典型企業(yè)沸騰床渣油加氫裂化的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

魏永治，林韓韓，劉靈麗

（中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司，北京 100029）

沸騰床渣油加氫裂化（簡(jiǎn)稱(chēng)沸騰床渣加）技術(shù)是一種加氫型渣油處理技術(shù)，借助自下而上流動(dòng)的原料油和氫氣使催化劑床層膨脹并呈沸騰狀態(tài)，使反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物料與催化劑之間良好接觸，從而促進(jìn)傳熱和傳質(zhì)[1]。與延遲焦化、固定床渣油加氫、溶劑脫瀝青等脫碳型渣油處理技術(shù)相比，沸騰床渣加同時(shí)具備了原料適應(yīng)性強(qiáng)、輕質(zhì)油收率高、運(yùn)行過(guò)程反應(yīng)器壓降小且運(yùn)行周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。此外，在產(chǎn)品方面，沸騰床渣加部分產(chǎn)品用途廣泛，如，沸騰床蠟油、常渣等可作為船用燃料油的調(diào)和組分，沸騰床產(chǎn)生的未轉(zhuǎn)化油經(jīng)溶脫后可作催化、焦化和渣油氣化制氫原料。隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，部分地區(qū)加強(qiáng)了對(duì)石油焦的出廠(chǎng)限制，且隨著原油加劇重質(zhì)化、劣質(zhì)化，沸騰床渣加或者“沸騰床渣加＋焦化”組合工藝替代單一焦化處理渣油或?qū)⒊蔀榘l(fā)展趨勢(shì)。面對(duì)全球競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的態(tài)勢(shì)，引進(jìn)沸騰床渣加裝置，對(duì)煉化企業(yè)增加重油加工路線(xiàn)靈活性、劣質(zhì)渣油轉(zhuǎn)化能力，提高產(chǎn)品增值能力，提升企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力和效益發(fā)揮重要作用。

目前，已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用的沸騰床渣加技術(shù)主要以美國(guó)雪佛龍-魯姆斯公司的LC-Fining和法國(guó)石油研究院的H-Oil工藝為主。國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的沸騰床渣加裝置在中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司、恒力石化、盛虹石化，均采用H-Oil工藝[2]。國(guó)內(nèi)在大型工業(yè)化沸騰床渣加裝置運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性上的探索有限，為此，本文選取典型煉化企業(yè)沸騰床渣加裝置進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，以期為沸騰床渣加技術(shù)在煉化行業(yè)的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

1 經(jīng)濟(jì)性評(píng)估方案

1.1 裝置評(píng)估方案

典型企業(yè)煉油一次加工能力約2 300萬(wàn)噸/年，具有2套焦化裝置（總加工能力410萬(wàn)噸/年）、1套60萬(wàn)噸/年溶劑脫瀝青裝置和1套260萬(wàn)噸/年沸騰床渣加裝置，若干套催化裂化、加氫裂化、蠟油加氫裝置。沸騰床渣加裝置采用H-Oil技術(shù)，工藝包為法國(guó)Axens，至今已運(yùn)行2年多。該裝置為全球首套85%轉(zhuǎn)化率沸騰床渣加工業(yè)裝置，反應(yīng)部分為兩段式加氫裂化；分餾部分采用常壓與減壓兩段蒸餾；反應(yīng)物料分離與能量利用采取了高溫、中溫、低溫三段熱分離器。

對(duì)于沸騰床渣加而言，運(yùn)行工況（如進(jìn)料蠟渣比及其轉(zhuǎn)化率）直接影響了裝置本身的物料平衡，進(jìn)而對(duì)煉廠(chǎng)總流程及經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響。根據(jù)煉化企業(yè)兩年運(yùn)行工況的物料平衡數(shù)據(jù)，沸騰床渣加的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度為強(qiáng)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.817；與渣油比例相關(guān)系數(shù)為弱相關(guān)，為0.095。當(dāng)進(jìn)料蠟油比例高時(shí)，可導(dǎo)致反應(yīng)放熱不足，使進(jìn)料加熱爐負(fù)荷難以滿(mǎn)足進(jìn)料溫度的要求，降低加熱爐效率。因此，確定進(jìn)料蠟渣比為1∶4，1∶9，裝置轉(zhuǎn)化率70%，75%，80%作為經(jīng)濟(jì)性評(píng)估的工況。為使方案可比，設(shè)置6個(gè)方案并建立相應(yīng)的流程工業(yè)（PIMS）模型進(jìn)行評(píng)估（見(jiàn)表1）。

1.2 評(píng)估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與條件

原油加工規(guī)模為2 300萬(wàn)噸/年，原料、產(chǎn)品品種及數(shù)量均按企業(yè)實(shí)際設(shè)置。沸騰床渣加裝置設(shè)計(jì)加工油種為中東原油。沸騰床渣加的劑耗費(fèi)用主要是催化劑費(fèi)用。催化劑置換率為0.99～1.16千克/噸。產(chǎn)品方面，瀝青為高等級(jí)道路瀝青；低硫重質(zhì)船燃分為180#低硫重質(zhì)燃料油和380#低硫重質(zhì)燃料油，石油焦均為自用。價(jià)格主要采用中國(guó)石化2021年價(jià)格體系，為研究不同原油價(jià)格對(duì)總流程效益的影響，也對(duì)原油40，60，80美元價(jià)格體系下企業(yè)的效益進(jìn)行測(cè)算，數(shù)據(jù)參照中國(guó)石化集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司的價(jià)格體系。

2 物料平衡分析

2.1 原料結(jié)構(gòu)

與全焦化方案相比，沸騰床渣加方案增加了對(duì)重質(zhì)、硫含量較高的卡斯、瑪雅、納波原油的加工，減少了阿曼、WTI等輕質(zhì)油種，這是由于沸騰床渣加緩解了蠟油加氫裝置的進(jìn)料苛刻度，增加了全流程處理重劣質(zhì)渣油的選擇性和靈活性（見(jiàn)表2）。從氫耗來(lái)看，沸騰床渣加方案氫耗較全焦化方案增加了9.8%～14.0%，其中，全渣模式比蠟渣模式氫耗高。

表2 相比焦化方案，沸騰床渣加方案原油加工結(jié)構(gòu)變化

2.2 蠟渣油平衡

相較全焦化方案，沸騰床渣加各方案全流程蠟渣油處理量均顯著增加，以方案三為例，全流程渣油的處理量增加10.8萬(wàn)噸，全流程蠟油產(chǎn)量增加了36.8萬(wàn)噸。因方案三為蠟渣模式，需扣除由直餾蠟油轉(zhuǎn)化來(lái)的沸騰床加氫蠟油，扣除后蠟油生產(chǎn)增量貢獻(xiàn)主要來(lái)自沸騰床渣加。

2.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

從產(chǎn)品產(chǎn)量變化看，沸騰床渣加各方案增產(chǎn)了180#燃料油、航煤，而石油焦、商品液化氣、高等級(jí)道路瀝青產(chǎn)量降低。與全焦化方案相比，自用石油焦減少43萬(wàn)～53萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)了少產(chǎn)石油焦的目的，有利于效益增加，且原料中渣油比例越高轉(zhuǎn)化率越高，石油焦減量越多。

以沸騰床渣加常渣作為調(diào)和組分，既解決了重油出路，也為煉化企業(yè)生產(chǎn)低硫船燃創(chuàng)造了更好條件。沸騰床渣加各方案低硫船燃產(chǎn)量在70萬(wàn)～80萬(wàn)噸，較全焦化方案增加2倍多（見(jiàn)表3）。

表3 相比焦化方案，沸騰床渣加方案產(chǎn)品產(chǎn)量變化 萬(wàn)噸

3 經(jīng)濟(jì)效益及其影響因素分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

各方案效益指標(biāo)與方案一的差值見(jiàn)表4。從毛利、利潤(rùn)總額、凈利潤(rùn)指標(biāo)來(lái)看，開(kāi)沸騰床渣加的各方案均好于全焦化方案，其中開(kāi)沸騰床渣加的各方案與全焦化方案的毛利（稅后）差值7.4億～9.7億元，利潤(rùn)總額差值為3.8億～4.9億元，凈利潤(rùn)差值2.91億～3.68億元，沸騰床渣加實(shí)現(xiàn)了企業(yè)產(chǎn)品收入增加、原料成本降低。凈利潤(rùn)和單位凈利潤(rùn)最高的均是蠟渣比1∶4、轉(zhuǎn)化率75%的方案三。

表4 相比焦化方案，沸騰床渣加方案效益指標(biāo)差值 億元

各價(jià)格體系下不同方案的效益相對(duì)一致，同一個(gè)方案效益值之間相差較大。從毛利來(lái)看，80美元價(jià)格體系時(shí)最高，40美元時(shí)次之；從凈利潤(rùn)來(lái)看，無(wú)論是凈利潤(rùn)值或與方案一凈利潤(rùn)差值，均為80美元價(jià)格體系時(shí)最高，60美元時(shí)次之。單位毛利和單位凈利潤(rùn)呈現(xiàn)的趨勢(shì)分別與毛利、凈利潤(rùn)的趨勢(shì)一致（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 不同價(jià)格體系下各方案單位毛利

圖2 不同價(jià)格體系下各方案單位凈利潤(rùn)

3.2 原油保本價(jià)

沸騰床渣加與全焦化方案的凈利潤(rùn)差值反映了沸騰床渣加運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)，上述結(jié)果顯示該值受價(jià)格體系影響較大。為進(jìn)一步評(píng)估沸騰床的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)凈利潤(rùn)差值為0，即沸騰床渣加運(yùn)行的保本價(jià)進(jìn)行了測(cè)算。分別計(jì)算40，60，80美元價(jià)格體系下各方案與全焦化方案的凈利潤(rùn)差值，并對(duì)其進(jìn)行擬合，得到原油保本價(jià)。以方案三為例，圖3給出了擬合曲線(xiàn)，計(jì)算得到原油保本價(jià)為29.9美元/桶。綜合擬合結(jié)果來(lái)看，方案二至方案六原油保本價(jià)格為29.9～38.6美元/桶，其中方案四得到的保本價(jià)最高，為38.6美元/桶。需要說(shuō)明的是，保本價(jià)的計(jì)算依據(jù)的是企業(yè)運(yùn)行狀況，并不適于2條工藝路線(xiàn)下新建裝置的比選。

圖3 方案三與方案一凈利潤(rùn)差值隨原油價(jià)格變化

3.3 長(zhǎng)周期因素對(duì)效益的影響

從實(shí)際運(yùn)行情況看，結(jié)焦堵塞是制約沸騰床渣加長(zhǎng)周期運(yùn)行的重要因素，從而影響沸騰床渣加方案的經(jīng)濟(jì)效益。由于沸騰床渣加裝置運(yùn)行周期可達(dá)11個(gè)月。全年運(yùn)行可以考慮為11個(gè)月沸騰床渣加方案加1個(gè)月全焦化方案。按上述長(zhǎng)周期因素的考慮，全年利潤(rùn)總額將下降約0.4億元人民幣，凈利潤(rùn)下降0.3億元人民幣。

4 結(jié)論與建議

1）引入沸騰床渣加（蠟渣油或全渣模式，轉(zhuǎn)化率＞70%）有利于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，其在“原油劣質(zhì)化、渣油轉(zhuǎn)化、焦化減負(fù)、提質(zhì)升級(jí)”方面優(yōu)勢(shì)顯著。一方面，沸騰床渣加有效增加了蠟渣油加工的靈活性，高硫蠟油進(jìn)入沸騰床渣加，緩解了蠟油加氫裝置的脫硫負(fù)荷瓶頸，可以加工更多的重質(zhì)、硫含量更高的原油，降低原料成本；另一方面，生產(chǎn)產(chǎn)品類(lèi)別增加，收入增加。

2）40～80美元不同價(jià)格區(qū)間內(nèi)，高油價(jià)時(shí)開(kāi)沸騰床渣加的凈利潤(rùn)較大，且與開(kāi)單一焦化的凈利潤(rùn)差值也較大，即高油價(jià)下開(kāi)沸騰床渣加的盈利能力更強(qiáng)。沸騰床渣加運(yùn)行的原油保本價(jià)格為29.9～38.6美元/桶，當(dāng)蠟渣比1∶4，轉(zhuǎn)化率75%時(shí)原油保本價(jià)最低，蠟渣比1∶4，轉(zhuǎn)化率80%時(shí)原油保本價(jià)最高。摻渣比、轉(zhuǎn)化率、未轉(zhuǎn)化油流向?qū)Ψ序v床渣加裝置效益影響較大，建議相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)方案的實(shí)時(shí)性研究。

3）沸騰床渣加長(zhǎng)周期運(yùn)行制約因素對(duì)企業(yè)總流程和經(jīng)濟(jì)性的影響較大，建議相關(guān)企業(yè)在新上沸騰床渣加項(xiàng)目研究中予以重點(diǎn)關(guān)注。