原油加工方案對煉廠毛利的影響分析

代春雷 張梓涵

(1 大連西太平洋石油化工有限公司，遼寧 大連 116600；2 北京師范大學化學院，北京 100875)

一個煉廠評價所加工原油“好”、“壞”的實際標準是性價比。同一種原油由不同流程配置的煉廠加工，會產(chǎn)生不同的收益。對于一個加工手段已經(jīng)成型的煉廠來說，煉廠周邊石油產(chǎn)品需求環(huán)境變化也會影響原油的性價比[1]。煉廠的加工流程對原油的適應性有一定的局限。設計加工流程時，不同的加工流程對原油有不同的適應性，原油價格的差異和加工適應性體現(xiàn)不夠[2]。對于一個特定的煉廠，原油基準價格的高低，輕、重質(zhì)原油的價差，產(chǎn)品與原油的價差都對煉廠的收益有影響。眾所周知，原油價格很難預測，近十年迪拜原油價格波動很大，2011—2013年迪拜原油基準價保持在100美元/桶以上，2014年下半年原油價格開始下跌，2016年1月迪拜原油價格跌至26.8美元/桶，2016年5月至2020年2月迪拜原油價格在40～80美元/桶范圍內(nèi)波動，2020年4月迪拜原油突降至20.4美元/桶，然后緩慢上漲。文章通過W公司的實際運作經(jīng)驗闡述如何選擇原油加工方案。

1 W公司加工流程簡介

W公司地處渤海灣，主要加工以沙特原油為主的中東原油，是一家以生產(chǎn)汽油、煤油、柴油為主的燃料型煉廠。W公司的產(chǎn)品銷往國內(nèi)、國際兩個市場，出口產(chǎn)品的主要去向是東南亞市場。W公司采用的渣油加工路線是固定床渣油加氫與加氫裂化(全循環(huán)工藝)相結(jié)合的全加氫路線，主要裝置的加工能力見表1。相對于渣油焦化技術(shù)，固定床渣油加氫能獲得更高的輕質(zhì)油品與高附加值產(chǎn)品收率，在較高油價下可以取得很好的經(jīng)濟效益，因此近年來發(fā)展很快[3]。但是從表1數(shù)據(jù)可知，加工大于350 ℃渣油組分的能力僅有4.0 Mt/a,渣油加工能力明顯不足，渣油加氫裝置加工能力較催化裂化裝置加工能力低0.3 Mt/a。為保證催化裂化滿負荷運行，常減壓裝置需要加工低硫原油生產(chǎn)催化料，還需要進行含硫原油與低硫原油加工模式的切換。

表1 主要裝置加工能力 Mt/a

2 原油加工方案選擇

W公司渣油加工能力低,導致若需提高原油加工量則應選擇輕質(zhì)原油，加工重質(zhì)原油時需要降低原油加工量，如果不降低原油加工量則必須生產(chǎn)一定數(shù)量的瀝青。針對加工流程不匹配問題，如何充分利用現(xiàn)有加工流程實現(xiàn)毛利最大化是一個優(yōu)化課題?？紤]到原油價格的不可預測性，W公司強化市場信息跟蹤，重點研究出口產(chǎn)品與迪拜原油價差的變化對毛利的影響，根據(jù)迪拜原油基準價格高低及出口產(chǎn)品裂解價差的變化確定加工方案。

2.1 加工方案的設定

根據(jù)基準原油迪拜/阿曼均價的變化選取2016年、2017年、2019年及2020年的實際價格體系作為模擬分析的價格體系，以汽油、煤油、柴油出口價格為基準，詳見表2。這幾年原油基準價格的變化較大，位于40～80美元/桶這個區(qū)間，能夠反映煉廠毛利的真實情況，而選用2020年價格體系則主要考慮出口產(chǎn)品的裂解價差比較低。汽油、煤油、柴油全部按出口考慮，其他產(chǎn)品內(nèi)銷，內(nèi)銷產(chǎn)品的價格采用當年的實際價格。為了便于比較原油輕重對毛利的影響，設定方案時采用了沙超輕原油、沙輕原油、沙中原油及巴士拉重質(zhì)原油，其與出口產(chǎn)品對應的實際原油價格見表3。

表2 出口成品油裂解價差 美元/桶

表3 各種原油價格及價差 美元/桶

每個年度設置非瀝青工況4個、瀝青工況4個，共計設置8個方案。模型原油加工量、裝置能力按30 d考慮。

2.2 方案模擬比較

文章借助線性規(guī)劃模型PIMS進行方案比較(采用毛利法)，毛利法以工廠效益最大化為目標。設置模型時，各方案常壓裝置的加工量給定一個范圍，選購的各種原油數(shù)量也給定一個范圍，讓模型可以優(yōu)化常壓裝置的加工量及可能選購的原油品種與數(shù)量，并根據(jù)各方案毛利的大小進行排序。這種方法的缺點是各方案選購的原油數(shù)量差別較大時，需要考慮拼裝或后續(xù)的滾動加工問題[4]。

2.3 模擬結(jié)果分析

2.3.1 原油結(jié)構(gòu)分析

各種工況原油結(jié)構(gòu)詳見表4。從表4可知：4個年度非瀝青工況的原油結(jié)構(gòu)基本相似，而且都沒有加工沙中原油，從表3沙中與沙超輕的價差看，無論各年度的價差大小，都沒有選擇加工沙中原油，這說明在渣油加工能力受限的情況下，增加原油加工量比原油重質(zhì)化更有利于增加毛利。2016年、2017年、2019年這3個年度瀝青工況的原油結(jié)構(gòu)很相近，2020年度瀝青工況與其他年度比，沙中原油多加工101.5 kt，沙超輕原油多加工82.4 kt，沙輕原油加工量大幅降低，主要是由于2020年產(chǎn)品市場較差，汽油、煤油、柴油裂解價差降低，加工毛利大幅降低，輕質(zhì)、中質(zhì)原油的性價比相差很小，也可理解為沙中原油、與沙超輕原油按一定比例混合與沙輕原油的性價比相近。

表4 各種工況原油結(jié)構(gòu) kt

2.3.2 裝置加工量分析

各種工況主要裝置加工量詳見表5。從表5可知：4個年度的非瀝青工況常減壓裝置的加工量都是746.91 kt，重油加氫裝置加工量已達到最大值。受重油加氫裝置能力限制，常減壓裝置加工量不能繼續(xù)提高，石腦油加氫裝置的能力也已達到上限。4個年度瀝青工況常減壓裝置的加工量達到了最大值，較非瀝青工況提高了83.09 kt，這說明通過生產(chǎn)瀝青提高了原油加工量，原油加工量增加使得加氫裂化、柴油加氫裝置的加工量也提高，而催化裂化裝置和催化重整裝置負荷基本相當。

表5 各種工況主要裝置加工量 kt

2.3.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

各工況主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)詳見表6。從表6可以看出：瀝青工況較非瀝青工況多產(chǎn)瀝青60.89 kt，煤油、柴油多產(chǎn)16.27 kt，硫磺產(chǎn)量略有增加，其他產(chǎn)品變化不大，這說明通過生產(chǎn)瀝青不但增加原油加工量，而且主要增加煤油、柴油產(chǎn)量。此外，生產(chǎn)瀝青時加工原油以巴士拉重質(zhì)原油為主，硫質(zhì)量分數(shù)升高，重油加氫、加氫裂化、柴油加氫裝置原料硫質(zhì)量分數(shù)也有一定程度的升高，因此硫磺產(chǎn)量增加。

表6 各種工況主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu) kt

2.3.4 各工況毛利分析

各工況的煉油毛利詳見表7。從表7可知：這幾年瀝青工況的毛利高于非瀝青工況2 964萬～5 032萬元，2016年、2020年的單位毛利略高于非瀝青工況，2016年、2017年瀝青工況與非瀝青工況的單位毛利相近，這說明瀝青工況毛利增加主要受益于原油加工量的增加。

表7 各種工況的煉油毛利

(1)裂解價差與毛利

2016年、2017年、2019年毛利及單位毛利都比較高，這主要受益于出口成品油裂解價差較高，2020年毛利低則主要受出口產(chǎn)品裂解價差低影響。從表2可知：2019年出口煤油、出口柴油的裂解價差高于2017年，但出口汽油的裂解價差低6.42美元/桶。綜合來看，2017年出口產(chǎn)品的裂解價差高于2019年，因此其毛利也最高，2017年出口汽油、煤油、柴油的裂解價差均高于2016年，實際模擬2017年毛利高于2016年9 935萬元；2020年受新冠疫情影響，全球經(jīng)濟受挫，出口汽油裂解價差降至2.46美元/桶，出口航煤裂解價差降至3.04美元/桶，出口柴油價格也大幅下降，這導致2020年毛利處于盈虧平衡點附近，加工費高的企業(yè)很難盈利。由此可見，成品油裂解價差是影響煉油毛利的關(guān)鍵因素。

(2)原油價格與毛利

從表2可知：各年度基準原油迪拜/阿曼均價的變化較大，2016年、2017年、2019年其價格為41.53美元/桶，53.29美元/桶、63.72美元/桶，每個年度相差10～12美元/桶，2019年原油價格最高。從表7的毛利可知：2017年的毛利最高，2019年與2016年原油價格相差22.19美元/桶，但其毛利相差不大；2020年與2016年原油價格相差僅0.79美元/桶，但2016年的毛利是2020年的2.3倍以上，因此可以說明原油價格對煉油毛利影響不大。從過去的經(jīng)驗看，原油價格低于40美元/桶時，國內(nèi)產(chǎn)品市場實行地板價控制，導致一些內(nèi)銷產(chǎn)品價格高于國際市場價，煉油毛利大幅上升，此時加工輕質(zhì)原油能夠提高原油加工量增加毛利；原油價格高于80美元/桶時，國內(nèi)一些產(chǎn)品價格低于國際市場，導致煉油毛利下降，煉廠通常會尋求降低成本加工重質(zhì)原油；原油價格在40～80美元/桶時，原油價格對煉油毛利影響不大。

(3)原油輕重質(zhì)價差與毛利

供求關(guān)系是市場中決定價格的最主要因素，價格刺激供求的變化，供求又決定市場價格的形成。輕、重質(zhì)和高、低硫原油作為原料生產(chǎn)同類石油化工產(chǎn)品時，加工成本和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有明顯差別。不同品質(zhì)原油的價值差異，推動原油價格不斷變化，形成原油品質(zhì)的價格差。從表3可知：2016年沙特超輕原油與沙中原油價差為3.32美元/桶，是4個年度中最高的，2016年至2020年其價差依次降低；2016年巴士拉重質(zhì)原油與沙輕原油的價差為6.16美元/桶，也是4個年度的最高值，2016年至2020年其價差也是依次降低。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是近幾年國內(nèi)重質(zhì)原油加工能力不斷提高及美國對委內(nèi)瑞拉進行制裁。成品油市場的變化及原油供求關(guān)系推動原油輕重質(zhì)差價的變化，不同的原油性價比基本相近。對于特定的煉廠，加工流程已經(jīng)確定，適合其加工的原油種類及性質(zhì)也基本確定，可調(diào)整的范圍并不是太大。盡管各年度輕重質(zhì)原油價差變化較大，但從表4可知，各年度非瀝青工況加工原油的品種、數(shù)量基本一致，2016年、2017年及2019年瀝青工況加工原油的品種、數(shù)量也基本一致，2020年瀝青工況加工沙中原油的數(shù)量增加主要受產(chǎn)品的裂解價差大幅降低所致，由此可說明原油輕重質(zhì)價差對煉油毛利影響不大。

3 選擇優(yōu)化的原油加工方案

煉廠存在的價值在于承擔社會責任的同時實現(xiàn)效益最大化，煉廠選擇原油加工方案的原則是毛利最大化。

3.1 非瀝青工況原油加工方案

瀝青價格與原油價格在大趨勢上雖保持一致，但相比其他石油產(chǎn)品，其價格與原油價格關(guān)聯(lián)性較小[5]。瀝青市場的需求隨季節(jié)的變化而產(chǎn)生一定程度的波動，東北、華北地區(qū)冬季瀝青需求減少，瀝青價格降低，生產(chǎn)瀝青毛利降低且容易導致瀝青堵庫。根據(jù)市場變化，W公司在冬季(11月至次年3月)采用非瀝青工況原油加工方案，從表4可知：該方案加工的原油主要是沙特輕質(zhì)原油、沙特超輕質(zhì)原油。從上文可知：提高原油加工量是提高毛利的最主要因素，受渣油加氫裝置能力限制沒有選擇加工沙特中質(zhì)原油，也可以說，在不生產(chǎn)瀝青的情況下，W公司適合加工相對較輕的原油。從表5可知：原油加工量達到746.91 kt，全年按8 000 h計算，瀝青加工量達到8.30 Mt。

3.2 瀝青工況原油加工方案

從表7可知：各年度瀝青工況的毛利均優(yōu)于非瀝青工況的毛利，而且加工瀝青工況的單位毛利與非瀝青工況相近。這說明W公司生產(chǎn)瀝青既可以增加毛利，又可以提高原油加工量。實際運作中，W公司選擇在4—10月生產(chǎn)瀝青，原料采用巴士拉重質(zhì)原油、沙特中質(zhì)原油，將沙特中質(zhì)原油比例控制在20%，利用常減壓裝置生產(chǎn)瀝青，通過生產(chǎn)瀝青解決了渣油加氫裝置能力不足的問題，提高原油加工量83.09 kt，加氫裂化裝置、柴油加氫裝置的負荷率也得到提高，最關(guān)鍵的是毛利有較大提高。從表5可知：原油加工量達830 kt，全年按8 000 h計算，加工量達9.22 Mt。

4 結(jié)語

根據(jù)裝置加工流程及4個年度市場數(shù)據(jù)進行的模擬分析可知，無論非瀝青工況還是瀝青工況，原油價格、原油輕重質(zhì)差價對煉油毛利的影響不大，原油與成品油的裂解價差是影響煉油毛利的關(guān)鍵因素；提高原油加工量能夠大幅度提高煉油毛利；在渣油加工能力受限的情況下，生產(chǎn)瀝青可以大幅度提高原油加工量及煉油毛利。