地煉行業必讀：撲克帶你看透世界霸主美國煉廠的那些事兒

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撲克導讀

相對於平時大家看到的各種冷冰冰的數據和研報，撲克投資家今天帶來的這篇文章是如此的鮮活與生動。作者就職於煉廠加氫裝置的技術員，從自身角度闡述對於美國油氣工業的一些理解，並提出自己的一些見解。相信對世界霸主美國煉廠的那些事兒感興趣的讀者應該能從中獲益不少。

號外：撲克投資家需要一名內容主編。請朋友們自薦或推薦，感謝！

文 Hydrocracking大地採集者來自菲克社區

本人是就職於煉廠加氫裝置的技術員，因為對於加氫技術的熱愛，搜颳了很多國內關於加氫方面的論文，看得多了，感覺國內的論文水平就那樣，從而感覺要研究國外的技術到底如何。但看了基本國內的handbook之後，又感覺不能只懂加氫技術，必須要對其它煉油技術也要略知一二，從而開始研究煉油技術。再後來，發覺煉油技術在不同的廠的效果不一樣，從而延伸到上游，開始研究原油了。本人從自身角度闡述對於美國油氣工業的一些理解，並提出自己的一些見解。

二十一世紀沒想到那麼快就過了十五年了，世界的經濟中心也越來越明朗，一個發達國家和世界的霸主---美國，一個發展中國家和屌絲的代表---中國，兩者是世界經濟的兩台發動機起到了缺一不可的作用。成為世界的發動機，創造大量財富的同時，那麼也意味著要消耗不可計量的資源，中美兩國就是世界原油需求及煉油產能最大的兩個國家。其中中國的煉油產能約為7億噸/年，美國的煉油產能約為9.5億噸/年。

美國油氣行業概況

得益於美國的頁岩氣革命，美國的油氣行業在經歷2008年以來的低迷期之後，在2010年油氣開始迎來了大發展，減少了國內煉油業對於進口原油的依賴度。美國鷹格、貝肯等等幾個頁岩油產區的產量持續上升（其中import只是做一個估算，具體看後面的論述）。

圖1：美國原油生產及消耗

說到美國油氣資源，大家都很熟悉的，但首先要說頁岩油，頁岩油和油頁岩是有區別的。

頁岩油是儲存在頁岩夾層之中的原油，而油頁岩是一種固體可燃燒的有機岩石，經過處理可以提出石油的。

2007年美國借鑒頁岩氣開發的經驗，在北達科他州和蒙大拿州的Bakken石油大規模水力壓裂開採出了石油，並獲得了巨大的成功，隨後在EagleFord、Niobrara也獲得了成功。

圖2：美國頁岩油主要產區

1.1 Bakken

位於Williston盆地，跨域加拿大延伸至美國的北達科他和蒙大拿，是美國的第二大油田，儲量為584億方，約400-500億噸（第一大是阿拉斯加的ArticNationalWildlifeRefuge油田，儲量1600億方）。

其主要特徵是面積分布大，無明確的油水界面、低孔滲等等。進行水力壓裂時，一般的水平段長度在400-1350米，平均長度為1050米，每個水平段壓裂級數在4-20級，平均為8級。

大多數使用裸眼封隔器和投球滑套完井。

1.2 EagleFord

從美國-墨西哥邊界到德克薩斯西南部的地區，地層深度為1800-4500米，厚度大約90--120米。開發主要技術是：水平井鑽井和多級水力壓裂。

多數水平井採用了12-21級的壓裂。射孔段總長為1000-2380米。

EagleFord頁岩層非均質嚴重，岩性、儲層物性差異較大。各井在壓裂施工時的參數也有較大的不同。

1.3 Niobrara

位於科羅拉多東北。堪薩斯西北和懷俄明東南部。深度為1200-4200米，基本採用水平井技術。

美國的主要是三個頁岩油油田都是屬於緻密油-低孔低滲透，裂隙相對發育。

1.4 頁岩油和傳統原油的差別

傳統原油大多數API都在35以下的，而頁岩油其API大多數都在40以上。那麼API的不同會導致怎樣的問題呢？

下圖就顯示了，不同API的原油，其組分的收率情況。

一般來說頁岩油的汽油-石腦油組分較多，按照上圖可知，其汽油組分大約為60%-80%左右，剩餘的柴油和蠟油組分；而一般煉油加工的API為31的原油，汽油組分有30%左右，柴油組分大約有20%。頁岩油與一般原油的最顯著的區別就是汽油-石腦油組分較多。

美國煉廠分布情況

美國共有約136家煉廠，常壓裝置加工能力約9.3億噸/年，煉常壓裝置平均規模約600萬噸/年，煉廠加工的進口原油API約為28，硫含量約1.87%，為典型的高硫重質原油。

由上圖及上表可知，美國最重要的產能位於美國中部及美國墨西哥灣區，兩者的產能合計約7億噸，約佔美國總產能的80%左右，其中墨西哥灣區的產能約佔美國煉廠總產能的50%左右。

2.1 PADD1區

Philadelphia、Trainer、DelawareCity三個煉廠是該區最主要的煉廠，產能都在1000萬噸以上，其中三個煉廠非常有特色的。

Philadelphia以本地原油為主，煉廠為帶焦化的全加氫型煉廠，產能是該區最大的。

Trainer以進口歐洲及加拿大低硫原油為主，也是帶焦化的全加氫型煉廠，其焦化裝置規模合計500萬噸/年，加氫裂化裝置規模也時500萬噸/年。

DelawareCity為加工進口高硫原油為主，其特色是重整裝置、催化裂化裝置規模大，重整裝置產能為700萬噸/年，催化裂化裝置產能為600萬噸/年。

由於AppalachianMoutains的緣故，該區域可視為一個獨立的供需區域，不能與PADD2、3區的原油、成品油管線交換，只能通過鐵路還有輪船運輸。煉廠大多數都集中在Washington和NewYork附近，有一些小型的煉廠只有幾十萬噸，但別人做的很有特色的，該區域煉廠的尼爾森係數大多數為6-8。

2.2 PADD2區

Whiting、WoodRiver、SaintPaul是該區產能較大的三家煉廠，加工的原油大多數為加拿大混合油，原油API23左右，硫含量2.0%以上。三個煉廠Whiting是該區最大的煉廠，也是美國第六大煉廠。其產能為2000萬噸以上，設置的焦化裝置約為500萬噸/年，並且其催化裂化裝置產能也很大，約為800萬噸/年。特別是其焦化裝置，三爐六塔的流程，絕對是一個經典的設計。

WoodRiver就比較中規中矩，產能1800萬噸，是全加氫型的煉廠，也有焦化裝置。

SaintPaul產能1400萬噸，全加氫行的煉廠，焦化裝置規模約400萬噸，配置有渣油加氫--催化裂化的組合工藝。

該區域主要的產能在五大湖區及Oklahoma附近，該區域的煉廠不管是裝置結構及規模都算比較新建的，估計其整體的尼爾森係數可達7-9，部分煉廠有可能達到11，加工的油種以加拿大管輸原油為主，因為大多數煉廠都配置有焦化裝置。

PADD2起到了承上啟下的作用，它的下方就是PADD3區，美國最大的煉廠產能所在區域。而且很多管道都經過該區的Oklahoma州，也是庫欣油庫的所在地。

2.3 PADD3

作為老美產能最大的一個區域，該區域的地位非常重要，極大影響了美國的煉廠行業，不光是每年夏季颶風對其煉油的影響，而且還有庫欣庫存的影響，從而影響美國的油氣行業。該區域加工的原油很多都是中東進口高硫原油、墨西哥重質油以及加拿大重質混合油，原油API最低達到18左右，平均約26，硫含量最高3.72%，平均為2.20%。因為加工中東原油的緣故，每年的夏季颶風就會對煉廠的加工負荷產能影響了。

該區域可以說各個煉廠的地位都比較重要，實在要按照產能來說的話，區域產能較大的三個煉廠（也是美國產能前三的煉廠）為PortArthur、Baytown和Garyville煉廠，產能都是3000萬噸/年左右的，分別屬於MotivaEnterprisesLLC、ExxonMobilCorp和MarathonPetroleumCorp。那麼該區域產能累計比較大的幾個公司有Exxon、Valero和Marathon，三個集團的產能約2億噸/年。

PortArthur煉廠，美國第一大煉廠，產能達到驚人的3200萬噸/年，加工的原油大多數是中東及墨西哥重質原油，相應的裝置結構中焦化裝置規模較大，加氫裂化產能400萬噸，重整產能約650萬噸，焦化裝置產能約800萬噸，都是世界級的規模，預計能提高500萬噸/年的柴油及400萬噸/年的汽油，以及400萬噸/年的航煤，有渣油加氫裝置，預計尼爾森係數達到13。

Baytown煉廠，美國第二大煉廠，產能為3000萬噸/年，加工的原油大多數是加工的原油比排名第一的煉廠略好，因此其焦化裝置的產能僅為400萬噸/年，但是其尼爾森係數並不低，也有10.5。相應的主要裝置產能有：柴油加氫800萬噸，加氫裂化200萬噸，重整650萬噸。

Garyville煉廠，美國第三大煉廠，產能為2800萬噸/年，加工的原油大多數為中東及加拿大重質原油。加氫裂化產能500萬噸，重整產能680萬噸，催化裂化產能720萬噸，溶脫產能為200萬噸，其尼爾森係數為10。

該區域的煉油業高度發達，平均尼爾森係數達到了9-10。很多煉廠都是全加氫型煉廠，重整裝置的規模很大，也有油品調和配套相應的烷基化裝置。但是，由於其煉廠結構偏重質化，如果要進行輕質化改造，就需要新建裝置或者在下一個檢修周期內改造常減壓裝置。

2.4 PADD4

該區域的產能只有約4000萬噸/年，可以說是美國煉油業最不發達的地區，煉廠加工的原油為當地原油及加拿大混合原油，原油平均API為28，硫含量為1.5%。

該區域基本上以小煉廠為主，不做過多的說明了。

2.5 PADD5

該區域的產能約1.63億噸/年，加工的原油主要是歐洲的進口原油及小部分中東原油，原油API為23，硫含量1.2%，大部分的煉廠都集中在沿海，該區域的煉廠因山脈阻隔的因素而自成一派。

ElSegundo、Carson及Richmond三個煉廠是該區域排名前三的煉廠，主要加工重質原油，該三個煉廠的產能都在1200萬噸/年，主要都在加利福利亞州，該區域還有一個主要煉廠集中區域為Washington，其它的阿拉斯加和夏威夷扥等都是一些燃料型的小煉廠。

2.6 其它

美國煉廠總體而言，很多大型煉廠都是加工重質高硫原油的焦化加氫型煉廠，多數煉廠的尼爾森係數為9。灣區的煉廠為高度複雜的全加氫型煉廠，有些煉廠帶有配套的化工裝置，一體化的程度約有60%，因而灣區的尼爾森係數大多數為10以上。就美國煉廠的輕質化改造而言，PADD2區及PADD3區的改造難度較大，需要從整個煉廠的裝置結構及能力考慮，才能得出更好的改造方案，特別是一些加工重質油的煉廠，其改造需要考慮的因素較多。

美國原油供需情況

因近幾年美國頁岩油革命的影響，美國進口的輕質原油逐漸減少，取而代之的是本土生產的頁岩油，但與此同時，美國進口原油總的API及重質油數量卻是增加了。

下面一個圖表，展示了全球各區域煉廠加工原油的結構。

可以看到，美國大多數加工的原油都是中質原油以及重質原油，其比例約為40-50%，如果再加上「酸油」，那麼美國加工劣質原油的比重達70%。那麼美國每年進口及消耗的原油情況到底如何呢？

美國自2001年以來，原油產量一直維持約6000千桶/天的產能，而原油加工量為16000千桶/天，其餘要進口的原油約為10000千桶/天。2012年開始，其國內原油產量增加（主要是頁岩油），最高達到10000千桶/天，平均為8000千桶/天；相應的原油進口量也由高峰期的約10000千桶/天，降至目前的約8000千桶/天。這表明，美國原油的產量增加，減少了對於進口原油的依賴程度。

按照上圖可知，隨著美國原油產量的增加，美國原油的庫存也直線上升，由之前的約800000千桶，上升至目前的約1200000千桶。增加了約50%。而原油產量由之前的6000千桶上升至目前的約9000千桶，也增加了約50%。可以初步判斷，美國頁岩油的繁榮，不僅降低了美國原油對外的依存度，也增加了美國的原油庫存。雖然頂出了大部分的輕質原油，減少了輕質原油的進口，但是由於美國煉廠至少50%都是加工中質及重質原油的，很大部分原油不能進入煉廠的常減壓裝置加工，只能轉化為美國的SPR進行儲備。