沸騰床渣油加氫裂化未轉(zhuǎn)化油利用路線的經(jīng)濟性研究

林韓韓，魏永治，劉靈麗

（中國石化集團經(jīng)濟技術(shù)研究院有限公司，北京 100029）

面對我國加工的原油品質(zhì)總體呈現(xiàn)重質(zhì)化和劣質(zhì)化、液體燃料質(zhì)量要求更加輕質(zhì)化和清潔化的趨勢，以延遲焦化為代表的脫碳型渣油處理技術(shù)已越來越難以滿足需求，沸騰床渣油加氫裂化技術(shù)等加氫型渣油處理技術(shù)應(yīng)運而生。沸騰床渣油加氫裂化技術(shù)具有原料適應(yīng)性強、輕質(zhì)油收率高、生產(chǎn)過程清潔化等優(yōu)點。然而，每加工1噸渣油原料，將產(chǎn)生0.2～0.3噸性質(zhì)較差的未轉(zhuǎn)化油。由于沸騰床渣油加氫裂化的轉(zhuǎn)化深度較高，其未轉(zhuǎn)化油呈現(xiàn)出重質(zhì)、瀝青質(zhì)和殘?zhí)亢扛叩奶攸c，對于未轉(zhuǎn)化油的高效利用成為了沸騰床渣油加氫裂化技術(shù)經(jīng)濟性的重要關(guān)注點。

當前沸騰床渣油加氫裂化未轉(zhuǎn)化油的利用路線主要分為5類：送入溶劑脫瀝青裝置加工，再進行后續(xù)利用；送入延遲焦化裝置加工[1]；送入催化裂化裝置加工；用作重油氣化制氫[2-3]；作為低硫重質(zhì)船用燃料油或其調(diào)和組分。為對比不同利用路線的經(jīng)濟性，本文選取典型煉化企業(yè)沸騰床渣油加氫裂化裝置，建立流程工業(yè)模型（PIMS）對其中3種主要路線進行了煉油總流程模擬分析。

1 未轉(zhuǎn)化油利用方案

1.1 研究方案

典型企業(yè)煉油一次加工能力約2 300萬噸/年，沸騰床渣油加氫裂化裝置能力為260萬噸/年，采用法國石油研究院（IFP）的H-oil工藝。主要煉油裝置還包括2套催化裂化裝置（總加工能力500萬噸/年）、2套焦化裝置（總加工能力410萬噸/年）、1套60萬噸/年溶劑脫瀝青裝置，若干套加氫裂化、蠟油加氫裝置。

結(jié)合企業(yè)實際情況，選擇3種未轉(zhuǎn)化油利用路線進行研究：一是溶劑脫瀝青路線，將未轉(zhuǎn)化油送入溶劑脫瀝青裝置，產(chǎn)出的脫瀝青油進入催化裂化裝置加工，脫油瀝青作為石油焦制氫（POX）的原料，生產(chǎn)氫氣；二是催化裂化路線，將未轉(zhuǎn)化油送入催化裂化裝置加工；三是延遲焦化路線，將未轉(zhuǎn)化油送入延遲焦化裝置加工。這3條路線中未轉(zhuǎn)化油均也可作為低硫船用燃料油的調(diào)和組分。

為更好對比，共設(shè)置5個研究方案并建立相應(yīng)的PIMS模型進行研究。選取轉(zhuǎn)化率75%、進料蠟油渣油比為1:4和全渣油作為沸騰床渣油加氫裂化裝置的研究工況[4]。由于在全渣油工況下未轉(zhuǎn)化油整體性質(zhì)較差，采用催化裂化裝置加工難度較大，在此不做考慮。5個方案分別為：方案一和方案二為溶劑脫瀝青路線，方案三為催化裂化路線，方案四和方案五為延遲焦化路線。以方案一作為基礎(chǔ)，進行各方案的對比（見表1）。

表1 經(jīng)濟性對比研究方案設(shè)置

1.2 研究基礎(chǔ)

在裝置進料性質(zhì)的約束條件方面，1#催化裂化裝置：硫含量≤0.8%（w），殘?zhí)剂俊?.5%（w），金屬含量≤30 μg/g，摻渣比≤0.55；2#催化裂化裝置：硫含量≤0.5%（w），殘?zhí)剂俊?.0%（w），金屬含量≤17 μg/g，摻渣比≤0.25。原料及產(chǎn)品品種、數(shù)量均按企業(yè)2021年生產(chǎn)實際設(shè)置，其中，成品油和化工輕油均給定上限，180#低硫船用燃料油外賣數(shù)量上限設(shè)置為150萬噸/年，高等級道路瀝青外賣數(shù)量上限設(shè)置為192萬噸/年。價格采用中國石化2021年價格體系。

2 煉油總加工流程對比

2.1 未轉(zhuǎn)化油流向

從表2、表3看出，在所有方案中，方案三沸騰床渣油加氫裂化裝置的負荷最高，相應(yīng)產(chǎn)出未轉(zhuǎn)化油也最多，由于受限于2套催化裂化裝置對進料的金屬含量要求，僅22.1萬噸/年未轉(zhuǎn)化油進入催化裂化裝置加工，催化裂化裝置負荷整體下降，另有26.6萬噸/年用于調(diào)和180#船用燃料油（見表4）。

表2 未轉(zhuǎn)化油流向情況 萬噸/年

表3 以方案一為基準的各方案裝置結(jié)構(gòu)變化 萬噸/年

表4 催化裂化裝置加工情況

方案一、方案三和方案四的沸騰床渣油加氫裂化工況相同，未轉(zhuǎn)化油的利用路線不同。對比3個方案下未轉(zhuǎn)化油直接進入相應(yīng)裝置加工的比例，按由大到小順序為：溶劑脫瀝青（58.7%）、延遲焦化（55.1%）、催化裂化（45.5%），各方案仍有較大比例的未轉(zhuǎn)化油用于調(diào)和船用燃料油。

方案二和方案五的沸騰床渣油加氫裂化工況相同，均提高了沸騰床渣油加氫裂化進料渣油比例，未轉(zhuǎn)化油的性質(zhì)較差，分別進入溶劑脫瀝青和延遲焦化裝置加工。方案二除少量調(diào)和船用燃料油外，未轉(zhuǎn)化油全部進入溶劑脫瀝青裝置加工，與方案一相比，溶劑脫瀝青裝置的未轉(zhuǎn)化油處理量增加了約11萬噸/年，產(chǎn)出蠟油增加，因此，催化裂化、加氫裂化等蠟油加工裝置負荷上升。方案二和方案五的延遲焦化裝置負荷均下降顯著，表明未轉(zhuǎn)化油的利用更傾向于選擇溶劑脫瀝青路線。

2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

在各研究方案下，企業(yè)的汽油、柴油、化工輕油產(chǎn)量均達到設(shè)定上限。表5給出了企業(yè)在各方案下產(chǎn)量差異較大的產(chǎn)品，主要有180#低硫船用燃料油、高等級道路瀝青、自用石油焦等。

表5 各方案差別較大的產(chǎn)品 萬噸/年

180#低硫船用燃料油生產(chǎn)成為了產(chǎn)品收入主要增長點之一。其中，180#低硫船用燃料油產(chǎn)量最大的是方案三，達到106萬噸/年，綜上分析，方案三的未轉(zhuǎn)化油產(chǎn)量最高且大部分用于調(diào)和180#低硫船用燃料油，表明未轉(zhuǎn)化油調(diào)和船用燃料油對效益貢獻較大。

典型企業(yè)的減壓渣油有4個去路：溶劑脫瀝青、延遲焦化和沸騰床渣油加氫裂化和調(diào)和高等級道路瀝青。從產(chǎn)品來看，延遲焦化的產(chǎn)品石油焦無法出廠，多生產(chǎn)高等級道路瀝青對效益提升有利。因此，相比于方案一和方案四，方案二和方案五中，減壓渣油更多用于調(diào)和高等級道路瀝青，產(chǎn)量均達到上限192萬噸/年，且生產(chǎn)高等級瀝青的邊際效益較明顯。

3 經(jīng)濟效益及其影響因素分析

3.1 經(jīng)濟效益對比

以方案一為對比基礎(chǔ)，其他4個方案下企業(yè)的主要經(jīng)濟效益指標見表6。其中，產(chǎn)品收入和毛利最高的是方案二，利潤總額最高的是方案三。

表6 與方案一相比，各方案的經(jīng)濟效益變化 億元

方案二的產(chǎn)品收入較方案一高2.8億元。相比于其他方案，方案二未轉(zhuǎn)化油進入溶劑脫瀝青裝置加工，減壓渣油用于生產(chǎn)高等級道路瀝青，最大限度壓減了低價值的自用石油焦，從而使產(chǎn)品收入較高。從成本來看，脫油瀝青全部作為POX的原料，生產(chǎn)氫氣，降低了原料氫氣成本。因此，方案二毛利最高，然而總流程變動費用（包括催化劑費用和公用工程費用）的增加更明顯，導致方案二利潤總額較方案一下降了0.3億元。

方案三由于催化裂化裝置對未轉(zhuǎn)化油加工能力有限，未轉(zhuǎn)化油調(diào)和船用燃料油成為主要的效益增長點，但總體上由于石油焦產(chǎn)量升高、高等級道路瀝青下降而使得產(chǎn)品收入較低。方案三的利潤總額增量主要來源于公用工程費用中電費的降低，一方面3#延遲焦化裝置加工量增加，自用石油焦增量使得自備電站的產(chǎn)電量增加，減少了外購燃料天然氣的成本；另一方面催化裂化、加氫裂化裝置負荷的降低，減少了用電負荷，總體上總流程每年外購電減少7 600萬千瓦時。

方案四、方案五的毛利和利潤總額均下降顯著，在產(chǎn)品方案和公用工程上均沒有優(yōu)勢。

3.2 低硫船用燃料油價格對經(jīng)濟效益的影響

根據(jù)普氏價格提供的新加坡市場低硫柴油與低硫船用燃料油價差走勢（其中，2021年11月后為預(yù)測價），從2020–2022年，低硫柴油與低硫船用燃料油的價差從200元/噸升至880元/噸，不斷加大。2020年、2021年、2022年平均價差分別為230.1，463.6，881.6元/噸。

在上述2021年價格體系中，低硫船用燃料油的定價較高，180#低硫船用燃料油價格為2 731元/噸，出口柴油價格為2 571元/噸，即低硫船用燃料油價格比出口柴油高160元/噸，生產(chǎn)低硫船用燃料油對企業(yè)效益為正向貢獻。然而，從2021年11月實際價差來看，出口柴油比低硫船用燃料油高640元/噸。

以低硫船用燃料油低于出口柴油640元/噸（即1 931元/噸）進行總流程測算，且為便于對比，計算了各方案與2021價格體系下方案一各效益指標的差值。從表7看出，從毛利和利潤總額來看，各方案均顯著下降。相比于2021價格體系，此時方案一毛利下降了1.8億元，利潤總額下降了2.4億元。受船用燃料油價格影響，未轉(zhuǎn)化油流向和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大變化，相比于調(diào)和船用燃料油，未轉(zhuǎn)化油更傾向于選擇進入裝置加工，方案一、二、四、五未轉(zhuǎn)化油進入裝置加工的比例占未轉(zhuǎn)化油產(chǎn)量的90%以上，180#低硫船用燃料油產(chǎn)量均降至20萬噸/年，僅方案三仍有72萬噸/年產(chǎn)量。各方案中，方案一的產(chǎn)品收入、毛利、利潤總額均最高。毛利和利潤總額由高到低排序為方案一、方案二、方案四、方案五、方案三。催化裂化方案受不利影響最大，當?shù)土虼萌剂嫌蛢r格較低時，未轉(zhuǎn)化油利用應(yīng)優(yōu)先選擇溶劑脫瀝青路線，其次是延遲焦化路線。

表7 與2021價格體系方案一相比，各方案效益變化情況 億元

4 結(jié)論與建議

1）在溶劑脫瀝青、催化裂化、延遲焦化3種路線中，未轉(zhuǎn)化油更傾向于進入溶劑脫瀝青裝置進行加工，而催化裂化裝置由于對進料金屬含量要求較高，對未轉(zhuǎn)化油的加工能力有限。從總流程的經(jīng)濟效益來看，催化裂化路線的利潤總額最高，其效益增長點主要來源于公用工程費用的降低和低硫船用燃料油產(chǎn)品收入的增加。延遲焦化路線的經(jīng)濟效益表現(xiàn)靠后。采用溶劑脫瀝青＋催化裂化的路線或是未轉(zhuǎn)化油最佳利用路線。

2）沸騰床渣油加氫裂化進料渣油的比例對未轉(zhuǎn)化油利用路線選擇的影響較小。采用同一種未轉(zhuǎn)化油利用路線，增加沸騰床渣油加氫裂化進料的渣油比例，總流程的毛利水平將有所提升，但公用工程費用也顯著增加，總體上導致利潤總額略有下降。建議企業(yè)在沸騰床渣油加氫裂化裝置實際運行過程中合理選擇進料的摻渣比。

3）低硫船用燃料油的價格變化對未轉(zhuǎn)化油利用經(jīng)濟性的影響較大。當?shù)土虼萌剂嫌蛢r格大幅低于低硫柴油時，低硫船用燃料油的產(chǎn)量大幅縮減，未轉(zhuǎn)化油的流向變化顯著，3種路線對應(yīng)的全流程經(jīng)濟性呈現(xiàn)不同程度的下降。催化裂化路線將失去經(jīng)濟性優(yōu)勢，溶劑脫瀝青路線的經(jīng)濟性受船用燃料油價格影響最小，展現(xiàn)出顯著的對比優(yōu)勢。建議相關(guān)企業(yè)重點關(guān)注低硫船用燃料油的價格走勢，相應(yīng)調(diào)整未轉(zhuǎn)化油利用路線選擇。