降低乙烯原料成本的措施及實(shí)施效果

李 慷

（中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司烯烴部，200540）

技術(shù)進(jìn)步

降低乙烯原料成本的措施及實(shí)施效果

李 慷

（中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司烯烴部，200540）

中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司16 Mt／a煉油改造項(xiàng)目實(shí)施后，乙烯裂解原料趨于多元化和輕質(zhì)化。通過(guò)實(shí)施GK－VI型裂解爐階段性直投輕石腦油以及輕石腦油儲(chǔ)運(yùn)直送2＃乙烯項(xiàng)目，大幅增加輕石腦油用量，減少了石腦油的投料比例，同時(shí)增加芳烴干氣、富乙烯氣等優(yōu)質(zhì)氣相原料的使用量。采取了SPYRO軟件模擬測(cè)算、優(yōu)化工藝操作等多項(xiàng)措施后，乙烯產(chǎn)品原料成本明顯下降。

乙烯 成本 原料優(yōu)化 SPYRO軟件

乙烯工業(yè)作為石化工業(yè)的龍頭，肩負(fù)著為下游化工裝置提供原料的重任，在煉化一體化的石化企業(yè)中占有舉足輕重的地位。近年來(lái)，我國(guó)乙烯工業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張迅速，從2006年的不足10 Mt／a迅速增至2010年的14.22 Mt／a。隨著2013年6月中國(guó)石油化工股份有限公司武漢分公司800 kt／a乙烯項(xiàng)目的順利投產(chǎn)，我國(guó)乙烯生產(chǎn)能力已擴(kuò)大至17.9 Mt／a。因此，乙烯市場(chǎng)已進(jìn)入激烈競(jìng)爭(zhēng)的階段，生產(chǎn)成本的高低將直接影響到整個(gè)石化企業(yè)的總體經(jīng)濟(jì)效益。而在乙烯生產(chǎn)成本中，裂解原料成本是影響乙烯生產(chǎn)成本的一個(gè)關(guān)鍵因素，以石腦油和柴油為原料的乙烯裝置其原料成本占總成本的70%～75%［1］，因此如何通過(guò)煉化一體化企業(yè)內(nèi)部?jī)?yōu)化乙烯原料結(jié)構(gòu)，降低乙烯原料成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益最大化，已成為煉化行業(yè)的一項(xiàng)重要的課題。

1 不同裂解原料成本的比較

為了充分發(fā)揮上中下游一體化優(yōu)勢(shì)，提高資源利用率和整體盈利水平，中國(guó)石油化工集團(tuán)公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)石化）非常重視乙烯原料成本的管控，盡量降低高價(jià)原料投入比例。中國(guó)石化將乙烯裝置投入物料名稱歸為12類，與財(cái)務(wù)核算系統(tǒng)中的裂解裝置成本表一致，分別是乙烷、丙烷、飽和液化氣、輕石腦油／油田輕烴、全餾分石腦油、芳烴抽余油、煤柴油、加氫裂化尾油、補(bǔ)充氣體進(jìn)料、補(bǔ)充液體進(jìn)料、下游裝置回收氣和其他原料。中國(guó)石化將努力降低“噸乙烯產(chǎn)品原料成本”以及高價(jià)原料投入比例作為工作重點(diǎn)，“噸乙烯產(chǎn)品原料成本”即每生產(chǎn)1 t乙烯產(chǎn)品所消耗的原料成本（以下簡(jiǎn)稱C），其具體的計(jì)算公式為：C＝∑原料投入量×原料價(jià)格／（乙烯產(chǎn)量＋1.0×丙烯產(chǎn)量＋1.3×氫氣產(chǎn)量＋0.6×混合C4產(chǎn)量＋0.5×輕混合油產(chǎn)量），其中丙烯、氫氣、混合C4和輕混合油折算因子根據(jù)《化工、化肥、化纖裝置產(chǎn)品成本核算標(biāo)準(zhǔn)》核定。高價(jià)原料投入比例＝價(jià)格不低于全餾分石腦油價(jià)格×0.98的原料的投入量／裝置進(jìn)料總量×100%。由以上公式可知：降低C的核心在于做大分母，縮小分子，既要優(yōu)化裂解產(chǎn)物分布提高產(chǎn)品收率，也要降低原料的支出成本。

乙烯裝置實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在裂解原料品質(zhì)一定的情況下通過(guò)工藝參數(shù)優(yōu)化提高裂解產(chǎn)物收率的能力是有限的，而每月裂解原料投料量很大，所以原料價(jià)格的高低對(duì)C的影響非常大。各類裂解原料定價(jià)模式見(jiàn)表1。

表1 各類裂解原料定價(jià)模式

由表1可知：在眾多裂解原料中，石腦油的價(jià)格最高，除氣相原料外其余液相裂解原料的定價(jià)模式均是以石腦油價(jià)格為基數(shù)乘以對(duì)應(yīng)因子定價(jià)。與高價(jià)原料石腦油相比，雖然常壓中油和中壓加氫尾油的價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，但其裂解的雙烯和高附加值收率均不理想，尤其是常壓中油裂解雙烯和高附加值收率最低，現(xiàn)已不作為裂解原料使用。高壓加氫尾油裂解性能較好，但其與石腦油同屬于高價(jià)原料范疇。相比之下，輕石腦油和液化氣不屬于高價(jià)原料且裂解的雙烯和高附加值收率高，所以減少石腦油投料比例，提高輕石腦油和液化氣用量對(duì)降低原料成本和提高乙烯產(chǎn)品收率均有利。各裂解原料裂解雙烯和高附加值收率（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，下同）利用SPYRO軟件模擬計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各裂解原料裂解雙烯和高附加值收率SPYRO模擬計(jì)算

2 降低乙烯原料成本的措施

中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱上海石化）烯烴部2＃乙烯裝置生產(chǎn)能力為700 kt／a（設(shè)計(jì)值），老區(qū)設(shè)計(jì)全部以石腦油和中壓柴油為裂解原料，新區(qū)設(shè)計(jì)以石腦油和液化氣為裂解原料。2012年12月，總投資63億元的煉油改造工程全面建成投產(chǎn)，標(biāo)志著上海石化煉油能力達(dá)到16 Mt／a，形成了大煉油、小乙烯的格局，同時(shí)也意味著上海石化乙烯裂解原料趨于多元化和輕質(zhì)化，輕石腦油和輕烴資源大幅增長(zhǎng)。上海石化輕石腦油做乙烯裂解原料裝置來(lái)源明細(xì)見(jiàn)表3。

表3 上海石化輕石腦油做乙烯裂解原料裝置來(lái)源明細(xì)

上海石化16 Mt／a煉油改造建成投產(chǎn)后，重整能力進(jìn)一步擴(kuò)大，經(jīng)優(yōu)化后常減壓的直餾石腦油不再作為裂解料。1＃常減壓、2＃常減壓老線的直餾石腦油分離出C5～85℃的輕石腦油餾分作為乙烯裂解原料，85～175℃餾分預(yù)加氫后作為重整預(yù)加氫原料；而2＃常減壓新線則利用1＃催化輕重汽油分離塔同樣分離切割出C5～85℃的輕石腦油和85～175℃的重整預(yù)加氫原料［2］。這樣常減壓裝置已基本不出石腦油，取而代之的是價(jià)格更低但裂解效益更佳的輕石腦油，同時(shí)也真正做到了原料的“宜烯則烯、宜芳則芳”；另一方面，新增2＃催化裂化精制丙烷、芳烴干氣改造項(xiàng)目完工以及煉油富乙烯氣的引入又提供了眾多的優(yōu)質(zhì)氣相裂解原料。

2.1 2＃乙烯GK－VI型裂解爐裂解輕石腦油

上海石化2＃烯烴老區(qū)原設(shè)計(jì)只有BA－103／104／107／1114臺(tái)裂解爐具備裂解輕石腦油原料的能力，而為了平衡氣相原料，BA－104／107正常情況下都用于裂解氣相原料，而裂解輕石腦油的裂解爐一般只限于BA－103／111爐。隨著16 Mt／a煉油改造完成，輕烴原料和輕石腦油量明顯增加，在2＃乙烯BA－103／111爐燒焦和事故檢修狀態(tài)時(shí)，曾一度出現(xiàn)輕石腦油因“漲庫(kù)”無(wú)法平衡而出現(xiàn)不得不將輕石腦油返至石腦油罐中“混儲(chǔ)混煉”的現(xiàn)象。

2＃乙烯老區(qū)5臺(tái)GK－VI型裂解爐本身為重油爐，原設(shè)計(jì)以NAP、HVGO和AGO等重質(zhì)原料為主，2013年烯烴部分析了GK－VI型爐裂解輕石腦油的瓶頸，通過(guò)采取增加裂解爐投料量（＞22 t／h），合理分配稀釋蒸汽的一二次注汽量，控制橫跨段壓力（＞0.31 MPa）和溫度（＜640℃）等多種手段，進(jìn)行了GK－VI型爐直投輕石腦油原料的適應(yīng)性試驗(yàn)并獲得成功。但GK－VI型爐在裂解輕石腦油方面存在瓶頸，由于輕石腦油相對(duì)于石腦油等原料組分偏輕，在爐管文丘里流量計(jì)處易造成分配不勻，會(huì)出現(xiàn)爐管頻繁堵塞的問(wèn)題，故正常情況下不建議GK－VI型爐裂解輕石腦油。

受煉油輕石腦油產(chǎn)量增加且目前庫(kù)容較?。═－226／228共6 000 m3）的影響，夏季高溫期間儲(chǔ)運(yùn)T－226／228罐壓力較高，為確保安全，不得不開(kāi)啟罐頂放空閥旁路泄壓。2013年7月輕石腦油口對(duì)口直送2＃乙烯裝置項(xiàng)目完成，此舉降低了夏季高溫期間輕石腦油在儲(chǔ)運(yùn)輸送環(huán)節(jié)過(guò)程中的揮發(fā)損失，同時(shí)也進(jìn)一步提高裂解原料的利用率。2012—2013年2＃乙烯裂解原料結(jié)構(gòu)對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 2＃乙烯裂解原料結(jié)構(gòu)對(duì)比

2.2 2＃乙烯老區(qū)引入富乙烯氣

上海石化16 Mt／a煉油改造工程中新建了180 kt／a C2回收裝置，該裝置主要以催化、焦化裝置所產(chǎn)生的催化干氣和焦化干氣為原料，通過(guò)變壓吸附（PSA）組合凈化技術(shù)，分離精制出富含乙烯的氣體作為乙烯裝置原料。

2013年1月C2回收裝置開(kāi)車，富乙烯氣引入2＃乙烯老區(qū)分離系統(tǒng)。由于前期（2013年1—5月）C2回收裝置開(kāi)車初期運(yùn)行較不穩(wěn)定，富乙烯氣中乙烯和乙烷含量偏低，而C4及C4以上無(wú)效組分含量偏高，雙烯收率并不理想。C4無(wú)效組分多不僅使富乙烯氣雙烯收率達(dá)不到預(yù)期效果，而且對(duì)丁二烯裝置高負(fù)荷運(yùn)行不利，增加丁二烯第二精餾塔塔釜的丁二烯產(chǎn)品損失。后期經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，富乙烯品質(zhì)得到明顯改善，尤其是C4及C4以上重組分含量已大大降低。

對(duì)2＃乙烯裝置內(nèi)部富乙烯氣接收流程也做了相應(yīng)優(yōu)化，富乙烯氣由原來(lái)直接進(jìn)裂解氣干燥器FA－209改為至干燥器進(jìn)料洗滌塔DA－204塔，以確保脫除進(jìn)料氣中的C4及C4以上重組分和水合物，同時(shí)增加富乙烯管線伴熱、保溫，以防止管線在冬季低溫時(shí)出現(xiàn)“凍堵”現(xiàn)象的發(fā)生。

表5為富乙烯氣品質(zhì)改善前后的分析數(shù)據(jù)（SN－54311）對(duì)比。

表5 改造前后富乙烯氣分析數(shù)據(jù)及雙烯收率對(duì)比 %（體積分?jǐn)?shù)）

富乙烯氣流程上不經(jīng)過(guò)裂解氣壓縮機(jī)，一定程度上降低了壓縮機(jī)的負(fù)荷，也有利于乙烯裝置負(fù)荷的提升。2013年富乙烯氣累計(jì)投料比例增至1.58%，且富乙烯氣價(jià)低質(zhì)優(yōu)（暫定4 000元／t），乙烯邊際效益一直保持在1 000／t元以上，對(duì)降低乙烯產(chǎn)品原料成本貢獻(xiàn)較大。

2.3 芳烴干氣改造

充分發(fā)掘企業(yè)氣相原料資源，C2～C3組分的優(yōu)化利用是降低乙烯原料成本的有效手段。2＃芳烴聯(lián)合裝置胺處理與液化氣回收裝置脫丁烷塔DA－901塔頂氣和C3／C4分餾塔DA－911塔頂氣，4＃芳烴聯(lián)合裝置1＃甲苯歧化及烷基轉(zhuǎn)移裝置歧化汽提塔DA－501塔頂氣和1＃異構(gòu)化裝置脫庚烷塔（DA－702）塔頂氣，4＃芳烴聯(lián)合裝置2＃甲苯歧化裝置歧化汽提塔C－501塔頂氣和2＃異構(gòu)化裝置異構(gòu)化脫庚烷塔（C－701）塔頂氣原先作為低價(jià)值的燃料氣使用，但其中正構(gòu)烷烴含量較高，而氫氣、甲烷含量較低，是優(yōu)質(zhì)的乙烯裂解原料。為充分發(fā)揮上下游一體化的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化輕烴資源的配置，上海石化實(shí)施了“芳烴干氣送2＃烯烴裝置作裂解原料”項(xiàng)目。芳烴干氣直送2＃乙烯裝置后，替代部分石腦油原料，目前芳烴干氣正常送2＃乙烯裝置量保持在10 t／h以上。2013年芳烴干氣累計(jì)投料67.771 kt，占裂解原料投料比例2.79%。

表6為芳烴干氣各組分LIMS分析數(shù)據(jù)。

表6 各組分LIMS分析數(shù)據(jù)及SPYRO測(cè)算結(jié)果%（體積分?jǐn)?shù)）

由表6可見(jiàn)：DA－911／DA－501／C－501／C－701塔頂氣中C2和丙烷組分均占80.00%（體積分?jǐn)?shù)）以上，并且組分中氫氣、甲烷的含量較低，比DA－901／DA－702塔頂氣更適宜作乙烯裂解原料。與石腦油作乙烯裝置裂解原料相比，芳烴混合干氣裂解產(chǎn)物中乙烯、丙烯收率高出16.71%，在目前所有的裂解原料中雙烯、高附加值收率均最高，而且現(xiàn)芳烴干氣定價(jià)暫定為4 160元／t，價(jià)格優(yōu)勢(shì)也較突出。

2.4 減少高價(jià)原料投入比例

降低乙烯產(chǎn)品原料成本工作的重點(diǎn)在于降低原料的支出成本，而降低高價(jià)原料的投入比例又是該工作的重中之重。隨著煉油改造后輕石腦油用量的增加，高價(jià)原料石腦油的比例大幅減少，2013年2＃乙烯裝置裂解原料中全餾分石腦油比例從2012年的45.82%下降至26.96%，隨著高價(jià)原料石腦油比例的減少，2＃乙烯裂解原料成本大幅下降。

高壓加氫尾油價(jià)格為石腦油價(jià)格的0.98倍，也屬于高價(jià)原料的一種。受1＃乙烯裝置停役的影響，上海石化全部加氫尾油原料均需2＃乙烯裝置平衡，過(guò)多使用高壓加氫尾油原料勢(shì)必也將增加噸乙烯原料成本。1＃乙烯停役后，要求適當(dāng)少產(chǎn)高壓HVGO，因此對(duì)DA－105減壓塔進(jìn)行了工藝調(diào)整，加大了塔頂航煤的抽出量，同時(shí)將混入尾油餾程中的部分柴油拔出，減少了高壓加氫尾油的產(chǎn)量。經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后，高壓加氫尾油的產(chǎn)量已由1＃乙烯停役前的35 t／h降至現(xiàn)在的31 t／h左右。

2.5 加強(qiáng)SPYRO軟件測(cè)算，選擇優(yōu)質(zhì)原料

由于上海石化乙烯裂解料眾多，為了進(jìn)一步做細(xì)乙烯原料優(yōu)化工作，通過(guò)梳理不同裂解原料來(lái)源和組分分析，利用SPYRO軟件對(duì)各股原料進(jìn)行產(chǎn)品收率分布和效益測(cè)算，并按原料品質(zhì)優(yōu)劣進(jìn)行排序。通過(guò)SPYRO軟件測(cè)算并結(jié)合財(cái)務(wù)最新價(jià)格比較，建議上海石化在裂解原料庫(kù)存平衡的基礎(chǔ)上，盡量提供價(jià)低質(zhì)優(yōu)的裂解原料，以實(shí)現(xiàn)裂解產(chǎn)物價(jià)值最大化，降低乙烯產(chǎn)品原料成本。原裂解用石腦油來(lái)源及SPYRO模擬計(jì)算見(jiàn)表7。

表7 原裂解用石腦油來(lái)源及SPYRO模擬計(jì)算

續(xù)表7

由表7可以看出：原石腦油來(lái)源中1＃柴油加氫粗汽油和6＃煉油渣油加氫石腦油中芳烴含量較高，這不僅影響雙烯、高附收率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而且芳烴含量高易造成裂解爐爐管結(jié)焦，對(duì)裂解爐長(zhǎng)的周期運(yùn)行極為不利。鑒于此情況，按“宜烯則烯、宜芳則芳”的思路，目前1＃柴油加氫粗汽油和6＃煉油渣油加氫石腦油兩股料已改至石腦油預(yù)加氫裝置，已不再作為乙烯裂解原料。

3 結(jié)語(yǔ)

上海石化以16 Mt／a煉油改造完成為契機(jī)，大幅調(diào)整乙烯原料結(jié)構(gòu)，減少高價(jià)原料投入比例，增加輕石腦油、飽和液化氣、富乙烯氣以及芳烴干氣等優(yōu)質(zhì)原料使用比例，2013年乙烯原料成本為8 380元／t，較該年預(yù)算指標(biāo)減少356元／t，降本增效效果明顯。隨著上海石化氣體回收中心的將建成，優(yōu)質(zhì)氣相原料將更多。但由于目前2＃乙烯氣相裂解爐裂解能力有限，因此建議開(kāi)展2＃乙烯新區(qū)裂解爐氣相原料與石腦油共裂解試驗(yàn)，將2＃乙烯老區(qū)1臺(tái)GK－VI型裂解爐改造成氣相爐，以適應(yīng)原料輕質(zhì)化的趨勢(shì)。

［1］ 袁晴棠.關(guān)于優(yōu)化乙烯原料的若干思考［J］.當(dāng)代石油化工，2001，9（10）：5－9.

［2］ 李鴻根.上海石化煉油總流程優(yōu)化方案探討［J］.石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2013，29（2）：1－2.

Measures for Reducing Ethylene Material Cost and the Effects of Implementation

Li Kang
（Olefin Division，SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.200540）

After the implementation of 16 Mt／a refinery revamping project of SINOPEC Shanghai Petrochemical Company Limited，the ethylene cracking material tend to be diversified and light.Through implementation of project of direct feeding of light naphtha in GK－VIcracking furnace and direct transportation of light naphtha to 2＃ethylene unit，the consuming volume of light naphtha was increased greatly，thus the feeding proportion of naphtha was reduced remarkably，and consumption of highly－qualified gas phase material as aromatics dry gas and ethylene－rich gas was increased.Through adoption of a series of measures as simulated calculation with SPYRO software and optimization of operation，the material cost of ethylene products was reduced remarkably.

ethylene，cost，material optimization，SPYRO software

1674－1099 （2014）04－0021－05

TE624

A

2014－06－06。

李慷，男，1985年出生，2009年畢業(yè)于江蘇工業(yè)學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，學(xué)士，助理工程師，現(xiàn)從事烯烴生產(chǎn)技術(shù)和管理工作。