煉化一體化企業(yè)競爭力提升方案比較

趙 祺

（中國石化集團經濟技術研究院有限公司，北京 100029）

受世界經濟增長乏力、地緣政治局勢復雜、中美貿易摩擦升級等影響，2020年國內外經濟下行壓力增大。上半年因新冠疫情蔓延和減產聯(lián)盟談判破裂，國際油價暴跌，供需矛盾凸顯，未來國際原油市場可能面臨劇烈波動[1]。復雜的外部環(huán)境對煉化企業(yè)生產經營造成劇烈沖擊，一季度我國成品油銷量下降超20%，石油石化企業(yè)整體虧損。有文獻分析表明，擁有完備產業(yè)鏈的石油巨頭在歷次危機中抗風險能力較強[2]，上下游產業(yè)一體化、產品多元化能夠更有效增強企業(yè)抵御油價波動風險的能力[3]。

聚焦國內石化產業(yè)，隨著恒力石化和浙江石化兩大民營大煉化企業(yè)投產，國內煉油產能大幅上漲，煉油過剩局面加劇，煉油毛利收窄。根據(jù)中國石化集團經濟技術研究院有限公司預測[4]，2020年全國煉油產能增至9.05億噸/年，成品油終端消費4.03億噸，煉油產能過剩約2.35億噸。同時，新建民營煉化企業(yè)烯烴和芳烴產業(yè)均朝著裝置大型化和高轉化率方向發(fā)展，必將對小規(guī)模烯烴和芳烴裝置帶來較大沖擊。因此，面對國內成品油市場飽和、煉油產能過剩、烯烴和芳烴產業(yè)規(guī)模化等基本形勢，煉化企業(yè)只有果斷采取控油增化、提升化工產業(yè)規(guī)模，適度延伸下游產業(yè)鏈等措施，并瞄準高端化、差異化、清潔化、智能化等發(fā)展方向，才有機會在嚴酷的競爭中贏得主動權。

1 煉化一體化企業(yè)發(fā)展思路和規(guī)劃方向

煉化企業(yè)提高競爭力應堅持以市場需求為導向。2019年國內乙烯消費當量增速高達9.0%以上，預計2020年進口仍具規(guī)模[4]。我國對二甲苯（PX）產業(yè)鏈多年來存在上游原料缺口，2019-2020年新增PX產能1 255萬噸/年，2020年底產量可達2 100萬噸，但仍存在約900萬噸缺口。石油焦下游應用領域普遍具有高污染、高排放特征，隨著環(huán)保要求的日益嚴格，石油焦消費基本觸頂，焦化路線效益提升空間有限。

煉化企業(yè)提高競爭力應聚焦全產業(yè)鏈優(yōu)化整合。根據(jù)《石化產業(yè)規(guī)劃布局方案》要求，煉化企業(yè)應從生產成品油和大宗石化原料的傳統(tǒng)一體化向高附加值新型一體化轉型升級，可向乙烯、PX等中高端石化產品方向調整，新建項目應具備一定規(guī)模效益[5]。以浙江石化為例，其一期二期裝置建成后，將具備 4 000萬噸/年的原油加工能力，配套280萬噸/年乙烯產能和1 040萬噸/年的芳烴產能，全方位打通“精對苯二甲酸（PTA）-聚酯”產業(yè)鏈，發(fā)展了煉油、乙烯和芳烴的深度煉化一體化模式。

為了支持我國石化行業(yè)高質量發(fā)展，同時更加靈活地適應市場供需變化，煉化一體化企業(yè)可考慮從幾方面提升競爭力：

1）提升烯烴規(guī)模，發(fā)揮煉化一體化優(yōu)勢。煉化一體化企業(yè)大多具備千萬噸級原油加工能力，為最大程度發(fā)揮大煉油優(yōu)勢，適應未來油品市場逐步萎縮的趨勢，化工板塊應努力提升烯烴產業(yè)規(guī)模，通過增加輕烴綜合利用能力，優(yōu)化汽油池和乙烯原料結構，調整蠟渣油加工路線等措施增產乙烯原料、降低乙烯原料成本，全面提升乙烯產業(yè)競爭力。

2）提升芳烴規(guī)模，并向下游產業(yè)延伸。根據(jù)市場供需分析，PX-PTA產業(yè)鏈仍具有市場。煉化一體化企業(yè)可通過優(yōu)化調整煉化總流程重點籌集重整原料，發(fā)展芳烴、增產PX，同時關注芳烴產業(yè)高度集中化趨勢，為保障企業(yè)健康發(fā)展，應考慮向下游產業(yè)鏈適度延伸。

3）進一步提高渣油深加工能力。為支持我國石化行業(yè)高質量發(fā)展，煉化企業(yè)應選擇綠色環(huán)保的加工路線實現(xiàn)重油轉化?？紤]利用煉油新技術，采用溶脫-沸騰床加氫組合工藝，豐富重油加工手段，優(yōu)化減渣、催化油漿等物料的加工方式，力爭在煉化一體化企業(yè)率先淘汰焦化裝置。

4）利用分子煉油理念，探索煉油、乙烯、芳烴最佳結合模式。長遠來看，煉化企業(yè)必將面臨新一輪優(yōu)勝劣汰，為充分提高競爭力，企業(yè)應以現(xiàn)有生產裝置和新建生產裝置為手段，從分子角度打造3條路線：一是正構-乙烯、二是異構-油品、三是芳構-芳烴，做到“宜烯則烯、宜芳則芳、宜油則油”，不僅使煉油、乙烯、芳烴互不爭料，且達到不同板塊優(yōu)勢共同發(fā)揮，規(guī)模配套，最大程度增強競爭能力。

2 典型企業(yè)競爭力提升路線研究

為對比分析不同方案的競爭力提升效果，本文選擇典型企業(yè)作為研究樣本，并借助Aspen PIMS構建單廠模型。在此基礎上提出3條競爭力提升路線，分別進行定量測算并分析其對原料產品、裝置負荷、全廠效益等方面帶來的影響。

2.1 典型企業(yè)概況

為充分體現(xiàn)煉化一體化的流程特點，將煉化總流程范圍確定為煉油板塊裝置以及與煉油板塊密切相關的乙烯裂解、丁二烯抽提、芳烴抽提、重整和PX等裝置，以實現(xiàn)煉油、乙烯和PX效益最大化的優(yōu)化研究目標。

A企業(yè)已具備1 400萬噸/年煉油綜合配套能力、130萬噸/年乙烯、30萬噸/年PX生產規(guī)模。煉油板塊裝置包括500萬噸/年和900萬噸/年2套常減壓裝置，280萬噸/年重油催化裂化裝置，130萬噸/年催化柴油加氫-催化組合生產高辛烷值汽油技術（LTAG）裝置，能力分別為120萬噸/年和180萬噸/年的加氫裂化裝置，90萬噸/年和230萬噸/年1#和2#焦化裝置，260萬噸/年固定床渣油加氫裝置，90萬噸/年和120萬噸/年吸附脫硫裝置，200萬噸/年航煤加氫精制裝置，260萬噸/年柴油加氫裝置，100萬噸/年催化柴油加氫裝置以及后續(xù)配套裝置?；ぐ鍓K裝置包括20萬噸/年乙烯裂解及丁二烯抽提、裂解汽油加氫裝置等，100萬噸/年1#重整及抽提裝置（以生產油品為主），80萬噸/年2#重整和30萬噸/年PX聯(lián)合生產裝置等。

A企業(yè)全廠生產流程主要存在如下問題：

1）乙烯規(guī)模較小，影響煉化一體化整體效果。受化工板塊乙烯生產能力限制，企業(yè)未能充分利用已有原油加工能力，常減壓負荷較低，造成加工能力的浪費。2019年A企業(yè)加工噸原油利潤在系統(tǒng)內排名較為靠后。此外，企業(yè)現(xiàn)有乙烯裝置固定費用較高，盈利能力不強。與社會新投產乙烯裝置相比，2019年A企業(yè)噸乙烯生產成本高出100～200元。

2）渣油加工路線存在環(huán)境風險，與石化行業(yè)發(fā)展方向不一致?；A方案中，仍有約230萬噸渣油通過焦化路線進行加工，不僅與石化行業(yè)高質量發(fā)展中綠色低碳的理念相悖，副產的大量低價值石油焦也成為企業(yè)競爭力提升的阻礙。

3）芳烴產業(yè)規(guī)模小，影響整體效益的提高。目前千萬噸級煉油僅配套30萬噸/年PX生產能力，未充分發(fā)揮大煉油的規(guī)模優(yōu)勢，芳烴鏈競爭力不足，影響效益。此外，企業(yè)現(xiàn)有PX裝置競爭力不強。2019年PX裝置噸產品毛利下降，與社會新投產PX裝置相比，A企業(yè)噸產品生產成本高出300～400元。

2.2 競爭力提升路線

2.2.1 基礎方案說明

基礎方案以A企業(yè)現(xiàn)有1 400萬噸/年原油加工能力、130萬噸/年乙烯產能和30萬噸/年PX產能及配套生產總流程為依據(jù)進行模擬測算。并以該方案為起點，研究規(guī)劃方案，提升現(xiàn)有流程的優(yōu)化空間。

基礎方案原油加工量1 375萬噸，全部為進口原油。以巴士拉輕、沙輕、沙重、科威特、卡斯蒂利亞和榮卡多輕等高硫中質原油為主，平均API°為32.50，平均硫含量2.14%，平均酸值0.09。為實現(xiàn)煉廠燃料和氫氣平衡，需外購天然氣29.6萬噸，乙烯氫氣1.2萬噸。

基礎方案汽油產量256萬噸，全部為國Ⅵ乙醇汽油；柴油產量217萬噸，柴汽比0.85；航煤產量219萬噸（其中加氫裂化航煤占比36%）；低硫船燃產量33萬噸；乙烯產量135萬噸，消耗裂解原料430萬噸，乙烯收率31.4%。PX聯(lián)合裝置的PX產量為33萬噸。1#和2#重整裝置加工量分別為100萬噸/年和80萬噸/年，其中1#重整裝置為PX提供30萬噸混合二甲苯，2#重整裝置全部為PX提供原料。

基礎方案2#和3#常減壓蒸餾裝置加工量分別為455萬噸和920萬噸，其中，2#蒸餾裝置主要加工科威特、艾斯錫德爾和榮卡多輕原油，生產渣油137萬噸，全部作為渣油加氫原料；3#蒸餾裝置加工巴士輕、沙輕、沙重、科威特、卡斯蒂利亞等原油，生產減壓渣油236萬噸，其中18萬噸摻入渣油加氫原料，其他全部作為焦化原料；27萬噸過汽化油作為渣油加氫原料。按最大化生產汽油、航煤、乙烯原料等原則，2套加氫裂化、渣油加氫等裝置均安排滿負荷生產，催化裝置加工量357萬噸/年，加氫裂化裝置300萬噸/年，航煤加氫裝置142萬噸/年，延遲焦化僅開2#裝置，加工渣油230萬噸/年，渣油加氫裝置摻渣比58%。

2.2.2 提升路線說明

針對目前A企業(yè)存在的問題，結合市場及政策等環(huán)境，提出3條提升競爭力的路線：

1）路線一：提升乙烯產業(yè)規(guī)模，增強企業(yè)競爭力

為充分利用已有原油加工能力，進一步發(fā)揮千萬噸級煉油優(yōu)勢，擬新建百萬噸級乙烯裝置，乙烯規(guī)模達到250萬噸/年。新建乙烯裝置原料的增產措施包括：原油加工量增至1 600萬噸，新建富乙烯氣和富乙烷氣回收裝置，新建200萬噸/年加氫裂化裝置，利用蠟油和柴油組分的裂化增產乙烯原料等。路線一采用焦化路線進行重油加工，充分利舊現(xiàn)有裝置。

2）路線二：提升乙烯規(guī)模并調整渣油加工路線，實現(xiàn)綠色生產，改善產品結構

基于路線一提升乙烯規(guī)模的思路，為滿足節(jié)能環(huán)保要求，擬關停焦化裝置，將渣油加工路線向催化裂解多產烯烴方向調整。通過擴大煉油規(guī)模、新建加氫裂化裝置支持乙烯規(guī)模提升，此外，新增固定床渣油加氫和催化裂解組合路線，在滿足環(huán)保要求的基礎上增產低碳烯烴、進一步優(yōu)化產品結構。主要措施包括：原油加工能力增至1 600萬噸/年，新建300萬噸/年加氫裂化裝置、280萬噸/年固定床渣油加氫裝置、220萬噸/年重油深度裂解（DCC PLUS）裝置，下游配套裂解汽油加氫抽提、裂解氣體分餾等裝置。為解決渣油加氫工藝所需的氫氣問題，新建100萬噸/年溶劑脫瀝青、部分氧化法制氫（POX）裝置。該路線2套焦化裝置全部停工。

3）路線三：調整渣油加工路線，實現(xiàn)深度煉化一體化，支持做大乙烯和芳烴

為了充分發(fā)揮大煉油優(yōu)勢，全方位提升企業(yè)競爭力，考慮同時提升乙烯和芳烴產業(yè)規(guī)模，探索煉油—乙烯—芳烴最佳組合模式。路線三擬通過新增沸騰床加氫路線，支持做大芳烴規(guī)模。除采取與路線一相同的若干規(guī)劃措施外，煉油新建160萬噸/年沸騰床渣油加氫裝置，270萬噸/年沸騰床提質加氫裂化裝置，180萬噸/年溶劑脫瀝青裝置，及下游配套POX等裝置；化工擴建PX聯(lián)合裝置，支持PX產量達到150萬噸/年。該路線2套焦化全部停工，1#催化裂化裝置停工。

2.2.3 提升路線規(guī)模及投資

根據(jù)初步測算結果，各路線的建設裝置規(guī)模和投資對比如表1所示，路線一、二、三的總投資額分別為78億元、129億元和199億元。

表1 提升路線裝置規(guī)模和投資對比

2.3 提升路線實施效果分析

路線一采用焦化路線加工重油，通過增加原油加工能力、新建加氫裂化裝置等手段支持乙烯規(guī)模提升至250萬噸/年；路線二采用固定床渣油加氫和DCC PLUS組合加工路線代替焦化路線，通過多產高價值丙烯等化工品實現(xiàn)企業(yè)效益的提升；路線三采用沸騰床加氫和加氫裂化組合路線代替焦化路線，同時擴大乙烯和芳烴產業(yè)規(guī)模，從而提升企業(yè)效益。3條路線實施后均可有效提升企業(yè)競爭力，但其各自特點和實施效果有所不同，以下將從原料、產品、餾分流向、裝置負荷、經濟效益等方面進行對比。

2.3.1 原料結構

由于3條路線均擴大了煉油規(guī)模、新建部分二次裝置，其原料外購量較基礎方案有一定增加。3條路線外購原料總量和各分項增加量相同，總量約增加332萬噸，其中原油均增加225萬噸、天然氣增加6.6萬噸、新增外購輕石腦油100萬噸。

原油結構方面，路線一和路線三均在基礎方案上增加巴士拉輕、沙中、沙重比例，以取代沙輕、降低科威特和卡斯蒂利亞占比，該調整可以實現(xiàn)原油采購成本降低約85元/噸。路線二由于工藝要求需選購性質較好原油，其原油結構調整主要包括：增選阿曼原油，增加巴士拉輕和沙中比例，降低較重油種占比。路線二原油成本較基礎方案增加約10元/噸。

路線一氫耗增量主要來自新建加氫裂化裝置，通過擴大天然氣制氫裝置能力、增加天然氣外購量即可滿足全廠用氫平衡。路線二、路線三由于向清潔生產方向發(fā)展，全流程加氫程度更高，氫氣消耗量高于路線一，為降低原料成本、提高資源利用率，路線二、路線三氫氣不足部分通過重質原料部分氧化制氫來彌補。

由于3條路線都不同程度向化工轉型，所需化工原料大幅增加，提高原油加工量、調整加工路線后原料供應仍有不足，需外購輕石腦油約100萬噸（見表2）。

表2 基礎方案和提升路線外購原料 萬噸

2.3.2 產品結構

聚焦產品結構調整，3條路線的主要變化趨勢一致，即化工產品大幅增加、航煤小幅增長、柴油產量下降。路線一較基礎方案增產化工品218萬噸、航煤38萬噸，壓減柴油52萬噸；路線二增產化工品298萬噸、航煤50萬噸，壓減柴油116萬噸；路線三增產化工品363萬噸、航煤38萬噸，壓減柴油173萬噸。

3條路線相對基礎方案的化工產品增量結構分析見表3。由表3看出，路線一的化工產品增量主要來自115萬噸乙烯；路線二除了乙烯規(guī)模的擴大，丙烯、丁二烯的增量也非?？捎^；路線三乙烯、PX產量均增加百萬噸以上，苯也有46萬噸增量，混二甲苯部分進入PX聯(lián)合裝置增產PX。

表3 基礎方案和提升路線外售產品 萬噸

路線一為了支持乙烯產量增開一套焦化裝置，低價值的高硫焦增產約33萬噸，由于乙烯裂解能力增加并提高了輕烴利用，干氣、液化氣共增加86萬噸；路線二和路線三的產品結構則較為環(huán)境友好，石油焦壓減為零，但由于重油加工路線配套溶劑脫瀝青裝置，副產的瀝青產品需要妥善安排銷售渠道。此外，路線二由于采用催化裂解工藝路線，其產品結構中增加輕烴的效果更明顯，可增產干氣、液化氣共116萬噸。

2.3.3 輕油利用

各裝置產品中除部分直接外賣或作為調和組分，其他均為中間物料，可根據(jù)輕重區(qū)分為輕烴、石腦油組分、蠟油組分、渣油組分等。中間物料流向的合理性一定程度上決定了上下游加工流程的匹配程度，從而影響全廠效益。為方便比較，將針對輕油平衡和重油平衡進行分析。

輕油的主要利用途徑是作為化工裝置原料。乙烯裂解原料主要包括輕烴、石腦油，而重整裝置原料則主要是重石腦油，這意味著乙烯和芳烴存在爭料情況。由于3條路線采用不同路線向化工轉型，且向乙烯和芳烴延伸的側重程度不同，將重點分析各路線化工原料的來源、組成等變化情況。

路線一和路線二重點關注新增百萬噸乙烯產能的原料來源，其保供主要通過以下措施實現(xiàn)：原本作為重整料進入預加氫裝置的直餾重石腦油餾分去作乙烯料；新建加氫裂化裝置，調度部分直餾柴油作其原料；剩余欠缺部分通過外購輕石腦油來補足。路線一由于調度部分重整料作乙烯料，汽油產量有所下降，為彌補其帶來的效益損失，乙烯料中部分直餾輕石腦油優(yōu)化為汽油調和組分，乙烯收率因此下降0.4%。路線二關停焦化裝置造成了石腦油組分的減少，但通過調整原油品種，其直餾石腦油餾分收率增加，此外，新建DCC裝置也增產了部分輕烴，故路線二的乙烯收率小幅增加（見表4和表5）。

表4 基礎方案和提升路線乙烯原料結構

表5 基礎方案和提升路線重整原料結構 萬噸

路線三除了為新增百萬噸乙烯供料，還需兼顧新增百萬噸芳烴。支持芳烴的一個主要手段是增加加氫裂化能力，增產的裂化重石腦油全部作重整料。此外，直餾重石腦油組分也優(yōu)先為重整供料，剩余部分供乙烯，這導致了乙烯原料結構中直餾石腦油占比大幅下降。雖然新建加氫裂化增產的石腦油和尾油以及重整擴能增加的抽余油平衡了乙烯原料中直餾石腦油的減少，但乙烯收率有約0.6%的下降。路線三也通過外購輕石腦油來彌補乙烯料缺口，其外購量與路線一、路線二持平。

2.3.4 重油利用

重油組分主要包括蠟油和渣油，在一次加工產品中占比較大，但由于其性質較差、難以直接利用，實現(xiàn)其輕質化從而提高其利用價值是重油加工的主要目標。

隨著原油加工量增至1 600萬噸，3條路線直餾蠟渣油餾分增加約130萬噸（路線二由于原油品種調整蠟渣油增量略減少）。為彌補重油加工能力的不足，3條路線選擇了不同的工藝組合。路線一選擇新建加氫裂化、增開90萬噸/年1#延遲焦化裝置；路線二選擇新建加氫裂化、催化裂解和溶劑脫瀝青裝置；路線三選擇新建2套加氫裂化、溶劑脫瀝青裝置。路線二的催化裂解裝置和路線三的提質加氫裂化裝置都需配套渣油加氫裝置對重油組分進行預處理?；A方案和3條路線的蠟油加工均通過加氫裂化實現(xiàn)；渣油加工方面，基礎方案和路線一均為延遲焦化＋重油催化裂化組合工藝路線，路線二為重油催化裂化＋重度催化裂解＋溶劑脫瀝青組合工藝路線，路線三為重油催化裂化＋沸騰床渣油加氫＋溶劑脫瀝青組合工藝路線。路線二和路線三對重油加工路線有較大調整，導致已有裝置的利用率有一定程度的下降。但路線二和路線三的優(yōu)勢在于，通過不同手段提高了渣油深加工能力，增加了輕質中間物料供應。

2.3.5 經濟效益

按2019年統(tǒng)一價格體系進行測算，3條路線均可實現(xiàn)經濟效益的有效提升。與基礎方案相比，3條路線分別增加營業(yè)利潤12億元、3億元和18億元。

路線一通過提高乙烯產量增加了銷售收入，從而改善了企業(yè)競爭力，噸原料油利潤增加70元。路線二產品結構優(yōu)于路線一，其銷售收入相應更高，但由于該方案需要選購品質較好的原油，其原料成本有一定增加，折算后凈利潤增加3億元，噸原料油利潤增加17元。總體上，路線二可在關停焦化裝置的同時改善企業(yè)競爭力。通過模型測算分析，增產船燃在路線二中具有邊際效益，未來可根據(jù)市場供需情況適當增加船燃產量從而進一步提高企業(yè)效益。路線三凈利潤增量最大，可實現(xiàn)凈利潤增加18億元，噸原料油利潤增加高達101元，說明提升芳烴規(guī)?？梢垣@得更高的經濟效益（見表6）。

表6 提升路線經濟效益增量（相對基礎方案）

2.3.6 整體對比

3條路線的特點和實施效果對比見表7。通過以上分析可以得出，典型企業(yè)實施3條路線均可以改善產品結構、提高經濟效益，但3條路線的手段措施不同。路線一的優(yōu)勢在于氫耗和投資均較低；路線二則較路線一更為清潔環(huán)保；路線三的盈利能力最強，但氫耗和投資較高，此外還需結合遠期芳烴產業(yè)布局統(tǒng)籌考慮。

表7 競爭力提升路線對比 億元

4 結論及建議

通過分析煉化一體化企業(yè)面臨的風險和挑戰(zhàn)，堅持以市場和政策為導向，提出了煉化一體化企業(yè)競爭力提升的基本思路和規(guī)劃方向。

建議煉化一體化企業(yè)減油增化，結合自身優(yōu)勢選擇下游產業(yè)鏈發(fā)展路線，保證一定成品油產量的基礎上增產乙烯或芳烴，提升規(guī)模效益、增強企業(yè)抗風險能力。以A企業(yè)為例，路線一主要聚焦提升乙烯規(guī)模，該路線實施后可增加利潤約12億元。

建議煉化一體化企業(yè)優(yōu)化重油加工路線。企業(yè)應充分發(fā)揮渣油加氫、溶劑脫瀝青、延遲焦化、催化裂化等常規(guī)重油輕質化組合工藝的作用，在保證產品質量升級、降低柴汽比的前提下，增產低成本、高品質化工原料。以A企業(yè)為例，在不具備資源優(yōu)勢的情況下，為了最大化生產烯烴產品，盡可能地將劣質重油直接轉化為化工原料應是A企業(yè)優(yōu)先考慮的方向。路線二采用溶劑脫瀝青和催化裂解組合路線替代焦化路線進行重油加工，既符合環(huán)保要求，又能通過產品結構優(yōu)化實現(xiàn)企業(yè)效益的提升，該路線實施后可增加利潤約3億元。

長期來看，煉化一體化企業(yè)勢必要向煉油乙烯芳烴新型一體化模式發(fā)展。建議企業(yè)積極探索煉油、乙烯、芳烴最佳結合模式，通過優(yōu)化調整加工路線降低原料成本、改善產品結構，實現(xiàn)流程的充分匹配，最大化發(fā)揮各個板塊效益。以A企業(yè)為例，路線三建議采用渣油加氫和加氫裂化組合路線代替焦化路線加工重油，支撐企業(yè)芳烴鏈的延伸。實施結果表明，該路線可以實現(xiàn)A企業(yè)1 600噸/年煉油能力配套下游250萬噸/年乙烯和150萬噸/年PX的一體化規(guī)模，為企業(yè)增效約18億元。