焦化液化石油氣資源利用方案及經(jīng)濟(jì)性分析

羅勤高

(中國(guó)石化煉油銷(xiāo)售有限公司，上海 200050)

中國(guó)石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)石化)現(xiàn)有38套延遲焦化裝置，分布在24家煉油企業(yè)，其中14套裝置的焦化液化氣摻入催化液化氣作氣分裝置原料(摻煉比為4.53%～26.78%)，產(chǎn)品為丙烷、丙烯和混合碳四。未作為氣分裝置原料的焦化液化氣部分除管輸給改制企業(yè)回收丙烯外，其他部分作為民用氣進(jìn)行銷(xiāo)售。焦化液化氣主要成分都是很好的工業(yè)原料，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，但由于焦化液化氣總硫質(zhì)量濃度高，傳統(tǒng)的Merox液-液抽提(堿洗)法脫硫效果有限。部分企業(yè)將焦化液化氣摻入催化液化氣進(jìn)氣分裝置后，丙烯中的總硫小于10 mg/m3，雖然從數(shù)據(jù)上看能滿足精丙烯質(zhì)量指標(biāo)的要求，但硫的形態(tài)或含有的其他毒物對(duì)連續(xù)法聚丙烯裝置的生產(chǎn)帶來(lái)影響。在改進(jìn)含焦化丙烯原料后，連續(xù)法聚丙烯裝置出現(xiàn)生產(chǎn)波動(dòng)，只能將焦化丙烯改出裝置。目前焦化液化氣最具有利用價(jià)值的成分是丙烯，丙烯主要下游產(chǎn)品中聚丙烯(含小本體聚丙烯)、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙烯酸分別消耗丙烯總量的64%，12%，7%，4%。小本體聚丙烯裝置、丙烯腈裝置、丙烯酸裝置、氯堿法環(huán)氧丙烷裝置分別要求丙烯硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于30，26，50，5 mg/m3。因此，要轉(zhuǎn)變思路，將焦化液化氣與異地下游裝置原料質(zhì)量進(jìn)行合理匹配，實(shí)現(xiàn)焦化液化氣資源的綜合利用。

1 焦化液化氣利用方案

焦化液化氣總硫和硫醇硫質(zhì)量濃度高，且不穩(wěn)定，焦化液化石油氣硫形態(tài)典型分布見(jiàn)表1。經(jīng)傳統(tǒng)Merox液-液抽提(堿洗)法脫硫精制后的液化氣無(wú)法滿足連續(xù)法聚丙烯裝置原料精丙烯的質(zhì)量要求，影響焦化液化氣工業(yè)應(yīng)用。

焦化液化氣典型的單體烴體積分?jǐn)?shù)組成見(jiàn)表2。如果中國(guó)石化的焦化液化氣全部得以利用，將回收100 kt/a以上的丙烯資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

表2 焦化液化氣典型的單體烴體積分?jǐn)?shù)組成 %

通過(guò)對(duì)山東和江浙地區(qū)液化氣深加工企業(yè)的調(diào)研，綜合考慮焦化液化氣中各組分的工業(yè)價(jià)值，結(jié)合企業(yè)周邊區(qū)域深加工鏈的實(shí)際情況，做到“宜丙烯則丙烯，宜碳四烯烴則碳四烯烴”，盡可能吃干榨盡，做到產(chǎn)銷(xiāo)用三方共贏。在此基礎(chǔ)上，研究確認(rèn)以下3種焦化液化氣深加工利用方案。

1.1 回收丙烯資源

焦化液化氣含有的丙烯資源是十分重要的化工原料，目前丙烯與民用氣價(jià)差在3 000元/t以上。利用現(xiàn)有的氣分裝置既可提高裝置負(fù)荷，又能回收丙烯資源，但回收丙烯資源需要具有分離丙烷/丙烯的精餾塔。圖1為方案1的資源回收情況。

圖1 回收焦化液化氣丙烯資源示意

該方案是利用焦化液化氣中高附加值的丙烯資源，適用于煉廠周邊有氣分裝置和對(duì)丙烯質(zhì)量要求不苛刻的小本體聚丙烯等裝置的企業(yè)，如山東地區(qū)具有氣分和小本體聚丙烯的企業(yè)。該地區(qū)的企業(yè)曾采購(gòu)過(guò)焦化液化氣，分離出的丙烯用來(lái)生產(chǎn)粉料聚丙烯，部分外銷(xiāo)作為丙烯酸、環(huán)氧丙烷等裝置原料(丙烯中硫的質(zhì)量濃度控制在≤5 mg/m3)。由于焦化液化氣丙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%左右，其余部分作為民用氣銷(xiāo)售，雖然僅利用丙烯資源，但由于丙烯與民用氣的價(jià)差大，綜合民用氣價(jià)格和物流成本，該方案還是具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 利用C4資源

如果煉廠周邊沒(méi)有氣分裝置，也可以利用烷基化裝置的脫輕烴塔，將焦化液化氣C3、C4組分進(jìn)行分離。充分利用C4烯烴和異丁烷，實(shí)現(xiàn)“宜丙烯則丙烯，宜C4烯烴則C4烯烴”的目的。圖2為方案2的資源回收情況。

圖2 回收焦化C4烯烴示意

目前國(guó)內(nèi)烷基化裝置開(kāi)工率不到60%，裝置原料醚后液化氣短缺嚴(yán)重。該方案是利用焦化液化氣中異丁烷和C4烯烴，適用于周邊有烷基化裝置的煉廠。由于醚后液化氣價(jià)格較丙烯價(jià)格低很多，該方案較方案1的經(jīng)濟(jì)性要差些。但烷基化裝置較氣分裝置多，分布廣，實(shí)施起來(lái)相對(duì)容易。只要焦化液化石油氣與民用氣價(jià)差在合適范圍內(nèi)，即可采購(gòu)焦化液化氣補(bǔ)充醚后液化氣作烷基化裝置原料使用。該方案操作簡(jiǎn)單，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 各組分全部實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用

目前以煉廠丙烷為原料的脫氫生產(chǎn)丙烯技術(shù)已成熟，焦化液化氣中含有丙烷、丙烯和混合C4，都是很好的深加工裝置原料，在條件具備的情況下，可以全部實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。圖3為方案3的資源回收情況。

圖3 回收C3/C4工業(yè)應(yīng)用示意

天津渤海化工集團(tuán)公司(以下簡(jiǎn)稱天津渤化)丙烷脫氫裝置(采用魯姆斯工藝)原料丙烷要求金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5 mg/kg,2014年6月天津渤化采購(gòu)中國(guó)石油化工股份有限公司濟(jì)南分公司的丙烷作為原料補(bǔ)充，通過(guò)質(zhì)量跟蹤，完全滿足天津渤化丙烷脫氫裝置原料采購(gòu)指標(biāo)要求。通過(guò)細(xì)分市場(chǎng)和產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)差異化銷(xiāo)售，將焦化液化氣中約50%的丙烷、20%的丙烯和30%的混合C4全部作為工業(yè)氣進(jìn)行銷(xiāo)售，該方案適用于周邊有氣分裝置、固定床丙烷脫氫裝置、烷基化裝置及小本體聚丙烯等裝置的企業(yè)，雖然應(yīng)用難度大，但經(jīng)濟(jì)效益是最好的，也是未來(lái)工作努力的方向。

根據(jù)焦化裝置規(guī)模建造小型丙烷脫氫裝置，生產(chǎn)壬烯等下游產(chǎn)品具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。以40 kt/a丙烷脫氫裝置為例，通過(guò)優(yōu)化流程，項(xiàng)目投資控制在7 000萬(wàn)元以內(nèi)，丙烯和丙烷價(jià)差2 900元/t，生產(chǎn)成本按1 000元/t計(jì)，40 kt/a丙烷脫氫裝置年創(chuàng)效益可達(dá)7 600萬(wàn)元，如果再配套小本體聚丙烯等下游裝置，經(jīng)濟(jì)效益十分誘人，特別適合液化石油氣產(chǎn)業(yè)園進(jìn)行推廣。

2 焦化液化氣合作加工經(jīng)濟(jì)性分析

對(duì)于焦化液化氣作為民用氣進(jìn)行銷(xiāo)售的這部分資源，可通過(guò)合作加工的模式，分離出焦化液化氣中的丙烯、丙烷和醚前液化氣，提高焦化液化氣資源的附加值，又抽緊民用氣資源，有利于穩(wěn)定民用氣價(jià)格。方案設(shè)想見(jiàn)圖4。

圖4 焦化液化氣合作加工方案設(shè)想

為驗(yàn)證焦化液化氣合作加工模式的經(jīng)濟(jì)性，以GQ焦化液化氣(見(jiàn)表3)作為研究對(duì)象，以JJ氣分裝置流程(僅作為合作加工裝置的代表)作為計(jì)算依據(jù)，采用化工穩(wěn)態(tài)(PRO II)流程模擬軟件，模擬GQ焦化液化氣進(jìn)氣分后各股物料的組成及產(chǎn)量的變化，模擬結(jié)果表4，物料平衡情況見(jiàn)表5。

表3 焦化液化氣體積分?jǐn)?shù)組成

續(xù)表3

表4 產(chǎn)品體積分?jǐn)?shù)模擬結(jié)果 %

表5 物料平衡

采用上述流程模擬方法，以JJ氣分裝置的現(xiàn)有流程模擬加工焦化液化氣所得的丙烷、丙烯和C4組分的組成，并建立焦化液化氣進(jìn)氣分的經(jīng)濟(jì)性估算公式，用以判斷焦化氣分的可行性，如下所示：

Y=0.135 7B+0.342 9C+0.515 7D+0.005 7E-A-X1-X2

式中，Y為t原料加工收益，A為焦化氣(民用氣)價(jià)格，B為丙烯價(jià)格，X1為運(yùn)輸費(fèi)用，C為丙烷價(jià)格，X2為氣分加工成本，D為碳四價(jià)格，E為干氣價(jià)格。

2.1 丙烯和民用氣價(jià)格數(shù)據(jù)

2017年1月到2018年12月，丙烯和民用氣平均差價(jià)為3 702元/t，最高差價(jià)達(dá)到4 466元/t，2018年丙烯和民用氣平均價(jià)差為4 085元/t。

2.2 焦化液化氣合作加工經(jīng)濟(jì)性收益測(cè)算

采用上述經(jīng)濟(jì)性收益估算公式，以2017年第二季度華東市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算，加工焦化液化氣的理論收益為504元/t(運(yùn)輸成本為零)。實(shí)際收益可視作為運(yùn)輸成本的函數(shù)，如表6所示。如果將運(yùn)輸成本半徑控制在300元/t的范圍內(nèi)，合作加工焦化氣的收益仍可達(dá)204元/t，20 kt/a的焦化氣總收益可達(dá)408萬(wàn)元。

表6 合作加工焦化液化氣的經(jīng)濟(jì)性收益測(cè)算

3 結(jié)論

(1)通過(guò)將焦化液化氣銷(xiāo)售到附近具有深度脫硫設(shè)施或?qū)Ρ┵|(zhì)量要求稍低有經(jīng)濟(jì)效益的諸如丙烯腈、小本體聚丙烯裝置的企業(yè)進(jìn)行綜合利用。這樣既可以增加銷(xiāo)售總量，又實(shí)現(xiàn)細(xì)分市場(chǎng)、細(xì)分產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)差異化銷(xiāo)售，如果將中國(guó)石化焦化液化氣丙烯資源全部利用，按丙烯與民用液化氣價(jià)差1 000元/t，全年回收丙烯111.8 kt計(jì)算，預(yù)計(jì)毛利1億元。

(2)如果將焦化液化氣分儲(chǔ)分銷(xiāo)，作為醚前液化氣進(jìn)行銷(xiāo)售，按焦化液化氣與民用液化氣價(jià)差50元/t計(jì)算，預(yù)計(jì)毛利為2 500萬(wàn)元。