自1976年马拉松石油公司在路易斯安那州Garyville建起全美最后一座复合型炼厂之后，美国本土再没有新建大型炼化项目。行业扩张停止，转而完全以关闭落后产能、技术改造和环保升级为发展方向。

1、炼厂发展历史

美国的第一座炼厂始建于1862年，最早的炼厂以生产航煤为主。随着汽车工业的发展，1911年汽油需求首次超过了航煤。1920-1940年是美国炼油行业高速发展的阶段，从炼厂数量到成品油产量都有显著增长。在随后的30年里，美国炼油行业布局逐渐形成，也建成了较为完善的原油和成品油管网。美国最后一座复合型炼厂建于1976年，为马拉松石油公司(Marathon)位于路易斯安那州Garyville市的炼厂。此炼厂建成之后，美国本土再没有新建大型炼化项目。行业扩张停止，转而完全以关闭落后产能、技术改造和环保升级为发展方向。

进入21世纪后，炼油行业竞争日趋激烈，兼并重组相当活跃。1981年美国有324家炼油厂，而现在炼油厂的数量只有30年前的一半，当然行业投资者的集中化未必代表产业集中度提高。关于实际炼力我们还是数字说话。

据美国能源部有关部门统计，截至2015年1月，美国炼油厂数量148个(其中闲置的4座)，美国的炼油产能约为9.5亿吨/年。炼厂加工的进口原油API约为28，硫含量约1.87%，属于典型的高硫重质原油。

2、炼厂区域分布情况

美国炼厂的分布按照国防区域石油管理局(PADD)的要求进行划分，如下图所示，共分为PADD1区、PADD2区、PADD3区、PADD4区、PADD5区五个区域。

其中PADD1区为美国的东北部区域，该地区目前有9座炼油厂，炼油生产能力为124.6万桶/天;PADD2为美国的中西部区域，该地区目前有27座炼油厂，炼油生产能力为392.2万桶/天;PADD3为美国墨西哥湾地区，该地区目前有57座炼油厂，炼油生产能力为951.4万桶/天;PADD4为山地地区，共有16座炼油厂，炼油生产能力为67.9万桶/天;PADD5为美国西部地区，共有30座炼油厂，炼油生产能力为284万桶/天。

由上图可知，美国最重要的产能位于美国中部及美国墨西哥湾区，两者的产能合计约7亿吨，约占美国总产能的80%左右，其中墨西哥湾区的产能约占美国炼厂总产能的50%左右。

PADD3是美国炼油业最为集中的区域，将近一半的炼油能力集中于这个地区，该地区也是全世界最大的炼油中心。PADD3地区对汽油的需求量占到了全美需求量的21%，但是炼油能力占到了全美的50%，因此PADD3区精炼出来多余的汽油通过石油管道运输到其他地区。

PADD3区域

PADD3区域各个炼厂的地位都比较重要，就产能而言，区域产能较大的三个炼厂为PortArthur、Baytown和Garyville，同时也是美国产能排前三的炼厂，其产能均约为3000万吨/年，这三家炼厂分别属于莫蒂瓦企业公司、埃克森美孚和马拉松石油公司。该区域产能累计比较大的几个公司有Exxon、Valero和Marathon，三个集团的产能约2亿吨/年。

▲PortArthur炼厂是美国第一大炼厂，产能达到3200万吨/年，加工的原油大多数是中东及墨西哥重质原油，相应的装置结构中焦化装置规模较大，加氢裂化产能400万吨，重整产能约650万吨，焦化装置产能约800万吨，预计其尼尔森系数达到13。

▲Baytown炼厂是美国第二大炼厂，产能为3000万吨/年，加工的原油比PortArthur炼厂略好，其焦化装置的产能仅为400万吨/年，Baytown炼厂尼尔森系数为10.5，主要装置产能有：柴油加氢800万吨，加氢裂化200万吨，重整650万吨。

▲Garyville炼厂是美国第三大炼厂，产能为2800万吨/年，加工的原油大多数为中东及加拿大重质原油。加氢裂化产能500万吨，重整产能680万吨，催化裂化产能720万吨，溶脱产能为200万吨，其尼尔森系数为10。

PADD3区的炼油业高度发达，平均尼尔森系数达到了9-10。很多炼厂都是全加氢型炼厂，重整装置的规模很大，也有油品调和配套的烷基化装置。由于其炼厂结构偏重质化，如果要进行轻质化改造，就需要新建装置或者在下一个检修周期内改造常减压装置。

PADD1地区对汽油的需求量占到了全美需求量的31%，但是这个地区的炼油能力只能提供7%的全美需求量，因此存在24%的需求缺口，这个缺口主要由位于墨西哥湾地区的PADD3来提供。

PADD1还有两个特点：1.这个地区靠近页岩油开采大区贝肯盆地;2.这个地区背靠加拿大，因此可以进口加拿大的重油。

3、炼化一体化发展

在过去20年，美国炼油行业越来越注重炼油化工一体化发展，超过半数的炼油厂具有化工品生产能力。炼油厂本身盈利是非常不稳定的，配备了化工能力后，整体的盈利就会变得相对稳定。这样炼油厂就同时具备炼油和化工两个能力，通过物料互供和公用工程共享，可以节约成本，提高效率。

大多数炼化一体化的炼油厂位于PADD3，该区域约四分之三的炼油厂配备相应的化工能力，且美国67%的炼化提花加工装备位于该地区。

形成这种布局的原因有三点：

PADD3是美国最大和最集中的炼油区域，这为生产化工产品提供了重组的原材料，在此配置化工厂可以实现规模化生产。

PADD3位置处于墨西哥湾，水路和陆路都很发达，为化工产品销售提供了很灵活的渠道。

位于德克萨斯州的Mout Belview一直是美国主要的液化气和化工品集散中心，位于PADD3的炼油厂生产出来化工产品后可以在此直接出售产品。

旧金山的炼油业夜景

4、炼厂技术改造之路

过去10年以来，美国的炼油行业已经投入了大约470亿美元巨资用于环境保护项目，主要是用于生产更为有利于环境保护的低硫无铅汽油。而且，美国的各种规定，如更为严格苛刻的环境法、清洁空气法、如在空气质量、水质质量、废料和汽车尾气排放上的相关法规，更多额外的政府许可和规定汽油柴油中硫含量的进一步降低，另外，炼厂还需根据联邦标准、州政府标准和地方政府标准要求生产标准各异的汽油和柴油，在此内外环境制约下，不少石油炼制企业高投入、低产出，一些炼厂则因无法适应日益激烈的行业竞争被迫关闭。

按照美国索罗门公司(Solomon)的能量密度指数(EII)和KBC的最佳技术指数(BTI)来衡量，多年以来炼油厂作为一个整体能源利用效率并不高，炼油厂的平均能耗约为“最佳技术”炼厂水平的两倍。因此，炼油厂能量消耗系统存在很大的节能潜力，即使在能源利用效率较高的炼油厂也同样如此。据估计，目前一座以催化裂化装置为基础的炼厂，其自用能耗约为原油加工量的10%左右。可以改善能量效率的途径包括：

►改进工艺装置内部单位热能利用

例如，可将渐次蒸馏概念应用于分馏部分;改善烟道气废热回收;利用窄点技术优化换热流程等。

►工艺装置之间的热联合

避免连续的工艺装置之间工艺物流的冷却和加热，将上游的热产品直接作为进料送入下游装置，改善产生热能装置和消耗热能装置之间的热联合。

►改进工艺技术节能

改进催化剂，使加氢装置在较低的氢分压下运转;提高循环氢的氢含量。

►采用先进的工艺设备

选用高效换热器;利用透平回收高压液流的动力。

►采用热电联产

通过采用热电联产技术，用燃气透平发电，同时用烟道气加热工艺物流，减少CO2排放和燃料消耗。利用现场热电联产装置取代工艺装置中常规的高负荷主加热炉;用一套热电联产装置将整个工艺装置需要的所有热量联系起来。

►采用联合循环(IGCC、TGCC)

这类技术的能效明显高于多数现有炼厂常规公用工程发生系统(约高80%)。

通过上述六项改进，可使炼厂自用能耗占原油加工量的比例下降2%~3%，为炼厂节省可观的成本。

总结

炼油产业未来的方向必然是炼化一体化、产业链精细化、对环境影响最低化。美国炼厂的发展便是经验和借鉴，随着我国在世界经济体中的地位逐渐显现，炼油业对我国经济的支柱作用也日渐明显。我国经济发展水平在不断提高，成品油需求量也将逐步提高。炼厂未来将出现建厂难，建好厂的趋势。现有的炼厂要想生存下去必须有所改变。这个改变必将是凤凰涅槃，痛苦重生的过程。