)兩段再生催化裂化裝置熱平衡

的影響 / 樊繼磊，張澤石

39 填料性質(zhì)對(duì)催化裂化油漿靜電分離效率影

響冷模試驗(yàn)研究 /

李亮亮，孟鶴，李義鵬，蘭琦

CONTENTS 目錄

2024 年 第 9 卷 第 1 期

主管單位 :

中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司

主辦單位 :

中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司

編委會(huì)名單

主 任 : 馬永生

副主任 : 趙日峰 張 涌 朱建民

孫煥泉 俞仁明 李成峰

戴寶華

委 員 :（按姓氏筆畫排序）

王北星 王麗娟 王國(guó)清

卞鳳鳴 孔德金 呂亮功

朱 兵 喬 凱 向文武

鄔智勇 孫麗麗 吳海君

吳德榮 張建平 張新明

陳廣衛(wèi) 陳清林 周 國(guó)

周成平 周紅軍 洪劍橋

聶 紅 傅 軍 焦 陽

主 編 : 傅 軍

常務(wù)副主編 : 王北星

責(zé)任編輯 : 馬俊睿 葛函雯

45 乙烯裝置甲烷化工藝運(yùn)行對(duì)比分析 /

胡根洋

49 基于 ACM 丙烷脫氫反應(yīng)過程的模擬 /

蘇佳林，王韌韌，劉瓊

56 芳烴聯(lián)合裝置低溫?zé)崂门c優(yōu)化 / 周長(zhǎng)安

63 一種氣田新型入口過濾分離裝置的設(shè)計(jì)及

應(yīng)用 /

苗建，付峻，吳二亮，李軍龍，顧施凱

安全運(yùn)行

68 重整再生器內(nèi)網(wǎng)損壞原因分析及改進(jìn)措施 /

張娜

73 冷凍機(jī)組儀表及控制系統(tǒng)故障原因分析及

對(duì)策 / 余庭輝

企業(yè)巡禮

能源管理

78 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在石化行業(yè)環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用與

展望 / 李煥

Green Petroleum & Petrochemicals 雙月刊 出版日期：2024 年 2 月 20 日

聲 明

本刊已被 CNKI 中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫收錄，其作者文章著作

權(quán)使用費(fèi)與本刊稿酬一次性給付。如作者不同意文章被收錄，請(qǐng)

在來稿時(shí)向本刊聲明，本刊將做適當(dāng)處理。未經(jīng)本刊許可，不得

轉(zhuǎn)載或復(fù)制本刊文章，本刊將保留追訴的權(quán)利。

編輯出版：《石油石化綠色低碳》編輯部

地址：北京朝陽區(qū)安外小關(guān)街 24 號(hào)

郵編：100029

電話：(010)52826306 52826187

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國(guó)內(nèi)發(fā)行：北京報(bào)刊發(fā)行局

國(guó)內(nèi)訂閱：全國(guó)各地郵局

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國(guó)外發(fā)行：中國(guó)國(guó)際圖書貿(mào)易集團(tuán)有限公司

國(guó)外發(fā)行代號(hào)：BM 9368

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)出版物號(hào)：ISSN 2096－126X

國(guó)內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號(hào)：CN 10－1378/TE

廣告發(fā)布登記號(hào)：京朝工商廣登字 20170204 號(hào)

國(guó)內(nèi)定價(jià)：30.00 元

國(guó)外定價(jià)：50.00 元

中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司主辦

雙月刊 第 9卷 第 1期 總第 49 期

ISSN 2096-126X

CN 10-1378/TE

主　　　 管：中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司

主　　　 辦：中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司

主　　　 編：傅 軍

常務(wù)副主編：王北星

編 輯 出 版：《石油石化綠色低碳》編輯部

編輯部地址：北京朝陽區(qū)安外小關(guān)街 24 號(hào)

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電 話：(010)52826306

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Superintendent: China Petrochemical Corp.

Sponsor: SINOPEC Economics & Development

Research Institute

Editor-in-Chief: Fu Jun

Permanent Vice Editor-in-Chief: Wang Beixing

Publisher: Editorial Department of Green Petroleum &

Petrochemicals

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District, Beijing, China

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石油石化綠色低碳第九卷第一期

二二四年

石油石化

綠色低碳

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)出版物號(hào)： 定價(jià)：30.00 元

GREEN Petroleum & Petrochemicals

2024. 1

石油石化綠色低碳

SHIYOU SHIHUA L SE DITAN

ISSN 2096-126X

CN 10-1378/TE 郵發(fā)代號(hào)：80-399 國(guó)外發(fā)行代號(hào)：BM 9368

美國(guó)化學(xué)文摘社 《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》收錄 《中國(guó)核心期刊（遴選） 數(shù)據(jù)庫》收錄 《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）》全文收錄 《國(guó)家科技學(xué)術(shù)期刊開放平臺(tái)》全文收錄 (CA)收錄

Vol.9

CONTENTS Green Petroleum & Petrochemicals Bimonthly Vol.9, No.1, Feb. 20, 2024

Hotspot

· Hotspot Analysis ·

1 Review of China's Refining and Oil Market in 2023 and Outlook for 2024/

Zhang Shuo，Yang Chen，Li Xue，Qi Mengdi，Xu Yixin

8 Analysis of the Current Situation and Future Development of Fuel Oil Market/

Wang Tianhe，Ma Junrui，Wang Ruojin，Huang Ning

13 Development Status and Forecast of PDH Industry/

Wang Limin，Sui Jinyi，Lyn Xiaodong

· Expert View

17 The Problem of Fluorine-containing Wastewater in the Photovoltaic Industry and the Progress of

Industrial Treatment Methods/Wang Guanglei

Green Technology

· Energy Efficiency/Environmental Protection ·

22 Research Progress of Iron-based Fenton System/Sun Mengying

27 Selected Catalyst to Realize Carbon Reduction in HPPO Plant/Wang Fuan

· Process Optimization ·

33 Effect of Sulfur Transfer Agent on Thermal Balance of Two-stage Regeneration Catalytic

Cracking Unit/Fan Jilei，Zhang Zeshi

39 Effect of Filler Properties on Electrostatic Separation Efficiency of FCC Slurry/

Li Liangliang，Meng He，Li Yipeng，Lan Qi

45 Comparative Analysis of Operation of Methanation Process in Ethylene Plant/Hu Genyang

49 Simulation of Propane Dehydrogenation in a Moving Bed Reactor using Aspen Custom Modeler/

Su Jialin，Wangrenren，Liuqiong

56 Low-temperature heat utilization and Optimization Aromatics Complex Plant/Zhou Changan

63 Development and Application of a New Type of Inlet Filter Separator/

Miao Jian，F(xiàn)u Jun，Wu Erliang，Li Junlong，Gu Shikai

· Safety Run

68 The CauseAnalysis of Damage and Improvement Measures of Reforming Regenerator Inner Net/

Zhang Na

73 Cause Analysis and Countermeasures of Instrument and Control System Failure of Refrigeration

Unit/Yu Tinghui

Panaroma

· Energy Management ·

78 Application and Prospect of Industrial Internet in Environmental Protection Field of Petrochemical

Industry/Li Huan

摘? 要：2023年，國(guó)內(nèi)成品油行業(yè)完成疫后復(fù)蘇的爬坡過坎。隨著宏觀經(jīng)濟(jì)回暖、用油行業(yè)需求逐步恢復(fù)及

出行活動(dòng)回歸正常，成品油消費(fèi)迎來復(fù)蘇，整體消費(fèi)超疫情前水平；而供應(yīng)側(cè)，產(chǎn)能增長(zhǎng)放緩，企

業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷在需求回升、效益好轉(zhuǎn)的帶動(dòng)下大幅回升，攀升至歷史高位；同時(shí)，替代資源強(qiáng)勢(shì)發(fā)展，

氣價(jià)下行帶動(dòng)車用LNG經(jīng)濟(jì)性好轉(zhuǎn)，新能源汽車自主擴(kuò)張動(dòng)力全面形成。2024年，成品油產(chǎn)業(yè)鏈在

繼續(xù)修復(fù)的基礎(chǔ)上深化轉(zhuǎn)型發(fā)展。預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)成品油消費(fèi)徘徊于低速增長(zhǎng)通道，汽油小幅增長(zhǎng)，航煤

繼續(xù)恢復(fù)，柴油略降；國(guó)內(nèi)煉油產(chǎn)能繼續(xù)增長(zhǎng)；市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)環(huán)境有望在政策持續(xù)系統(tǒng)化、全面化的基

礎(chǔ)上得到進(jìn)一步優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：成品油消費(fèi) 煉油 成品油 汽油 煤油 柴油 新能源汽車 行業(yè)監(jiān)管

2023 年我國(guó)煉油和成品油市場(chǎng)回顧及 2024 年展望

張碩，楊晨，李雪，乞孟迪，許以欣

（中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司，北京 100029）

1 2023 年國(guó)內(nèi)成品油產(chǎn)業(yè)鏈迎來全面修復(fù)

1.1 成品油消費(fèi)逐步修復(fù)，已經(jīng)達(dá)到疫情前水平

隨著2023年疫情影響消散、出行恢復(fù)活躍、宏

觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境緩慢趨于正常，成品油消費(fèi)修復(fù)基礎(chǔ)逐

步穩(wěn)固。根據(jù)中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院測(cè)算，2023

年國(guó)內(nèi)成品油終端消費(fèi)4.12億噸，同比增長(zhǎng)15%，

收稿日期：2024-01-05

作者簡(jiǎn)介：張碩，碩士，高級(jí)工程師。目前從事成品油市場(chǎng)研究工作。

通訊聯(lián)系人：張碩，zhangsh5773.edri@sinopec.com。

2024 年 2 月·第 9 卷·第 1 期 >> 熱點(diǎn)剖析 <<

石油石化綠色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

Review of China's Refining and Oil Market in 2023 and Outlook for 2024

Zhang Shuo，Yang Chen，Li Xue，Qi Mengdi，Xu Yixin

（SINOPEC Economic & Technical Research Institute Co., Ltd，Beijing 100029，China）

Abstract: The domestic refined oil market in China has gradually recovered after the Covid-19 pandemic. Along with

the macroeconomic growth, the gradual recovery of the oil industry and the return of travel activities to normal, the

consumption of refined oil has grown normally and exceeded the pre-pandemic level in 2019. Also on the supply side,

the processing volume of crude oil and the production load of enterprises have rise sharply and climbed to a record

high driven on the basis of the new refining capacity. In 2024, the whole refinery chain will deepen the transformation

and development on the basis of continuous restoration. It is expected that the domestic refined oil consumption will

return to the low-speed growth channel, with a small increase in gasoline, a continued recovery of jet fuel, and a slight

decline in diesel. The domestic refining capacity will continue to grow due to the new refinery; and the market operation

environment is expected to be further optimized on a basis of continuous systematic and comprehensive policies.

Keywords: refined oil consumption；refinery；refined oil；gasoline；jet fuel；diesel；new energy vehicle；

regulatory policy

引用格式：張碩，楊晨，李雪，等．2023 年我國(guó)煉油和成品油市場(chǎng)回顧及 2024 年展望 [J]．石油石化綠色低碳，2024，9（01）：1-7.

- 2 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

至疫情前同期水平的95%左右。從恢復(fù)節(jié)奏看，春

節(jié)、清明、五一、端午、暑運(yùn)等連續(xù)假期帶動(dòng)積蓄

的出行需求以及釋放的公務(wù)需求成為主要拉動(dòng)力，

特別是 7、8 月暑假期間我國(guó)民航旅客規(guī)模接連創(chuàng)

新高，旅客運(yùn)輸量較2019年同期分別增長(zhǎng)5.3%和

4.5%。從區(qū)域角度看，內(nèi)外航恢復(fù)節(jié)奏存在明顯差

異。國(guó)內(nèi)航線一度恢復(fù)至疫情前111%的高位；受

境外航班數(shù)量影響，國(guó)際航線航班量恢復(fù)相對(duì)緩

慢，前期維持在 45% 左右，11—12 月隨著歐美等

多地航班量恢復(fù)，年底在疫情前50%以上，全年外

航用油量尚未完全恢復(fù)。內(nèi)航拉動(dòng)航煤整體消費(fèi)見

圖3。

圖1 國(guó)內(nèi)成品油終端消費(fèi)疫后復(fù)蘇

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

50 000

40 000

30 000

20 000

10 000

0

20

15

10

5

0

– 5

– 10

– 15

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023

年 份

消費(fèi)量 /萬噸

增速，

%

成品油終端消費(fèi)量 同比增速

圖2 消費(fèi)恢復(fù)拉動(dòng)汽油終端消費(fèi)

數(shù)據(jù)來源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

20 000

15 000

10 000

5 000

0

25

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– 5

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2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023

年 份

消費(fèi)量 /萬噸

增速，

%

終端汽油消費(fèi)量

社會(huì)零售總額增速

汽油消費(fèi)增速

圖3 內(nèi)航拉動(dòng)航煤整體消費(fèi)

數(shù)據(jù)來源：國(guó)家發(fā)改委，中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

4 000

3 500

3 000

2 500

2 000

1 500

1 000

500

0 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023

年 份

加油量 /萬噸

內(nèi)航

外航

較疫情前水平（2019年，下同）增長(zhǎng)0.9%。國(guó)內(nèi)成

品油終端消費(fèi)及同比變化情況見圖1。

整體消費(fèi)規(guī)模較疫情前有所增長(zhǎng)的同時(shí)，終

端用油行業(yè)的差異也使汽煤柴油三個(gè)品種展示出不

同的修復(fù)節(jié)奏：與居民消費(fèi)、出行關(guān)聯(lián)度較為緊

密的汽油和航空煤油消費(fèi)得到明顯恢復(fù)；而柴油消

費(fèi)與宏觀經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)聯(lián)緊密[1]，恢復(fù)動(dòng)力相

對(duì)偏弱。

1.1.1 汽油消費(fèi)超過疫情前水平

汽油車保有量繼續(xù)增長(zhǎng)及出行活躍帶動(dòng)汽油消

費(fèi)。2023年汽油車保有量增長(zhǎng)至2.67億輛，較2019

年增加約5 300萬輛（增長(zhǎng)24%）；同時(shí)出行活躍度

超出疫前水平。隨著出行的暢通和居民消費(fèi)熱情的

釋放，道路出行需求呈回補(bǔ)性增長(zhǎng)，高速公路小客

車通行規(guī)模較疫情前有所增加，成為拉動(dòng)汽油消費(fèi)

的主要?jiǎng)恿Α?023年汽油終端消費(fèi)1.79億噸，同比

增長(zhǎng) 21%，較疫情前增長(zhǎng) 4%。消費(fèi)復(fù)蘇拉動(dòng)汽油

終端消費(fèi)情況見圖2。

值得關(guān)注的是，近三年新能源汽車的快速發(fā)展

已使傳統(tǒng)燃油車銷量達(dá)到峰值，汽油車保有量增速

呈現(xiàn)階梯式下降[2]。2019—2023年汽油車保有量年

均增速已從之前的兩位數(shù)降至5%～6%左右，表明

汽油消費(fèi)增長(zhǎng)潛力進(jìn)一步轉(zhuǎn)弱。

1.1.2 國(guó)內(nèi)需求帶動(dòng)航煤快速恢復(fù)

國(guó)內(nèi)航空煤油消費(fèi)隨著航空業(yè)的復(fù)蘇同樣走出

2022 年洼地，表現(xiàn)出了持續(xù)且快速的增長(zhǎng)。全年

航空煤油消費(fèi)量3 469萬噸，同比增長(zhǎng)89%，恢復(fù)

1.1.3 柴油消費(fèi)穩(wěn)中趨降

柴油恢復(fù)情況與宏觀經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)和企業(yè)生產(chǎn)關(guān)聯(lián)

2024 年.第 1 期 張碩，等．2023 年我國(guó)煉油和成品油市場(chǎng)回顧及 2024 年展望 - 3 -

度較強(qiáng)，自 2015 年后增長(zhǎng)基本接近尾聲。2023 年

經(jīng)濟(jì)增速回升，但房地產(chǎn)、出口等行業(yè)承壓運(yùn)行，

2023年的柴油消費(fèi)基本維持平穩(wěn)，全年柴油終端消

費(fèi)1.95億噸，同比增長(zhǎng)2.3%，較2019年下降0.3%，

消費(fèi)略低于疫情前水平，情況見圖4。

圖5 國(guó)內(nèi)煉油能力增量縮小

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

25 000

20 000

15 000

10 000

5 000

0

2000—

2005

2005—

2010

2010—

2015

2015—

2020

2020—

2023

年 份

煉油能力 /（萬噸 /年）

圖6 國(guó)內(nèi)煉油能力緩增開工負(fù)荷反彈

數(shù)據(jù)來源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

100 000

80 000

60 000

40 000

20 000

0

90

80

70

60

50

40

2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023

年 份

能力 /（萬噸 /年）

負(fù)荷，

%

煉油能力 開工負(fù)荷

圖4 柴油消費(fèi)略低于疫情前水平

數(shù)據(jù)來源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

25 000

20 000

15 000

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2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023

年 份

消費(fèi)量 /萬噸

增速，

%

柴油終端消費(fèi)量

工業(yè)增加值增速

柴油增速

1.2 煉油行業(yè)擴(kuò)能放緩，加工負(fù)荷再創(chuàng)新高

自 2019 年以來，以民營(yíng)煉化為代表的大型煉

化一體化項(xiàng)目承擔(dān)了國(guó)內(nèi)煉油產(chǎn)業(yè)擴(kuò)能的主要角

色 [3]。恒力石化、浙江石化（一二期）、盛虹石化

等民營(yíng)企業(yè)先后投產(chǎn)，截至 2023 年末累計(jì)產(chǎn)能達(dá)

到7 600萬噸/年，占據(jù)全國(guó)煉油產(chǎn)能規(guī)模的8%左

右；中科煉化、廣東石化等國(guó)有集團(tuán)新建項(xiàng)目也在

“十四五”階段陸續(xù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行；已建煉油企業(yè)如中

國(guó)石化洛陽煉化、中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化、中國(guó)石油華

北石化等也完成擴(kuò)能改造。

相較于煉化項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn)的 2019—2022 年，

2023 年全國(guó)整體產(chǎn)能變化不大，新增產(chǎn)能僅 8 月

投產(chǎn)的河北鑫海石化 800 萬噸 / 年常減壓裝置；但

2022年年底運(yùn)行的盛虹石化及中國(guó)石油廣東煉化啟

動(dòng)高負(fù)荷開工，存量煉廠在需求回升及效益轉(zhuǎn)好的

背景下，開工率也維持高位水平，推升全國(guó)煉廠開

工負(fù)荷。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2023年全年原油加工

量7.35億噸，同比增長(zhǎng)9.3%；全國(guó)平均開工負(fù)荷恢

復(fù)至79%左右。國(guó)內(nèi)煉油能力增量變化見圖5，國(guó)

內(nèi)煉油能力與開工負(fù)荷對(duì)比見圖6。

同時(shí)，煉廠加工量增長(zhǎng)拉動(dòng)原油進(jìn)口。2023年

我國(guó)原油累計(jì)進(jìn)口量5.64億噸，同比增長(zhǎng)11%。

1.2.1 需求恢復(fù)及效益改善拉動(dòng)成品油產(chǎn)量增長(zhǎng)

加工負(fù)荷提升、成品油需求恢復(fù)對(duì)煉廠生產(chǎn)帶

來雙向利好，預(yù)計(jì)2023年終端成品油產(chǎn)量4.6億噸，

同比增長(zhǎng)15%。成品油收率恢復(fù)至58%以上，化工

輕油收率繼續(xù)小幅提升至18.3%，顯示油轉(zhuǎn)化進(jìn)程持

續(xù)推進(jìn)。此外，2023年以來主要煉油小產(chǎn)品利潤(rùn)呈現(xiàn)

下行趨勢(shì)，液化氣、石油焦、瀝青等產(chǎn)品收率均出

現(xiàn)下降。近兩年主要煉油小產(chǎn)品與原油價(jià)差走勢(shì)見

圖7。

1.2.2 市場(chǎng)監(jiān)管持續(xù)加強(qiáng)，競(jìng)爭(zhēng)逐步回歸理性

2021—2023年的成品油市場(chǎng)整治行動(dòng)使行業(yè)規(guī)

范化運(yùn)行程度得到保障，對(duì)于國(guó)內(nèi)成品油市場(chǎng)秩序

和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的改善效果顯著[4]。一方面，煉油企業(yè)

生產(chǎn)合規(guī)性增強(qiáng)，前期大量未以汽柴油名義出廠卻

流向汽柴油消費(fèi)下游行業(yè)的資源回歸統(tǒng)計(jì)，山東地

- 4 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

煉企業(yè)汽柴油上報(bào)收率從前期一度不足30%回升至

70%左右；另一方面，稅收征管進(jìn)一步完善使社會(huì)

調(diào)油單位生存空間大幅受限，曾經(jīng)占據(jù)國(guó)內(nèi)成品

油市場(chǎng)規(guī)模5%以上的混合芳烴、輕循環(huán)油等調(diào)油

組分進(jìn)口量由 2020 年 2 195 萬噸的高峰迅速跌落，

萎縮至 2023 年的 20 萬噸；非合規(guī)資源的減少使

市場(chǎng)的低價(jià)非理性競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境得到扭轉(zhuǎn)，整治前帶

票汽柴油與不帶票汽柴油價(jià)差曾一度達(dá)到 2 000～

3 000 元，整治后縮窄至 500 元以下；經(jīng)營(yíng)環(huán)境和

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)秩序得到明顯改善，消費(fèi)重新回流至標(biāo)

準(zhǔn)品市場(chǎng)。成品油行業(yè)整治主要節(jié)點(diǎn)梳理見圖 8，

汽柴油上報(bào)收率與實(shí)際收率見圖9，混芳、輕循環(huán)

油進(jìn)口量變化見圖10。

圖8 成品油行業(yè)整治主要節(jié)點(diǎn)梳理（國(guó)家政策及行動(dòng)層面）

2021 年至今 2021 年 6 月起 2022 年 8 月 2023 年 6 月

地方煉廠進(jìn)口原油使

用管理收緊，后續(xù)流

程加強(qiáng)管理

對(duì)進(jìn)口混合芳烴、輕

循環(huán)油、稀釋瀝青開

征消費(fèi)稅

各地工作組進(jìn)駐，全面

開展市場(chǎng)整治專項(xiàng)行動(dòng)

下發(fā)成品油流通管理

辦法（征求意見稿）

持續(xù)對(duì)地?zé)捚髽I(yè)、貿(mào)易

商及加油站等展開稅收

檢查

對(duì)最終不是供應(yīng)飛

機(jī)等使用的航空煤

油征收消費(fèi)稅

柴油“入危”：所有柴

油的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、使用

都需按照危險(xiǎn)化學(xué)品辦

理開展相關(guān)行政許可

對(duì)異辛烷、混合芳

烴在內(nèi)的多種產(chǎn)品

征收消費(fèi)稅的政策

進(jìn)一步統(tǒng)一

2021 年 3 月至今 2021 年 7 月起 2023 年 1 月 1 日起 2023 年 6 月底

圖7 主要煉油小產(chǎn)品與原油價(jià)差縮小

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

2 000

1 000

0

– 1 000

– 2 000

– 3 000 2022/01 2022/03 2022/05 2022/07 2022/09 2022/11 2023/01 2023/03 2023/05 2023/07

日 期

與原油價(jià)差 /（元 /噸）

燃料油 液化氣 石油焦 瀝青

圖9 汽柴油上報(bào)收率與實(shí)際收率趨近

數(shù)據(jù)來源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，中國(guó)海關(guān)，金聯(lián)創(chuàng)，中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

100

80

60

40

20

0 2017/02 2017/10 2018/06 2019/02 2019/10 2020/06 2021/02 2021/10 2022/06 2023/02

日 期

收率，

%

上報(bào)收率 跟蹤監(jiān)測(cè)收率

圖10 混芳、輕循環(huán)油進(jìn)口量驟降

數(shù)據(jù)來源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，中國(guó)海關(guān)，金聯(lián)創(chuàng)，中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

300

250

200

150

100

50

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

月 份

進(jìn)口量 /萬噸

2020 2021 2022 2023

2024 年.第 1 期 張碩，等．2023 年我國(guó)煉油和成品油市場(chǎng)回顧及 2024 年展望 - 5 -

1.3 新能源汽車領(lǐng)漲替代資源發(fā)展，規(guī)模、占比持

續(xù)提升

2023 年汽柴油替代資源繼續(xù)快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)

計(jì)，2023年天然氣、電力、煤制油等汽柴油替代資

源總量達(dá)到4 335萬噸，占汽柴油終端消費(fèi)比重上

升至11.5%；總量增長(zhǎng)的同時(shí)，新能源汽車的迅猛

發(fā)展推動(dòng)電動(dòng)車替代規(guī)模和占比快速提升，2023年

合計(jì)替代汽柴油1 725萬噸，占總替代規(guī)模的40%，

超過天然氣成為份額最大的替代資源品類。替代資

源分品種結(jié)構(gòu)變化詳見圖11。

2 041萬輛，較2022年末增長(zhǎng)731萬輛，占汽車總

保有量的 6.1%。分省來看，北京、上海等一線城

市及廣東、江蘇、浙江等沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份領(lǐng)跑新

能源汽車發(fā)展；京、滬新能源汽車保有量占汽車總

保有量的比例均已超過10%。

1.3.2 氣價(jià)下跌助推經(jīng)濟(jì)性全面改善，LNG 重卡

強(qiáng)勢(shì)發(fā)展

2023年天然氣價(jià)格一路下行，均價(jià)從1月份接

近7 000元/噸到4月已跌至不足4 800元/噸，6月上

旬氣價(jià)最低時(shí)僅3 800元/噸。全年車用LNG與柴油

比價(jià)降至50%左右，持續(xù)位于75%的盈虧平衡點(diǎn)之

下，使LNG重卡相較于2022年具備了“經(jīng)濟(jì)性明

顯改善，需求緩慢好轉(zhuǎn)”的市場(chǎng)環(huán)境。2023年國(guó)內(nèi)

LNG重卡累計(jì)銷售15.2萬輛，同比增加近12萬輛；

保有量達(dá)到50萬輛以上，替代柴油超過 780萬噸。

基于目前對(duì) 2024 年天然氣價(jià)格的判斷，預(yù)計(jì) LNG

汽車仍將保持較好的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)性，天然氣替代柴油

規(guī)模將繼續(xù)小幅增長(zhǎng)至800萬噸左右，占整個(gè)柴油

替代資源規(guī)模的30%以上。

2 2024 年國(guó)內(nèi)煉油產(chǎn)業(yè)加速轉(zhuǎn)型發(fā)展之路

2.1 成品油消費(fèi)回歸低速增長(zhǎng)通道，增速繼續(xù)放緩

綜合對(duì)于國(guó)內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)和用油行業(yè)的預(yù)判，預(yù)

計(jì) 2024 年成品油終端需求約 4.15 億噸，同比增長(zhǎng)

0.7%，延續(xù)近年來的低增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。分品種看，主要

增量還是來自消費(fèi)和出行相關(guān)領(lǐng)域：其中汽油終端

消費(fèi)1.82億噸，同比增長(zhǎng)1.2%，較2019年累計(jì)增

長(zhǎng) 5.4%；柴油終端消費(fèi)繼續(xù)維持在 1.9 億噸左右，

同比2023及2019年均下降1個(gè)百分點(diǎn)；國(guó)內(nèi)航空煤

油消費(fèi)量3 750萬噸，同比增長(zhǎng)8.2%，同比2019年

增長(zhǎng)2.8%。而從長(zhǎng)期趨勢(shì)來看，“汽油降速，柴油

持平，煤油穩(wěn)健”的階段性特征已較為明顯，各品

種趨勢(shì)差異性更加突出[5]。

分具體行業(yè)來看，道路交通用油是汽柴油消費(fèi)

的主要領(lǐng)域，汽油車消費(fèi)占汽油消費(fèi)的比例在98%

左右，柴油車用油在柴油消費(fèi)中占比也接近 80%。

2024年作為汽柴油消費(fèi)主要拉動(dòng)力的汽車市場(chǎng)仍將

保持?jǐn)U張，這也成為汽柴油消費(fèi)增長(zhǎng)的主要支撐。

預(yù)計(jì)在經(jīng)濟(jì)及消費(fèi)信心繼續(xù)恢復(fù)的背景下，2024年

全國(guó)汽車銷量將達(dá)到 3 015 萬輛，同比增長(zhǎng) 4.5%。

盡管汽車銷量增速下降，同時(shí)傳統(tǒng)燃油車銷量在

圖11 替代資源分品種結(jié)構(gòu)變化

（內(nèi)圈2019，外圈2023）

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

天然氣汽車

電動(dòng)汽車

燃料乙醇

甲醇

生物柴油

煤制油

36%

12%

2%

3%

7%

50%

40%

17%

9%

3%

19%

2%

1.3.1 新能源汽車進(jìn)入快速普及階段，市場(chǎng)自主

驅(qū)動(dòng)力大幅提升

2023 年，新能源汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到 959、950

萬輛，同比分別增長(zhǎng)35.8%和37.9%；滲透率達(dá)到

31.6%，高于上年同期5.9個(gè)百分點(diǎn)，替代汽柴油規(guī)

模將達(dá)到1 725萬噸。

分區(qū)域來看，新能源汽車發(fā)展正從一線城市

的政策型驅(qū)動(dòng)逐步擴(kuò)大至二三線城市的個(gè)人自發(fā)性

消費(fèi)。新能源乘用車在非特大城市的銷量占比已從

2017年的55%提升到2023年的80%左右；個(gè)人購

買的非運(yùn)營(yíng)車輛占新能源乘用車銷售比重也由2017

年的 62% 上升到 2023 年的 82%。特別是長(zhǎng)三角和

珠三角地區(qū)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)新能源增量市場(chǎng)快速發(fā)

展的雙峰。從新能源汽車上險(xiǎn)數(shù)據(jù)來看，2023年全

年新能源汽車終端銷量同比增長(zhǎng)39%，其中經(jīng)濟(jì)發(fā)

達(dá)且補(bǔ)貼力度較大的華東、華南地區(qū)是增長(zhǎng)的主要

來源，其中江蘇、山東、廣東省份增量均在 20 萬

輛左右；而四川、陜西等中西部省份，盡管基數(shù)較

低，但成長(zhǎng)迅速，增速領(lǐng)跑全國(guó)。

截至 2023 年末，國(guó)內(nèi)新能源汽車保有量達(dá)到

- 6 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

表 1 2019—2024 年國(guó)內(nèi)主要新增產(chǎn)能

項(xiàng)目 所屬集團(tuán) 原油一次加工

能力（萬噸 / / 年） 投產(chǎn)時(shí)間

大連恒力 恒力集團(tuán) 2 000 2019 年 5 月全面

投產(chǎn)

浙江石化

（一期） 榮盛石化 2 000 2019 年 5 月全面

投產(chǎn)

中科煉化 中國(guó)石化 1 000 2020 年 6 月投產(chǎn)

泉州煉化擴(kuò)建 中化集團(tuán) 300 2020 年 9 月投產(chǎn)

奧星石化 山東地?zé)?/p>

企業(yè) 260 2021 年 3 月投產(chǎn)

浙江石化

（二期） 榮盛石化 2 000 2021 年 3 月全面

投產(chǎn)運(yùn)行

盤錦北方燃料 寶來集團(tuán) 1 000 2021 年 5 月投產(chǎn)

盛虹石化 盛虹集團(tuán) 1 600 2022 年 11 月全

面投產(chǎn)

廣東石化 中國(guó)石油 2 000 2022 年年底投產(chǎn)

運(yùn)行

河北鑫海 鑫海集團(tuán) 800 2023 年 8 月投產(chǎn)

裕龍島項(xiàng)目 萬華集團(tuán) 2 000 計(jì)劃 2024 年

上半年投產(chǎn)

大榭石化 中國(guó)海油 600 計(jì)劃 2024 年

下半年投產(chǎn)

2017年前后就已進(jìn)入下行通道，但新增車輛大于淘

汰車輛使汽車保有量仍保持一定增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)2024年

汽油車銷量1 914萬輛，同比下降2.8%，推動(dòng)2024

年汽油車保有量增長(zhǎng)至2.80億輛，同比增長(zhǎng)4.8%；

柴油車銷量255萬輛，同比增長(zhǎng)3.9%，推動(dòng)2024年

柴油車保有量增長(zhǎng)至2 345萬輛，同比增長(zhǎng)3.2%。

同時(shí)，新能源汽車的發(fā)展和天然氣的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)

勢(shì)使汽柴油替代資源在2024年仍將保持強(qiáng)勢(shì)。預(yù)計(jì)

2024年新能源汽車銷量將達(dá)1 100萬輛，同比增速

18%，滲透率達(dá)37%；新能源汽車保有量超3 000萬

輛，占汽車總保有量比重超過 9%，替代汽柴油達(dá)

2 520 萬噸；預(yù)計(jì) 2024 年替代總量達(dá) 5 110 萬噸，

同比增長(zhǎng) 18%，占汽柴油終端消費(fèi)的比例上升至

13.4%。分燃料類型汽車銷量及增速變化見圖 12，

分燃料類型汽車保有量及增速變化見圖13。汽柴油

替代資源規(guī)模及占比變化見圖14。

2024

圖12 分燃料類型汽車銷量及增速變化

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，國(guó)家信息中心，中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

3 500

3 000

2 500

2 000

1 500

1 000

500

0

– 500

50

40

30

20

10

0

– 10

– 20

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023

年 份

汽車銷量 /萬輛

增速，

%

汽油車 柴油車 新能源車

其他燃料類型 汽車銷量增速

圖13 分燃料類型汽車保有量及增速變化

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，國(guó)家信息中心，中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

35 000

25 000

15 000

5 000

– 5 000

25

20

15

10

5

0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024

年 份

汽車銷量 /萬輛

增速，

%

9.2%

7.4% 7.4%

7.5%

7.6%

5.6%

汽油車保有量 柴油車保有量

其他燃料類型 保有量增速

圖14 汽柴油替代資源規(guī)模及占比變化

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

6 000

4 000

2 000

0

20

16

12

8

4

0 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024

年 份

替代量 /萬噸

占比，

%

天然氣汽車 電動(dòng)汽車 燃料乙醇

甲醇 生物柴油 煤制油

占汽柴油終端消費(fèi)比重

2.2 民營(yíng)煉化再添“新兵”，產(chǎn)能規(guī)模繼續(xù)攀升

煙臺(tái)裕龍島項(xiàng)目各項(xiàng)建設(shè)工作正如期開展，預(yù)

計(jì)2024年將實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，成為“十四五”階段投產(chǎn)的

最后一個(gè)大型民營(yíng)煉化一體化項(xiàng)目；加上下半年計(jì)

劃投產(chǎn)的中海油大榭石化600萬噸/年擴(kuò)建項(xiàng)目，將

推動(dòng)國(guó)內(nèi)煉油產(chǎn)能接近9.6億噸/年。2019—2024年

國(guó)內(nèi)主要新增產(chǎn)能詳見表1。

裕龍島項(xiàng)目承接了置換的10家地?zé)捚髽I(yè)中合計(jì)

2024 年.第 1 期 張碩，等．2023 年我國(guó)煉油和成品油市場(chǎng)回顧及 2024 年展望 - 7 -

制繼續(xù)擴(kuò)大，產(chǎn)品流通范圍縮減，調(diào)油和票據(jù)操作

成本有一定增加；結(jié)合高頻和大范圍的終端加油站

檢查，市場(chǎng)汽柴油帶票率保持在 50%～60% 左右。

但鑒于成品油產(chǎn)銷鏈條長(zhǎng)，牽涉部門多，監(jiān)管難度

大，同時(shí)成品油消費(fèi)稅又是國(guó)家財(cái)政收入的主要來

源之一，長(zhǎng)效監(jiān)管體系仍有待建立[6]。特別是當(dāng)前

部分企業(yè)仍存在僥幸心理，監(jiān)管一放松，不合規(guī)行

為仍有沖動(dòng)卷土重來。前期調(diào)研省市公司及咨詢機(jī)

構(gòu)均顯示，目前汽柴油帶票平均比例已從行動(dòng)高峰

期的70%～80%下降至60%左右；同時(shí)部分地區(qū)加油

站云平臺(tái)建設(shè)及運(yùn)行后加油站真實(shí)進(jìn)銷情況得到有

效監(jiān)控，但也存在有意破壞云平臺(tái)正常運(yùn)行等行為。

展望2024年，國(guó)內(nèi)成品油行業(yè)監(jiān)管體系的持續(xù)

完善將從原油流通、成品油生產(chǎn)、批發(fā)零售等全流

程入手，對(duì)現(xiàn)存的非合規(guī)資源進(jìn)行更為有效和徹底

的清除和管理，使行業(yè)運(yùn)行秩序持續(xù)得到規(guī)范，為

行業(yè)長(zhǎng)期健康穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

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汽車實(shí)用技術(shù)．2024，49（4）8-12．

[3] 戴寶華．“雙碳”目標(biāo)約束下煉化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展思考

[J]．石油煉制與化工．2021，52（10）：26-30．

[4] 吳國(guó)明，盛百成．以數(shù)破局，打贏成品油產(chǎn)業(yè)鏈稅收

監(jiān)管“信息戰(zhàn)[J]．中國(guó)稅務(wù)．2022（5），54-55．

[5] 中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司[M]．2023中

國(guó)能源化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告．北京：中國(guó)石化出版社．

2022，12．

[6] 張剛．體制改革和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型背景下的成品油市場(chǎng)

監(jiān)管措施建議[J]．石油化工管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)．2022，

24（3）：45-48．

圖15 近年主要投產(chǎn)項(xiàng)目實(shí)際/設(shè)計(jì)成品油收率情況

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

25.1%

32.0% 30.7%

12.6%

44.4%

60.1%

盛虹石化 恒力石化 浙江石化 廣東石化 中國(guó)石化

平均

裕龍島

項(xiàng)目

約1 500萬噸的進(jìn)口原油配額，根據(jù)前期設(shè)計(jì)方案，

成品油設(shè)計(jì)收率約為12%～13%，為近些年投產(chǎn)的

煉化一體化項(xiàng)目最低水平；年產(chǎn)成品油約251萬噸。

根據(jù)目前掌握情況，該項(xiàng)目成品油銷售渠道尚未明

確，預(yù)計(jì)將依靠區(qū)位及碼頭優(yōu)勢(shì)下海南進(jìn)入華東、

華南區(qū)域。近年主要投產(chǎn)項(xiàng)目實(shí)際/ 設(shè)計(jì)成品油收

率情況見圖15。

2.3 2024 年仍是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)監(jiān)管持續(xù)完善與成果鞏

固之年

自 2021 年起，國(guó)內(nèi)成品油市場(chǎng)整治行動(dòng)已持

續(xù)三年。2023年成品油產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的監(jiān)管力度在

前期整治行動(dòng)和政策基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，涉及產(chǎn)業(yè)

鏈各環(huán)節(jié)政策密集出臺(tái)：1月起正式將柴油列入危

化品目錄；6月下發(fā)《成品油流通管理辦法（征求

意見稿）》；6月底對(duì)異辛烷、混合芳烴在內(nèi)的多種

產(chǎn)品征收消費(fèi)稅的政策進(jìn)行統(tǒng)一和明確；8 月四部

委聯(lián)合印發(fā)《加油機(jī)作弊綜合治理行動(dòng)實(shí)施方案》，

全國(guó)范圍內(nèi)開展加油機(jī)綜合治理行動(dòng)；11月出臺(tái)新

的加油機(jī)國(guó)標(biāo)，計(jì)劃2024年6月正式施行。

從效果來看，2023年對(duì)煉油廠銷售非標(biāo)品的限

摘? 要：長(zhǎng)期來看，隨著碳中和目標(biāo)在全球范圍內(nèi)不斷推進(jìn)，世界燃料油供需兩端總體將呈收縮態(tài)勢(shì)。近期

以來，受到疫情沖擊、地緣局勢(shì)等影響，全球與中國(guó)燃料油需求結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)較大變化，特別是中國(guó)

低硫燃料油的擴(kuò)能導(dǎo)致區(qū)域市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)顯著。航運(yùn)領(lǐng)域是未來中國(guó)燃料油市場(chǎng)發(fā)展的重點(diǎn)，盡管

受到替代燃料的影響，但在經(jīng)濟(jì)貿(mào)易增長(zhǎng)、地緣關(guān)系變化與貨物流向重構(gòu)等因素的影響下，中國(guó)外

貿(mào)船加油市場(chǎng)有望取得進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：燃料油 清潔替代燃料 外貿(mào)船燃 供應(yīng) 需求 IMO 航運(yùn)市場(chǎng)

燃料油市場(chǎng)現(xiàn)狀與未來發(fā)展分析

王天翮，馬俊睿，王若瑾，黃寧

（中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司，北京 100029）

1 世界燃料油供需狀況與預(yù)測(cè)

1.1 供應(yīng)變化及發(fā)展趨勢(shì)

由于環(huán)保政策持續(xù)趨嚴(yán)、能源轉(zhuǎn)型趨勢(shì)明朗，

中長(zhǎng)期燃料油供給兩端均處于下行趨勢(shì)。雖然短期

內(nèi)全球煉油能力仍有增加，但燃料油實(shí)際產(chǎn)量持

續(xù)下降。2023年，全球新增一次煉油能力為171萬

桶/日，高于2022年的118萬桶/日。盡管煉油能力

擴(kuò)張速度提高，但由于汽油、柴油生產(chǎn)利潤(rùn)相對(duì)更

高，煉廠傾向于優(yōu)先擴(kuò)大汽、柴油產(chǎn)量；加之低硫

燃料油盈利水平在2022年到達(dá)歷史性高點(diǎn)后開始回

落，全球燃料油供應(yīng)穩(wěn)中趨降，2023年總產(chǎn)量約3.9

億噸，同比下降 0.1%。長(zhǎng)期來看，世界燃料油供

收稿日期：2024-01-08

作者簡(jiǎn)介：王天翮，碩士，經(jīng)濟(jì)師。目前從事煉油產(chǎn)品市場(chǎng)研究。

通訊聯(lián)系人：王天翮，wangth.edri@sinopec.com。

Analysis of the Current Situation and Future Development of Fuel Oil Market

Wang Tianhe，Ma Junrui，Wang Ruojin，Huang Ning

（SINOPEC Economic & Technical Research Institute Co., Ltd，Beijing 100029，China）

Abstract: As the carbon neutrality goal continues to advance globally, the overall supply and demand of fuel oil in

the world will be under pressure. The shipping industry, as a key focus of the future development of China's fuel oil

market, is under pressure for a certain period of time due to various factors such as alternative fuels, changes in the

world supply chain and geopolitical economic and trade relations. However, against the backdrop of economic and

trade growth and the reconstruction of goods flow, the Chinese foreign trade ship refueling market is expected to

achieve further development.

Keywords: fuel oil；green alternative fuels；foreign trade marine fuel oil；supply；demand；IMO；shipping market

2024 年 2 月·第 9 卷·第 1 期 >> 熱點(diǎn)剖析 <<

石油石化綠色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

引用格式：王天翮，馬俊睿，王若瑾，等．燃料油市場(chǎng)現(xiàn)狀與未來發(fā)展分析 [J]．石油石化綠色低碳，2024，9（01）：8-12.

2024 年.第 1 期 王天翮，等．燃料油市場(chǎng)現(xiàn)狀與未來發(fā)展分析 - 9 -

應(yīng)亦難有增長(zhǎng)。隨著能源轉(zhuǎn)型在世界范圍內(nèi)達(dá)成共

識(shí)，石油產(chǎn)品作為燃料的需求持續(xù)走弱，煉廠將主

動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)工藝，提高化工輕油收率，減少重質(zhì)產(chǎn)

品收率。同時(shí)，全球中重質(zhì)原油產(chǎn)量增長(zhǎng)有限，加

之石油消費(fèi)量即將達(dá)到峰值，從源頭限制了燃料油

供應(yīng)的潛在增長(zhǎng)空間。預(yù)計(jì)未來十余年內(nèi)，世界燃

料油供應(yīng)總量年均下降約1%～2%。

1.2 需求變化及發(fā)展趨勢(shì)

受環(huán)保轉(zhuǎn)型要求逐漸深化影響，中長(zhǎng)期燃料油

需求呈下降趨勢(shì)。從近幾年的變化來看，市場(chǎng)呈現(xiàn)

出波動(dòng)性、反復(fù)性特征。一方面是由于俄烏沖突影

響，天然氣價(jià)格階段性升高，燃料油發(fā)電供熱需求

在一定時(shí)期內(nèi)有所增強(qiáng)；另一方面隨著大國(guó)博弈影

響加劇，國(guó)際貿(mào)易流向與貿(mào)易結(jié)構(gòu)逐步重構(gòu)，疊加

全球貿(mào)易規(guī)模仍在持續(xù)增長(zhǎng)，船用燃料油需求有所

提升。

總體而言，2023年世界燃料油市場(chǎng)規(guī)模約3.9

億噸。預(yù)計(jì)隨著供需兩端的持續(xù)收縮，2050年世界

燃料油市場(chǎng)規(guī)模下降至2.0億噸，較2023年年均下

降約2.4%。目前，亞太、中東為燃料油的主要消費(fèi)

地區(qū)，二者合占燃料油消費(fèi)的63%；歐洲地區(qū)燃料

油市場(chǎng)規(guī)模第三，約占14%，但由于歐盟在推進(jìn)環(huán)

保轉(zhuǎn)型方面起到一定引領(lǐng)作用，預(yù)計(jì)未來歐洲地區(qū)

燃料油市場(chǎng)占比將有所下降[1][2]。2010—2050年世

界燃料油分地區(qū)需求變化及預(yù)測(cè)見圖1。

與地緣經(jīng)貿(mào)關(guān)系變化加劇[4]，外貿(mào)船燃需求占比在

50%～53%區(qū)間震蕩。轉(zhuǎn)化需求方面，受能源轉(zhuǎn)型

影響本應(yīng)處于下行區(qū)間，但地緣政治因素拉升能源

價(jià)格，特別是天然氣價(jià)格的升高為轉(zhuǎn)化需求帶來

逆勢(shì)上揚(yáng)，2022—2023 年轉(zhuǎn)化需求平均占比約為

27.9%，較2019—2021年提升1.2個(gè)百分點(diǎn)。2019—

2023年世界燃料油需求結(jié)構(gòu)變化詳見圖2。

圖2 2019—2023年世界燃料油需求結(jié)構(gòu)變化

數(shù)據(jù)來源：EDRI，IHS

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

年 份

占比，

%

2019 2020 2021 2022 2023

轉(zhuǎn)化（發(fā)電、供熱等） 能源與深加工

工業(yè) 內(nèi)貿(mào)船燃 其他 外貿(mào)船燃

圖1 2010—2050年世界燃料油分地區(qū)需求變化及預(yù)測(cè)

數(shù)據(jù)來源：EDRI，IHS

60 000

50 000

40 000

30 000

20 000

10 000

0

年 份

需求量 /萬噸

2010 2015 2020 2023 2025 2030 2035 2040 2045 2050

北美 拉美 歐洲 CIS 地區(qū)

非洲 中東 亞太

受下游市場(chǎng)變動(dòng)影響，近年來全球燃料油需

求結(jié)構(gòu)變化明顯。外貿(mào)船燃需求方面，因先后經(jīng)歷

疫情沖擊[3]、俄烏沖突、國(guó)際海事組織（IMO）環(huán)

保政策進(jìn)一步施行等關(guān)鍵事件影響，世界供應(yīng)鏈

2 中國(guó)燃料油供需狀況與預(yù)測(cè)

近年來，受新增能力與原油開工率提升拉動(dòng)，

燃料油產(chǎn)量保持增長(zhǎng)。在出口退稅政策紅利的影響

下，中國(guó)低硫燃料油仍處于產(chǎn)能擴(kuò)張階段，2023年

中國(guó)低硫燃料油產(chǎn)能達(dá)到3 200萬噸以上，同比增

長(zhǎng)近 300 萬噸。同時(shí)，隨著疫情的影響大幅弱化，

中國(guó)原油需求回升，2023年國(guó)內(nèi)原油加工量7.35億

噸水平，較去年增長(zhǎng)9.3%，對(duì)燃料油供應(yīng)也構(gòu)成利

好支撐。燃料油產(chǎn)量保持增長(zhǎng)，為5 365萬噸，同

比增長(zhǎng)4.9%，燃料油收率約為7.3%。

按照國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、海關(guān)總署數(shù)據(jù)口徑，2023

年我國(guó)燃料油表觀消費(fèi)量達(dá)6 173萬噸，同比增加

36.9%。其中，國(guó)內(nèi)船用燃料油、工業(yè)用燃料油等

領(lǐng)域需求近年來規(guī)?；境址€(wěn)；而受到煉廠原料需

求變化的影響，近年來用于煉油再投入的燃料油比

例提升明顯，2023年占國(guó)內(nèi)燃料油消費(fèi)約78%，較

2022年增加9個(gè)百分點(diǎn)。由于俄烏沖突重塑全球原

油貿(mào)易流向，我國(guó)地方煉廠往年進(jìn)口的巴西、阿

曼、安哥拉、剛果、挪威等國(guó)的原油多用于填補(bǔ)

歐洲原油缺口，地方煉廠亟需尋找新的原料來源。

- 10 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

受此影響，進(jìn)口燃料油用于煉廠原料的數(shù)量激增，

2023年我國(guó)燃料油進(jìn)口量2 784萬噸，同比2022年

增加 113%，為近十年高點(diǎn)。其中，以一般貿(mào)易方

式進(jìn)口的燃料油近900萬噸，同比增加98%，占我

國(guó)燃料油總進(jìn)口量的32%。2010—2023年國(guó)內(nèi)燃料

油市場(chǎng)供需變化見圖3。

3 中國(guó)外貿(mào)船燃發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析

3.1 國(guó)際、國(guó)內(nèi)航運(yùn)環(huán)保要求逐步升級(jí)

隨著碳中和目標(biāo)在全球范圍內(nèi)不斷推進(jìn)，航運(yùn)

業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展也逐步受到重視[5]，聯(lián)合國(guó)、

部分國(guó)家、非政府組織和區(qū)域性組織紛紛呼吁加快

國(guó)際航運(yùn)業(yè)溫室氣體減排步伐[6]。

2019年，IMO頒布限硫令，導(dǎo)致低硫中燃料油

一躍成為國(guó)際航運(yùn)市場(chǎng)的主流燃料。

2021年6月，國(guó)際海事組織海上環(huán)境保護(hù)委員

會(huì)第 76 屆會(huì)議通過了《防污公約》附則 VI——關(guān)

于降低國(guó)際航運(yùn)碳強(qiáng)度的修正案，旨在從技術(shù)和營(yíng)

運(yùn)兩個(gè)方面同時(shí)提高船舶能效，降低碳強(qiáng)度水平。

短期措施包括現(xiàn)有船舶能效指數(shù)（EEXI），年度營(yíng)

運(yùn)碳強(qiáng)度指標(biāo)（CII）評(píng)級(jí)以及船舶能效管理計(jì)劃

（SEEMP），要求自2023年1月1日起，所有適用船

舶需滿足技術(shù)能效要求。這被認(rèn)為是在2020年“限

硫令”之后最重要的環(huán)境政策之一。根據(jù)不同機(jī)構(gòu)

評(píng)估，在2023年政策生效之前，全球有70%～90%

的船隊(duì)（包括散貨船、油輪和集裝箱）不符合IMO

的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。為了滿足要求，不少船隊(duì)選擇減

速航行、節(jié)省燃料，或按照要求進(jìn)行改造，對(duì)航運(yùn)

燃料需求造成顯著影響。

2023年7月，IMO進(jìn)一步通過《2023年船舶溫

室氣體減排戰(zhàn)略》，明確了“國(guó)際海運(yùn)溫室氣體排

放盡快達(dá)峰”，并考慮到不同國(guó)情，“在2050年前后

達(dá)到凈零排放”的遠(yuǎn)期目標(biāo)。為此，戰(zhàn)略中明確要

求，需通過提升新建船舶的能效設(shè)計(jì)來降低其碳強(qiáng)

度；到2030年，國(guó)際航運(yùn)單次運(yùn)輸任務(wù)的二氧化碳

排放量要比 2008 年平均減少 40% 及以上；加大采

用可實(shí)現(xiàn)溫室氣體零排放或接近零排放的技術(shù)、燃

料及其他能源比例，到2030年至少占國(guó)際航運(yùn)所用

能源的 5%，力爭(zhēng)達(dá)到 10%。與此同時(shí)，該戰(zhàn)略還

為國(guó)際航運(yùn)逐步實(shí)現(xiàn)凈零排放設(shè)立了兩個(gè)階段性的

核查指標(biāo)：到2030年，國(guó)際航運(yùn)溫室氣體年排放總

量較2008年至少減少20%，力爭(zhēng)減少30%；到2040

年，國(guó)際年相應(yīng)排放總量較2008年至少減少70%，

力爭(zhēng)減少80%。

同時(shí)，國(guó)際上已有部分國(guó)家或地區(qū)針對(duì)航運(yùn)業(yè)

減排立法。比如歐盟議會(huì)及理事會(huì)于 2015 年通過

了第2015/757號(hào)關(guān)于對(duì)航運(yùn)CO2排放監(jiān)控、報(bào)告和

驗(yàn)證法規(guī)，要求法規(guī)適用的船舶應(yīng)編制和實(shí)施船舶

圖3 2010—2023年國(guó)內(nèi)燃料油市場(chǎng)供需變化

數(shù)據(jù)來源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，海關(guān)總署

8 000

6 000

4 000

2 000

0

– 2 000

25

15

5

– 5

– 15

– 25

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023

年 份

數(shù)量 /萬噸 增速，

%

出口量 產(chǎn)量 進(jìn)口量

表觀增速

圖4 2022年、2023年國(guó)內(nèi)燃料油需求結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)來源：EDRI

（內(nèi)圈 2022 年，外圈 2023 年）

14%

20%

78%

69%

4%

5% 5%

1%

1% 3%

轉(zhuǎn)化（發(fā)電、供熱等）

交通

煉油再投入

工業(yè)

其他

除煉油再投入外，我國(guó)燃料油需求總體變化不

大，未來中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展重點(diǎn)仍為保稅船用燃料油。

長(zhǎng)期以來，中國(guó)外貿(mào)穩(wěn)定向好，為燃料油出口進(jìn)一

步增長(zhǎng)提供空間。截至 2023 年，我國(guó)作為國(guó)際貿(mào)

易第一大國(guó)，港口貨物和集裝箱吞吐量已連續(xù)十余

年蟬聯(lián)世界第一，全球前20大集裝箱吞吐港口中有

9個(gè)來自中國(guó)。2023年我國(guó)港口貨物吞吐量170億

噸、同比增長(zhǎng) 8.2%，2023 年我國(guó)港口集裝箱吞吐

量3.1億TEU，同比增長(zhǎng)4.9%以上。同期，新加坡

港外貿(mào)貨物吞吐量3 109萬TEU，約為我國(guó)的八分

之一；而新加坡港船加油量近5 200萬噸，約為我

國(guó)的2.6倍。2022年、2023年國(guó)內(nèi)燃料油需求結(jié)構(gòu)

見圖4。

2024 年.第 1 期 王天翮，等．燃料油市場(chǎng)現(xiàn)狀與未來發(fā)展分析 - 11 -

CO2排放監(jiān)測(cè)計(jì)劃，并在每一個(gè)報(bào)告年度結(jié)束后向

歐盟和船旗國(guó)提交年度CO2 排放報(bào)告。2023年4月

25日，歐洲理事會(huì)投票正式批準(zhǔn)了修訂歐盟排放交

易體系的指令和條例。該指令修正了現(xiàn)有的歐盟排

放交易體系（EUETS），包括將航運(yùn)排放首次納入，

并于6月5日生效。首次納入EUETS范圍的航運(yùn)排放

配額，將分三個(gè)階段為航運(yùn)公司提供碳配額，分別

是：2024年40%，2025年70%，2026年100%。同年

7月25日，《FuelEU Maritime法規(guī)》、《替代燃料基礎(chǔ)

設(shè)施法規(guī)（AFIR）》在歐盟理事會(huì)正式通過，標(biāo)志

著歐洲綠色航運(yùn)的“一籃子”政策基本定型，為航

運(yùn)公司、投資者和燃料生產(chǎn)商提供了明確的指導(dǎo)方針。

國(guó)內(nèi)方面，中國(guó)海事局于 2022 年研究制定并

施行了《船舶能耗數(shù)據(jù)和碳強(qiáng)度管理辦法》（下文

簡(jiǎn)稱“辦法”）。中國(guó)籍國(guó)際航行船舶應(yīng)符合《國(guó)

際防止船舶造成污染公約》中船舶能效指數(shù)的相

關(guān)要求且取得《國(guó)際能效證書》；并按照規(guī)定編制

《船舶能效管理計(jì)劃》，驗(yàn)證通過并保存在船。船舶

年度營(yíng)運(yùn)碳強(qiáng)度等級(jí)分為A、B、C、D、E，對(duì)應(yīng)

優(yōu)秀、良好、合格、較差、極差的船舶營(yíng)運(yùn)能效水

平。該“辦法”進(jìn)一步明確了我國(guó)船舶能耗數(shù)據(jù)收

集及碳強(qiáng)度管理的需求，為有效實(shí)施 IMO 國(guó)際航

運(yùn)碳強(qiáng)度規(guī)則、減少我國(guó)船舶溫室氣體排放起到了

重要作用。

3.2 新興航運(yùn)燃料市場(chǎng)備受關(guān)注

隨著國(guó)際、國(guó)內(nèi)對(duì)航行船舶環(huán)保要求升級(jí)，替

代燃料船舶的研發(fā)、建設(shè)與應(yīng)用邁入新周期。2022

年，國(guó)際航運(yùn)價(jià)格高企，國(guó)際船公司收獲歷史性

盈利，不少船公司開始下單打造新船。根據(jù)有關(guān)數(shù)

據(jù)，2023年上半年的集裝箱船訂單中，有83%運(yùn)力

均能使用替代燃料，其中能使用甲醇的占比 52%、

能使用LNG的占比31%。除此之外，剩余17%的船

舶訂單絕大多數(shù)也具備改造為替代燃料船的潛力。

目前，航運(yùn)界不同的組織和個(gè)人對(duì)清潔燃料的

選擇傾向并不一致。在可預(yù)見的未來，國(guó)際航運(yùn)燃

料將趨向多元化發(fā)展。其中，LNG作為化石基燃料，

生產(chǎn)成熟，相較于目前的船用燃料油可減碳20%以

上，預(yù)計(jì)近中期航運(yùn)界會(huì)以 LNG 為主作為過渡燃

料。2016年起鹿特丹港開始LNG加注，2023年鹿

特丹港船用LNG加注量已近28萬噸；國(guó)內(nèi)舟山港、

上海港、廣州港、鹽田港等也均已具備加注能力。

終極燃料方面，預(yù)計(jì)未來會(huì)以甲醇、氨、氫

等能源為主，其中綠色甲醇具備一定先發(fā)優(yōu)勢(shì)。目

前，馬士基公司在綠色甲醇的應(yīng)用與推廣方面相對(duì)

積極，已訂購19艘以上可使用綠色甲醇的雙燃料船

舶，同時(shí)在全球范圍內(nèi)尋找使用碳中和的電制甲醇

或可持續(xù)的生物甲醇，2023年與國(guó)內(nèi)金風(fēng)科技簽訂

了50萬噸/年的綠甲采購協(xié)議，項(xiàng)目可能會(huì)在2026

年投產(chǎn)。除馬士基外，中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)、達(dá)飛集團(tuán)等

公司也已下單不少甲醇雙燃料動(dòng)力船舶。對(duì)部分盈

利性較強(qiáng)的集裝箱船舶而言，盡管綠色甲醇相比于

傳統(tǒng)燃料成本依然較高，但所增加的成本已處于相

對(duì)可接受范圍。

總體而言，航運(yùn)能源低碳轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)長(zhǎng)期性、

復(fù)雜性的系統(tǒng)工程，替代能源的發(fā)展需要綜合考慮

經(jīng)濟(jì)性、上游供應(yīng)能力、技術(shù)成熟度、配套設(shè)施的

發(fā)展、政策法規(guī)的完善、船舶建設(shè)與經(jīng)濟(jì)周期等多

方面因素。在下游產(chǎn)業(yè)的積極推動(dòng)下，國(guó)際航運(yùn)替

代燃料已取得初步發(fā)展，未來向低碳環(huán)保轉(zhuǎn)型的方

向總體明確。根據(jù)多方因素進(jìn)行綜合研判，預(yù)計(jì)至

2050年，各類替代能源將占國(guó)際航運(yùn)燃料的50%以

上，傳統(tǒng)燃料油仍將保持一定份額[7]。

3.3 中國(guó)市場(chǎng)仍有發(fā)展空間，以消化現(xiàn)有產(chǎn)能為主

自 2020 年起，IMO 的限硫政策正式實(shí)施，我

國(guó)也適時(shí)推行燃料油出口退稅政策，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)大量

低硫燃料油產(chǎn)能投產(chǎn)。截至2023年，中國(guó)低硫燃料

油產(chǎn)能已達(dá)3 200萬噸以上，較2021年增長(zhǎng)了58%。

疫情期間國(guó)際航運(yùn)供應(yīng)鏈中斷，價(jià)格高企，2022年

船企與加油商均收獲歷史性高盈利。2023 年，受

原油價(jià)格回調(diào)及國(guó)際航運(yùn)市場(chǎng)低迷影響，低硫船燃

價(jià)格跌幅較國(guó)際油價(jià)更甚。國(guó)際布倫特原油年均價(jià)

同比僅下降17%；舟山港供船年均價(jià)約為621美元/

噸，同比下降21%。受此影響，國(guó)際、國(guó)內(nèi)煉廠生

產(chǎn)及出口低硫船燃的積極性有所下降，我國(guó)燃料油

出口增速放緩，2023年出口1 975萬噸，同比增長(zhǎng)

5.8%，與2021年水平基本持平。預(yù)計(jì)近期內(nèi)隨著全

球經(jīng)貿(mào)增速放緩，疊加國(guó)際航運(yùn)供應(yīng)過剩影響，中

國(guó)航運(yùn)燃料需求將進(jìn)入短暫蟄伏期。目前低硫燃料

油產(chǎn)能開工率尚不足50%，消化現(xiàn)有產(chǎn)能將成為未

來供應(yīng)企業(yè)的主基調(diào)之一。

長(zhǎng)期來看，中國(guó)外貿(mào)船燃市場(chǎng)仍有發(fā)展空間[8]。

目前，華東區(qū)域?yàn)楸６惔技幼⒆钪饕貐^(qū)，占國(guó)

- 12 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

內(nèi)船燃加注總量的55%以上，主要加注港口為舟山

港、上海港等。舟山港作為我國(guó)船加油第一大港與

國(guó)際貿(mào)易貨物吞吐第一大港，2022—2023年與新加

坡港船加油價(jià)差基本維持在3～5美元/噸以內(nèi)，具

備可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力，2023 年舟山港船加油量已突破

700萬噸。同時(shí)，渤海灣區(qū)域、華南區(qū)域船加油市

場(chǎng)發(fā)展亦在逐步推進(jìn)，主要加注港口眾多，包括青

島港、天津港、大連港、日照港、深圳港、廣州

港、廈門港等等。

目前，我國(guó)船加油總量較新加坡港仍有較大差

距，與外貿(mào)貨物規(guī)模尚不匹配。未來，在國(guó)際經(jīng)濟(jì)

貿(mào)易進(jìn)一步增長(zhǎng)的大背景下，隨著地緣政治與大國(guó)

博弈的影響逐漸深化，全球貨物結(jié)構(gòu)與流向或?qū)⒕?/p>

慢重構(gòu)，全球海運(yùn)運(yùn)距與燃料需求持續(xù)提升，中國(guó)

船加油市場(chǎng)或?qū)⒂瓉磉M(jìn)一步發(fā)展。盡管下游航運(yùn)市

場(chǎng)易受諸多因素影響，但若在未來仍能保持上升勢(shì)

頭，預(yù)計(jì)十余年內(nèi)我國(guó)外貿(mào)船燃市場(chǎng)規(guī)模有望突破

3 000萬噸，較2023年增長(zhǎng)50%以上。

4 結(jié)束語

隨著碳中和目標(biāo)的影響在全球范圍內(nèi)逐漸深

化，燃料油供需形勢(shì)從中長(zhǎng)期來看處于下行區(qū)間，

但市場(chǎng)的階段性波動(dòng)較為明顯。特別是國(guó)際航運(yùn)市

場(chǎng)，受航運(yùn)政策與地緣政治影響較大，市場(chǎng)不確定

性與反復(fù)性相對(duì)較強(qiáng)。對(duì)中國(guó)市場(chǎng)而言，盡管短期

內(nèi)可能進(jìn)入短暫蟄伏期，但未來外貿(mào)船加油行業(yè)仍

有較大發(fā)展空間。從遠(yuǎn)期而言，清潔燃料替代是航

運(yùn)市場(chǎng)的主旋律，但傳統(tǒng)燃料仍將在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)

扮演重要角色。

參考文獻(xiàn)

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八面來風(fēng)

2023 年德國(guó)可再生能源產(chǎn)能增長(zhǎng)創(chuàng)紀(jì)錄

據(jù)報(bào)道，2023年德國(guó)安裝了創(chuàng)紀(jì)錄的太陽能和風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)能，但只有太陽能新增裝機(jī)達(dá)到了政府

目標(biāo)，風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)未能達(dá)到。德國(guó)太陽能工業(yè)協(xié)會(huì)（BSW）表示，住宅需求大幅增加推動(dòng)2023年安

裝了超過100萬套新太陽能發(fā)電系統(tǒng)，總?cè)萘窟_(dá)到14吉瓦，同比增長(zhǎng)85%。德國(guó)風(fēng)力發(fā)電協(xié)會(huì)（BWE）

近期表示，風(fēng)電招標(biāo)數(shù)量也有所增加，2023年風(fēng)電總?cè)萘窟_(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的6.4吉瓦（但低于每年10吉瓦的

目標(biāo)）。BWE表示，德國(guó)需要更多法律法規(guī)促進(jìn)電網(wǎng)接入和風(fēng)力發(fā)電的安裝。

2023年可再生能源首次占德國(guó)發(fā)電量和用電量的一半以上。太陽能和氫能研究中心（ZSW）和德

國(guó)能源和水工業(yè)協(xié)會(huì)（BDEW）表示，2023 年可再生能源在德國(guó)總發(fā)電量中所占比例約為53%，而2022

年為44%，同比增長(zhǎng)了11個(gè)百分點(diǎn)。德國(guó)目標(biāo)是2030年使可再生能源占其發(fā)電量的80%，但按照目前

速度，可能無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

摘? 要：全球約21%丙烷用于化工生產(chǎn)。由于北美等地C2產(chǎn)業(yè)鏈利潤(rùn)高于C3，出口丙烷效益優(yōu)于下游生產(chǎn)，

北美和中東地區(qū)成為全球丙烷資源主要輸出地。全球PDH裝置產(chǎn)能的大幅增長(zhǎng)也帶動(dòng)原料丙烷貿(mào)

易增加，助力丙烷價(jià)格高位運(yùn)行，同時(shí)需求增速保持低位。新增PDH裝置主要來自中國(guó)，中國(guó)在

2014—2016年經(jīng)歷了第一輪擴(kuò)能高峰期，2019年開啟第二輪PDH建設(shè)熱潮。未來丙烯整體供應(yīng)遠(yuǎn)

超下游消費(fèi)增速，過剩態(tài)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，直接影響PDH裝置丙烯未來盈利水平。

關(guān)鍵詞：丙烷 PDH裝置 丙烯 供應(yīng) 需求 價(jià)格 毛利

PDH 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

王麗敏，隋謹(jǐn)伊，呂曉東

（中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司，北京 100029）

1 丙烷化學(xué)用途對(duì)其價(jià)格影響的權(quán)重逐漸增加

1.1 丙烷需求將進(jìn)一步提升

丙烷的用途主要分做燃料和化學(xué)用兩大類，近

收稿日期：2023-12-30

作者簡(jiǎn)介：王麗敏，碩士，高級(jí)工程師。目前主要從事化工產(chǎn)品市場(chǎng)研究工作。

通訊聯(lián)系人：王麗敏，wanglm.edri@sinopec.com。

Development Status and Forecast of PDH Industry

Wang Limin，Sui Jinyi，Lyn Xiaodong

（SINOPEC Economic & Technical Research Institute Co., Ltd，Beijing 100029，China）

Abstract: Approximately 21% of propane worldwide is used in chemical production. Due to the higher profits of the

C2 industry chain in North America and other regions compared to C3, and the higher efficiency of exporting propane

compared to downstream production, North America and the Middle East have become the main export destinations

for global propane resources. The significant increase in global PDH production capacity has also driven an increase

in raw material propane trade, helping to maintain high propane prices. At the same time, the growth rate of demand

remains low. The newly added PDH units mainly come from China.China experienced the peak period of the first

round of capacity expansion from 2014 to 2016, and the second round of PDH construction boom began in 2019. The

overall supply of propylene in the future far exceeds the growth rate of downstream consumption, and the surplus

situation is gradually emerging, directly affecting the future profitability level of propylene in PDH units.

Keywords: propane；PDH unit；propylene；supply；demand；price；gross margin

2024 年 2 月·第 9 卷·第 1 期 >> 熱點(diǎn)剖析 <<

石油石化綠色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

70%作為燃料使用。得益于燃料清潔化帶動(dòng)，全球

丙烷消費(fèi)呈逐年上升趨勢(shì)；此外化學(xué)用 PDH 裝置

領(lǐng)域丙烷消費(fèi)相比燃料需求增速較快，占比從2010

引用格式：王麗敏，隋謹(jǐn)伊，呂曉東．PDH 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及預(yù)測(cè) [J]．石油石化綠色低碳，2024，9（01）：13-16+77.

- 14 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

年 2.3% 增至 2023 年的 12%。預(yù)計(jì) 2025 年前全球

PDH裝置投產(chǎn)規(guī)模達(dá)996萬噸/年；PDH用丙烷需

求量繼續(xù)大幅提升，2025 年 PDH 用丙烷占比增至

15.9%，2030年進(jìn)一步增長(zhǎng)至17.7%。2023年全球

丙烷消費(fèi)結(jié)構(gòu)見圖1。

表 1 全球PDH 裝置產(chǎn)能 萬噸 / 年

公司名稱 國(guó)家 2023年

產(chǎn)能

Borealis Kallo N.V. 比利時(shí) 24

PTT Global Chemical Public Company Limited 泰國(guó) 10

Saudi Polyolefins Company 沙特 45

SK Advanced Co Ltd 韓國(guó) 60

Hyosung Corporation 韓國(guó) 40

PETRONAS Chemicals MTBE Sdn. Bhd. 馬來西亞 30

Enterprise Products Operating LLC 美國(guó) 75

Flint Hills Resources, LLC 美國(guó) 83

Advanced Petrochemical Company 沙特 45

Dow Inc. 美國(guó) 75

Hyosung Corporation 韓國(guó) 20

National Petrochemical Industrial Co. 沙特 42

ADNOC Refining Company 阿聯(lián)酋 50

SIBUR Tobolsk LLC 俄羅斯 51

Egyptian Propylene & Polypropylene Company 埃及 40

Hyosung Vietnam Co., Ltd. 越南 25

圖2 丙烷價(jià)格走勢(shì)分析

數(shù)據(jù)來源：標(biāo)普

1 000

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

700

600

500

400

300

200

100

0

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025

年 份

價(jià)格 /（美元 /噸）

價(jià)差 /（美元 /噸）

東北亞丙烯 – 丙烷

西歐 東北亞

圖1 2023年全球丙烷消費(fèi)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)來源：標(biāo)普

人工燃?xì)?2%

煉廠 1%

其他 3%

民用和商用 47%

工業(yè) 7%

發(fā)動(dòng)機(jī)燃料 8%

化學(xué)用裂解

21%

化學(xué)用（PDH）

12%

2 PDH 裝置迎來一輪爆發(fā)式增長(zhǎng)

2.1 全球 PDH 產(chǎn)能現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

截止2023年底，全球PDH裝置產(chǎn)能共2 755萬

噸/年，占丙烯總能力的11%左右。其中東北亞占

69%，主要來自中國(guó)、韓國(guó)；東南亞約占4%，主要

來自泰國(guó)、馬來西亞、越南；北美占12%；中東占

8%；西歐、獨(dú)聯(lián)體合計(jì)占比15%。全球PDH裝置

產(chǎn)能見表1。

1.2 丙烷貿(mào)易呈擴(kuò)大趨勢(shì)

全球的丙烷資源主要來自北美和中東地區(qū)，這

兩個(gè)區(qū)域出口的丙烷占全球貿(mào)易量的 88%。2010

年之前全球丙烷貿(mào)易不到4 000萬噸。由于頁巖油

氣資源開始在美國(guó)開發(fā)，從2012年開始迅速增長(zhǎng)，

2017年美國(guó)超過中東成為全球最大的凈出口國(guó)。預(yù)

計(jì)未來美國(guó)凈出口量仍將保持增長(zhǎng)，到2030年增幅

將達(dá)1 000萬噸左右。中東增長(zhǎng)相對(duì)緩慢，到2030

年增幅不到400萬噸。從丙烷進(jìn)口區(qū)域來看，中國(guó)、

印巴、歐洲、日本、韓國(guó)為主要丙烷進(jìn)口國(guó)家及地

區(qū);其中中國(guó)和印巴是丙烷進(jìn)口增幅最快的國(guó)家，到

2030年，中國(guó)較2023年新增丙烷凈進(jìn)口量800多萬

噸，印巴地區(qū)則為200多萬噸。

1.3 丙烷價(jià)格高位運(yùn)行

丙烷消費(fèi)目前仍以燃料為主，價(jià)格主要按照

熱值定價(jià)，季節(jié)性波動(dòng)很強(qiáng)。又因北美乙烷過于廉

價(jià)，以2023年為例，乙烷北美離岸年均價(jià)低于丙烷

300多美元/噸，以乙烷為原料生產(chǎn)烯烴的經(jīng)濟(jì)性顯

著高于丙烷和石腦油。北美新增與存量裂解裝置均

大量切換乙烷進(jìn)料，將開采出的丙烷向外傾銷，投

資回報(bào)率差異導(dǎo)致丙烷化工需求被擠出。從全球來

看，除中國(guó)外，海外PDH項(xiàng)目非常少。受天然氣價(jià)

格上漲及中國(guó)大量PDH裝置投產(chǎn)的帶動(dòng)，丙烷價(jià)格

近兩年顯著提升。預(yù)計(jì)未來兩年丙烷價(jià)格仍將保持

中高位震蕩。丙烷價(jià)格走勢(shì)分析見圖2。

2024 年.第 1 期 王麗敏，等．PDH 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及預(yù)測(cè) - 15 -

表 2 中國(guó) PDH 裝置分企業(yè)產(chǎn)能 萬噸 / 年

公司名稱 2023 年產(chǎn)能

天津渤化集團(tuán) 60

紹興三圓石化有限公司 45

浙江海越股份有限公司 60

浙江衛(wèi)星石化股份有限公司 90

煙臺(tái)萬華 75

揚(yáng)子江石化（東華能源） 60

未來除中國(guó)外，僅有 Advanced Polyolefins

Company的一套84萬噸/年P(guān)DH裝置在2025年投產(chǎn)。

2.2 國(guó)內(nèi) PDH 產(chǎn)能現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

2013 年中國(guó)第一套 PDH 裝置（天津渤化）投

產(chǎn)，得益于丙烯下游消費(fèi)的高速增長(zhǎng)以及下游產(chǎn)品

生產(chǎn)技術(shù)不斷突破，對(duì)丙烯原料需求日益增加，專

產(chǎn)丙烯的 PDH 裝置受到投資者青睞，2014—2016

年經(jīng)歷了第一輪擴(kuò)能高峰期，至 2016 年產(chǎn)能增至

481萬噸/年。產(chǎn)能停止增長(zhǎng)，消化供應(yīng)存量2年后，

2019年又開啟了第二輪PDH建設(shè)熱潮。截止2023

年底，中國(guó)PDH裝置產(chǎn)能共1 752萬噸/年。已建成

的PDH裝置原料丙烷絕大多數(shù)來自中東和美國(guó)，只

有少量裝置，如浙江石化的PDH原料來自煉廠輕烴

整合資源。

PDH產(chǎn)能發(fā)展初期，丙烯下游企業(yè)如浙江衛(wèi)星、

天津渤化等為保障穩(wěn)定的丙烯原料來源，向上游發(fā)

展，補(bǔ)齊 C3產(chǎn)業(yè)鏈。近期 PDH 裝置的規(guī)劃建設(shè)多

數(shù)為 C3全產(chǎn)業(yè)鏈的配套一體化建設(shè)。中國(guó) PDH 裝

置分企業(yè)產(chǎn)能見表2。

2023年之后，PDH投產(chǎn)及在建項(xiàng)目22個(gè)，共

計(jì)957萬噸/年，規(guī)劃項(xiàng)目產(chǎn)能340萬噸/年。中國(guó)

PDH裝置未來新增產(chǎn)能見表3。

表 3 中國(guó) PDH 裝置未來新增產(chǎn)能 萬噸 / 年

公司名稱 路線 能力 投產(chǎn)年份 備注

東華能源茂名 PDH 60 2024 年 在建

泉州國(guó)亨化學(xué)有限公司 PDH 66 2024 年 在建

臺(tái)塑寧波 PDH 60 2024 年 在建

浙江圓錦新材料有限公司 PDH 75 2024 年 在建

金能科技新材料 PDH 90 2024 年 在建

公司名稱 2023 年產(chǎn)能

山東神馳石化 20

寧波?；邢薰荆|華能源） 126

河北海偉集團(tuán) 50

東莞巨正源科技有限公司 60

福建美得石化有限公司 66

浙江石化 60

浙江華泓新材料有限公司 45

金能科技新材料 90

寧夏潤(rùn)豐新材料科技有限公司 30

安慶泰恒發(fā)石油化工有限公司 20

斯?fàn)柊睿ㄟB云港） 70

齊翔騰達(dá) 70

淄博海益精細(xì)化工 25

鑫泰石化 30

山東天弘化學(xué) 45

遼寧寶來 60

遠(yuǎn)東科技 15

上海華誼（欽州） 75

巨正源 60

江蘇延長(zhǎng)中燃化學(xué) 60

山東濱化 60

利華益維遠(yuǎn)化學(xué)股份有限公司 60

浙江華弘新材料 45

江蘇瑞盛新材料科技有限公司 60

東華能源茂名 60

合計(jì) 1 752

續(xù)表 續(xù)表

公司名稱 國(guó)家 2023年

產(chǎn)能

HMC Polymers Co Ltd 泰國(guó) 31

BASF SONATRACH PropanChem S.A. 西班牙 41

Taekwang Industrial Co Ltd 韓國(guó) 30

Al Waha Petrochemicals Co. 沙特 45

PETRONAS Chemicals MTBE Sdn. Bhd. 馬來西亞 8

Dow Inc. 美國(guó) 15

Enterprise Products Operating LLC 美國(guó) 75

Grupa Azoty Polyolefins SA 波蘭 43

其他 中國(guó) 1 752

合計(jì) 2 755

- 16 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

3 未來丙烯消費(fèi)增速低位運(yùn)行

3.1 全球丙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

自 2015 年以來，受亞洲等發(fā)展中國(guó)家及地

區(qū)丙烯需求高速增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，全球擴(kuò)能節(jié)奏與

亞洲等發(fā)展中國(guó)家?guī)缀跻恢?。世界丙烯產(chǎn)能經(jīng)歷

2015—2016年快速擴(kuò)張、2017年短暫放緩后再加速，

2021—2022年新增產(chǎn)能接連創(chuàng)歷史新高，預(yù)計(jì)2023

年全球丙烯新增再創(chuàng)新高。2016—2020年，全球丙

烯新增產(chǎn)能近2 500萬噸/年，較2011—2015新增產(chǎn)

能增加近40%；2021—2023年新增產(chǎn)能依然強(qiáng)勁，

超1 900萬噸/年，全球丙烯產(chǎn)能擴(kuò)張規(guī)模空前。從

全球原料結(jié)構(gòu)可看出，近幾年由于 PDH 裝置的大

規(guī)模投產(chǎn)，煉油丙烯、石腦油裂解丙烯占比下降明

顯；PDH路線占比則從2015年的6.7%提升至2023

年的11%。從區(qū)域發(fā)展來看，隨著大型煉化、PDH

和煤化工項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn)，東北亞地區(qū)丙烯原料更

為豐富；北美地區(qū)乙烯原料輕質(zhì)化，大量乙烷裂解

裝置投產(chǎn)，而C3利潤(rùn)小于C2，利潤(rùn)差約150～200

美元/噸，石腦油原料和PDH路線的丙烯新增較少；

中東雖然輕烴資源富裕，但石腦油裂解路線仍為地

區(qū)內(nèi)的占比最大的生產(chǎn)路線。

未來五年，全球新增丙烯產(chǎn)能仍集中在東北亞

地區(qū)，擴(kuò)能速度將有所放緩；全球丙烯消費(fèi)增速仍

在3%～4%區(qū)間低位運(yùn)行。

3.2 中國(guó)丙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

近幾年，在中國(guó)丙烯及下游市場(chǎng)高需求增速驅(qū)

動(dòng)下，企業(yè)競(jìng)相投資丙烯產(chǎn)業(yè)鏈，自2018年起再次

掀起一輪新擴(kuò)能高潮，本輪擴(kuò)能規(guī)模創(chuàng)歷史新高。

從裝置結(jié)構(gòu)占比來看，2018—2023 年P(guān)DH 由14%

提高至27%左右；而煉油和石腦油傳統(tǒng)路線占比由

61% 下降到 55% 左右；MTO、CTO 由于成本原因

2021年后投產(chǎn)項(xiàng)目相繼推遲或退出，導(dǎo)致其占比有

所下降。

2016—2020年，國(guó)內(nèi)丙烯消費(fèi)年均增速約8.5%，

同比略高0.8個(gè)百分點(diǎn)，仍高于同期GDP年均增速，

處于高速增長(zhǎng)期；2021—2023年，受下游消費(fèi)低迷

等因素影響，丙烯消費(fèi)增速低位運(yùn)行。

丙烯下游需求以聚丙烯為主，近幾年聚丙烯

對(duì)丙烯需求占比呈上升之勢(shì)，2020年超過70%，至

2023年依然維持70%高占比。2016—2020年，下游

聚丙烯新建裝置大規(guī)模投產(chǎn)，凈增產(chǎn)能超過 1 900

萬噸 / 年。經(jīng)分析，丙烯消費(fèi)增長(zhǎng)的主要原因是終

端消費(fèi)拉動(dòng)，這也較大刺激了丙烯下游產(chǎn)品需求增

長(zhǎng)。一是聚丙烯價(jià)格處于十年來低位，催生部分替

代需求，如對(duì)木制、金屬制、玻璃制品的替代；同

時(shí)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，舊料生產(chǎn)成本上升，中國(guó)禁止

進(jìn)口廢舊塑料的政策紅利驅(qū)動(dòng)下，新料消費(fèi)大幅提

升。二是近幾年，餐飲外賣市場(chǎng)規(guī)模以20%以上的

增速持續(xù)發(fā)展壯大。三是快遞業(yè)的發(fā)展及塑料包裝

升級(jí)對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬共同支撐包裝行業(yè)保持較快

增長(zhǎng)。四是汽車輕量化、家電等行業(yè)對(duì)注塑專用料

的需求也穩(wěn)步增加。

經(jīng)過本輪丙烯產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)張，從下游產(chǎn)品的產(chǎn)能

滿足率來看，除異辛醇、乙丙橡膠這樣的小產(chǎn)品存

在少量缺口外，其他主要下游產(chǎn)品均已出現(xiàn)產(chǎn)能過

剩。PP 新增產(chǎn)品多數(shù)為大宗產(chǎn)品，同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)激

烈，中國(guó)仍存在一定量的高端聚乙烯以及有套利空

間的大宗聚丙烯進(jìn)口。

4 PDH 裝置丙烯毛利轉(zhuǎn)正的壓力巨大

PDH 項(xiàng)目的逐漸增多成為原料丙烷價(jià)格上漲

的一個(gè)主要因素，下游丙烯產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，丙烯需

求增速逐漸走低，導(dǎo)致丙烯價(jià)格低位，原料端及產(chǎn)

品端的雙重?cái)D壓使 PDH裝置毛利自2021年下半年

以來基本為負(fù)，裝置盈利水平堪憂。近年中國(guó)丙烯

PDH裝置稅前毛利見圖3。

5 結(jié)語

PDH裝置作為丙烯專產(chǎn)裝置，建議靈活安排生

公司名稱 路線 能力 投產(chǎn)年份 備注

福建美得石化有限公司 PDH 90 2024 年 在建

振華石油化工有限公司 PDH 100 2024 年 在建

浙江衛(wèi)星石化股份有限公司 PDH 90 2024 年 在建

浙江海越股份有限公司 PDH 60 2025 年 規(guī)劃

廣東鵬尊能源（湛江） PDH 45 2025 年 規(guī)劃

廣東湛江東海島項(xiàng)目 PDH 30 2025 年 規(guī)劃

延長(zhǎng)石油 PDH 60 2025 年 規(guī)劃

山東中海精細(xì)化工有限公司 PDH 40 2025 年 規(guī)劃

利華益維遠(yuǎn)化學(xué)股份有限公司 PDH 60 2025 年 規(guī)劃

江蘇瑞恒新材料科技有限公司 PDH 45 2026 年 規(guī)劃

合計(jì) 957

續(xù)表

（下轉(zhuǎn)第 77 頁）

摘? 要：近年來我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但多晶硅和光伏電池制造過程中會(huì)產(chǎn)生大量含氟廢水，且污水處理排

放含氟標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，因此光伏廢水處理成為光伏企業(yè)工藝升級(jí)的重點(diǎn)領(lǐng)域。該文總結(jié)了現(xiàn)有的含氟

廢水處理技術(shù)，對(duì)各類含氟廢水處理技術(shù)進(jìn)行了多維度對(duì)比，并從企業(yè)角度探討了高效、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)

化的含氟廢水處理方法；分析了混凝沉淀法和混凝吸附法最新工藝處理流程及效果，提出了含氟廢水

處理工藝發(fā)展方向，對(duì)我國(guó)光伏企業(yè)升級(jí)污水治理工藝、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和提質(zhì)增效具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：多晶硅 光伏 含氟廢水處理 環(huán)保 混凝沉淀法

光伏產(chǎn)業(yè)含氟廢水及工業(yè)處理方法進(jìn)展

王廣磊

（北京恩菲環(huán)保股份有限公司，北京 100089）

收稿日期：2023-11-07

作者簡(jiǎn)介：王廣磊，學(xué)士，注冊(cè)安全工程師。長(zhǎng)期從事 HSE、環(huán)境工程、給排水工程及管理等方面研究。

通訊聯(lián)系人：王廣磊，13311402360@163.com。

2005—2023年我國(guó)光伏行業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)

The Problem of Fluorine-containing Wastewater in the Photovoltaic Industry

and the Progress of Industrial Treatment Methods

Wang Guanglei

（Beijing Enfei Environmental Protection Co., Ltd，Beijing，100089，China）

Abstract: A large amount of fluorine-containing wastewater is generated during the manufacturing process of

polycrystalline silicon and photovoltaic cells. Currently, the discharge standards for fluorine-containing wastewater

treatment are becoming increasingly strict, which increases the difficulty of photovoltaic wastewater treatment.

Upgrading wastewater treatment processes is crucial for photovoltaic enterprises. This article summarizes the

fluorine-containing wastewater treatment technologies, compares the technologies from multiple dimensions, and

explores efficient, economical, and industrialized methods for treating fluorine-containing wastewater from the

perspective of enterprises, and analyzes the fluorine-containing wastewater improvement treatment processes of

representative enterprises. This article puts forward the development direction of fluorine-containing wastewater

treatment process, which has reference significance for China's photovoltaic enterprises to upgrade their sewage

treatment processes and improve quality and efficiency.

Keywords: polycrystalline silicon；photovoltaics；fluorine containing wastewater treatment；environment

protection；coagulant sedimentation

模持續(xù)擴(kuò)大[1]。2009年我國(guó)成為世界最大的光伏電

2024 年 2 月·第 9 卷·第 1 期 >> 專家觀點(diǎn) <<

石油石化綠色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

引用格式：王廣磊．光伏產(chǎn)業(yè)含氟廢水及工業(yè)處理方法進(jìn)展 [J]．石油石化綠色低碳，2024，9（01）：17-21+44.

- 18 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

池生產(chǎn)國(guó)，2013年起光伏安裝市場(chǎng)規(guī)模躍居世界第

一，至今仍在全球光伏市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位；既是光

伏電池和組件的主要生產(chǎn)國(guó)，也是安裝容量最大的

國(guó)家[2]。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)分為上、中、下游三端，其

中上游產(chǎn)業(yè)制備多晶硅類原材料，中游產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)光伏

組件，下游產(chǎn)業(yè)研發(fā)應(yīng)用級(jí)產(chǎn)品。目前我國(guó)光伏企

業(yè)在上、中游已居全球龍頭地位，多晶硅、多晶電

池及相關(guān)光伏組件產(chǎn)量巨大。多晶硅是光伏行業(yè)的

基石原料、光伏電池是光伏系統(tǒng)的核心部件[3]。多

晶硅和光伏電池制造過程產(chǎn)生大量難處理的含氟廢

水對(duì)環(huán)境造成威脅，受到企業(yè)和政府的重點(diǎn)關(guān)注。

含氟廢水不僅會(huì)污染環(huán)境，而且會(huì)腐蝕設(shè)備、

加快設(shè)備折舊、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)大體量含

氟廢水的高效、低成本處理是企業(yè)面臨的難題 [4]。

該文介紹我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)含氟廢水工業(yè)化處理主要技

術(shù)和未來發(fā)展方向，分析廢水處理工藝企業(yè)改良成

功經(jīng)驗(yàn)及實(shí)施效果，以期為我國(guó)光伏企業(yè)實(shí)現(xiàn)含氟

廢水經(jīng)濟(jì)、高效、工業(yè)化處理提供借鑒。

1 含氟廢水來源

根據(jù)目前工藝，難處理含氟廢水集中在多晶硅

和電池片生產(chǎn)兩環(huán)節(jié)產(chǎn)生，每生產(chǎn)一噸多晶硅即產(chǎn)

生四噸廢水。針對(duì)我國(guó)如此體量并持續(xù)擴(kuò)張的光伏

產(chǎn)業(yè)，廢水處理問題應(yīng)引起高度重視。

1.1 多晶硅制造環(huán)節(jié)

多晶硅是制備單晶硅和光伏電池的原材料 [5]，

為減少晶體硅對(duì)太陽能吸附的影響以提高效能，需

要去除晶硅中的磷硅玻璃。目前的方法是將晶體硅

片浸入氫氟酸中，使磷玻璃溶解成可溶性六氟硅酸

鹽并去除。該過程產(chǎn)生大量含有氫氟酸的廢水，同

時(shí)還伴有含量較高的氯離子，嚴(yán)重腐蝕相關(guān)生產(chǎn)設(shè)

備，降低企業(yè)安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 電池片制造環(huán)節(jié)

光伏電池片生產(chǎn)線在制絨、刻蝕等工序使用大

量氫氟酸，該環(huán)節(jié)產(chǎn)生廢水含氟濃度較高[6]。同時(shí)，

硅片堿洗步驟中用到氫氧化鉀會(huì)產(chǎn)生堿性廢水，酸

洗、刻蝕和擴(kuò)孔步驟用到鹽酸、硫酸及硝酸會(huì)產(chǎn)生

酸性廢水，脫銀步驟用到氨水產(chǎn)生含氨廢水；此

外，在生產(chǎn)過程中用到的部分原輔材料為有機(jī)物，

如異丙醇、切割液等會(huì)產(chǎn)生有機(jī)廢水，因此該環(huán)節(jié)

含氟廢水組成更加復(fù)雜。

2 含氟廢水危害及特點(diǎn)

《人群總攝氟量》（WS/T 87—2016）規(guī)定：8～16

周歲人群氟攝入量上限值為2.4 mg/d；大于16周歲

為3.5 mg/d。廢水中的氟化物在自然環(huán)境中難以分

解，如不能有效處理，排放后會(huì)積存在土壤中最終

滲入地下水。氟化物超標(biāo)的飲用水可能使兒童甲狀

腺激素紊亂和大腦發(fā)育不全，大大增加成年人患血

液疾病、腸炎甚至癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)氟化物超標(biāo)也

會(huì)導(dǎo)致植物逐漸枯萎甚至死亡。

由于各光伏企業(yè)的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品不盡相同，

產(chǎn)生的廢水水質(zhì)也存在差異，但總體具有如下特點(diǎn)：

（1）含氟量極高[7]。在表面制絨及濕法蝕刻工

序中會(huì)使用氫氟酸，廢水中氟離子濃度高達(dá)400～

1 000 mg/L，部分高氟廢水的氟離子含量最高可達(dá)

50 000 mg/L。

（2）產(chǎn)生量極大。電池片生產(chǎn)屬于高耗水行

業(yè)，每生產(chǎn) 1 MW 太陽能電池片，需消耗原水約

700～800 t。

（3）污染物組分復(fù)雜，可生化性差。電池片生

產(chǎn)過程中會(huì)使用氫氟酸、硝酸、硫酸、異丙醇等，

這些材料及反應(yīng)物均進(jìn)入生產(chǎn)廢水中，導(dǎo)致成分

極其復(fù)雜，有機(jī)物可達(dá)3 000 mg/L，懸浮物可達(dá)約

1 000 mg/L[8]，較難進(jìn)行生化處理。

（4）酸堿性較強(qiáng)，對(duì)設(shè)備具有強(qiáng)腐蝕性。制備

過程堿洗、酸洗工藝復(fù)雜，其中堿性廢水pH≥14，

而酸性廢水pH≤1。

3 廢水處理方法

鑒于含氟廢水的高度危害性，國(guó)家和地方（四

川、山東、河南等省市）均出臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格要求排

放廢水氟離子濃度最高限在1.0～20.0 mg/L。污水

排放氟含量限值詳見表1。

目前含氟廢水處理技術(shù)按作用原理主要分為化

學(xué)沉淀、混凝沉淀、物理吸附、膜分離、電化學(xué)、

微生物[9]六類。

（1）化學(xué)沉淀法

高濃度含氟廢水通常采用化學(xué)沉淀法處理。通

過向廢水中添加沉淀劑與氟離子反應(yīng)生成氟化鈣，

沉淀后過濾去除氟。常用的沉淀劑有熟石灰、生石

灰、碳酸鈣、可溶性鈣鹽等。實(shí)驗(yàn)室提出使用工業(yè)

廢棄的硫酸鈣污泥作為沉淀劑，實(shí)現(xiàn)廢物利用并進(jìn)

2024 年.第 1 期 王廣磊．光伏產(chǎn)業(yè)含氟廢水及工業(yè)處理方法進(jìn)展 - 19 -

一步降低成本，目前現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)具備工業(yè)化可行性[10]。

（2）混凝沉淀法

通過添加混凝劑將氟離子凝聚成沉淀物，然后

將其從廢水中分離。該方法使用無機(jī)混凝劑（如氯

化鋁）或有機(jī)混凝劑（如聚丙烯酰胺），適用于大

規(guī)模處理。雖然原理簡(jiǎn)明、工藝簡(jiǎn)單，但絮凝劑、

混凝劑用量大時(shí)成本增加，因此常用于處理較低濃

度（＜20 mg/L）含氟廢水。

（3）物理吸附法

適合含氟廢水的深度處理，高效、簡(jiǎn)單、出水

穩(wěn)定。吸附劑通過吸附或離子交換去除廢水中氟離

子，并可在一定條件下恢復(fù)吸附能力以循環(huán)利用，

但吸附效率降低不可避免。常用吸附劑包括鋁基吸

附劑、鈣基吸附劑、氫氧化物、勃姆石、石墨、活

性炭以及離子交換樹脂等 [11]。近期，韓國(guó)科學(xué)技

術(shù)學(xué)院先進(jìn)復(fù)合材料研究所提出用聚偏氟乙烯和勃

姆石浸涂三聚氰胺海綿來去除半導(dǎo)體廢水中的氟離

子，實(shí)驗(yàn)表明去除率可高達(dá)95.5%[12]。

（4）膜分離法

適用于高濃度氟離子廢水，主要技術(shù)手段包括納

米過濾、反滲透技術(shù)以及電滲透技術(shù)。通常情況下，

這三種技術(shù)組合被用于處理復(fù)雜的含氟污染問題。膜

分離對(duì)氟化物有很高的去除效率，但后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成

本高，僅有極少數(shù)更高標(biāo)準(zhǔn)建廠廠家使用該技術(shù)。

目前實(shí)驗(yàn)室研究提出一種新的膜過濾技術(shù)——膠束

強(qiáng)化超濾法（MEUF），該方法配合表面活性劑產(chǎn)生

膠束，膠束被超濾膜保留，搭配不同的表面活性劑

濃度，可進(jìn)一步提高氟離子去除效率[13]。

（5）電化學(xué)法

主要包括電絮凝方法和電滲析方法[14]。電絮凝

法中金屬電極電解產(chǎn)生金屬離子，與氟離子結(jié)合產(chǎn)

生凝聚，是絮凝的電法實(shí)現(xiàn)；電滲析法是利用電壓

差配合選擇性離子交換膜，使溶液中的離子定向運(yùn)

動(dòng)分離。電化學(xué)方法對(duì)于電極材料性能具有較高要

求，當(dāng)處理規(guī)模較大時(shí)耗電耗能嚴(yán)重，大大增加處

理成本。

（6）微生物處理技術(shù)

特定微生物群生長(zhǎng)過程中通過吸附、吸收、代

謝及氧化等作用將有機(jī)氟化物轉(zhuǎn)化為無機(jī)氟化物，

再結(jié)合沉淀、吸附方法將氟化物去除。該法污染

小、處理效率高，但微生物存活對(duì)環(huán)境要求高，因

此處理周期長(zhǎng)。目前研發(fā)微生物基的絮凝劑、利用

微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀同步除氟等是該方法的重要

研究方向。

以上為含氟廢水的基礎(chǔ)處理方法，核心都是

通過物理、化學(xué)或生物方法使氟化物析出后過濾去

除。在工業(yè)化廢水處理過程中，企業(yè)常根據(jù)不同場(chǎng)

景和要求組合使用。各方法特點(diǎn)總結(jié)如表2所示。

工業(yè)化廢水處理需要綜合考慮效率、成本和

廢水特點(diǎn)，將多種方法組合使用以達(dá)到低成本、高

效率的處理目標(biāo)，其中“化學(xué)沉淀法＋混凝法”和

“混凝沉淀法＋物理吸附法”復(fù)合工藝是企業(yè)較為

常用方法。該文對(duì)上述兩類復(fù)合工藝改進(jìn)的實(shí)施案

例開展了進(jìn)一步的調(diào)查研究，為企業(yè)升級(jí)廢水處理

技術(shù)方案提供參考。

4 含氟廢水工業(yè)化處理改進(jìn)實(shí)例

4.1 基于硫酸鈣污泥的化學(xué)混凝沉淀新工藝

化學(xué)沉淀法除氟需要消耗大量的鈣化合物材

表 1 國(guó)家和地方污水排放氟含量限值

級(jí)別 代碼 標(biāo)準(zhǔn)名稱 類別 mg/L

國(guó)家 GB8978-1996 污水綜合排放

標(biāo)準(zhǔn)

一級(jí) 10

二級(jí) 10

三級(jí) 20

國(guó)家 GB30484-2013 電池工業(yè)污染物

排放標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)有企業(yè) 10

新建企業(yè) 8

國(guó)家 GB3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量

標(biāo)準(zhǔn)

Ⅰ–Ⅲ類 1

Ⅳ–Ⅴ類 1.5

四川省 DB 51/190-93 四川省污染物

排放標(biāo)準(zhǔn)

一級(jí) 10

二級(jí) 15

三級(jí) 20

山東省 DB37/3416.4-2018

流域水污染物綜

合排放標(biāo)準(zhǔn)第四

部分：海河流域

一級(jí) 2

二級(jí) 3

河南省 DB41/2087-2021 黃河流域水

污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

一級(jí) 2

二級(jí) 2

天津市 DB12/599-2015 城鎮(zhèn)污水處理廠

污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

A 標(biāo)準(zhǔn) 1.5

B 標(biāo)準(zhǔn) 1.5

C 標(biāo)準(zhǔn) 1.5

江蘇省 DB32/ 4440-2022 城鎮(zhèn)污水處理廠

污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 最高限 1.5

- 20 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

料，采用工業(yè)廢棄物硫酸鈣污泥替代氯化鈣和石灰

石除氟可以大大降低企業(yè)水處理成本。由于企業(yè)所

在地原料價(jià)格上漲，成都某光伏企業(yè)以硫酸鈣污泥

作為沉淀劑[10]，采用“三級(jí)物化除氟＋兩級(jí)A/O除

氮”工藝實(shí)現(xiàn)廢水中高濃度氟和氮同步處理，流程

如圖1所示。

該企業(yè)廢水處理站的進(jìn)水氟離子濃度379.0～

698.9 mg/L，在一級(jí)物化反應(yīng)池中投加硫酸鈣污泥，

表 2 含氟廢水處理技術(shù)方法對(duì)比

類別 技術(shù)方法 適用條件 常用材料 新型材料 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 處理效果 /

（mg/L）

工業(yè)化

應(yīng)用 升級(jí)方向

基礎(chǔ)

方法

化學(xué)

沉淀法

大規(guī)模、

高濃度

生石灰、熟石

灰、氯化鈣 硫酸鈣污泥 工藝簡(jiǎn)單、

成本低 難以一次達(dá)標(biāo) 20.0 ～ 30.0 多 低成本沉淀劑

研發(fā)

混凝

沉淀法

大規(guī)模、

低濃度

氯化鋁、聚丙

烯酰胺

改性有機(jī)混凝劑，

微生物類混凝劑 工藝簡(jiǎn)單 成本高 1.5 ～ 10.0 少 低成本、高效

混凝劑研發(fā)

物理

吸附法

大規(guī)模、

低濃度

金屬基、碳基

吸附劑、生物

質(zhì)吸附等

納米材料、吸附

樹脂、離子交換

樹脂、復(fù)合材料

工藝簡(jiǎn)單、

除氟效果好

吸附劑恢復(fù)后

效率變低，成

本較高

＜ 1.0 少 高效、弱衰減

吸附劑研發(fā)

膜分離

技術(shù)

復(fù)雜含氟

廢水

反滲透膜、納

米膜

高分子分離膜、

膠束強(qiáng)化超濾

不引入雜質(zhì)

離子、除氟

效果好

膜污染、結(jié)垢

難維護(hù)，能耗

較高，成本極

高

＜ 1.0 少 高效、易清洗

分離膜研發(fā)

電凝聚

技術(shù)

廢水組成

要求高 Al/C/Fe 復(fù)合電極 不引入雜質(zhì)

離子

電極損耗，

能耗高 ＜ 1.0 少 高性能電極材

料研發(fā)

微生物

處理技術(shù)

有機(jī)含氟

廢水 產(chǎn)絮菌 鈣沉淀同步反硝

化細(xì)菌

可處理有機(jī)

含氟廢水

時(shí)間長(zhǎng)，環(huán)境

條件要求高 1.5 ～ 15.0 少 新型菌株培養(yǎng)

復(fù)合

工藝

化學(xué)混凝

沉淀工藝

大規(guī)模、

高濃度、

分級(jí)處理

復(fù)合 復(fù)合

分級(jí)處理，

兼顧效果和

成本

產(chǎn)物回收困難 ＜ 1.0 多 方法升級(jí)、

降本增效

混凝沉淀

– 物理吸

附工藝

大規(guī)模、

高濃度、

分級(jí)處理

復(fù)合 復(fù)合

分級(jí)處理，

兼顧效果和

成本

產(chǎn)物回收困難 ＜ 1.0 多 方法升級(jí)、

降本增效

圖1 企業(yè)硫酸鈣污泥化學(xué)混凝沉淀工藝流程

硫酸鈣污泥 NaOH

調(diào)節(jié)池

事故池

一級(jí)沉淀池

污泥池

生化沉淀池

污泥脫水

清水池

泥餅外運(yùn)

達(dá)標(biāo)排放

一級(jí)反應(yīng)池 二級(jí)沉淀池 三級(jí)沉淀池

泥餅外運(yùn)

二級(jí)缺氧池三期

三級(jí)缺氧池三期 一級(jí)缺氧池三期

二級(jí)好氧池三期 一級(jí)好氧池三期 一級(jí)缺氧池三期 中間水池

二級(jí)好氧池四期 一級(jí)好氧池四期

污泥脫水 污泥池

二級(jí)反應(yīng)池 三級(jí)反應(yīng)池

補(bǔ)碳劑

污泥回流

內(nèi)回流 內(nèi)回流

除氟劑 PAC PAM 除氟劑 PAC PAM

污水管道

污泥管道

示例

2024 年.第 1 期 王廣磊．光伏產(chǎn)業(yè)含氟廢水及工業(yè)處理方法進(jìn)展 - 21 -

鈣離子與氟離子反應(yīng)形成氟化鈣沉淀并在一級(jí)物化

沉淀池去除，該階段97%的氟離子被去除，出水氟

離子濃度可降低到10.0 mg/L。在二級(jí)物化反應(yīng)池中

使用混凝劑、絮凝劑等二次去除氟離子，沉淀物流

入二級(jí)物化沉淀池沉淀除氟。根據(jù)前兩級(jí)物化的處

理效果，若氟離子濃度仍未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在三級(jí)

物化反應(yīng)池中繼續(xù)使用除氟劑、聚合氯化鋁（PAC）

與聚丙烯酰胺（PAM）藥劑深度處理，經(jīng)過二、三

級(jí)物化深度處理后，可以實(shí)現(xiàn)氟離子濃度＜7.0 mg/L

穩(wěn)定出水，符合《四川省污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

該企業(yè)處理廢水35萬t，利用硫酸鈣污泥2 334 t，

分別節(jié)省氯化鈣和石灰石407 t和711 t，相當(dāng)于減

少二氧化碳排放633 t。每噸水降本2.3元，降本共

計(jì)80.5萬元。所以采用硫酸鈣污泥代替化學(xué)劑實(shí)現(xiàn)

工業(yè)化除氟，可實(shí)現(xiàn)降本增效且有利于化工產(chǎn)業(yè)聯(lián)

合，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和產(chǎn)業(yè)效應(yīng)。

4.2 基于納米材料的混凝沉淀—物理吸附新工藝

2023年受河流氟化物容量不足影響，南京某企

業(yè)氟排放標(biāo)準(zhǔn)被提高至穩(wěn)定小于1.0 mg/L，其污水

處理單元亟需升級(jí)除氟工藝，嘗試采用混凝沉淀—

納米材料吸附工藝進(jìn)行深度除氟。采用的吸附材

料為鋯納米復(fù)合吸附材料，可對(duì)氟離子進(jìn)行選擇性

吸附[15]。

該企業(yè)進(jìn)水口氟離子含量為4.0～5.5 mg/L，在

混凝沉淀池中加入NaOH調(diào)節(jié)pH至堿性，添加PAC

和PAM形成聚鋁絮體，沉淀或捕集后去除水中氟化

物沉淀，混凝沉淀處理過后的廢水中氟離子含量降

至2.6～5.1 mg/L。經(jīng)過初步處理的廢水進(jìn)入納米材

料吸附系統(tǒng)，二次處理后出水可穩(wěn)定低于1.0 mg/L。

吸附結(jié)束后，使用NaOH（4%）在15～50 ℃下對(duì)

納米吸附材料進(jìn)行脫附處理以循環(huán)利用，前期脫附

率可達(dá)100%，后續(xù)效率隨循環(huán)次數(shù)下降。

該企業(yè)2023年5—7月處理廢水280萬t，混凝沉

淀步驟運(yùn)行成本0.996元/t，吸附及脫附步驟運(yùn)行成本

約0.970元/t，合計(jì)1.966元/t，成本總計(jì)550.5萬元。

化學(xué)混凝沉淀法和混凝沉淀—物理吸附方法是

典型含氟廢水工業(yè)處理方法，兩者在應(yīng)用場(chǎng)景、技

術(shù)特點(diǎn)和升級(jí)發(fā)展方向上存在差異?；瘜W(xué)混凝沉淀

工藝常用作濃度≥20.0 mg/L含氟廢水處理，需要

消耗大量鈣化合物沉淀氟離子，且沉淀物回收處理

難度大，因此企業(yè)改良方向?yàn)榈统杀?、環(huán)保型沉淀

劑研發(fā)；混凝沉淀—物理吸附工藝用作濃度≤20.0

mg/L含氟廢水處理，其吸附材料的吸附效率會(huì)隨循

環(huán)次數(shù)增加而衰減，同時(shí)吸附材料的后處理也是難

點(diǎn)之一，因此企業(yè)改良方向?yàn)楦咝Лh(huán)保、生命周期

長(zhǎng)的吸附材料研發(fā)。

5 結(jié)論

（1）氟離子對(duì)人類健康和植物生長(zhǎng)造成威脅，

各地對(duì)水中氟離子最高限含量要求在1.0～20.0 mg/L

不等。光伏產(chǎn)業(yè)廢水含氟量高、體量巨大，含氟廢

水的高效、低成本處理對(duì)光伏企業(yè)意義重大。

（2）含氟廢水處理技術(shù)有化學(xué)沉淀、混凝沉淀、

物理吸附、膜分離、電化學(xué)、微生物等，目前工業(yè)

化處理方面化學(xué)沉淀、混凝沉淀、物理吸附方法復(fù)

合工藝出水能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，其余方法實(shí)現(xiàn)

工業(yè)化有待進(jìn)一步完善。

（3）隨著標(biāo)準(zhǔn)日漸嚴(yán)格，急需探索新的光伏廢

水處理工藝，主要瓶頸在于新材料的研發(fā)和應(yīng)用。

通過降低材料成本、增加處理效率、實(shí)現(xiàn)環(huán)?；厥?/p>

以推進(jìn)新材料從實(shí)驗(yàn)研究走向企業(yè)工業(yè)化應(yīng)用，是

含氟廢水處理工藝進(jìn)一步發(fā)展的必由之路。

圖2 企業(yè)納米材料混凝沉淀—物理吸附工藝流程

廢水 達(dá)標(biāo)

排放

反沖洗水

原水槽 砂濾罐 排水池

酸化槽

混凝沉淀池

污泥處理

系統(tǒng)

保安過濾器 除氟

吸附系統(tǒng)

脫附液儲(chǔ)罐

中間水池

脫附濃液

脫附劑

鹽酸

脫附稀液

液堿、PAC、PAM

（下轉(zhuǎn)第 44 頁）

摘? 要：介紹了傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)工藝，通過不同的改善方法增強(qiáng)了鐵基芬頓體系的反應(yīng)性能，添加螯合劑等試

劑以擴(kuò)大其適用pH值的范圍，并加速Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+的轉(zhuǎn)化速率。開發(fā)非均相體系，克服均相體

系中鐵離子的析出沉淀、pH值適用范圍小的缺點(diǎn)，同時(shí)與電化學(xué)、微生物降解等工藝結(jié)合，提高

體系的催化性能。

關(guān)鍵詞：鐵基芬頓體系 螯合劑 非均相反應(yīng)體系 電化學(xué)反應(yīng) 微生物降解 催化性能

鐵基芬頓體系的研究進(jìn)展

孫夢(mèng)穎

（中國(guó)石化揚(yáng)子石化分公司，江蘇南京 211500）

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、化學(xué)工業(yè)和人類活動(dòng)的迅速發(fā)

展，產(chǎn)生大量化學(xué)品并對(duì)環(huán)境和人類造成影響。面

對(duì)愈發(fā)嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題，傳統(tǒng)的水處理工藝已

不能滿足現(xiàn)代節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的要求。有毒、

難降解的有機(jī)污染物（如有機(jī)鹵化物、二噁英等）

引起的環(huán)境問題已經(jīng)對(duì) 21 世紀(jì)的人類福祉和發(fā)展

構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。對(duì)于利用生物處理方法降解效果

較差的有機(jī)物，直接氧化法可以獲得較高的降解效

率。在直接氧化法工藝中，對(duì)于特定的污染物選擇

合適的降解氧化工藝都需要考慮污染負(fù)荷、工藝限

制和操作條件等關(guān)鍵因素，將增加操作成本。

高級(jí)氧化工藝（AOPs）能夠替代原有的直接

氧化工藝，降解生物法難以處理的有機(jī)化合物。

AOPs所需要的反應(yīng)條件通常接近環(huán)境溫度和壓力，

利用反應(yīng)產(chǎn)生的具有水凈化作用的羥基自由基達(dá)到

去除有機(jī)污染物的目的[2-3]。羥基自由基是一種具有

強(qiáng)氧化性的自由基，它與污染物反應(yīng)的速率常數(shù)為

106

～109

L·mol-1s

-1。傳統(tǒng)的芬頓試劑（H2O2和鐵催

收稿日期：2023-03-31

作者簡(jiǎn)介：孫夢(mèng)穎，碩士，助理工程師?，F(xiàn)從事裝置工藝參數(shù)優(yōu)化調(diào)整工作。

通訊聯(lián)系人：孫夢(mèng)穎，sunmy.yzsh@sinopec.com。

2024 年 2 月·第 9 卷·第 1 期 >> 節(jié)能環(huán)保 <<

石油石化綠色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

Research Progress of Iron-based Fenton System

Sun Mengying

（SINOPEC Yangzi Petrochemical Company Limited，Nanjing，Jiangsu 211500，China）

Abstract: The reaction performance of the Fe-based Fenton system could be enhanced through different

improvement methods. Firstly, some researchers found that adding other reagents such as chelator in reaction

system can expand the range of pH and accelerate the conversion rate from Fe3+ to Fe2+. Secondly, it is proposed

that heterogeneous systems can overcome the shortcomings of homogeneous systems that its pH applicable scope is

small and iron ions easily tend to form precipitation. Finally, the traditional Fe-based Fenton system can be improved

by combination with other processes such as electrochemical processes and microbial degradation processes.

Keywords: Fe-based Fenton system；chelator；heterogeneous systems；electrochemistry；microbial degradation

processes；catalytic performance

引用格式：孫夢(mèng)穎．鐵基芬頓體系的研究進(jìn)展 [J]．石油石化綠色低碳，2024，9（01）：22-26.

2024 年.第 1 期 孫夢(mèng)穎．鐵基芬頓體系的研究進(jìn)展 - 23 -

化劑）氧化體系被廣泛應(yīng)用于廢水處理中難降解有

機(jī)物的去除。然而，傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)中存在很多問

題[4]，這導(dǎo)致傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)的效率不高且適用范圍

較小。

近幾年，研究者通過采用不同的改善方法提高

傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)的性能，使其具有更高的處理效率并

增大其適用范圍。以下圍繞研究者的研究進(jìn)展，總

結(jié)了近幾年關(guān)于芬頓反應(yīng)的改善方法及其反應(yīng)機(jī)

理，并對(duì)芬頓反應(yīng)的研究前景做出展望。

1 傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)工藝

傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)如式（1）～（5）所示。生成

的Fe3+可以與過量的H2O2再次形成Fe2+和更多的自

由基，如式（2）所示，這種反應(yīng)稱為類芬頓反應(yīng)，

這一步驟的反應(yīng)速率較式（1）的速率慢，并且Fe2+

能夠循環(huán)再生。在類芬頓反應(yīng)中，除了Fe2+再生外，

還產(chǎn)生氫氧自由基，氫氧自由基也可能攻擊有機(jī)污

染物，但反應(yīng)的活性不如羥基自由基。式（2）～（5）

是芬頓反應(yīng)中的限速步驟，因?yàn)镠2O2除了要和Fe2+

反應(yīng)生成羥基自由基，還能與 Fe3+ 通過反應(yīng)使得

Fe2+再生[5-6]。

Fe2+＋H2O2→Fe3+＋OH– ＋·OH （1）

Fe3+＋H2O2→Fe2+＋·O2H＋H+ （2）

Fe2+＋·OH→Fe3+＋OH– （3）

Fe2+＋·O2H→Fe3+＋HO2

– （4）

Fe3+＋·O2H→Fe2+＋O2＋H+ （5）

傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)體系存在以下缺點(diǎn)：（1）pH 值

一般調(diào)整為 2～4，以防止氫氧化鐵沉淀的生成；

（2）傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)中Fe3+轉(zhuǎn)換到Fe2+是整個(gè)反應(yīng)中

的限速步驟，使得反應(yīng)速率降低；（3）Fe2+不易從

水中分離出來，限制了催化劑的回收利用，導(dǎo)致資

源的大量浪費(fèi)。

2 鐵基芬頓體系的優(yōu)化及其作用機(jī)理

2.1 加入其他試劑和材料

傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)易形成鐵離子沉淀、Fe3+向Fe2+

轉(zhuǎn)化的效率不高，可以通過向催化劑中引入其他

的試劑使芬頓體系的性能增強(qiáng)。Li等人[7]將半胱氨

酸引入降解羅丹明B的芬頓體系中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，半

胱氨酸在反應(yīng)中不僅起到還原劑作用，其結(jié)構(gòu)上

的硫醇基（–SH）將Fe3+還原為Fe2+，加快了芬頓

反應(yīng)中的限速步驟；而且半胱氨酸還可以與Fe3+形

成配位化合物，這阻止了Fe3+在堿性條件下形成氫

氧化鐵沉淀，從而增大了芬頓反應(yīng)的 pH 值適用范

圍。而且半胱氨酸在Fe（Ⅲ）/Cys/H2O2反應(yīng)體系中

可以循環(huán)使用，增強(qiáng)了反應(yīng)體系的適用性。Yue等

人[8]研究將芬頓體系中的 H2O2替換為CaO2，構(gòu)成

類芬頓反應(yīng)體系，利用CaO2和FeⅢ–EDTAL反應(yīng)間

接生成H2O2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明CaO2和FeⅢ–EDTAL體

系中CaO2可以提供一個(gè)電子以還原Fe（Ⅲ），反應(yīng)

過程中產(chǎn)生 O2

–

，能夠加快反應(yīng)速率，此過程還可

以縮短傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)中的潛伏時(shí)間（傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)

中降解有機(jī)污染物前兩個(gè)小時(shí)基本沒有降解效果）。

而且，在實(shí)驗(yàn)過程中加入 EDTA 絡(luò)合劑，可以與

Fe（Ⅲ）形成絡(luò)合物使其穩(wěn)定，抑制了鐵離子沉淀

的形成。Chen 等人 [9]在 Fe（Ⅱ）/H2O2中加入羥胺

從而加快芬頓降解苯甲酸的能力，羥胺能夠加快

Fe（Ⅲ）轉(zhuǎn)換成Fe（Ⅱ）的速率，也可以與鐵離子絡(luò)

合形成絡(luò)合物，從而抑制氫氧化鐵沉淀的生成，但

是由于最終產(chǎn)物中有N2O和NO3

– 生成，抑制了羥胺

在芬頓體系中的應(yīng)用，故研究如何避免產(chǎn)生或減少

最終產(chǎn)物（N2O和NO3

–

）的形成具有積極意義。

2.2 非均相鐵基芬頓體系

在均相芬頓反應(yīng)過程中，整個(gè)反應(yīng)體系溶液的

pH 值應(yīng)調(diào)整在 2～4，進(jìn)行芬頓預(yù)處理，防止鐵離

子的水解沉淀。而酸化的成本很高，甚至比芬頓降

解中的氧化劑更昂貴。同時(shí) pH 值在反應(yīng)后需調(diào)整

至中性才能安全排放，也是一種巨大的能源浪費(fèi)。此

外，經(jīng)過均相芬頓處理后，廢水中鐵離子不易于回

收再利用，導(dǎo)致水中鐵離子超標(biāo)；反應(yīng)后從溶液中

除去鐵離子也會(huì)造成額外的操作費(fèi)用。pH 值應(yīng)用

范圍窄以及均相的鐵離子催化劑難以分離，限制了

均勻芬頓體系在廢水處理中的進(jìn)一步應(yīng)用。為了克

服均相芬頓反應(yīng)的這些缺點(diǎn)，研究者為開發(fā)多相芬

頓催化劑已作出許多努力，并取得具有實(shí)用價(jià)值的

成果，包括鐵氧化物、鐵氧化物與其它金屬的復(fù)合

物、負(fù)載型鐵基催化劑等。

2.2.1 鐵氧化物及其與其它活性物質(zhì)的復(fù)合體系

鐵基非均相芬頓反應(yīng)通常使用含鐵的固體物

質(zhì)，其活性成分如Fe、Fe2O3、Fe3O4、FeOOH，由

于在反應(yīng)過程中從催化劑中浸出的鐵量極低，幾乎

不產(chǎn)生鐵泥[10-11]。大量研究表明，含鐵催化劑在連

- 24 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

續(xù)多次運(yùn)行后，仍能保持有效的催化活性，大大提

高了芬頓試劑的循環(huán)利用率[12]。在非均相芬頓反應(yīng)

被提出之后，很多研究者通過對(duì)固體芬頓催化劑進(jìn)

行改性修飾不斷提高其催化性能。Guo等人[13]通過

水熱煅燒復(fù)合處理制備出 Fe2O3/S，將硫元素引入

Fe2O3中，與H2O2構(gòu)成非均相的芬頓體系，并探究

其對(duì)AO7和苯酚的催化性能。結(jié)果表明，對(duì)于降解

同一濃度的AO7或苯酚，氧化鐵對(duì)其降解效果幾乎

為零，而Fe2O3/S對(duì)兩種有機(jī)物的去除效果分別能達(dá)

到95%（反應(yīng)時(shí)間為14 min）和90%（反應(yīng)時(shí)間為

60 min）。摻雜S元素通過阻滯光生載流子的復(fù)合，

促進(jìn)了過氧化物與催化劑表面鐵離子之間的電子轉(zhuǎn)

移，提高了該體系的光催化性能與反應(yīng)速率。Xu等

人[14]利用浸漬法制備出Fe3O4/CeO2磁性納米復(fù)合材

料，結(jié)果表明，降解同一濃度的4–氯苯酚實(shí)驗(yàn)中，

當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為20 min時(shí)，F(xiàn)e3O4/CeO2/H2O2體系對(duì)

底物的去除率為90%左右；而Fe3O4/H2O2體系對(duì)底

物去除率只有10%。Fe3O4/CeO2/H2O2催化劑表面的

Ce3+和Ce4+在反應(yīng)體系中也可以與H2O2構(gòu)成類芬頓

體系，從而增加體系中羥基自由基的產(chǎn)生速率，大

大提高了對(duì)底物的降解能力。

2.2.2 引入載體

雖然非均相體系可克服傳統(tǒng)均相體系很多缺

點(diǎn)，但氧化鐵等鐵基催化材料仍存在一些缺陷，如

粒徑不易控制，分散性差，干燥煅燒時(shí)顆粒不均

勻等。為了改善以上缺陷，有研究發(fā)現(xiàn)，可以將催

化材料負(fù)載于石墨烯、碳納米管、富勒烯等載體

上。由于這些載體具有巨大的比表面積，活性貴金

屬和促進(jìn)劑的前驅(qū)體能得到充分的分散，從而提高

貴金屬的利用率，防止金屬粒子燒結(jié)；而且由于碳

納米管與活性貴金屬之間存在強(qiáng)相互作用，能夠提

高催化劑的催化性能。Chen等人[15]制備出介孔碳

負(fù)載 FeCo復(fù)合物催化劑（FeCo–OMC）用于改善

催化體系的效率，結(jié)果表明，加入 FeCo–OMC 的

催化體系與加入 FeCo 的催化體系相比，前者作用

的體系中產(chǎn)生的HO·要比后者的多2倍，反應(yīng)速率

常數(shù) Kobs也隨之提高。Cong 等人 [16]用簡(jiǎn)單易行的

浸漬方法在富勒烯60（C60）上摻雜Fe2O3形成C60–

Fe2O3復(fù)合材料，F(xiàn)e2O3/H2O2、C60/H2O2、Fe2O3/C60/

H2O2體系在同一條件下同時(shí)降解 MB 溶液，前兩

個(gè)反應(yīng)體系在可見光輻照下，80 min后MB的降解

率很小，而 C60–Fe2O3復(fù)合材料去除率能夠達(dá)到近

100%。C60–Fe2O3具有比Fe2O3或C60更好的催化效

果，因?yàn)?C60可以提高量子產(chǎn)率，并增加電荷轉(zhuǎn)移

效率。Naghshbandi等人[17]采用溶劑熱法制備了多

組分催化劑β–環(huán)糊精/還原氧化石墨烯（rGO）共

摻雜Fe3O4，并探究其去除雙酚A的催化性能。實(shí)驗(yàn)

結(jié)果表明，雙酚A的催化反應(yīng)符合擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模

型，且相關(guān)關(guān)系良好，F(xiàn)e3O4/β–CD，F(xiàn)e3O4/rGO和

Fe3O4降解雙酚A的反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.021 73、

0.097 35、0.016 66 min-1，而β–環(huán)糊精/還原氧化石

墨烯（rGO）/Fe3O4體系的反應(yīng)速率常數(shù)為0.157 33

min-1。由于石墨烯載體具有很大的比表面積，使

得污染物聚集在催化劑表面，從而提供豐富的活性

位點(diǎn)用于下一步催化反應(yīng)。環(huán)糊精提高了催化劑周

圍積聚的污染物溶解度，并將它們封裝在其疏水腔

中，從而增加生成的羥基自由基，故此復(fù)合反應(yīng)體

系的催化性能大大增強(qiáng)。此外，對(duì)催化劑進(jìn)行循環(huán)

利用，催化劑第一次使用對(duì)污染物中碳?xì)浠衔锏?/p>

去除率達(dá)到75.6%±1.3%，在重復(fù)使用了五次之后

穩(wěn)定在52.9%±2.5%。Cleveland等人[18]采用將多壁

碳納米管表面負(fù)載Fe3O4應(yīng)用于非均相Fenton氧化

反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)其對(duì)雙酚A的降解效果較好，H2O2使用

量較小即可達(dá)到較高的去除率，催化劑在五次循環(huán)

使用后仍能達(dá)到90%左右的去除效果，證明了負(fù)載

氧化鐵具有很好的循環(huán)利用效果。

2.3 結(jié)合其它工藝

在對(duì)單一的芬頓反應(yīng)去除有機(jī)物的研究中發(fā)

現(xiàn)，盡管使用很多方法對(duì)傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)進(jìn)行改良，

但在一些催化體系中，去除率均不理想，故研究者

將芬頓體系與其他的高級(jí)氧化技術(shù)結(jié)合以達(dá)到更好

的催化效果。在很多研究中已證明，組合工藝不僅

僅在實(shí)驗(yàn)室研究中能夠取得顯著效應(yīng)，在工程應(yīng)用

中也能夠發(fā)揮前所未有的優(yōu)良性能。

2.3.1 光助芬頓體系

在芬頓體系中引入光輻射，可大大提高催化體

系催化降解有機(jī)物的能力。光可以起到兩個(gè)不同的

作用[19]：（1）驅(qū)動(dòng)光—芬頓反應(yīng)，加快Fe（Ⅲ）轉(zhuǎn)

化為 Fe（Ⅱ）的速率，如式（6）所示，鐵基催化

劑本身也具有光催化性能，光輻射的引入也能夠加

快鐵基催化劑本身產(chǎn)生光生載流子；（2）光—芬頓

體系可以產(chǎn)生由Fe（Ⅲ）和有機(jī)化合物形成的具有

2024 年.第 1 期 孫夢(mèng)穎．鐵基芬頓體系的研究進(jìn)展 - 25 -

潛在光不穩(wěn)定性的絡(luò)合物，配體通過光輻射作用在

Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，因此體系中存

在更多的Fe（Ⅱ）活性物質(zhì)，如式（7）所示。所有的

芬頓體系都可以引入光輻射以增強(qiáng)其催化性能[20]。

Fe（Ⅲ）＋H2O2＋hv→Fe（Ⅱ）＋·O2H＋H+ （6）

Fe（OOCR）2+＋hv→Fe（Ⅱ）＋·R＋CO2 （7）

2.3.2 電化學(xué)芬頓體系

單一芬頓體系中存在 pH 值適用范圍低，大量

H2O2的使用造成資源浪費(fèi)等問題，所以研究者逐步

將電催化工藝與芬頓反應(yīng)相結(jié)合，形成電芬頓催化

體系：（1）加快了 Fe（Ⅱ）的形成；（2）由于陰極

上可以原位生成 H2O2，減少了 H2O2的使用，節(jié)約

大量資源；（3）陽極上水的分解產(chǎn)生H+

，控制了溶

液pH值穩(wěn)定在酸性范圍內(nèi)，抑制鐵離子形成沉淀。

Hu等人[21]將FeNC@C材料涂抹在陰極板上，用于

電化學(xué)芬頓反應(yīng)，結(jié)果表明，該體系對(duì) pH 值的依

賴性較小、穩(wěn)定性高，并且FeNC@C材料還可以進(jìn)

行循環(huán)利用，可在廢水凈化中得到實(shí)際應(yīng)用。Liu

等人[22]將電催化與芬頓反應(yīng)結(jié)合用于降解鄰苯二甲

酸甲酯，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置中分離的陰極和陽極，

以及陰極和陽極共室的設(shè)計(jì)，很好地將反應(yīng)的 pH

值控制在芬頓反應(yīng)所需要的范圍內(nèi)。陰極上生成的

H2O2使得整個(gè)反應(yīng)過程無需外加H2O2，從而減少大

量的資源消耗。Ammar等人[23]將陰極和陽極共室的

一個(gè)催化芬頓體系應(yīng)用于催化降解橄欖油加工廢水

中的污染物，對(duì)于0.03 mM的橄欖油加工廢水的去

除率能夠達(dá)到76%，并且反應(yīng)體系可以自行調(diào)節(jié)溶

液pH值以及反應(yīng)體系中Fe（Ⅱ）濃度。

還有其他與芬頓反應(yīng)體系結(jié)合的組合工藝，比

如光電化學(xué)組合工藝[24]，與生物降解相結(jié)合的組合

工藝等 [25]。在生物降解前利用芬頓體系將難降解

的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，大大提高了生物降解

率。另外，電芬頓技術(shù)和其他工藝（包括亞硫酸鹽/

硫酸鹽自由基偶聯(lián)，高鐵酸鹽–電芬頓工藝）結(jié)合，

可大大提升電芬頓工藝效率[26]。目前，電芬頓工藝

的大規(guī)模應(yīng)用需要設(shè)計(jì)合適的反應(yīng)器，也需要進(jìn)一

步分析成本，更好地評(píng)估其經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)論及展望

芬頓反應(yīng)裝置運(yùn)用場(chǎng)景廣泛，可用于治理印染

廠廢水、焦化廠廢水等污染水[27-28]，高效、性能穩(wěn)

定的芬頓反應(yīng)體系影響芬頓反應(yīng)器的處理效率。近

年來，研究人員通過多種改善方法提高傳統(tǒng)芬頓體

系的催化性能：（1）添加其他試劑（螯合劑等）以

擴(kuò)大其適用的 pH 值范圍，并提高 Fe（Ⅲ）轉(zhuǎn)化為

Fe（Ⅱ）的轉(zhuǎn)化速率；（2）開發(fā)非均相體系，克服均

相體系中鐵離子析出沉淀、pH值適用范圍小的缺點(diǎn)，

包括鐵氧化物及其與其他活性物質(zhì)（金屬或非金屬

活性物質(zhì)）的復(fù)合物；引入載體以擴(kuò)大催化劑的

表面積，加速污染物的轉(zhuǎn)化速率，提高反應(yīng)性能。

（3）與其他工藝（包括電化學(xué)工藝、微生物降解工藝

等）結(jié)合，提高體系的催化性能。但還有很多難降解

的有機(jī)物，比如合成洗滌劑、有機(jī)氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯

等，有待于開發(fā)新型的芬頓試劑，以使得這些有機(jī)

物得到更有效的去除。在改善芬頓體系的研究中，

還需進(jìn)一步開發(fā)新型工藝，以擴(kuò)大芬頓試劑的應(yīng)用

范圍，提高芬頓體系對(duì)難降解有機(jī)物的去除率。

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摘? 要：比較不同使用規(guī)模TS-1、MWW、HTS分子篩催化劑性能可知：中國(guó)石化HTS工業(yè)規(guī)模催化劑

H2O2轉(zhuǎn)化率98.5%，PO選擇性98.5%，PO收率97.0%，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。采用中國(guó)石化自動(dòng)切

換串聯(lián)反應(yīng)器模式專利技術(shù)，反應(yīng)器切換時(shí)間從120～300 s降低到0.1s。生產(chǎn)規(guī)模100～600 kt·a-1

環(huán)氧丙烷HPPO工業(yè)裝置設(shè)置反應(yīng)器數(shù)量2～12臺(tái)，折算二氧化碳減排量147.76～5 319.30 tCO2·a-1。

隨著HPPO工業(yè)裝置生產(chǎn)規(guī)模增加，二氧化碳減排量提高幅度400.17%。今后應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)HPPO工

業(yè)裝置大型環(huán)氧化反應(yīng)器和大型分離設(shè)備，從而解決大型HPPO生產(chǎn)裝置“工程放大效應(yīng)”問題。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧丙烷裝置 雙氧水 催化劑 減碳

中圖分類號(hào)：TQ223.26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

優(yōu)選催化劑實(shí)現(xiàn) HPPO 裝置減碳目標(biāo)

王福安

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

收稿日期：2023-10-06

作者簡(jiǎn)介：王福安，學(xué)士，高級(jí)工程師。主要從事能源化工工藝開發(fā)、工程設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理工作。

通訊聯(lián)系人：王福安，wangfuan.ssec@sinopec.com。

Selected Catalyst to Realize Carbon Reduction in HPPO Plant

Wang Fuan

（SINOPEC Shanghai Engineering Co., Ltd，Shanghai 200120，China）

Abstract: Comparing the performance of TS-1, MWW and HTS molecular sieve catalysts of different product

scales, it can be seen that Sinopec's HTS industrial scale catalyst has a H2O2 conversion rate of 98.5%, PO selectivity

of 98.5% and PO yield of 97.0%, which is at the international leading level. Using the Sinopec's patented technology

of automatic switching tandem reactor mode, the reactor switching time is reduced from 120～300 s to 0.1s. A

production scale of 100～600 kt·a-1 HPPO industrial propylene oxide plant is equipped with 2～12 reactors, the

carbon dioxide emission reduction is 147.76～5 319.30 tCO2·a-1. With increase the production scale of HPPO

industrial plant and the reduction of carbon dioxide emission has increased by 400.17%. In the future, emphasis

should be placed on the research and development of large-scale epoxidation reactor and separation equipment

for HPPO industrial plant, in order to solve the problem of \"engineering amplification effect\" in large-scale HPPO

production plant.

Keywords: propylene oxide plant；hydrogen peroxide；catalyst；carbon reduction

2024 年 2 月·第 9 卷·第 1 期 >> 節(jié)能環(huán)保 <<

石油石化綠色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

引用格式：王福安．優(yōu)選催化劑實(shí)現(xiàn) HPPO 裝置減碳目標(biāo) [J]．石油石化綠色低碳，2024，9（01）：27-32.

- 28 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

目前新能源和新材料市場(chǎng)需求十分旺盛[1]，促

進(jìn)了“環(huán)氧家族”工程技術(shù)體系中環(huán)氧丙烷PO 年

需求量增速達(dá)10%以上[2]。為實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能綠色減

碳，正在運(yùn)行總生產(chǎn)規(guī)模1.80 Mt/a的氯醇法CHPO

多套工業(yè)裝置由于污染嚴(yán)重急需轉(zhuǎn)型升級(jí)[3]，已產(chǎn)

業(yè)化的環(huán)境友好、節(jié)能減碳的雙氧水法HPPO工藝

是首選技術(shù)。中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院、中國(guó)

石化長(zhǎng)嶺分公司和中國(guó)石化上海工程有限公司等單

位于2014年成功地建成并運(yùn)行我國(guó)第一套100 kt·a-1

工業(yè)規(guī)模HPPO生產(chǎn)裝置，成為第三個(gè)擁有完全自

主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全套HPPO技術(shù)專利商[4]。HPPO技術(shù)

中環(huán)氧化反應(yīng)催化劑的制備方法、成型工藝、再生

性能和使用壽命是HPPO核心技術(shù)[5]，該文對(duì)HPPO

實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和工業(yè)規(guī)模牌號(hào)為TS-1、MWW、HTS

催化劑進(jìn)行匯總比較分析，從中優(yōu)選催化劑，以文

獻(xiàn)數(shù)據(jù)和物理化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為基礎(chǔ)[6]，在不

同生產(chǎn)規(guī)模、不同反應(yīng)器數(shù)量條件下，尋找減碳規(guī)

律，折算二氧化碳減排量，指出今后HPPO工藝技

術(shù)的突破點(diǎn)。

1 HPPO 催化劑性能匯總分析

1.1 開發(fā)新型高效率 HPPO 催化劑

國(guó)外鈦硅酸鹽分子篩TS-1催化劑是20世紀(jì)80

年代Taramasso等首次以正硅酸四乙酯為硅源、鈦

酸四乙酯為鈦源、四丙基氫氧化銨為模板劑合成的

第一代鈦硅分子篩催化劑[7]。經(jīng)過科學(xué)家?guī)资甑?/p>

研究鈦硅分子篩與雙氧水構(gòu)成的催化劑已工業(yè)應(yīng)

用在烯烴環(huán)氧化反應(yīng)中，被譽(yù)為分子篩催化領(lǐng)域的

里程碑 [8]。丙烯和雙氧水催化反應(yīng)研究結(jié)果顯示：

TS-1分子篩上PO吸附及異構(gòu)化反應(yīng)機(jī)制將為鈦基

丙烯環(huán)氧化催化劑提供結(jié)構(gòu)改性以增強(qiáng)PO 脫附從

而提高PO選擇性[9]，由此成功地研制開發(fā)出鈦硅分

子篩TS-1催化劑[10]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者研發(fā)的富硅殼層結(jié)構(gòu)無粘合劑

MWW鈦硅分子篩催化劑[11]，具有選擇性高、穩(wěn)定

性好的特征[12]，進(jìn)一步研究開發(fā)成熟后有望在大規(guī)

模工業(yè)生產(chǎn)裝置上應(yīng)用[13]。

中國(guó)石化鈦硅分子篩HTS催化劑又稱空心TS-1

催化劑[14]，是中國(guó)石化完全自主開發(fā)的表面富硅空

心鈦硅分子篩催化劑。HTS分子篩骨架上四配位Ti

是催化氧化活性中心，部分Ti-OH轉(zhuǎn)變?yōu)楣羌躎i以

及HTS分子篩晶粒，形成空心結(jié)構(gòu)，有利于反應(yīng)物

擴(kuò)散緣故[15]。為了更有利于反應(yīng)分子內(nèi)擴(kuò)散效應(yīng)，

HTS催化劑設(shè)計(jì)為獨(dú)特的晶內(nèi)多空心結(jié)構(gòu)，從而形

成催化新材料活性組元，具有高活性、高選擇性、

長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)[16]，由此HTS催化劑成功地應(yīng)用在中

國(guó)石化大規(guī)模HPPO工業(yè)裝置上，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)滿安穩(wěn)運(yùn)

行[17]。鈦硅分子篩與樹脂復(fù)合HTS催化劑是將鈦硅

分子篩粉體、聚合單體丙烯腈、聚合單體多烯基化

合物以及制孔劑混合進(jìn)行聚合反應(yīng)，加工成型，經(jīng)

抽提、干燥、無機(jī)酸反應(yīng)、無機(jī)堿反應(yīng)，得到鈦硅

分子篩與樹脂復(fù)合催化劑[18]。

國(guó)外鈦硅酸鹽分子篩TS-1催化劑SEM圖像如

圖1所示；中國(guó)石化鈦硅分子篩CTS-1和CTS-2的

HTS催化劑NH3-TPD譜如圖2所示[19]。

圖1 TS-1分子篩SEM圖像

TS-1

圖2 HTS分子篩NH3-TPD譜

100 200 300 400 500 600

溫度，℃

CTS-2

CTS-1

通過TS-1催化劑SEM圖像和HTS催化劑NH3-

TPD譜圖，可對(duì)HPPO環(huán)氧化鈦硅分子篩催化劑進(jìn)

行表征，比較不同催化劑的性能。

1.2 HPPO 催化劑性能匯總與比較

文獻(xiàn)報(bào)道HPPO實(shí)驗(yàn)室、小試、中試和工業(yè)生

產(chǎn)規(guī)模牌號(hào)為TS-1、MWW、HTS分子篩催化劑性

能與工藝參數(shù)比較分析和匯總?cè)绫?所示。

2024 年.第 1 期 王福安．優(yōu)選催化劑實(shí)現(xiàn) HPPO 裝置減碳目標(biāo) - 29 -

由表可知在反應(yīng)溫度 40～65 ℃、反應(yīng)壓力

0.4～2.5 MPa條件下，不同應(yīng)用規(guī)模催化劑H2O2轉(zhuǎn)

化率 81.0%～100.0%，PO 選擇性 72.0%～99.9%，

PO收率58.3～99.9%。進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)嶺HTS

工業(yè)催化劑H2O2轉(zhuǎn)化率98.5%，PO選擇性98.5%，

PO收率97.0%。這些指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，而且

已在HPPO工業(yè)裝置上得到應(yīng)用，因此選擇該催化

劑作為典型催化劑進(jìn)行下一步研究。

2 HPPO 裝置減碳的計(jì)算

2.1 開發(fā)短時(shí)間切換工藝手術(shù)

在 HPPO 工藝技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化過程中，

國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)發(fā)明專利層出不窮[20]。從全球申請(qǐng)人排

名來看，中國(guó)石化公司申請(qǐng)量占第一位，緊隨其后

的是BASF公司、Evonik公司、Dow公司、住友株

式會(huì)社和Uhde公司[21]。采用中國(guó)石化自動(dòng)切換串

聯(lián)反應(yīng)器模式專利技術(shù)進(jìn)行減碳計(jì)算[22]，生產(chǎn)規(guī)模

100～600 kt·a-1環(huán)氧丙烷HPPO裝置，常規(guī)設(shè)計(jì)設(shè)置

2～12 臺(tái)串聯(lián)環(huán)氧化反應(yīng)器。當(dāng) HPPO 工業(yè)裝置反

應(yīng)器采用串聯(lián)工藝流程時(shí)，考慮串聯(lián)反應(yīng)器“正常

投運(yùn)”與“再生操作”2種不同操作模式，這2種模

式可在自控儀表操作站或者輔助操作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)一鍵

切換。在“正常投運(yùn)”模式時(shí)，反應(yīng)器聯(lián)鎖保護(hù)功

能正常運(yùn)行，完全滿足保護(hù)工藝設(shè)備要求。一旦切

換至“再生操作”模式時(shí)，該反應(yīng)器進(jìn)入正常再生

工況聯(lián)鎖保護(hù)狀態(tài)，此時(shí)原來聯(lián)鎖功能可以分為以

下幾種變換方式：

（1）正常投運(yùn)設(shè)定值改變；

（2）安全聯(lián)鎖保護(hù)功能保持；

（3）正常投運(yùn)聯(lián)鎖功能失效；

（4）正常投運(yùn)所有功能強(qiáng)制鎖定。

HPPO 工業(yè)裝置“正常投運(yùn)”與“再生操作”

二種不同操作工況反應(yīng)器自動(dòng)切換模式2臺(tái)串聯(lián)反

應(yīng)器工藝流程示意如圖3所示，8臺(tái)串聯(lián)反應(yīng)器工藝

流程示意如圖4所示。

表 1 工藝參數(shù)與不同應(yīng)用規(guī)模催化劑性能匯總

催化劑名稱 催化劑牌號(hào) 規(guī)模 反應(yīng)溫度 /℃ 反應(yīng)壓力 /MPa H2O2 轉(zhuǎn)化率，% PO 選擇性，% PO 收率，% 文獻(xiàn)來源

國(guó)外早期催化劑 TS-1 研究 – – 81.0 72.0 58.3 [3]

Evonik-Uhde 催化劑 TS-1 工業(yè) – – 97.0 90.5 87.8 [10]

BASF-Dow 催化劑 TS-1 工業(yè) – – 97.0 90.5 87.8 [10]

富硅殼層催化劑 MWW 研究 – – 90.0 88.0 79.2 [12]

富硅殼層催化劑 MWW 研究 – – 100.0 98.0 98.0 [13]

空心改性催化劑 HTS 研究 40 0.4 97.0 93.6 90.8 [3]

長(zhǎng)嶺工業(yè)催化劑 HTS 工業(yè) 65 2.0 98.5 98.5 97.0 [17]

樹脂復(fù)合催化劑 HTS 研究 50 2.5 100.0 99.9 99.9 [18]

圖 3 中 2 臺(tái)串聯(lián)反應(yīng)器一鍵自動(dòng)切換工藝流程

描述：當(dāng)反應(yīng)器b正常運(yùn)行和反應(yīng)器c再生操作

圖4 八臺(tái)串聯(lián)反應(yīng)器自動(dòng)切換流程示意

61 62 63 64

11

101 104

102

103

105 106 107 108 109 110 111 112

113

13 15 17 19 21 23 25

12 14

31

32

33

34

51

52

53

54

16 18 20 22 24 26

1 2 3 4 5 6 7 8 9

圖3 二臺(tái)串聯(lián)反應(yīng)器自動(dòng)切換流程示意

l

v

o b a

u

k

m

p

n

w

c

- 30 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

時(shí)，工藝物料入口閥門k 打開，工藝物料出口閥

門m打開，工藝物料旁路閥門o關(guān)閉；工藝物料

入口閥門l關(guān)閉，工藝物料出口閥門n關(guān)閉，工

藝物料旁路閥門p打開；來自界外的工藝物流進(jìn)料

u通過工藝物料入口閥門k進(jìn)入反應(yīng)器b進(jìn)行環(huán)

氧化催化反應(yīng)，丙烯原料和雙氧水原料轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)氧

丙烷產(chǎn)品并通過工藝物料出口閥門m流出，流出的

工藝物料v通過工藝物料旁路閥門p作為工藝物

流出料w送出界外。

由此采用中國(guó)石化專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)氧丙烷

HPPO 工業(yè)裝置 2 臺(tái)串聯(lián)反應(yīng)器上述工況一、工況

二之間一鍵自動(dòng)切換。

按2臺(tái)串聯(lián)反應(yīng)器工藝說明可類推4～12臺(tái)串

聯(lián)反應(yīng)器一鍵自動(dòng)切換工藝過程。圖4中a～h為

8臺(tái)串聯(lián)反應(yīng)器，i為預(yù)分離塔。

2.2 修正生成焓計(jì)算減碳步驟

在工業(yè)生產(chǎn) PO產(chǎn)品過程中的二氧化碳排放包

括：過程燃燒產(chǎn)生二氧化碳、界外輸入電量和界外

輸入蒸汽[23]。但在二氧化碳排放統(tǒng)計(jì)中，存在口徑

基準(zhǔn)不一、數(shù)據(jù)收集不全、重復(fù)統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)等問題，

最終使二氧化碳排放量數(shù)據(jù)誤差較大。

HPPO 裝置二氧化碳排放計(jì)算分為三個(gè)部分：

一是原料帶入產(chǎn)生的排放；二是消耗水電汽公用工

程能耗的排放；三是丙烯環(huán)氧化反應(yīng)過程生成的

排放。環(huán)氧化反應(yīng)器切換時(shí)間從120～300 s降低到

0.1 s，通過對(duì)比能夠計(jì)算得到第二、三部分減少二

氧化碳的排放數(shù)據(jù)，而原料排放數(shù)據(jù)與上游裝置的

情況相關(guān)，由于缺少上游裝置數(shù)據(jù)而無法直接計(jì)算

得到第一部分減少二氧化碳的排放數(shù)據(jù)。本文采用

標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓作為理論基礎(chǔ)計(jì)算第一部分丙烯和

雙氧水原料的二氧化碳排放數(shù)據(jù)。

物理化學(xué)中某物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓是由最穩(wěn)定

單質(zhì)生成該物質(zhì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓，標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃

燒焓是該物質(zhì)在氧氣中完全燃燒時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)

焓，兩者均依賴于該物質(zhì)的本性和溫度，通常物理

化學(xué)數(shù)據(jù)手冊(cè)收集的是298.15 K（即25 ℃）時(shí)的數(shù)

據(jù)。采用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓作為理論基礎(chǔ)進(jìn)行丙烯和

雙氧水原料的減碳計(jì)算，步驟如下：

（1）查閱物理化學(xué)數(shù)據(jù)手冊(cè)得到標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成

焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓；

（2）計(jì)算得到在操作運(yùn)行溫度、壓力條件下的

摩爾生成焓和摩爾燃燒焓；

（3）折算得到丙烯、雙氧水原料質(zhì)量生成焓和

質(zhì)量燃燒焓；

表 2 不同反應(yīng)器數(shù)量 HPPO 裝置優(yōu)化效果一覽（已設(shè)計(jì)或已投產(chǎn)）

HPPO 裝置生產(chǎn)規(guī)模 kt·a-1 100 100 200 200 300 300 300

催化反應(yīng)器數(shù)量 set 2 4 2 4 4 6 8

催化反應(yīng)器反應(yīng)溫度 ℃ 60 60 60 60 60 60 60

催化反應(yīng)器反應(yīng)壓力 MPa 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

催化劑運(yùn)行時(shí)間 hr 1 200 1 200 1 200 1 200 1 200 1 200 1 200

催化劑再生時(shí)間 hr 80 80 80 80 80 80 80

原有切換時(shí)間 s 160.0 120.0 300.0 160.0 200.0 160.0 140.0

自動(dòng)切換時(shí)間 s 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

節(jié)省雙氧水原料物耗 tH2O2·a-1 7.81 11.71 29.30 31.24 58.59 70.30 82.01

節(jié)省丙烯原料物耗 tC3H6·a-1 9.65 14.47 36.19 38.60 72.38 86.84 101.31

環(huán)氧丙烷減排 CO2 量 tCO2·a-1 36.36 54.53 136.40 145.45 272.76 327.27 381.78

反應(yīng)過程減排 CO2 量 tCO2·a-1 61.05 91.56 229.00 244.20 457.93 549.45 640.96

合計(jì)二氧化碳減排量 tCO2·a-1 147.76 221.59 554.26 591.03 1 108.33 1 329.82 1 551.32

2024 年.第 1 期 王福安．優(yōu)選催化劑實(shí)現(xiàn) HPPO 裝置減碳目標(biāo) - 31 -

（4）采用丙烯、雙氧水原料平均實(shí)測(cè)值進(jìn)行修

正得到修正質(zhì)量生成焓；

（5）將丙烯、雙氧水原料修正質(zhì)量生成焓用于

節(jié)省雙氧水原料物耗量、節(jié)省丙烯原料物耗量折算

二氧化碳減排量中。

2.3 不同反應(yīng)器數(shù)量減碳效果

環(huán)氧丙烷 HPPO 裝置設(shè)置 2～12 臺(tái)串聯(lián)環(huán)氧

化反應(yīng)器，其中已完成工程設(shè)計(jì)或者已投產(chǎn)運(yùn)行

100～300 kt·a-1生產(chǎn)規(guī)模HPPO裝置不同反應(yīng)器數(shù)量

優(yōu)化效果見表2，已開展項(xiàng)目規(guī)劃或者正在工程設(shè)

計(jì)400～600 kt·a-1生產(chǎn)規(guī)模HPPO裝置不同反應(yīng)器數(shù)

量?jī)?yōu)化效果見表3。

由表可知：在反應(yīng)器切換時(shí)間從120～300 s降

低到0.1 s后，節(jié)省雙氧水原料和丙烯原料物耗量。

100～600 kt·a-1環(huán)氧丙烷HPPO裝置，設(shè)置反應(yīng)器數(shù)

量從2臺(tái)到12臺(tái)，折算二氧化碳減排量在147.76～

5 319.30 tCO2·a-1之間。

3 結(jié)果與討論

（1）比較不同規(guī)模牌號(hào)為TS-1、MWW、HTS

分子篩催化劑性能，在反應(yīng)溫度 40～65 ℃、反應(yīng)

壓力 0.4～2.5 MPa 條件下，催化劑 H2O2轉(zhuǎn)化率在

81.0%～100.0%之間，PO選擇性在72.0%～99.9%之

間，PO收率在58.3%～99.9%之間。中國(guó)石化HTS

牌號(hào)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模催化劑H2O2轉(zhuǎn)化率100.0%，PO選

擇性 99.9%，PO 收率 99.9%；中國(guó)石化 HTS 牌號(hào)

工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模催化劑 H2O2轉(zhuǎn)化率 98.5%，PO 選擇

性98.5%，PO收率97.0%；從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模樹脂復(fù)合

HTS 催化劑到長(zhǎng)嶺工業(yè)規(guī)模 HTS 催化劑 H2O2轉(zhuǎn)化

率、PO選擇性和PO收率都是最高的，處于國(guó)際領(lǐng)

先水平。

（2）中國(guó)石化長(zhǎng)嶺工業(yè) HTS 催化劑 H2O2轉(zhuǎn)化

率、PO選擇性、PO收率屬于國(guó)際領(lǐng)先的指標(biāo)，而

且已在HPPO工業(yè)裝置上得到應(yīng)用，選擇該催化劑

作為典型催化劑繼續(xù)研究。

（3）采用中國(guó)石化自動(dòng)切換串聯(lián)反應(yīng)器模式

的專利技術(shù)，反應(yīng)器切換時(shí)間從120～300 s降低到

0.1 s，從而節(jié)省雙氧水原料和丙烯原料物耗量。

（4）應(yīng)用物理化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓轉(zhuǎn)換為修正

質(zhì)量生成焓進(jìn)行減碳計(jì)算，生產(chǎn)規(guī)模100～600 kt·a-1

環(huán)氧丙烷HPPO裝置，反應(yīng)器數(shù)量2～12臺(tái)，折算

二氧化碳減排量147.76～5 319.30 tCO2·a-1之間。

（5）在相同反應(yīng)器數(shù)量條件下，隨著HPPO裝

置生產(chǎn)規(guī)模的增加，二氧化碳減排量提高；生產(chǎn)規(guī)

表 3 不同反應(yīng)器數(shù)量 HPPO裝置優(yōu)化效果一覽（已規(guī)劃或設(shè)計(jì)中）

HPPO 裝置生產(chǎn)規(guī)模 kt·a-1 400 400 400 400 600 600 600

催化反應(yīng)器數(shù)量 set 6 8 10 12 8 10 12

催化反應(yīng)器反應(yīng)溫度 ℃ 60 60 60 60 60 60 60

催化反應(yīng)器反應(yīng)壓力 MPa 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

催化劑運(yùn)行時(shí)間 hr 1 200 1 200 1 200 1 200 1 200 1 200 1 200

催化劑再生時(shí)間 hr 80 80 80 80 80 80 80

原有切換時(shí)間 s 160.0 160.0 150.0 130.0 200.0 180.0 160.0

自動(dòng)切換時(shí)間 s 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

節(jié)省雙氧水原料物耗 tH2O2·a-1 93.73 124.98 146.45 152.30 234.37 263.65 281.20

節(jié)省丙烯原料物耗 tC3H6·a-1 115.79 154.39 180.91 188.13 289.51 325.68 347.37

環(huán)氧丙烷減排 CO2 量 tCO2·a-1 436.35 581.81 681.77 708.97 1 091.02 1 227.33 1 309.06

反應(yīng)過程減排 CO2 量 tCO2·a-1 732.59 976.79 1 144.63 1 190.30 1 831.72 2 060.57 2 197.78

合計(jì)二氧化碳減排量 tCO2·a-1 1 773.10 2 364.13 2 770.35 2 880.87 4 433.30 4 987.19 5 319.30

- 32 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

模100～300 kt·a-1環(huán)氧丙烷HPPO裝置設(shè)置4臺(tái)串聯(lián)

反應(yīng)器，二氧化碳減排量從221.59 tCO2·a-1提高到

1 108.33 tCO2·a-1，提高幅度400.17%，表明增加生

產(chǎn)規(guī)模HPPO工業(yè)裝置的規(guī)模效應(yīng)明顯。生產(chǎn)規(guī)模

越大越有利于HPPO裝置減碳，但需要解決“工程

放大效應(yīng)”問題。

（6）在HPPO裝置相同生產(chǎn)規(guī)模條件下，隨著

反應(yīng)器數(shù)量的增加，二氧化碳減排量提高；生產(chǎn)規(guī)

模400 kt·a-1環(huán)氧丙烷HPPO裝置設(shè)置6～12臺(tái)串聯(lián)

反應(yīng)器，二氧化碳減排量從1 773.10 tCO2·a-1提高到

2 880.87 tCO2·a-1，提高幅度62.48%，表明增加反應(yīng)

器數(shù)量除穩(wěn)定運(yùn)行外還能產(chǎn)生額外的減碳效果。串

聯(lián)反應(yīng)器數(shù)量越多越有利于HPPO裝置減碳，但增

加HPPO工業(yè)裝置設(shè)備投資費(fèi)用，需要在建設(shè)投資

與操作運(yùn)行二者中優(yōu)化。

（7）相同反應(yīng)器數(shù)量、HPPO裝置生產(chǎn)規(guī)模增

加的二氧化碳減排量提高幅度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同生產(chǎn)

規(guī)模、HPPO裝置環(huán)氧化串聯(lián)反應(yīng)器數(shù)量增加的二

氧化碳減排量提高幅度，今后應(yīng)重點(diǎn)解決HPPO裝

置“工程放大效應(yīng)”問題，研究開發(fā)大型環(huán)氧化反

應(yīng)器和大型分離設(shè)備以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)減碳目標(biāo)。

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摘? 要：應(yīng)用硫轉(zhuǎn)移劑是實(shí)現(xiàn)催化裂化煙氣脫硫的理想方式。近年來，有關(guān)硫轉(zhuǎn)移劑在催化裂化裝置工業(yè)應(yīng)

用的報(bào)道層出不窮，但有關(guān)應(yīng)用過程中對(duì)裝置熱平衡影響的研究較少。該文根據(jù)JF–SN1P硫轉(zhuǎn)移劑

在某公司2.8 Mt/a兩段再生催化裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用實(shí)際，量化分析了JF–SN1P硫轉(zhuǎn)移劑對(duì)催化裂

化裝置熱平衡的影響。結(jié)果表明，JF–SN1P劑有促進(jìn)CO燃燒轉(zhuǎn)化成CO2的助燃作用，可使催化裂

化貧氧再生段CO含量由6.8%降至3.5%，CO2含量由13.2%升至16.4%；焦炭在貧氧段完全燃燒比

例隨之增加，貧氧段燒焦放熱增加，總反應(yīng)再生燒焦放熱增加，占總燒焦放熱比例增加9.98%；貧

氧段再生煙氣中可釋放的CO燃燒熱量減少，為使余熱鍋爐爐膛溫度保持穩(wěn)定，需提高瓦斯消耗量

以達(dá)熱平衡。

關(guān)鍵詞：催化裂化 兩段再生 硫轉(zhuǎn)移劑 熱平衡 助燃

硫轉(zhuǎn)移劑對(duì)兩段再生催化裂化裝置熱平衡的影響

樊繼磊，張澤石

（大連西太平洋石油化工有限公司，遼寧大連 116600）

收稿日期：2023-07-16

作者簡(jiǎn)介：樊繼磊，學(xué)士，高級(jí)工程師。目前主要從事催化裝置的生產(chǎn)管理和工藝管理工作。

通訊聯(lián)系人：樊繼磊，fanjilei@petrochina.com.cn。

Effect of Sulfur Transfer Agent on Thermal Balance of

Two-stage Regeneration Catalytic Cracking Unit

Fan Jilei，Zhang Zeshi

(Dalian West Pacific Petrochemical Co., Ltd，Dalian，Liaoning 116600，China)

Abstract: The application of sulfur transfer agents is an ideal way to achieve desulfurization of catalytic cracking flue

gas. In recent years, there have been numerous reports on the industrial application of sulfur transfer agents in catalytic

cracking units, but there is little research on the impact of application on the thermal balance of the unit. Based on the

industrial application of JF-SN1P sulfur transfer agent in the 2.8 Mt/a two-stage regeneration catalytic cracking unit of

a company, this article quantitatively analyzes the impact of JF-SN1P sulfur transfer agent on the thermal balance of the

catalytic cracking unit. The results show that JF-SN1P agent has a combustion promoting effect on the conversion of

CO into CO2, which can reduce the CO content in the lean oxygen regeneration section of catalytic cracking from 6.8%

to 3.5%, and increase the CO2 content from 13.2% to 16.4%. The proportion of complete combustion of coke increases,

the heat release of coke in the lean oxygen section increases, and the heat release of total reaction regeneration coke

increases, increase of 9.98% in the proportion of total coking heat release. The CO combustion heat that can be released

in the regeneration flue gas of the lean oxygen section is reduced. In order to maintain stable furnace temperature of

2024 年 2 月·第 9 卷·第 1 期 >> 過程優(yōu)化 <<

石油石化綠色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

引用格式：樊繼磊，張澤石．硫轉(zhuǎn)移劑對(duì)兩段再生催化裂化裝置熱平衡的影響 [J]．石油石化綠色低碳，2024，9（01）：33-38.

- 34 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

催化裂化作為煉油生產(chǎn)中最核心的技術(shù)之一，

其催化劑再生過程中會(huì)產(chǎn)生大量含CO2、CO、SOx、

NOx的高溫?zé)煔?，并夾帶有催化劑微塵。因最后煙

氣排放至大氣，再生煙氣成為催化裂化裝置及煉廠

的主要污染源 [1-5]。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，煙氣必

須進(jìn)行脫硫、脫硝、除塵，以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。國(guó)內(nèi)

外解決煙氣脫硫的技術(shù)路線主要是煙氣濕法堿洗脫

硫和硫轉(zhuǎn)移脫硫[6-13]。近幾年，硫轉(zhuǎn)移助劑的研究

和生產(chǎn)又有新的發(fā)展 [14-20]，且助劑價(jià)格大幅降低，

其應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)性成為煉廠關(guān)注的重要課題。

催化裂化裝置是一個(gè)自給自足的熱平衡系統(tǒng)，

即反應(yīng)器（需熱）、再生器（供熱）和外取熱器（取

熱）三者的平衡，煙氣余熱由鍋爐取走產(chǎn)汽，熱平

衡控制為催化裂化裝置日常操作控制指標(biāo)之一[21-24]。

早期研究人員根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，將系統(tǒng)劃分為反應(yīng)器

子系統(tǒng)、余熱鍋爐及再生器兩個(gè)用能子系統(tǒng)，通過

對(duì)各系統(tǒng)的能量利用率及各項(xiàng)熱損失的計(jì)算，可判

斷系統(tǒng)的用能水平進(jìn)而完成對(duì)系統(tǒng)熱平衡的分析[25-

26]。如今催化熱平衡研究方法較多，包括熱力學(xué)法

（或產(chǎn)品分析法，基于燃燒熱或生成熱）、熱平衡實(shí)

測(cè)法，以及分子膨脹法、催化焦法和二參數(shù)關(guān)聯(lián)法

等[27-30]，通過對(duì)熱平衡的研究可對(duì)催化劑循環(huán)流化

與外取熱運(yùn)行工況不穩(wěn)定等熱量難平衡問題進(jìn)行分

析解決，并對(duì)反應(yīng)再生器內(nèi)構(gòu)件、外取熱、余熱鍋

爐等技術(shù)改造和優(yōu)化提供理論指導(dǎo)（以下對(duì)第一再

生器簡(jiǎn)稱為一再，對(duì)第二再生器簡(jiǎn)稱為二再）。

某公司2.8 Mt/a催化裂化裝置采用沉降器與一

再同軸、一再貧氧二再富氧的兩段再生結(jié)構(gòu)，同時(shí)

配備3臺(tái)CO焚燒爐（兩開一備）和余熱鍋爐，一再

貧氧燒焦負(fù)荷（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）約占85%，二再富氧燒

焦負(fù)荷約占15%[30]，兩段再生產(chǎn)生的煙氣一起進(jìn)入

CO焚燒爐，在600 ℃以上條件下燒掉煙氣中的CO

后進(jìn)入余熱鍋爐發(fā)生3.5 MPa蒸汽，進(jìn)一步回收熱

能，使煙氣溫度降至200 ℃以下，排至煙氣脫硫塔

脫除煙氣中大部分SO2后排至大氣（控制外排煙氣

SO2≤50 mg/m3

）。該公司FCC裝置原料硫含量高，

煙氣脫硫液堿費(fèi)用較高，約4 000萬/a以上。為降

低裝置NaOH使用量，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，公司于

2023年3月14日在FCC裝置上進(jìn)行了JF–SN1P型硫

轉(zhuǎn)移劑（以下簡(jiǎn)稱JF–SN1P劑）的工業(yè)試用。該文

對(duì)報(bào)道研究較少的硫轉(zhuǎn)移劑試用過程中對(duì)FCC裝置

熱平衡的影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析，計(jì)算研究了相同燒

焦量下反應(yīng)再生燒焦生熱比例的變化和對(duì)裝置處理

量、產(chǎn)汽量和鍋爐操作的影響，對(duì)硫轉(zhuǎn)移劑在兩段

再生FCC裝置上的應(yīng)用提供了補(bǔ)充性的理論指導(dǎo)。

1 JF-SN1P 劑簡(jiǎn)介

1.1 物化性質(zhì)

JF–SN1P劑由類尖晶石結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬氧化物

微顆粒組成，可供貧氧再生催化裂化裝置應(yīng)用的硫

轉(zhuǎn)移固體助劑，其主要理化指標(biāo)見表1。

表 1 JF-SN1P 劑主要理化指標(biāo)

項(xiàng)目 指標(biāo) 測(cè)試方法

灼減率，m% ≤13 HG/T3927

比表面積 /（m2

/g） ≥50 GB/T5816

孔體積 /（mL/g） ≥0.2 Q/SH349907

表觀密度 /（g/mL） 0.80 ～ 1.20 Q/SH660925

磨損指數(shù)，% ≤4.5 Q/SH349909

0 ～ 20 μm 篩分比例，% ≤5 Q/SH349911

0 ～ 40 μm 篩分比例，% ≤20 Q/SH349911

the waste heat boiler, it is necessary to increase gas consumption to achieve heat balance.

Keywords:catalytic cracking；two-stage regeneration；sulfur transfer agent；thermal balan；cecombustion

supporting

1.2 作用機(jī)理

JF–SN1P硫轉(zhuǎn)移劑作用于再生器燒焦過程，能

有效將煙氣中的 SOx轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品液化氣和干氣中，

最終進(jìn)硫磺回收裝置，從而大幅降低再生煙氣中

SOx濃度，同時(shí)節(jié)約煙氣脫硫液堿用量。

初始形態(tài)的硫轉(zhuǎn)移劑加入至FCC裝置再生器，

在再生器中利用再生空氣中的O2促進(jìn)煙氣中SO2生

成SO3，硫轉(zhuǎn)移劑中的堿性活性組分與 SO3結(jié)合形

成高溫穩(wěn)定的硫酸鹽，隨再生催化劑循環(huán)進(jìn)入提升

管反應(yīng)器。在提升管反應(yīng)器中H2及還原性烴類存在

的條件下，硫酸鹽發(fā)生兩類還原反應(yīng)[31-36]，一類將

硫酸鹽還原為硫轉(zhuǎn)移劑初始形態(tài)和H2S；另一類還

2024 年.第 1 期 樊繼磊，張澤石．硫轉(zhuǎn)移劑對(duì)兩段再生催化裂化裝置熱平衡的影響 - 35 -

原反應(yīng)生成中間硫化物，繼續(xù)隨主催化劑循環(huán)進(jìn)入

沉降器汽提段，在高溫條件下與油氣中的水蒸氣繼

續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成硫轉(zhuǎn)移劑的初始形態(tài)，同時(shí)產(chǎn)生

H2S。最終以硫轉(zhuǎn)移劑初始形態(tài)隨待生催化劑循環(huán)

進(jìn)入再生器，完成整個(gè)硫轉(zhuǎn)移劑與SOx的反應(yīng)：吸

附、還原、脫除硫化物、最后再生恢復(fù)活性的整個(gè)

過程[35-37]。

具體反應(yīng)機(jī)理如下（M為硫轉(zhuǎn)移劑中的活性金

屬組分）。

（1）再生器中發(fā)生的反應(yīng)：

SO2＋1/2O2→SO3

MO＋SO3→MSO4

（2）提升管和汽提段中發(fā)生的還原反應(yīng)：

MSO4＋4H2→MS＋4H2O

MSO4＋4H2→MO＋H2S＋3H2O

MS＋H2O→MO＋H2S

2 工業(yè)應(yīng)用

2.1 加入方案

JF–SN1P 劑試用期為 13 天，共計(jì) 11.8 噸。結(jié)

合裝置實(shí)際情況，以最優(yōu)最有效方案實(shí)現(xiàn)再生煙氣

控制目標(biāo)，JF–SN1P劑的使用在加劑初期按照“藏

量高限，按需添加”的原則進(jìn)行。JF–SN1P劑需要

適當(dāng)?shù)膭┝坎拍艹浞职l(fā)揮作用，因此定時(shí)定量多次

加注該劑。通過小型加料系統(tǒng)，按每日新鮮催化劑

（加入量約8.9 t）的3%～3.5%向一再均勻加注硫轉(zhuǎn)

移劑，每天加注 3 次，每次間隔時(shí)間 8 小時(shí)。在快

速加注期，煙氣脫硫液堿用量降幅達(dá)31%后，加注

量調(diào)整為平穩(wěn)加注，并以JF–SN1P劑藏量占比（質(zhì)

量分?jǐn)?shù)）達(dá)到系統(tǒng)總藏量（約350噸）的2.5%為目

標(biāo)，具體加注方案見表2。

表 3 加注 JF-SN1P 劑前后原料性質(zhì)對(duì)比

項(xiàng)目 加劑前 加劑后

密度（20 ℃）/（kg/m3

） 931.6 930.5

餾程：初餾點(diǎn) /℃ 196.5 205.8

10%/℃ 333.3 334.5

50%/℃ 499.3 496.3

90%/℃ 654.5 653.8

95%/℃ 692.0 691.8

殘?zhí)亢浚?（ω） 5.85 5.51

總硫含量，%（ω） 0.49 0.55

總氮含量，%（ω） 0.19 0.21

金屬含量：Fe/（μg/g） 5.59 4.34

Ni 含量 /（μg/g） 7.10 7.26

V 含量 /（μg/g） 8.04 8.04

Na 含量 /（μg/g） 0.39 0.42

表 4 加注 JF-SN1P 劑前后主要操作參數(shù)對(duì)比

項(xiàng)目 加劑前 加劑后

處理量 /（t/h） 260 260

提升管出口溫度 /℃ 524 526

貧氧段稀相溫度 /℃ 694 696

貧氧段密相床層溫度 /℃ 702 705

貧氧段主風(fēng)量（標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）/（m3

/h） 180 000 175 000

貧氧段 O2 含量，% 0 0

貧氧段 CO 含量，% 6.8 3.5

貧氧段 CO2 含量，% 13.2 16.4

富氧段稀相溫度 /℃ 736 742

富氧段密相床層溫度 /℃ 736 742

富氧段主風(fēng)量（標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）/（m3

/h） 57 000 65 000

富氧段 O2 含量，%（ω） 4.28 4.44

富氧段 CO2 含量，%（ω） 15.07 14.57

再生煙氣中 SO2 濃度 /（mg/m3

） 2 000 1 377.28

硫轉(zhuǎn)移率，% 0 31

2.2 原料性質(zhì)和操作條件

FCC裝置以加氫渣油和低硫渣油（約7∶1）為

原料，JF–SN1P劑加注前后混合原料性質(zhì)和操作條

件分別見表3、表4。

表 2 JF-SN1P 劑加注方案

階段 日期 每日加注量 /kg

適應(yīng)期

2023.3.14 1 000

2023.3.15 800

2023.3.16 900

快速加注期

2023.3.17 1 300

2023.3.18-3.23 1 200

平穩(wěn)加注期 2023.3.24-3.26 200

- 36 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

據(jù)表3，JF–SN1P劑加注前后原料性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)

定。由表 4可知，JF–SN1P 劑加注后，一再 CO 含

量由6.8%降至3.5%，CO2含量由13.2%升至16.4%，

硫轉(zhuǎn)移劑的加入促使更多的CO 氧化生成 CO2，起

到了CO助燃的作用，CO含量和JF–SN1P劑藏量占

比變化曲線見圖1。隨著JF–SN1P系統(tǒng)藏量占比不

斷提高，其促進(jìn)CO轉(zhuǎn)化成CO2作用越明顯，貧氧

段CO含量越來越低。達(dá)到目標(biāo)JF–SN1P劑藏量占

比后，貧氧段CO含量達(dá)到最低。此后因FCC裝置

反應(yīng)再生部分取熱受限，停止加注JF–SN1P劑。此

種硫轉(zhuǎn)移劑活性隨藏量變化明顯，藏量占比下降，

助燃活性隨即下降，貧氧段CO含量開始上升。

量冷硫轉(zhuǎn)移劑一次加入過程中，若加劑速率過快，

短時(shí)間內(nèi)再生器局部硫轉(zhuǎn)移劑高濃度聚集，奪氧作

用強(qiáng)烈，還會(huì)使再生器密相床層局部溫度驟然下

降，對(duì)燒焦過程產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致貧氧再生煙氣

一氧化碳含量下降，床溫升高[27]。

針對(duì)前述JF–SN1P劑加入后操作參數(shù)的變化，

繼續(xù)深入探究其對(duì) FCC 裝置熱平衡的影響。首先

對(duì)反應(yīng)再生部分熱平衡變化進(jìn)行量化分析，得表5。

由數(shù)據(jù)可知，JF–SN1P劑的加入使焦炭在一再完全

燃燒比例增加，一再燒焦放熱增加62 945.90 MJ/h，

在總燒焦量基本不變的情況下，總反應(yīng)再生燒焦放

熱增加78 309.15 MJ/h，燒焦生熱比例增加9.98%。

該工況下反應(yīng)再生部分需多產(chǎn)29.62 t/h飽和汽才可

達(dá)熱量平衡。受 FCC 裝置外取熱器操作負(fù)荷限制

（一二再取熱器最大穩(wěn)定總產(chǎn)汽量為89 t/h），反應(yīng)

再生相較于加劑前僅可提高19 t/h產(chǎn)汽，吸熱量增

加50 236 MJ/h，其余的未回收熱量28 073.15 MJ/h

轉(zhuǎn)化為催化劑升溫?zé)峒盁煔馍郎責(zé)幔瑥亩鴮?dǎo)致反應(yīng)

再生系統(tǒng)床溫上升。裝置不得不采取降量操作。經(jīng)

計(jì)算，取熱滿負(fù)荷條件下，減少 FCC 裝置處理量

30～40 t/h。

表 5 加注 JF-SN1P 劑前后反應(yīng)再生系統(tǒng)熱平衡對(duì)比

項(xiàng)目 加劑前 加劑后

總燒焦量 /（t/h） 23.68 23.71

焦炭在貧氧段不完全燃燒量 /（t/h） 6.56 3.28

焦炭在貧氧段完全燃燒量 /（t/h） 12.54 15.38

貧氧段燒焦放熱 /（MJ/h） 4706 63.48 533 609.38

焦炭在富氧段燃燒量 /（t/h） 4.58 5.05

富氧段燒焦放熱 /（MJ/h） 149 995.00 165 358.26

反應(yīng)再生燒焦熱 /（MJ/h） 620 658.48 698 967.63

焦炭全部燒焦放熱 /（MJ/h） 775 297.77 776 350.45

反應(yīng)再生燒焦生熱比例，% 80.05 90.03

反應(yīng)再生產(chǎn)汽吸熱 /（MJ/h）

185 080

（對(duì)應(yīng)產(chǎn)汽

70 t/h）

235 316

（對(duì)應(yīng)產(chǎn)汽

89 t/h）

反應(yīng)再生產(chǎn)汽占燒焦總熱比例，% 23.87 30.31

由于CO燃燒生成CO2熱值（283 kJ/mol）遠(yuǎn)高

于C燃燒生成CO熱值（110 kJ/mol），故JF-SN1P劑

加注后，一再燃燒放熱明顯增加，裝置熱平衡出現(xiàn)

明顯變化。

3 對(duì)裝置熱平衡的影響

3.1 反應(yīng)再生熱平衡

根據(jù)前述硫轉(zhuǎn)移劑作用機(jī)理，JF–SN1P劑含有

儲(chǔ)氧活性組分，有促進(jìn)SO2與氧結(jié)合向SO3轉(zhuǎn)化的

催化作用，因而在捕集SOx的同時(shí)也會(huì)促進(jìn)再生器

密相局部區(qū)域 CO 氧化生成 CO2，釋放大量熱。由

于 CO 的助燃作用，增加了主風(fēng)氧耗和燃燒放熱，

兩段再生器稀相、密相溫度均有所升高，外取熱器

滑閥開度和外取熱產(chǎn)汽量均有所增加。此外，在大

圖1 加注JF-SN1P劑期間一再CO含量及

硫轉(zhuǎn)移劑藏量占比變化

7

6

5

4

3

2

1

0

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0

硫轉(zhuǎn)移劑藏量占比，%

貧氧段 CO含量，

%

2023/03/12 2023/03/13 2023/03/14 2023/03/15 2023/03/16 2023/03/17 2023/03/18 2023/03/19 2023/03/20 2023/03/21 2023/03/22 2023/03/23 2023/03/24 2023/03/25 2023/03/26 2023/03/27 2023/03/28 2023/03/29

貧氧段 CO 含量

硫轉(zhuǎn)移劑藏量占比

日 期

為滿足當(dāng)月計(jì)劃處理量（密度0.930 g/cm3

，預(yù)

計(jì)生焦量9.1%）下的熱平衡，一再煙氣CO含量需

提高至5.1%以上，據(jù)圖1，此時(shí)硫轉(zhuǎn)移助劑占系統(tǒng)

2024 年.第 1 期 樊繼磊，張澤石．硫轉(zhuǎn)移劑對(duì)兩段再生催化裂化裝置熱平衡的影響 - 37 -

藏量比例約為 0.9%，此工況較正常工況仍多放熱

34 111 MJ/h，對(duì)應(yīng)反再飽和汽量需增加約12.9 t/h。

該裝置自3月27日起停加JF–SN1P劑，至4月10日

一再煙氣CO濃度均值達(dá)5.5%（v），再生系統(tǒng)床溫

降低，此時(shí)一再產(chǎn)汽量為63 t/h，二再產(chǎn)汽20 t/h，

產(chǎn)汽量在設(shè)計(jì)負(fù)荷內(nèi)，可滿足要求。

3.2 余熱鍋爐操作變化

JF–SN1P劑的加入一定程度上降低了一再煙氣

中 CO 含量，從而減少了煙氣中可釋放的 CO 燃燒

熱量。為保持余熱鍋爐爐膛溫度在600 ℃以上，以

滿足3.5 MPa過熱蒸汽溫度要求（≥430 ℃），F(xiàn)CC

裝置CO焚燒爐A爐和C爐瓦斯耗量分別由1 200和

1 300 m3

/h增加至1 500和3 100 m3

/h，總瓦斯消耗

增加1.617 t/h，多放熱量約71 655.74 MJ/h。據(jù)表5，

加 JF –SN1P 劑前余熱鍋爐燒焦生熱占比 19.95%，

約放熱154 639.29 MJ/h，加劑后占比9.97%，約放

熱77 382.82 MJ/h，再生煙氣余熱鍋爐燃燒熱降低

約77 256.47 MJ/h，因來自反應(yīng)再生部分煙氣溫度升

高，故加JF–SN1P劑后余熱鍋爐多消耗瓦斯的放熱

量小于煙氣中減少的CO燃燒熱量。

4 操作調(diào)整

（1）JF–SN1P劑加入后，若裝置取熱滿負(fù)荷的

情況下仍難以維持熱平衡，需及時(shí)降低處理量。

（2）若需保證計(jì)劃處理量，應(yīng)逐漸降低JF–SN1P

劑加注量（硫轉(zhuǎn)移效果隨之下降），持續(xù)監(jiān)控 JF–

SN1P 劑系統(tǒng)藏量下降后裝置操作變化情況，反應(yīng)

再生部分床溫可控后再逐漸恢復(fù)加注比例。

（3）與廠家溝通調(diào)整硫轉(zhuǎn)移劑配方，降低助燃

能力。

5 結(jié)論

JF–SN1P硫轉(zhuǎn)移劑在某公司兩段再生FCC裝置

的工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)表明：（1）JF–SN1P劑有促進(jìn)CO

燃燒轉(zhuǎn)化成 CO2的助燃作用。隨著 JF–SN1P 劑系

統(tǒng)藏量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）占比不斷提高至 2.5%，貧氧

段CO含量由6.8%降至3.5%，CO2含量由13.2%升

至16.4%。

（2）反應(yīng)再生系統(tǒng)熱平衡發(fā)生變化。焦炭在一

再完全燃燒比例增長(zhǎng)，燒焦放熱增多，總反應(yīng)再生

燒焦放熱增大，占總燒焦放熱比例增長(zhǎng)9.98%。裝

置加工負(fù)荷減少約30～40 t/h。

（3）余熱鍋爐操作發(fā)生變化。貧氧段再生煙氣

中CO含量降低，減少了煙氣中CO在余熱鍋爐的燃

燒熱量，為滿足3.5 MPa過熱蒸汽溫度要求，裝置

通過需提高瓦斯消耗量以使余熱鍋爐爐膛溫度保持

穩(wěn)定。

（4）該文通過總結(jié) JF–SN1P 硫轉(zhuǎn)移劑使用前

后操作參數(shù)變化，應(yīng)用焦炭燃燒熱法計(jì)算反應(yīng)再生

各段燒焦量和比例變化，提出為平衡過剩熱量所需

操作上的調(diào)整，可為計(jì)劃應(yīng)用硫轉(zhuǎn)移劑的兩段再生

FCC裝置提供補(bǔ)充性的理論指導(dǎo)和借鑒。

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（下轉(zhuǎn)第 72 頁）

摘? 要：為分析靜電分離法脫除催化裂化油漿中固含量影響因素，采用自制靜電分離器試驗(yàn)裝置，研究填料

直徑和材質(zhì)對(duì)催化油漿中催化劑固體顆粒脫除效率影響規(guī)律。結(jié)合數(shù)值模擬，分析填料直徑和材質(zhì)

對(duì)其接觸點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度變化的影響。結(jié)果表明，油漿中固體顆粒分離效率隨填料直徑增大而降低，

氧化鋯填料的分離效率最高，玻璃填料的分離效果最差。隨填料直徑和填料相對(duì)介電常數(shù)增大，填

料接觸點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度增大。在不同材質(zhì)填料物化參數(shù)中，填料相對(duì)介電常數(shù)對(duì)油漿中固體顆粒靜

電分離影響過程起主要作用。

關(guān)鍵詞：催化裂化油漿 催化劑固體顆粒 靜電分離 填料 電場(chǎng)強(qiáng)度 分離效率 冷模試驗(yàn)

填料性質(zhì)對(duì)催化裂化油漿靜電分離

效率影響冷模試驗(yàn)研究

李亮亮，孟鶴，李義鵬，蘭琦

（中國(guó)石化安全工程研究院有限公司，化學(xué)品安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266100）

收稿日期：2023-05-29

作者簡(jiǎn)介：李亮亮，博士，高級(jí)工程師。目前從事石油化工儲(chǔ)運(yùn)安全技術(shù)研究工作。

通訊聯(lián)系人：李亮亮，lill.qday@sinopec.com。

* 基金項(xiàng)目：中國(guó)石化安全工程研究院有限公司青年創(chuàng)新基金（02**6）；中國(guó)石化科技部課題資助（KL22**0）

Effect of Filler Properties on Electrostatic Separation Efficiency of FCC Slurry

Li Liangliang，Meng He，Li Yipeng，Lan Qi

（State Key Laboratory of Chemical Safety，SINOPEC Research Institude of Safety Engineering Co., Ltd，

Qingdao，Shandong 266100，China）

Abstract: In order to analyze the factors affecting the removal of solid content in fluid catalytic cracking (FCC)

slurry by electrostatic separation, a self-made electrostatic separator test device is used to study the effect of filler

material and diameter on the removal efficiency of catalyst solid particles in FCC slurry. Combined with numerical

simulation, the influence of packing diameter and material on the electric field strength at the packing contact point

is analyzed. The results show that the separation efficiency of solid particles in oil slurry decreases with the increase

of packing diameter. Zirconia filler has the highest separation efficiency, and glass filler has the worst separation

effect. The electric field intensity at the contact point of the filler increases with the increase of the filler diameter and

the relative dielectric constant of the filler. Among the physicochemical parameters of different fillers, the relative

dielectric constant of fillers plays a major role in the process of electrostatic separation of solid particles in oil slurry.

Keywords: FCC slurry；catalyst particles；electrostatic separation；filler；electric field intensity；separation

efficiency；cold model experiment

2024 年 2 月·第 9 卷·第 1 期 >> 過程優(yōu)化 <<

石油石化綠色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

引用格式：李亮亮，孟鶴，李義鵬，等．填料性質(zhì)對(duì)催化裂化油漿靜電分離效率影響冷模試驗(yàn)研究 [J]．石油石化綠色低碳，2024，9（01）：

39-44.

- 40 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

近年來，催化裂化油漿產(chǎn)量隨國(guó)內(nèi)重質(zhì)化、劣

質(zhì)化原油加工增多而持續(xù)增長(zhǎng)[1-2]。煉廠部分外甩催

化裂化油漿主要作為燃料油使用，既浪費(fèi)資源又容

易產(chǎn)生較大環(huán)保問題[3-5]。利用催化裂化油漿作為原

材料制備橡膠軟化劑、碳材料等高附加值產(chǎn)品是國(guó)

內(nèi)外提高油漿利用價(jià)值的重要發(fā)展方向，但煉廠油

漿中催化劑等固體顆粒（FCCS）含量偏高會(huì)對(duì)產(chǎn)品

質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，同時(shí)因結(jié)焦、堵塞管道等影響

下游生產(chǎn)設(shè)備安全[4-10]。國(guó)內(nèi)外主要催化裂化油漿

脫固凈化技術(shù)包括助劑沉降法、過濾分離法、靜電

分離法等。助劑沉降法分離周期較長(zhǎng)、沉降劑遇高

溫可能會(huì)分解、脫除效率低；過濾分離法壓降大易

堵塞設(shè)備、維護(hù)費(fèi)用高等[12-14]，而靜電分離法還具

有過濾精度高、分離效率高、處理量大等優(yōu)點(diǎn)。

靜電分離法是深度脫除微米級(jí)FCCS的重要方

法。其原理是將油漿流經(jīng)填料床，并通過填料床外

加高壓電場(chǎng)將固體顆粒極化，吸附在填料表面，實(shí)

現(xiàn)對(duì)油漿中微米級(jí)固體顆粒的脫除[11]。國(guó)內(nèi)外專家

針對(duì)靜電分離法脫除FCCS開展大量研究。唐應(yīng)彪

等人[17]使用自制不銹鋼罐分離器對(duì)油漿動(dòng)態(tài)分離工

藝進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓為12 kV時(shí)，靜電分離120

min后固含量可降低至50 μg/g以下。Fritsche等人[18]

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)玻璃填料的成分會(huì)影響分離效果，使

用含鉀玻璃填料的分離效率高于只含鈉氧化物的玻

璃填料。郭愛軍等人[19]發(fā)現(xiàn)靜電分離時(shí)可添加高介

電常數(shù)、低電導(dǎo)率的助劑促進(jìn)催化劑顆粒的團(tuán)聚，

并提高分離效率。方云進(jìn)等人[20]發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)中填料極

化的電荷會(huì)集中在填料接觸點(diǎn)附近，顆粒受介電泳

力影響會(huì)吸附至此處，該現(xiàn)象稱為“點(diǎn)吸附”。在

“點(diǎn)吸附”理論的基礎(chǔ)上，Li等人[21-22]通過理論與

試驗(yàn)結(jié)合的方法，提出了“有效吸附點(diǎn)”模型，即

填料接觸點(diǎn)與電場(chǎng)方向的夾角越小，接觸點(diǎn)附近電

場(chǎng)強(qiáng)度越高，對(duì)催化劑顆粒的吸附能力越強(qiáng)。

靜電分離效率受油漿粘度和溫度、電壓、填料

粒徑等多種參數(shù)影響，減少油漿處理時(shí)間、降低靜

電分離罐外加電壓并提高固體脫除效率，是催化裂

化裝置應(yīng)用靜電分離脫除設(shè)備對(duì)油漿高效脫固處理

的關(guān)鍵[23-26]。因與我國(guó)油漿性質(zhì)不匹配，靜電分離

技術(shù)自1988年從美國(guó)引進(jìn)后應(yīng)用效果一直不佳，且

近些年國(guó)內(nèi)對(duì)靜電脫固法機(jī)理并未完全掌握，限制

了國(guó)內(nèi)催化裂化技術(shù)水平的提高[27-30]。針對(duì)催化裂

化油漿高粘性、難流動(dòng)等特點(diǎn)，該文通過冷模試驗(yàn)

方法研究填料直徑和填料材料對(duì)靜電分離效果的影

響，并通過多物理場(chǎng)耦合仿真軟件（Comsol）研究

填料參數(shù)對(duì)填料接觸點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度的影響規(guī)律，

為工業(yè)靜電分離器開發(fā)和填料選型提供參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 試驗(yàn)介質(zhì)

催化裂化油漿作為一種高粘性流體，常溫狀態(tài)

下流動(dòng)性較差且易堵塞設(shè)備。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，

通過加熱使催化裂化油漿粘度下降。為簡(jiǎn)化試驗(yàn)過

程，選用與高溫油漿介質(zhì)性質(zhì)較為接近的導(dǎo)熱油，

并在導(dǎo)熱油中加入一定量催化劑顆粒并均勻混合，

模擬高溫狀態(tài)下的含固催化裂化油漿。

1.2 試驗(yàn)裝置

圖1為自建靜電分離試驗(yàn)裝置。該裝置包括高

壓直流電源、端蓋、筒體、電極柱和球形填料。其

中，靜電分離器內(nèi)電極為直徑8 mm的圓柱形銅棒，

并與高壓直流電源連接；筒體為兩層亞克力材質(zhì)制

作，內(nèi)層筒體（內(nèi)直徑為8 cm，深度為20 cm）用

于填充填料；外層筒體覆蓋一層與地線連接的銅片

并作為分離器的外電極。端蓋和內(nèi)層筒體底部分別

開設(shè)催化裂化油漿的注入口和取樣口。

圖1 靜電分離試驗(yàn)裝置

內(nèi)電極

端蓋 注入口 注入口 內(nèi)電極 端蓋

球形填料

內(nèi)層筒體

筒體

（外電極）（外電極）

外層筒體

取樣口

DC

取樣分析裝置包括抽濾裝置和索氏抽提裝置。

抽濾裝置由真空泵和砂芯過濾器組成，能在容器內(nèi)

形成較大負(fù)壓，加速油漿過濾；索氏抽提裝置包括

圓底燒瓶、提取管、冷凝管、加熱套、循環(huán)水裝

置，圓底燒瓶裝有石油醚和甲苯，用于萃取含固濾

紙上殘留的油漿。

1.3 試驗(yàn)方法

一般催化裂化油漿溫度在100 ℃以上時(shí)，粘度

在10 mPa·s左右。該試驗(yàn)采用粘度相近的導(dǎo)熱油模

2024 年.第 1 期 - 41 -

擬高溫催化裂化油漿，采用不同粒徑和材質(zhì)的填

料，研究填料參數(shù)對(duì)靜電分離效率的影響，其中靜

電分離效率以試驗(yàn)前后模擬油漿中固含量變化表

示。試驗(yàn)步驟如下：

（1）干燥濾紙：用定量濾紙包裹濾膜放置于鼓

風(fēng)干燥箱中，在100 ℃條件下烘干40 min；烘干完

成后，將濾紙與濾膜放置于干燥皿中冷卻至室溫，

用分析天平稱量濾紙和濾膜，記為m1。

（2）配置油漿：使用分析天平分別稱取固定質(zhì)

量的導(dǎo)熱油和催化劑顆粒，并用攪拌器攪拌30 min

至混合均勻，配置固含量為c0的模擬油漿。圖2是

該試驗(yàn)所使用催化劑顆粒的顯微形貌，其主要成分

為Al2O3–SiO2，中位粒徑為3.02 μm，催化劑顆粒呈

不規(guī)則形狀。

FDEP=2πεf rp

3　　εp–εf

　　　|E|

2

εp＋2εf

（2）

式中：FDEP為介電泳力，N；εp和εf分別為催化

劑顆粒和油漿介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；rp為催化劑顆

粒半徑，m；E為局部電場(chǎng)強(qiáng)度，V/m。

在催化劑顆粒和油漿介質(zhì)的參數(shù)保持不變時(shí)，

顆粒所受的介電泳力與填料接觸點(diǎn)處的局部電場(chǎng)強(qiáng)

度有關(guān)。因此，通過數(shù)值模擬研究填料參數(shù)（直

徑、介電常數(shù)）對(duì)其接觸點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的影響，分

析填料參數(shù)對(duì)靜電分離效率的影響。所用試驗(yàn)裝置

為對(duì)稱型結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行模擬研究中可取分離器的

部分扇形結(jié)構(gòu)構(gòu)建如圖3所示幾何模型，該模型內(nèi)

側(cè)面（即曲率半徑較小的一側(cè)）設(shè)為陽極，外側(cè)面

（即曲率半徑較大的一側(cè)）設(shè)為陰極，其余側(cè)面均

設(shè)置為絕緣面，即零電荷[17]。在幾何模型中心位置

放置兩個(gè)等直徑且相互接觸的球形填料，并通過探

針檢測(cè)接觸點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度。

圖3 幾何模型示意

V0

V ＝ 0（接地）

圖2 催化劑顆粒的顯微形貌

（3）靜電分離：將配置好的模擬油漿由靜電分離

器試驗(yàn)裝置的注入口倒入分離器內(nèi)，靜態(tài)分離30 min。

（4）取樣分析：待靜電分離完成后，打開分離

器的取樣口，對(duì)凈化油漿取樣，記為m2。使用抽濾

裝置和干燥濾膜分離油漿中的催化劑顆粒，之后將

含有催化劑顆粒的濾紙濾膜使用索氏抽提裝置抽提

2 h，將抽提完成的濾紙濾膜放置于鼓風(fēng)干燥箱中烘

干40 min，再使用干燥皿使濾紙、濾膜冷卻至室溫

并用分析天平稱量濾紙和濾膜質(zhì)量，記為m3。

分離效率 η 采用質(zhì)量法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算如式

（1）所示：

η＝c0–（m3–m1）/m2 ×100%

c0

（1）

2 仿真模型

靜電分離過程中，催化劑顆粒受介電泳力驅(qū)使

被吸附至填料接觸點(diǎn)，介電泳力的計(jì)算見式（2）[17]：

3 結(jié)果與討論

3.1 填料直徑對(duì)靜電分離效率的影響

試驗(yàn)條件：模擬油漿中固含量為6 mg/g，靜電

電壓為8 000 V，填料是直徑分別為2.5、3、4、5、

9 mm的球形玻璃珠；每組試驗(yàn)間隔10 min取樣一

次。圖4是填料直徑和分離時(shí)間對(duì)靜電分離效率影

響關(guān)系。

由圖 4 可以看出在分離處理時(shí)間相同情況下，

隨著玻璃珠填料直徑增大，靜電分離效率呈逐漸下

降趨勢(shì)。靜電分離過程中，填料之間接觸點(diǎn)是影響

分離效率的重要因素，其中催化劑顆粒以“點(diǎn)吸

附”方式被吸附至填料上[17]。在靜電分離器容積保

持不變情況下，增大填料直徑會(huì)使填料數(shù)目減少，

填料間接觸點(diǎn)也會(huì)隨之減少，導(dǎo)致分離效率隨填料

直徑增大而降低。另外，增大填料直徑也會(huì)使填料

李亮亮，等．填料性質(zhì)對(duì)催化裂化油漿靜電分離效率影響冷模試驗(yàn)研究

- 42 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

圖5 玻璃填料直徑對(duì)填料接觸點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度影響

1×106

9×105

8×105

7×105

6×105

5×105

4×105

接觸點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度 /（V/m）

填料直徑 /mm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

12 000 V

6 000 V

8 000 V

10 000 V

圖6 不同填料材質(zhì)對(duì)靜電分離效率影響

85

80

75

70

65

60

55

50

45

40

靜電分離效率，

%

油漿初始固含量 /（mg/g）

4 5 6

玻璃 氮化硅 氧化鋯

圖4 玻璃填料直徑對(duì)靜電分離效率影響曲線

60

50

40

30

20

10

0

靜電分離效率，

%

靜電分離時(shí)間 /min

0 10 20 30 40 50

5.0 mm

2.5 mm

3.0 mm

4.0 mm

9.0 mm

顆粒間隙增大，擴(kuò)大催化劑顆粒與填料接觸點(diǎn)之間

的距離。因此，當(dāng)分離時(shí)間保持不變時(shí)，分離效率

隨填料直徑增大而降低。對(duì)于同一直徑的填料，其

分離效率隨時(shí)間推移呈現(xiàn)先增大后基本趨于穩(wěn)定趨

勢(shì)。分離時(shí)間超過40 min后，填料基本處于飽和吸

附狀態(tài)，難以繼續(xù)吸附顆粒，因此分離效率基本不

變。此外，填料飽和吸附后，流場(chǎng)的擾動(dòng)等因素可

能造成已吸附顆粒的再次脫落，繼續(xù)進(jìn)行靜電分離

可能會(huì)導(dǎo)致分離效率略微下降。

通過構(gòu)建不同尺寸填料幾何模型研究填料直徑

對(duì)填料接觸點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的影響，其在不同電壓下

的變化趨勢(shì)如圖 5 所示。由圖 5 可知，隨著填料直

徑增大，兩個(gè)填料球之間接觸點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸

增大，但增幅較??；隨著外加電壓增大，填料球接

觸點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度呈等比例增大。介電泳力是吸附固

體顆粒的主動(dòng)力，根據(jù)公式（2）可以看出增大電

場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)直接增大顆粒受到的介電泳力，因此，隨

著填料直徑的增大，被吸附的顆粒受到的介電泳力

也會(huì)隨之增大。圖5試驗(yàn)結(jié)果表明分離效率隨著填

料直徑增大而降低，說明增多填料接觸點(diǎn)，擴(kuò)大填

料間間隙對(duì)分離效率的降低作用大于增大填料接觸

點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)分離效率的提升作用。

3.2 填料材質(zhì)對(duì)靜電分離效率的影響

試驗(yàn)條件：模擬油漿固含量分別為4、5、6 mg/g，

分離電壓為8 000 V、填料顆粒直徑為3 mm、分離

時(shí)間為30 min。

圖6是不同材質(zhì)填料（玻璃球、氮化硅、氧化

鋯）下固含量靜電分離效率變化。由圖7可知，油

漿中固含量相同條件下，氧化鋯填料的分離效率最

高，氮化硅填料次之，玻璃填料的分離效率最低。

該試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)隨著填料相對(duì)介電常數(shù)增大，靜

電分離效率升高。

相對(duì)介電常數(shù)是表征材料介電性質(zhì)或極化性質(zhì)

的物理參數(shù)，可表征介電材料的貯電能力。在室溫

環(huán)境下，玻璃、氮化硅和氧化鋯材質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)

圖7 填料材質(zhì)對(duì)接觸點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度和

顆粒所受介電泳力的影響

3×106

2×106

1×106

0

6.0×10-14

5.0×10-14

4.0×10-14

3.0×10-14

2.0×10-14

1.0×10-14

接觸點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度 /（V/m）

顆粒所受平均節(jié)點(diǎn)用力 /N

填料材質(zhì)

玻璃 氮化硅 氧化鋯

接觸點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度

顆粒所受平均節(jié)點(diǎn)用力

2024 年.第 1 期 - 43 -

分別為4、8.6和20。填料相對(duì)介電常數(shù)越高，其被

電場(chǎng)極化過程中產(chǎn)生的束縛電荷越多，且束縛電荷

量增大會(huì)使填料接觸點(diǎn)附近的局部電場(chǎng)強(qiáng)度增大。

三種不同材質(zhì)填料的接觸點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度以及顆粒在

平均時(shí)間段所受平均介電泳力計(jì)算結(jié)果如圖7所示。

由圖7可知，氧化鋯填料接觸點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，

氮化硅填料次之，玻璃填料接觸點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度最

小。顆粒所受平均介電泳力變化趨勢(shì)與接觸點(diǎn)的電

場(chǎng)強(qiáng)度相同，而介電泳力是靜電脫固過程中的主要

驅(qū)動(dòng)力，對(duì)比圖6和圖7結(jié)果，圖7中的變化趨勢(shì)與

分離效率隨著填料材質(zhì)的變化趨勢(shì)一致，表明填料

材質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)影響分離效率。

此外，對(duì)于同種材質(zhì)的填料，模擬油漿固含量

越低，其靜電分離效率越高。這是由于填料表面逐

漸吸附顆粒后，對(duì)油漿的凈化能力會(huì)降低，而高固

含量的油漿更容易使填料達(dá)到飽和吸附，造成填料

難以繼續(xù)吸附油漿中剩余顆粒而導(dǎo)致靜電分離效率

變低。

4 結(jié)論

（1）基于催化裂化靜電分離試驗(yàn)裝置進(jìn)行冷

模試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨填料直徑增大，填料接觸點(diǎn)數(shù)目減

小，填料間隙增大，填料接觸點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度增大，

顆粒受介電力也會(huì)隨之增大，但分離效率隨填料直

徑增大而降低，說明分離效率更易受到填料接觸點(diǎn)

數(shù)目及填料間隙影響。

（2）對(duì)比不同材質(zhì)填料，氧化鋯填料分離效果

最好，玻璃填料分離效果最差；隨著填料相對(duì)介電

常數(shù)的增大，填料接觸點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，靜電分

離效果提升。填料材質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)數(shù)值影響靜電

分離效率，煉廠催化裂化裝置應(yīng)根據(jù)油漿性質(zhì)，合

理選擇靜電分離裝置填料并優(yōu)化靜電分離條件。

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（上接第 21 頁）

摘? 要：某公司兩套乙烯裝置均通過甲烷化工藝除去粗氫中少量的CO，不同之處是兩套裝置分別采用高、

低溫甲烷化技術(shù)路線。該文重點(diǎn)對(duì)兩種工藝路線的運(yùn)行情況進(jìn)行概述和比較，對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者運(yùn)行指

標(biāo)均良好，但使用低溫甲烷化工藝，裝置運(yùn)行能耗更低，裝置運(yùn)行也更加平穩(wěn)、安全。

關(guān)鍵詞：乙烯裝置 催化劑 運(yùn)行分析 工業(yè)應(yīng)用 節(jié)能降耗

乙烯裝置甲烷化工藝運(yùn)行對(duì)比分析

胡根洋

（中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司，浙江寧波 315207）

某公司當(dāng)前有兩套乙烯，一套（1#

乙烯）產(chǎn)能

100萬t/a、另一套產(chǎn)能120萬t/a（2#

乙烯）。兩套乙

烯分別采用魯姆斯工藝技術(shù)和該集團(tuán)企業(yè)自主開發(fā)

的工藝技術(shù)，以石腦油、加裂尾油、循環(huán)乙烷、循

環(huán)丙烷等裂解原料，在高溫、短停留時(shí)間下經(jīng)過脫

氫反應(yīng)和斷裂反應(yīng)，生成乙烯、丙烯、甲烷、氫氣

等組分，出裂解爐管的烴類物質(zhì)經(jīng)過多次熱交換回

收熱量，同時(shí)對(duì)烴類物質(zhì)進(jìn)行粗分離，再經(jīng)壓縮機(jī)

提壓至3.8 MPa，經(jīng)前冷系統(tǒng)分離得到乙烯、丙烯、

氫氣等產(chǎn)品。不同之處是1#

乙烯采用高溫甲烷化工

藝技術(shù)，2#

乙烯采用低溫甲烷化工藝技術(shù)。為對(duì)比

兩者優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)高、低溫甲烷化工藝技術(shù)的工業(yè)應(yīng)

用情況進(jìn)行比較分析。

1 甲烷化單元概況

1.1 甲烷化反應(yīng)

甲烷化反應(yīng)是在催化劑作用下將深冷系統(tǒng)中的

粗氫（含氫約95%（v））進(jìn)一步精制，為下游用戶

提供合格氫氣[1-3]。從冷箱系統(tǒng)出來的粗氫體中，一

般含有0.08%～0.15%（v）CO，CO吸附在催化劑表

收稿日期：2023-01-06

作者簡(jiǎn)介：胡根洋，學(xué)士，工程師?，F(xiàn)從事化工生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

通訊聯(lián)系人：胡根洋，hgy.zhlh@sinopec.com。

Comparative Analysis of Operation of Methanation Process in Ethylene Plant

Hu Genyang

(SINOPEC Zhenhai Refining ＆ Chemical Company，Ningbo，Zhejiang 315207，China)

Abstract: A small amount of CO is removed from crude hydrogen by methanation of both ethylene units in a

company. The difference is that high and low temperature technical route of methanation is used respectively. This

paper focuses on the overview and comparison of the operation of the two process routes. The comparison shows

that the operation indicators of both processes are running well, but using low temperature methanation process

contributes lower energy consumption and smoother and safer operation of the unit.

Keywords: ethylene plant；catalyst；operation analysis；industrial application；energy-saving and cost-reducing

2024 年 2 月·第 9 卷·第 1 期 >> 過程優(yōu)化 <<

石油石化綠色低碳

Green Petroleum & Petrochemicals

引用格式：胡根洋．乙烯裝置甲烷化工藝運(yùn)行對(duì)比分析 [J]．石油石化綠色低碳，2024，9（01）：45-48.

- 46 - 石油石化綠色低碳 2024 年.第 9 卷

面發(fā)生歧化反應(yīng)，生成表面碳Cads再與氫氣作用生

成甲烷。其反應(yīng)機(jī)理為，CO中的C為SP雜化，與

O形成C＝O鍵，并有一個(gè)孤對(duì)電子，該孤對(duì)電子

與催化劑表面的金屬結(jié)合，成為吸附態(tài)的CO，強(qiáng)

吸附的CO解離形成表面碳Cads和Oads，表面碳Cads

與活化氫經(jīng)多步結(jié)合形成甲烷[4-5]。

甲烷化過程主要方程式：

CO＋3H2 CH4＋H2O＋206.24 kJ/mol

CO＋2H2O CO2＋4H2＋49 kJ/mol

CO2＋4H2 CH4＋2H2O＋165.4 kJ/mol

甲烷化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)熱計(jì)算可

知，每轉(zhuǎn)化1 mol%的CO和CO2，床層溫升分別是

75 ℃和60 ℃[3]。因此，對(duì)于絕熱反應(yīng)器，無論采用

表 1 高低溫催化劑物理特性

項(xiàng)目 單位 高溫甲烷化 低溫甲烷化

物料組成 – Ni/Al2O3 Ni/Al2O3

催化劑型號(hào) – Meth 134（C13-4-04） BC-H-10

外觀 – 球形 黑色齒球

顆粒尺寸 mm 3 ～ 6 3～4.5

堆積密度 kg/m3 850±80 800～1 000

壓碎強(qiáng)度 N/ 顆 ≥50 ＞ 40

保證值壽命 年 5 5

表 2 高低溫催化劑裝填參數(shù)

項(xiàng)目 單位 高溫甲烷化 低溫甲烷化

反應(yīng)器結(jié)構(gòu) – 絕熱固定床 絕熱固定床

裝填體積 m3 10.054 15.07

床層直徑 mm 2 000 2 000

床層高度 mm 3 200 4 800

圖1 甲烷化流程對(duì)比

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SS

MC

MC

MS

?≒C

0.08%～0.15%

??MS

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13?щ?

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13?щ?

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??SS

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高溫甲烷化還是低溫甲烷化工藝，粗氫中的CO和

CO2含量皆不宜過高，以確保操作安全。

1.2 甲烷化流程

粗氫被冷箱復(fù)熱至30 ℃后進(jìn)入甲烷化進(jìn)出料換

熱器，后進(jìn)入進(jìn)料加熱器加熱至反應(yīng)溫度，反應(yīng)器

床層縱向均勻分布3組測(cè)溫層共18個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。1#

乙

烯采用超高壓蒸汽加熱、2#

乙烯采用中壓蒸汽加熱。

甲烷化反應(yīng)器入口溫度均通過分程控制。甲烷化反

應(yīng)器流出物先經(jīng)甲烷化進(jìn)出料換熱器換熱，接著用

循環(huán)水冷卻，并經(jīng)過丙烯冷劑冷卻至15～17 ℃，凝

液返回急冷水塔，氣相送至氫氣干燥器進(jìn)一步脫除

水分。經(jīng)氫氣干燥器干燥后得到水含量小于1 mL/m3

、

純度大于95%（v）的產(chǎn)品氫供下游各裝置使用。

2 甲烷化催化劑的特性及裝填

2.1 高、低溫甲烷催化劑特性

高、低溫甲烷化催化劑以氧化鎳為主要的活性

成分，以惰性的高鋁瓷球?yàn)檩d體。原料中要求總硫

小于1 mg/L、砷汞鉬總量小于5 mg/L、氯化物總量

小于5 mg/L，防止催化劑永久中毒。同時(shí)粗氫中乙

烯含量小于1 000 mg/L，過高的烯烴會(huì)誘發(fā)結(jié)焦或

者滲碳。

甲烷化后要求氫氣中CO含量小于1 mL/m3

。

2.2 設(shè)備及裝填情況

兩套甲烷化催化劑均由同一公司裝填，裝填方

式一致。