乙烯裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油原料的經(jīng)濟(jì)效益分析

王清平

摘 要：在大型煉化一體化企業(yè)中，遵循“宜油則油、宜烯則烯”的原則，有效利用各類資源，是提高企業(yè)盈利能力的重要措施。近年來(lái)，研究將煉廠氣體經(jīng)過(guò)處理后用在乙烯裂解裝置上，逐漸成為煉化資源優(yōu)化利用的熱點(diǎn)。潛在的蒸汽裂解制乙烯原料逐一開(kāi)展裂解性能評(píng)價(jià)，拓展和優(yōu)化蒸汽裂解原料，在提高原料輕質(zhì)化的前提下，優(yōu)化石腦油加氫裂化尾油的質(zhì)量資源，做到宜芳則芳宜烯則烯。

關(guān)鍵詞：乙烯裂解裝置;富乙烷氣;石腦油原料

乙烯是石油化工的基本有機(jī)原料，約有75%的石油化工產(chǎn)品由乙烯生產(chǎn)，乙烯產(chǎn)量已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家石油化工工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。國(guó)內(nèi)的乙烯消費(fèi)主要體現(xiàn)在下游衍生物上，其中60%以上用于聚乙烯的生產(chǎn)，剩余部分用來(lái)生產(chǎn)聚氯乙烯、環(huán)氧乙烷/乙二醇、二氯乙烷、苯乙烯、聚苯乙烯、乙醇、醋酸乙烯等多種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品。

一、乙烯裂解裝置原料現(xiàn)狀

石腦油是傳統(tǒng)的乙烯裂解原料，長(zhǎng)期來(lái)占據(jù)著主要位置。但隨著美國(guó)、加拿大及中東地區(qū)天然氣的大規(guī)模開(kāi)采，尤其是美國(guó)近幾年的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)取得革命性突破之后，乙烷的供應(yīng)大幅增加，價(jià)格不斷下降，乙烷裂解制乙烯已成為極具競(jìng)爭(zhēng)力的工藝路線。從世界范圍看，全球通過(guò)石腦油裂解制乙烯的產(chǎn)量達(dá)到乙烯總產(chǎn)量的55% 左右。北美頁(yè)巖氣革命帶動(dòng)了乙烷裂解的快速發(fā)展，到2014 年石腦油裂解占比下滑到47%，乙烷裂解占比上升到35%，成為第二大乙烯原料來(lái)源。丙烷和丁烷裂解也發(fā)展迅速，占比達(dá)到13%。未來(lái)幾年，隨著北美新增產(chǎn)能的釋放，乙烷裂解占比將進(jìn)一步提升。到2020 年，在全球乙烯供應(yīng)中，石腦油和乙烷裂解路線，都將在40% 左右。反觀國(guó)內(nèi)，石腦油始終作為主要裂解原料，占據(jù)75%的份額，輕烴類僅占14%。中國(guó)油氣資源匱乏，乙烷供應(yīng)嚴(yán)重不足，短期內(nèi)大量進(jìn)口乙烷幾無(wú)可能，目前僅有中石油、中石化、中海油三家企業(yè)設(shè)立13 個(gè)LNG 接氣碼頭，年接氣能力40.00 Mt，2015 年實(shí)際進(jìn)口量不到20.00 Mt，其中只有2.00 Mt 的富乙烷氣，可提取乙烷200 kt。而國(guó)內(nèi)采用乙烷裂解制乙烯尚處于起步階段，項(xiàng)目投資主要集中在中石化和中石油，目前只有中石化具備60 kt 乙烷加工能力。在50美元/桶左右的的原油價(jià)格下，乙烷裂解裝置的盈利水平已經(jīng)趨近于石腦油裂解裝置，如何在當(dāng)前市場(chǎng)情況下充分利用這部分資源，更好地發(fā)揮其原料輕質(zhì)化優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為不得不面對(duì)的問(wèn)題。對(duì)加氫裂化和蠟油加氫精制裝置的原料進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)對(duì)加氫裂化裝置的產(chǎn)品方案進(jìn)行調(diào)整，加氫裂化裝置由中油型向輕油型轉(zhuǎn)化，使加氫裂化裝置重石腦油和尾油的產(chǎn)量明顯增加，尾油產(chǎn)量增加直接增加了優(yōu)質(zhì)裂解原料，而尾油的值仍然控制在不大于重石腦油的增加優(yōu)化和增加了重整原料資源，間接增加了裂解原料資源，輕石腦油的增加為優(yōu)化碳五原料創(chuàng)造了條件。

二、乙烯裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油原料的經(jīng)濟(jì)效益

1.乙烯裂解原料輕質(zhì)化是大勢(shì)所趨，化工行業(yè)應(yīng)加大這方面的研發(fā)和投資。單從乙烯收率來(lái)看，乙烷裂解制乙烯收率高達(dá)76%，輕烴裂解制乙烯為38%，均遠(yuǎn)高于石腦油的30%和尾油的29%。同時(shí)，國(guó)內(nèi)的煤化工路線，相比石腦油裂解也具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。未來(lái)5 年，煤化工乙烯總產(chǎn)能將超過(guò)9.00 Mt，產(chǎn)量將超過(guò)全國(guó)乙烯總量的25%，成為國(guó)內(nèi)重要的乙烯來(lái)源之一。今后幾年，隨著需求的恢復(fù)，預(yù)計(jì)原油價(jià)格逐步回升，而天然氣和煤由于供應(yīng)過(guò)剩，預(yù)計(jì)其價(jià)格仍將維持低位運(yùn)行，不同工藝的競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈，而原料輕質(zhì)化仍將是應(yīng)對(duì)乙烯巨大需求的有效途徑。因此，化工行業(yè)應(yīng)加大原料輕質(zhì)化裝置改造升級(jí)，探索不同工藝的加工路線，不斷提高國(guó)內(nèi)乙烯生產(chǎn)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，以應(yīng)對(duì)國(guó)外低成本乙烯的沖擊。

2.綜合考慮乙烷裂解制乙烯。根據(jù)企業(yè)模型的設(shè)定條件，乙烯裝置加工富乙烷氣之后，原料總量和產(chǎn)出總量均會(huì)下降。因此，加工富乙烷氣后的經(jīng)濟(jì)效益判定方法是：節(jié)約的原料成本和減少的產(chǎn)品價(jià)值之間的比較。如原料成本的節(jié)約量大于產(chǎn)品價(jià)值的減少量，加工富乙烷氣有效益，否則對(duì)效益就是負(fù)貢獻(xiàn)。這是一個(gè)較直觀的判定方法，抓住了裂解原料變化前后的主要變量。這里沒(méi)有考慮裝置加工富乙烷氣后裝置燃動(dòng)能耗的降低，原因：一是從總進(jìn)料量看，雖然增加了富乙烷氣減少了石腦油，但總體的原料結(jié)構(gòu)變化不大。以百萬(wàn)噸乙烯裝置為例，裂解原料總量通常在330 ～ 350 萬(wàn)噸之間，受裝置性質(zhì)和煉廠富乙烷資源的限制，富乙烷氣進(jìn)料量不會(huì)超過(guò)30 萬(wàn)噸;二是裝置并未改造，主要用能設(shè)備未變。由于裂解富乙烷氣相比裂解石腦油會(huì)產(chǎn)生更多的以下輕組分，因此裂解裝置改變?cè)霞庸じ灰彝闅夂螅瑸楸３置摷淄橄到y(tǒng)（處理以下輕組分的系統(tǒng)）的進(jìn)料量不變，必須減少相應(yīng)比例的石腦油加工量。整個(gè)裝置的產(chǎn)能會(huì)有所下降，脫甲烷系統(tǒng)是裝置的瓶頸，決定了裝置最大能力。石腦油、富乙烷氣的裂解產(chǎn)物分布和C2以下產(chǎn)物的對(duì)比。富乙烷氣價(jià)格和石腦油價(jià)格組成的點(diǎn)如果石腦油價(jià)格較低，富乙烷氣替代石腦油節(jié)約的原料成本有限，無(wú)法覆蓋裝置產(chǎn)出的減少量。因此在這個(gè)區(qū)域使用富乙烷氣替代石腦油經(jīng)濟(jì)效益上行不通。富乙烷氣價(jià)格和石腦油價(jià)格組成的點(diǎn)如果在石腦油價(jià)格高，富乙烷氣替代石腦油節(jié)約的原料成本高，能覆蓋裝置產(chǎn)出的減少量。因此在這個(gè)區(qū)域使用富乙烷氣替代石腦油經(jīng)濟(jì)效益可行。雖然乙烷是優(yōu)良的裂解原料，但石化企業(yè)在選擇裂解原料時(shí)，應(yīng)綜合考慮原料投入、產(chǎn)品產(chǎn)出、總邊際貢獻(xiàn)等方面因素。在裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)、乙烷加工能力受限的工況下，更應(yīng)統(tǒng)籌考慮投入乙烷和不投乙烷的總體效益水平，按照整體效益最大的原則，優(yōu)選適合自身工況的加工方案。同時(shí)，應(yīng)加快開(kāi)展提高乙烷加工能力裝置改造的論證工作，盡早實(shí)現(xiàn)裂解原料輕質(zhì)化，最大限度的利用優(yōu)良資源，提高乙烯產(chǎn)能和企業(yè)效益。原油價(jià)格波動(dòng)以及乙烷價(jià)格波動(dòng)比必將直接影響乙烷裂解制乙烯的經(jīng)濟(jì)性。

3.乙烷替代石腦油制乙烯的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。乙烷裂解的乙烯收率遠(yuǎn)高于其他裂解原料，但同時(shí)丙烯、碳四收率也明顯遜于石腦油裂解。在乙烯裝置產(chǎn)能已達(dá)極限，乙烷加工量受限，裂解原料相對(duì)充足，碳二、碳三、碳四鏈產(chǎn)品均有邊際貢獻(xiàn)的情況下，需將投入乙烷與不投入乙烷產(chǎn)生的整體效益進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出乙烷作為替代裂解原料時(shí)的保本點(diǎn)價(jià)格，據(jù)此比選乙烷替代石腦油方案的可行性。根據(jù)不投入乙烷總邊際貢獻(xiàn)，計(jì)算投入乙烷總邊際貢獻(xiàn)與其相等時(shí)的乙烷價(jià)格。在保證裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，加工石腦油的整體效益優(yōu)于加工乙烷。乙烯裂解裝置加工煉廠富乙烷氣，涉及全廠燃料平衡。因此應(yīng)用在實(shí)際中，需要收集的數(shù)據(jù)包括石腦油價(jià)格、東北亞乙烯價(jià)格、天然氣價(jià)格、淺冷油工藝消耗（包括燃動(dòng)能耗、折舊、大修）。

結(jié)束語(yǔ)

隨著裂解原料向多樣化、輕質(zhì)化方向發(fā)展，裂解原料不可能同以往一樣以單一的品種為主。石化有限公司通過(guò)實(shí)施石腦油分儲(chǔ)分煉項(xiàng)目和富乙烷氣項(xiàng)目，拓寬了裂解原料來(lái)源，優(yōu)化了原料結(jié)構(gòu)，降低了乙烯生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了整體效益的最大化，乙烯裝置的高附加值產(chǎn)品收率得到了提高，為公司增產(chǎn)創(chuàng)效做出了貢獻(xiàn)。此外輕重石腦油單獨(dú)儲(chǔ)存、單獨(dú)裂解，能夠更好地控制不同原料的裂解深度，提高裂解爐的運(yùn)行周期，裂解原料多樣化，同時(shí)也降低了裝置運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

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