孫 川，王子宗

(1.中國石油化工集團公司發(fā)展計劃部，北京 100728；2.中國石油化工集團公司辦公廳，北京 100728)

在大型煉化一體化企業(yè)中，遵循“宜油則油、宜烯則烯[1]”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，研究將煉廠氣體經(jīng)過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。本文根據(jù)國內多數(shù)大型煉化一體化的企業(yè)實際情況，探索提出分析煉廠氣用在乙烯裂解裝置效益變化的方法，供讀者參考。

1 本文研究的企業(yè)模型[2-3]

1)煉化一體化企業(yè)內已建成的大型乙烯裝置，設計原料是以石腦油為主的混合進料。

2)乙烯裝置滿負荷開工。即裝置在加工富乙烷氣之前，不存在原料不足的情況；加工富乙烷氣之后，裝置也是滿負荷運行。

3)裂解裝置的主要產品，氫氣、甲烷、乙烯、丙烯、混合碳四、裂解汽油、裂解燃料油，根據(jù)長期的市場價格有一定的比價關系，即采用乙烯價格為1，其余裂解產品的價格采用相對乙烯的值標記。

2 分析乙烯裂解裝置加工富乙烷氣后的經(jīng)濟效益變化的方法

根據(jù)企業(yè)模型的設定條件，乙烯裝置加工富乙烷氣之后，原料總量和產出總量均會下降。因此，加工富乙烷氣后的經(jīng)濟效益判定方法是:

節(jié)約的原料成本和減少的產品價值之間的比較。如原料成本的節(jié)約量大于產品價值的減少量，加工富乙烷氣有效益，否則對效益就是負貢獻。

這是一個較直觀的判定方法，抓住了裂解原料變化前后的主要變量。這里沒有考慮裝置加工富乙烷氣后裝置燃動能耗的降低，原因:一是從總進料量看，雖然增加了富乙烷氣減少了石腦油，但總體的原料結構變化不大。以百萬噸乙烯裝置為例，裂解原料總量通常在330～350萬噸之間，受裝置性質和煉廠富乙烷資源的限制，富乙烷氣進料量不會超過30萬噸；二是裝置并未改造，主要用能設備未變。因此，本研究不考慮原料改變后的噸乙烯產品燃動能耗的變化。

3 主要數(shù)據(jù)和經(jīng)濟效益變化的公式、圖形表達

1)根據(jù)長期的市場價格，設定氫氣、甲烷、乙烯、丙烯、混合碳四、裂解汽油、裂解燃料油之間的比價關系見表1[4]。

表1 各種裂解產物的比價關系

2)富乙烷氣體的相關數(shù)據(jù)。煉廠各類加氫、焦化等裝置，產生的氣體中乙烷含量在10%～20%之間，經(jīng)變壓吸附[5]或淺冷油吸收工藝處理[6]，生產富乙烷氣體。本文以淺冷油吸收工藝生產的富乙烷氣體作為研究，通常富乙烷氣的各主要組分的含量是:甲烷氫2%、乙烷57%、丙烷39%、丁烷及以上約2%。

3)由于裂解富乙烷氣相比裂解石腦油會產生更多的C2以下輕組分，因此裂解裝置改變原料加工富乙烷氣后，為保持脫甲烷系統(tǒng)(處理C2以下輕組分的系統(tǒng))的進料量不變，必須減少相應比例的石腦油加工量。整個裝置的產能會有所下降，脫甲烷系統(tǒng)是裝置的瓶頸，決定了裝置最大能力。表2是石腦油、富乙烷氣的裂解產物分布[7]和C2以下產物的對比。

按照表2數(shù)據(jù)，裂解裝置每加工1噸富乙烷氣產生的C2以下輕組分體積和裂解2.2噸石腦油產生的一樣多(1 442.3/642.3=2.2)，由于脫甲烷系統(tǒng)的處理能力保持不變，因此裝置每加工1噸富乙烷氣，必須減少2.2噸石腦油的處理量，否則裂解氣中的C2以下輕組分將無法處理。

表2 石腦油、富乙烷氣的裂解產物分布和C2以下產物的對比 噸

綜合表2，在原料端，裝置每加工1噸富乙烷氣體，必須減少2.2噸石腦油加工量；在產出端，加工1噸富乙烷氣產生約0.82噸乙烯的價值，減少的2.2噸石腦油相應減少了1.5噸乙烯的產出價值，產出凈減少量是約0.7噸乙烯價值。

4)經(jīng)濟效益分析的公式表達

如果裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油有增量效益，下面的公式必須成立，加工富乙烷氣節(jié)約的成本＞裂解裝置減少的產出，即:

如果公式不成立，就說明裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油對效益是負貢獻。

5)采用較直觀的圖表形式

按照上述公式，以石腦油單價為Y軸，富乙烷氣單價為X軸，分別取乙烯單價6 000元/噸、7 000元/噸、8 000元/噸，可很直觀的表達出裝置加工富乙烷氣后的經(jīng)濟效益情況，見圖1。

圖1 裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油的經(jīng)濟效益對比

富乙烷氣價格(X)和石腦油價格(Y)組成的點如果在區(qū)域1內，說明石腦油價格較低，富乙烷氣替代石腦油節(jié)約的原料成本有限，無法覆蓋裝置產出的減少量。因此在這個區(qū)域使用富乙烷氣替代石腦油經(jīng)濟效益上行不通。

富乙烷氣價格(X)和石腦油價格(Y)組成的點如果在區(qū)域2內，說明石腦油價格高，富乙烷氣替代石腦油節(jié)約的原料成本高，能覆蓋裝置產出的減少量。因此在這個區(qū)域使用富乙烷氣替代石腦油經(jīng)濟效益可行。

4 采用本文的分析方法應用于2010–2016年實際的市場情況

乙烯裂解裝置加工煉廠富乙烷氣，涉及全廠燃料平衡。因此，上述方法應用在實際中，需要收集的數(shù)據(jù)包括石腦油價格、東北亞乙烯價格、天然氣價格、淺冷油工藝消耗(包括燃動能耗、折舊、大修)。

加工飽和干氣50萬噸/年的淺冷油裝置[5]，富乙烷氣產量約18萬噸/年、氫氣2萬噸/年。裝置的燃動能耗、折舊、大修三項合計約300元/噸，此外還需要補充全廠天然氣約20萬噸/年(也就是富乙烷氣產量的1.1倍)。

因此，可將補充天然氣的單價乘以1.1，再加上300元/噸的淺冷油裝置消耗，作為富乙烷氣的成本(單價)，和同期的石腦油價格、乙烯價格，確定出X、Y點在上圖中的位置。表3是2010–2016年的相關數(shù)據(jù)。

表3 2010－2016年相關數(shù)據(jù) 元/噸

從表3數(shù)據(jù)，可以在圖1中以富乙烷成本、石腦油均價位為X、Y點，標記出相應的位置，可以非常直觀地看出，在不同價格體系下乙烯裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油的經(jīng)濟效益變化情況。

從圖2可以看出，2010–2014年，石腦油價格在5 500元/噸左右，根據(jù)天然氣價格計算的富乙烷氣成本約在3 400元/噸，圖中的相關點在乙烯價格斜線的上方，裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油是增加效益的；2015–2016年，石腦油價格下跌到3 000元/噸以下，同期天然氣價格基本保持不變或略有上漲，計算后的富乙烷氣成本有時甚至超過了石腦油，圖中相關點在乙烯價格斜線的下方，這種情況下裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油是減少經(jīng)濟效益的。

圖2 表3數(shù)據(jù)在圖中的相對位置

此外，按照石腦油和乙烯的市場價格，通過“式(1)”可計算出能夠替代石腦油的富乙烷氣最高單價；按照補充天然氣價格和淺冷油工藝消耗，可計算出富乙烷氣的成本價格。這兩個價格曲線的差值就是裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油的盈利空間。圖3中兩條曲線之間的差值是2010–2016年裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油的盈利空間變化情況?？梢钥闯?，2010年2月–2014年10月，兩條曲線的差值是正數(shù)；此后到2016年12月，兩條曲線的差值是負數(shù)。

圖3 2010－2016年富乙烷氣替代石腦油的盈利空間

5 結語

在實際應用上述分析方法時，還要結合具體企業(yè)情況及市場價格，對本文提出的“式(1)”進行完善。提出的裂解裝置加工富乙烷氣替代石腦油的經(jīng)濟效益分析方法，可對從事石油化工投資機會研究的人員和生產運行優(yōu)化的人員起到一定參考作用。