煉化企業(yè)輕烴加工經(jīng)濟性研究

趙文忠，孫麗麗，吳德飛，李 浩

（中國石化工程建設有限公司，北京 100101）

石油煉制過程中會產(chǎn)生大量H2和C1～C6輕質(zhì)烴類，除燃料用途外，這些輕烴還可作為煉化企業(yè)加氫過程所需的氫氣資源和制氫原料、高辛烷值汽油組分生產(chǎn)的原料和烯烴化工及某些有機化工生產(chǎn)的重要原料等。隨著國內(nèi)外（液化）天然氣供應不斷增長，已可部分或全部替代輕烴的燃料用途，從而為充分利用輕烴資源創(chuàng)造了條件。

如何科學、高效地回收和利用好這部分寶貴資源是降低煉化企業(yè)單位生產(chǎn)成本、改善和提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加經(jīng)濟效益的重大課題。本文選取幾種典型的輕烴加工工藝裝置進行有針對性的財務分析，以揭示其技術經(jīng)濟特性；進一步選擇3種典型的全廠性煉油或一體化項目方案，進行輕烴利用的經(jīng)濟效益分析，從全廠角度鳥瞰輕烴利用的經(jīng)濟效果；隨后擴展至對全國/行業(yè)利用輕烴的經(jīng)濟性分析；最后進行綜合分析，總結輕烴加工利用的經(jīng)濟性，并對煉油廠輕烴加工的選擇進行深入研究。

1 典型輕烴加工裝置經(jīng)濟性分析

1.1 分析方法

選取輕烴回收、干氣提濃、干氣制氫、烷基化、異構化、丙烷脫氫和聚丙烯共7類典型輕烴加工裝置，參照現(xiàn)已建成的工業(yè)裝置實例，采用布倫特原油離岸價60美元/桶效益測算價[1]，按新建裝置進行技術經(jīng)濟分析。各裝置的評價范圍以裝置邊界為限，評價范圍內(nèi)與外界的物料及公用工程消耗均按買斷考慮[2]。

1.2 分析結果

1.2.1 輕烴回收裝置

輕烴回收裝置的生產(chǎn)目的主要是回收原料油與原料氣中的液化氣和穩(wěn)定石腦油，同時副產(chǎn)干氣。采取的技術手段基本上是物理過程，主要是吸收、解析、穩(wěn)定、再吸收等。

測算表明，一套典型輕烴回收裝置的單位產(chǎn)品建設投資約50元/噸，現(xiàn)金操作費用約18元/噸，完全操作費用約21元/噸。其單位產(chǎn)品毛利由于原料與穩(wěn)定石腦油的差價不好確定而難以測算，但從煉廠干氣與液化氣的差價來看，基本上在1 500元/噸以上，增值空間較大。

1.2.2 干氣提濃裝置

干氣提濃裝置的生產(chǎn)目的主要是回收煉廠干氣中的乙烯和乙烷。

測算表明，一套典型干氣提濃裝置的單位產(chǎn)品建設投資約2 500元/噸，現(xiàn)金操作費用約785元/噸，完全操作費用約950元/噸。以富乙烯氣和富乙烷氣加權均價（扣除提濃費用）與煉廠干氣的差價計算，其單位產(chǎn)品毛利不小于1 400元/噸，增值效果十分顯著。

1.2.3 干氣制氫裝置

由于煉油廠對氫氣的剛性需求，建設制氫裝置通常是加氫型煉油廠生產(chǎn)合格產(chǎn)品、實現(xiàn)經(jīng)濟效益的必備手段，其本身的效益往往通過服務全廠加氫裝置來體現(xiàn)。因此，制氫裝置單裝置財務評價的重點不是該裝置自身的盈利能力，而是制氫的單位成本費用。

以10萬標準立方米/時制氫裝置為例，石腦油制氫、液化氣制氫、天然氣制氫、煉廠氣制氫的單位能力建設投資相差不大，均在0.7元/標準立方米左右，而煤制氫的單位能力建設投資約1.8元/標準立方米（未考慮煤碼頭及備煤設施投資分攤，下同）。

從成本構成來看，石腦油制氫與液化氣制氫通常具有較高的變動成本（主要為原料費用）和較低的固定成本（主要由一次性投資轉(zhuǎn)化而來），而煤制氫則具有較低的變動成本和較高的固定成本。煤制氫由于采用價格相對低廉的煤（忽略煤價短期異常的情況）而大幅降低了占成本主要部分的變動成本，雖然其一次性投資明顯高于前者，致使其固定成本偏高，但整體成本費用降低。煉廠氣制氫和天然氣制氫情況介于上述兩者之間。

以布倫特原油離岸價60美元/桶、天然氣3 300元/噸、煤600元/噸價格水平進行測算，10萬標準立方米/時制氫裝置的單位完全成本從高至低排序為液化氣制氫、石腦油制氫、天然氣制氫、煉廠氣制氫、煤制氫，分別為1.34，1.33，1.13，0.90，0.85元/標準立方米；按單位氫氣完全成本＋10%投資回報的氫氣價格從高至低排序為液化氣制氫、石腦油制氫、天然氣制氫、煤制氫、煉廠氣制氫，分別1.45，1.44，1.24，1.14，1.02元/標準立方米。以上測算如果考慮征收碳稅，由于煤制氫的碳排放量接近其他方式的2倍，其成本和價格的增幅最大，但在征收標準不高于100元/噸二氧化碳時均不改變上述排序。

可見，在中低油價下，煉廠干氣制氫的成本費用和制氫價格相對較低。在我國東部地區(qū)由于環(huán)境壓力而對煤制氫嚴格限制的今天，煉廠干氣制氫方案來源可靠、成本低廉，不失為一個較為理想的制氫選擇。

1.2.4 烷基化裝置

烷基化裝置的生產(chǎn)目的主要是利用液化氣/混合C4中的異丁烷和烯烴反應，生成辛烷值高、潔凈度好的烷基化油，作為汽油的調(diào)和組分。測算表明，一套典型硫酸法烷基化裝置的單位產(chǎn)品建設投資（不含廢酸再生裝置）約2 100元/噸，現(xiàn)金操作費用約590元/噸。烷基化裝置對全廠的貢獻主要在于調(diào)和汽油，全面客觀評價其效益應從全廠角度來看。

1.2.5 異構化裝置

異構化裝置的目的是通過異構化反應，將低辛烷值的C5、C6餾分轉(zhuǎn)化為高辛烷值汽油組分-異構化油。

測算表明，一套典型異構化裝置的單位產(chǎn)品建設投資約260元/噸，現(xiàn)金操作費用約225元/噸，完全操作費用約242元/噸。異構化油通常由企業(yè)自產(chǎn)自用，市場很少有交易，價格不好確定，考慮到其辛烷值及較好的潔凈度，與石腦油原料的價差通常會在400元/噸以上。異構化裝置對全廠的貢獻主要在于調(diào)和汽油，全面客觀評價其效益應從全廠角度來看。

1.2.6 丙烷脫氫裝置

丙烷脫氫裝置是以丙烷為原料，通過丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯。

以一套45萬噸/年丙烷脫氫裝置為例，財務評價結果表明，其單位產(chǎn)品建設投資約4 500元/噸，現(xiàn)金操作費用約1 000元/噸，完全操作費用約1 500元/噸；原料丙烷與主要產(chǎn)品丙烯的差價不低于2 400元/噸，項目投資所得稅后財務內(nèi)部收益率可達到10%。

1.2.7 聚丙烯裝置

聚丙烯裝置是以丙烯為原料生產(chǎn)聚丙烯，其效益水平與聚丙烯和丙烯之間的差價水平密切相關。以一套40萬噸/年聚丙烯裝置為例，財務評價結果表明，單位聚丙烯產(chǎn)品的建設投資約2 450元/噸，現(xiàn)金操作費用約580元/噸，完全操作費用約740元/噸。通常其主要原料丙烯與產(chǎn)品聚丙烯的差價超過1 700元/噸時，項目投資所得稅后財務內(nèi)部收益率能夠達到10%。

1.3 綜合分析

上述技術經(jīng)濟分析為我們提供了一個分析問題的角度，受工藝技術、裝置規(guī)模、原料組成和產(chǎn)品要求不同的影響，以上測算結果并不是普遍適用的，實際工作中應根據(jù)具體情況分別測算。

煉油廠可利用輕烴潛含量的多少是裝置規(guī)模的決定因素。輕烴可利用量過少，裝置規(guī)模偏小，經(jīng)濟上不合算。相反，輕烴可利用量較大，裝置規(guī)模方可達到經(jīng)濟規(guī)模，能實現(xiàn)較好的經(jīng)濟效益。

2 全廠輕烴加工經(jīng)濟性分析

煉化企業(yè)面對外部環(huán)境變化和同業(yè)競爭壓力的一個優(yōu)先選項就是精細化加工，以“分子煉油”的理念對企業(yè)內(nèi)部和外來的各類輕烴資源進行進一步細化加工，擴展產(chǎn)品面和延長產(chǎn)品鏈，以提升產(chǎn)品附加值，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和綜合競爭力。

通常對煉油廠各類輕烴的加工利用，可大幅提高全廠輕油收率和高附加值產(chǎn)品收率。如從燃料氣中提取氫氣、C2餾分、液化氣、輕石腦油等高附加值產(chǎn)品，并進一步加工利用；而全廠燃料的不足，可引入較為廉價的煤或天然氣補燃，從而降低公用工程消耗成本。而在煉化一體化情況下，煉油部分還可通過與化工部分的物料串換進一步提升產(chǎn)品附加值。

煉油廠/煉化一體化企業(yè)對輕烴的加工利用，通常具有投資較?。ü蚕砥髽I(yè)公用工程和廠外工程）、成本較低（廉價原料來源、共享生產(chǎn)管理）和效益較好（原料產(chǎn)品增值空間大）的特點。

采用布倫特原油離岸價60美元/桶效益測算價，選取利潤總額、所得稅后內(nèi)部收益率和凈現(xiàn)值等指標，分別從以下幾種情況進行分析。

2.1 獨立煉油廠的輕烴利用

獨立煉油廠可通過設置輕烴回收、烷基化、異構化等裝置，從通常按燃料氣定價的煉油廠氣中回收液化氣，同時生產(chǎn)異構化油和烷基化油，作為高品質(zhì)汽油組分，而全廠燃料的不足可通過外購相對廉價的天然氣來補充。

從某千萬噸級煉油廠的輕烴加工來看，與無輕烴利用方案相比，生產(chǎn)汽油方案通過增加消耗天然氣，并將石腦油和普通液化氣轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈吒郊又档钠秃惋柡鸵夯瘹猓ㄗ鳛橐蚁┰希┊a(chǎn)品，產(chǎn)品附加值提高約8億元，減去完全操作費用約7億元，利潤總額可達1億元左右。

從兩方案差額投資分析的結果來看，建設投資增加96 850萬元，而年凈利潤增加8 653萬元，差額投資內(nèi)部收益率為11.91%。說明追加投入具有一定的經(jīng)濟效益。

在此基礎上，還可考慮利用催化裂化干氣中的乙烯組分直接與苯烴化制乙苯，進一步生產(chǎn)苯乙烯，同時利用丙烯生產(chǎn)聚丙烯，即采用生產(chǎn)苯乙烯、聚丙烯方案。該方案用按燃料氣定價的干氣（利用其中的稀乙烯）與苯生產(chǎn)苯乙烯，并將所產(chǎn)丙烯全部消化生產(chǎn)聚丙烯，其產(chǎn)品附加值可提高約6.79億元，減去完全操作費用約3.29億元，利潤總額可達3.50億元左右，從而具有較好的經(jīng)濟效益。

生產(chǎn)苯乙烯、聚丙烯方案與生產(chǎn)汽油方案相比，項目投資財務內(nèi)部收益率提高了0.56個百分點，凈現(xiàn)值高出109 169萬元，效益水平進一步提升。從兩方案差額投資分析的結果來看，建設投資僅增加108 330萬元，而年凈利潤增加26 806萬元，差額投資內(nèi)部收益率達到25.40%。這說明追加投入具有較好的經(jīng)濟效益。

綜合來看，在中低油價下，后端加工利用輕烴措施（生產(chǎn)苯乙烯、聚丙烯方案）的增量效益要好于前端（生產(chǎn)汽油方案）；在中高油價下，前端要好于后端。從項目效益最大化的角度來看，無論是前端還是后端措施，其在經(jīng)濟上都是可行的，可以統(tǒng)籌考慮。

2.2 一體化情況下設干氣提濃裝置

從裝置角度看，干氣提濃裝置的效益主要表現(xiàn)在從煉廠干氣中分出乙烯、乙烷等高附加值產(chǎn)品；而從全廠角度看，煉化一體化項目通過設置干氣提濃裝置可獲得更多層面的經(jīng)濟效益，表現(xiàn)為多種效益疊加。以某案例來看（財務評價界定范圍為該千萬噸煉油百萬噸乙烯一體化項目煉油部分及乙烯裂解裝置所屬范圍），主要有以下方面：

1）外購天然氣補燃，頂出外購飽和液化氣。設有干氣提濃的方案與無干氣提濃的方案相比，增加外購天然氣，減少外購飽和液化氣，兩者不含稅差價約1 200元/噸，節(jié)省費用約3億元。此外，由于外購料的變化而減少流動資金約0.50億元。

2）回收乙烯并增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)乙烯料，節(jié)省乙烯裂解原料與能耗。干氣提濃方案通過干氣提濃裝置結合深冷分離增產(chǎn)乙烯和乙烷，乙烷作為乙烯裂解原料。由于乙烯收率大幅提高，乙烯裂解所需原料總量和能耗均下降，這部分綜合增值約2億元。

3）節(jié)省的乙烯料（抽余油）調(diào)入汽油，附加值提高。在保證乙烯裂解產(chǎn)出的情況下，干氣提濃方案可以少供抽余油作為乙烯料，將其調(diào)入汽油池（原方案中汽油辛烷值略有過剩），可增產(chǎn)高標號汽油，這部分產(chǎn)出的附加值約1億元。

相對無干氣提濃方案，干氣提濃方案上述三部分增值約6.5億元，而完全操作費用（不含外購燃料）只增加約1.1億元，利潤總額增加約5.4億元。

如考慮市場因素，上例中不能多出高標號汽油，而是將節(jié)省的抽余油直接外賣，即不考慮抽余油調(diào)入汽油的增值因素，上述差額項目的效益指標會略有下降，利潤總額降為4.4億元，但差額投資財務內(nèi)部收益率仍然遠高于基準收益率。

如果項目評價范圍擴展至一體化項目整體或進一步向下游延伸，多產(chǎn)乙烯的下游加工效益將會顯現(xiàn)。此時，差額效益的總量應該是增加的，但單位差額投資的效果會有所下降，即差額內(nèi)部收益率將會略有下降。

綜合而言，對煉化一體化項目設置干氣提濃裝置，不僅可以從干氣中提取高附加值產(chǎn)品，還可以獲得乙烯裂解原料輕質(zhì)化帶來的效益，是大型煉化企業(yè)進一步提升經(jīng)濟效益的必選項。

2.3 獨立煉油廠與一體化煉油部分比較

相對而言，獨立煉油廠可依托的資源和條件有限，而煉化一體化下的煉油部分則具有較好的外部資源及條件，因而可以進一步優(yōu)化物料流程。從某案例來看（財務評價界定范圍分別為某兩千萬噸煉油廠、某兩千萬噸煉油百萬噸乙烯一體化企業(yè)煉油部分），主要有以下方面：

1）設置干氣提濃裝置多產(chǎn)優(yōu)質(zhì)乙烯料。一體化項目下可考慮設置干氣提濃裝置，提取煉廠氣中的乙烯、乙烷、丙烷等，作為乙烯裂解原料。案例中考慮將干氣提濃裝置設置在乙烯部分，煉油部分供此裝置的煉廠氣按各主要組分的占比加權計價（扣除相關分離費用）。此部分增值約2億元。

2）與化工物料串換優(yōu)化，產(chǎn)生協(xié)同效益。煉油的煤氣化制氫裝置將部分合成氣供化工丁辛醇裝置，并引入乙烯副產(chǎn)氫氣作為補充氫源；在化工部分統(tǒng)一設置較大規(guī)模的苯抽提裝置（有乙烯方案相應建設投資減少2.28億元），煉油部分重整生成油供給化工，并返回抽余料等。此部分增值約1.20億元。

上述合計增值約3.20億元，可見，煉油、化工一體化通過物料的協(xié)同優(yōu)化，做大了整體“蛋糕”，從而使得煉油、化工各自分享的蛋糕份額大于其單獨的“小蛋糕”。

此外，案例中未考慮煉化一體化下煉油、化工因共享基礎設施、配套設施及廠外工程等而節(jié)省的投資，如果進一步考慮此因素，其投資可以節(jié)省約5%，煉油部分的內(nèi)部收益率還可提高約0.7個百分點；而案例中有乙烯方案的評價范圍為一體化的煉油部分，未包括一體化下乙烯原料輕質(zhì)化帶來的效益變化，這部分效益將反映在乙烯部分因乙烯原料變輕、產(chǎn)出增加方面。

綜上所述，煉油廠/煉化一體化企業(yè)對輕烴的加工利用，不僅可以大幅提高經(jīng)濟效益，也可降低單位工業(yè)產(chǎn)值/工業(yè)增加值綜合能耗及碳排放強度，從而增強抗風險能力和行業(yè)競爭力。

3 全國/行業(yè)利用輕烴的經(jīng)濟性分析

面對當前煉化行業(yè)產(chǎn)能過剩和企業(yè)競爭壓力加大的局面，煉化企業(yè)已經(jīng)到了一個必須要轉(zhuǎn)型發(fā)展的關鍵時期，即從靠規(guī)模擴張、投資拉動的粗放型外延式發(fā)展轉(zhuǎn)向靠結構調(diào)整、技術改造實現(xiàn)提質(zhì)增效升級的集約型內(nèi)涵式發(fā)展模式，由解決“有沒有”轉(zhuǎn)向“好不好”，重點在于提高產(chǎn)品的性價比、附加值。對輕烴的加工利用正是煉化企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的有效手段之一。

從微觀層面看，輕烴加工裝置和全廠利用輕烴的經(jīng)濟效益通常是好的，而從行業(yè)整體角度看，由于其可利用的輕烴資源數(shù)量巨大，輕烴加工的總量效益非常顯著。

2019年中國石化原油加工量約2.49億噸，而全國2019年原油加工量約6.52億噸，如可利用輕烴資源（包括煉廠干氣、液化氣、輕石腦油等所含輕烴資源）按5%計，中國石化、全國煉化行業(yè)的可利用輕烴資源可分別達到1 245，3 260萬噸。如果這些資源全部得到合理的加工利用，以保守估計每噸輕烴增值1 000元計，其利潤總額可達125億元（中國石化）或326億元（全國），總量效益相當可觀。如果進一步考慮輕烴利用措施對下游化工及精細化工的帶動作用，即所謂的乘數(shù)效應，其經(jīng)濟效果還將大幅增長。

4 煉油廠輕烴加工的選擇

煉油廠對其輕烴資源進行加工利用，無論從環(huán)境保護、節(jié)能減排、綠色低碳要求，還是從經(jīng)濟效益的角度來看，都是必然的選擇。新建煉油廠的設計應充分考慮輕烴的加工利用，現(xiàn)有企業(yè)也應在目前企業(yè)流程安排的基礎上，深入分析，對癥下藥，選擇實施對企業(yè)最適宜的輕烴利用方式。

4.1 工程規(guī)模經(jīng)濟是煉油廠輕烴加工的前提和基礎

煉油廠工程規(guī)模經(jīng)濟是指隨著生產(chǎn)規(guī)模擴大，其長期平均成本會經(jīng)歷一個先下降后上升的過程，這其中的拐點（區(qū)間）就是最佳經(jīng)濟規(guī)模。煉油行業(yè)是典型的“裝置工業(yè)”，具有顯著的工程規(guī)模經(jīng)濟特征。而煉油廠范圍經(jīng)濟通常是指通過擴大經(jīng)營范圍，增加產(chǎn)品種類，生產(chǎn)多種產(chǎn)品而引起的單位成本的降低[3]。

煉油廠對輕烴進行加工可歸于范圍經(jīng)濟的范疇，需要具備一個前提或基礎，即煉油廠的工程規(guī)模符合經(jīng)濟規(guī)模。煉油廠如果規(guī)模過小，其輕烴加工裝置難以達到規(guī)?；瑔挝怀杀酒?，產(chǎn)品便沒有競爭力?？梢姡瑹捰蛷S具有一定的工程規(guī)模是輕烴利用的必要條件。

4.2 煉油廠輕烴加工應考慮的基本方面

煉油廠的輕烴加工應綜合考慮產(chǎn)業(yè)政策、市場需求、價格變化趨勢以及技術發(fā)展等宏觀環(huán)境。產(chǎn)業(yè)政策走向是決定產(chǎn)品方向的風向標。產(chǎn)品的市場需求/容量是規(guī)劃產(chǎn)品品種的基本面，而市場供需變化又直接帶來產(chǎn)品價格變化，反過來，對市場價格變化趨勢的預期也反作用于市場供需。工藝與工程技術的發(fā)展也推動新的產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，對未來技術創(chuàng)新的預判也影響著產(chǎn)品線的選擇。

煉油廠的輕烴加工應結合企業(yè)內(nèi)部條件，如企業(yè)類型、全廠工藝流程狀況、輕烴來源等因素綜合考慮。如是獨立煉油廠，對于前述煉油廠回收利用輕烴的各項工藝技術，應根據(jù)工藝流程特點進行選擇。企業(yè)加工的原油類型不同、全廠加工流程不同，都會對企業(yè)輕烴加工方案產(chǎn)生影響；如是一體化企業(yè)中的煉油部分，除煉油廠回收利用輕烴的各工藝技術外，還可與化工部分的輕烴資源進行物料優(yōu)化串換，盡可能提升產(chǎn)品附加值。

煉油廠的輕烴加工還應結合企業(yè)所處的周邊環(huán)境、依托條件等外部因素綜合考慮。如果是單獨企業(yè)，周邊沒有較多的物料依托條件，應立足內(nèi)部資源，充分挖潛增效；如果是處于石化基地，煉油廠與基地內(nèi)的其他企業(yè)形成了同類聚集經(jīng)濟，可與基地內(nèi)其他煉油廠、石化廠進行物料串換，形成差異化的較大的規(guī)模經(jīng)濟，從而實現(xiàn)多贏；如果是處于工業(yè)園區(qū)，煉油廠與園區(qū)內(nèi)的其他企業(yè)形成了非同類聚集經(jīng)濟，可與鋼廠、電廠等企業(yè)互供物料和能量，以實現(xiàn)綠色低碳和循環(huán)經(jīng)濟[4]。

煉油廠對輕烴的加工利用具有較為明顯的內(nèi)部優(yōu)勢和較好的外部機遇，沒有明顯的內(nèi)部劣勢，但要面臨較為嚴峻的外部市場競爭。煉油廠應利用企業(yè)自身優(yōu)勢，開展多元化經(jīng)營，在輕烴利用的深度（高附加值化）和廣度（產(chǎn)品多樣化）兩個方面進行拓展。

綜上，對煉油廠輕烴加工利用的選擇，各企業(yè)應在具備一定工程規(guī)模經(jīng)濟的基礎上，根據(jù)產(chǎn)業(yè)政策、市場需求、價格變化趨勢以及技術發(fā)展等宏觀因素，結合企業(yè)具有的內(nèi)部條件和所處的外部環(huán)境，揚長避短，因企制宜，選擇最適宜的輕烴利用方式。