吳群英，孫麗麗，祖 超，尹忠輝

(中國石化工程建設有限公司，北京 100101)

當前，我國煉油行業(yè)正迎來新一輪擴能潮，產能過剩持續(xù)加劇，油品需求增速放緩，行業(yè)競爭態(tài)勢嚴峻[1]。為了提升競爭力和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，眾多企業(yè)在“十三五”期間啟動了結構調整和轉型升級工作，煉油廠向化工轉型也已成為行業(yè)關注的重點[2-4]。與此同時，國內外煉油技術加速發(fā)展，渣油加氫處理、渣油加氫裂化、蠟油加氫裂化等相關新技術和催化裂化/催化裂解等技術在煉油廠中加快應用，這些技術為我國煉油廠向化工轉型奠定了基礎。對于煉油廠的轉型升級，首要工作任務是研究如何將多種加氫技術和多種催化裂化/催化裂解技術進行工藝集成，確定全廠加工方案；全廠加工方案不同，煉油廠的產品結構和經濟效益可能差異較大。因此，本課題將以新建千萬噸級煉油廠為例，開展多種工藝技術集成方案的對比研究，分析總結不同加工方案的產品結構特點和投資效益水平，為國內煉油企業(yè)的轉型發(fā)展和石化基地的規(guī)劃設計提供參考和指導。

1 方案研究說明

1.1 方案簡介

新型煉油廠按化工型煉油廠設計，原油加工規(guī)模10.00 Mt/a。產品方案以生產化工原料和芳烴為主，同時生產部分汽煤柴油品，其中乙烯產量為1.50 Mt/a，對二甲苯(PX)產量為1.00 Mt/a，汽柴油質量均滿足國Ⅵ車用標準，汽油暫按乙醇汽油考慮。

本課題研究對比的加工方案如下：固定床渣油加氫處理+催化裂解(方案1)；漿態(tài)床渣油加氫裂化+催化裂解(方案2)；沸騰床渣油加氫裂化+催化裂解(方案3)；溶劑脫瀝青+催化裂解(方案4)；延遲焦化+催化裂解(方案5)；漿態(tài)床渣油加氫裂化+固定床渣油加氫處理+催化裂解(方案6)；漿態(tài)床渣油加氫裂化+固定床渣油加氫處理+催化裂化(方案7)；漿態(tài)床渣油加氫裂化+蠟油加氫裂化(方案8)。

不同方案產出的低價值產品，如石油焦、瀝青、未轉化油等用于制氫和造氣作為燃料氣，其他方案考慮采用煤制氫及造氣補充全廠所需燃料。

1.2 加工原油性質

基于國內外原油資源和我國進口原油來源，以及國內石化煉制企業(yè)的實際加工類型[5]和近幾年規(guī)劃建設項目采用原油情況，本課題采用原油擬按進口原油考慮，以中東原油為主，采用混合原油的形式，而不局限于某種或某地區(qū)的原油?；旌显汀鉇PI為29.20，硫質量分數為2.105%，酸值為0.54 mgKOH/g，主要性質見表1。

表1 混合原油的主要性質

1.3 加工流程

混合原油經常減壓蒸餾后，各餾分油的加工路線如下：

直餾輕石腦油和部分重石腦油作為蒸汽裂解制乙烯原料，剩余的直餾重石腦油和加氫裂化重石腦油作為重整原料。

直餾煤油采用臨氫精制工藝生產噴氣燃料產品。

直餾柴油和輕蠟油送至蠟油加氫裂化裝置加工，以生產乙烯原料和芳烴原料為主，同時產出部分噴氣燃料和柴油。在方案1～方案7中，二次加工柴油(如催化裂解柴油、催化裂化柴油、延遲焦化柴油、漿態(tài)床渣油加氫裂化柴油、沸騰床渣油加氫裂化柴油等)采用柴油定向加氫工藝處理，改質后的加氫柴油則返回催化裂解裝置或催化裂化裝置加工。在方案8中，上述二次加工柴油采用加氫裂化工藝加工，生產重整原料和部分柴油。

減壓蠟油在方案1～方案7中送至蠟油加氫處理或固定床渣油加氫處理裝置生產催化裂解原料或催化裂化原料，在方案8中采用加氫裂化技術生產重整原料和乙烯原料(尾油)。

減壓渣油分別采用目前比較成熟的技術加工，如延遲焦化、溶劑脫瀝青、固定床渣油加氫處理、漿態(tài)床渣油加氫裂化和沸騰床渣油加氫裂化技術，其中漿態(tài)床渣油加氫裂化和沸騰床渣油加氫裂化暫按引進技術考慮。

為了更好地評估各方案對乙烯裝置產品收率的影響，并考慮到乙烯裝置下游產品方案需結合具體項目的市場需求進行配置，所有方案均只初步設置了乙烯裝置、丁二烯抽提、乙烯裝置裂解汽油加氫和芳烴抽提裝置。芳烴抽提裝置產出的芳烴(甲苯和二甲苯)和抽余油分別送至煉油部分芳烴聯(lián)合裝置的不同單元作為生產PX的原料，部分芳烴作為汽油調合組分。乙烯、丙烯和丁二烯等下游產品鏈不再延伸，均按產品外賣。

方案1～方案7的加工流程見圖1，方案8的加工流程見圖2。

2 結果與討論

2.1 工藝裝置配置

每種加工方案配置的主要工藝裝置類型和加工規(guī)模如表2所示。方案流程中除需設置固定床渣油加氫處理、沸騰床渣油加氫裂化、漿態(tài)床渣油加氫裂化、溶劑脫瀝青、延遲焦化、蠟油加氫處理、催化裂解和催化裂化裝置外，還需配套建設十幾套其他工藝裝置。其中煉油裝置包括：常減壓蒸餾、蠟油加氫裂化、柴油定向加氫、煤油加氫、芳烴聯(lián)合、催化裂解汽油加氫和芳烴抽提，以及制氫、氣體分離、疊合、烷基化、碳二回收和硫磺回收等；化工裝置包括：蒸汽裂解、丁二烯抽提、裂解汽油加氫和芳烴抽提。

圖1 方案1～方案7流程示意

圖2 方案8流程示意

表2 不同加工方案的裝置配置Mt/a

1)單位為106m3/h。

2.2 產品結構分析

8種加工方案所需的原料和生產的商品情況見表3。由于本課題方案研究的基礎是10.00 Mt/a原油加工生產1.50 Mt/a乙烯和1.00 Mt/a PX，因此各方案產品的區(qū)別主要體現(xiàn)在油品產量、油品結構和乙烯裝置產品結構等方面。

在汽煤柴油品方面，與延遲焦化+催化裂解方案和溶劑脫瀝青+催化裂解方案相比，渣油采用漿態(tài)床渣油加氫裂化、沸騰床渣油加氫裂化和固定床渣油加氫處理方案的油品收率高1～8百分點。在6個渣油加氫技術方案中，方案7和方案8的油品收率較高，分別達到40.89%和39.97%，其中方案8由于無催化裂化和催化裂解裝置，加氫裂化規(guī)模較大，因此該方案的煤油產量和柴油產量均最高，全廠柴/汽質量比也最高，柴/汽質量比達到0.9以上，其他方案的柴/汽質量比為0.4～0.6。

表3 不同加工方案的原料和產品 Mt/a

在烯烴產品方面，方案1～方案3的丙烯收率比方案4、方案5的丙烯收率高1～2百分點。這是由于渣油加氫技術實現(xiàn)了原料的輕質化，改善了催化裂解裝置的原料性質和優(yōu)化了乙烯裝置的原料結構，有利于增產低碳烯烴。另外，與含有催化裂解裝置的加工方案相比，方案7和方案8的丙烯產品產量大幅下降，丙烯收率下降5～6百分點，但丁二烯收率略有增加?？傮w而言，方案中采用催化裂解技術可實現(xiàn)三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)收率增加4～5百分點。

在乙烯裝置的原料結構方面，方案1～方案3的乙烯原料產量比方案4和方案5少約0.2 Mt/a，乙烯收率高1.5～2.0百分點，如表4所示。與方案1～方案6相比，方案7和方案8的乙烯收率下降5～6百分點。這一方面是由于這兩個方案中無催化裂解裝置，乙烯原料缺少富乙烯氣體；另一方面是由于蠟油加氫裂化規(guī)模大，尾油產量較高，導致乙烯原料中重質原料比例偏高的緣故。此外，對比方案6和方案7，可以看出采用催化裂解技術路線可提高乙烯收率約3百分點。從表4還可以看出，8種加工方案的乙烯收率均達到35%以上，其中方案1～方案3的乙烯收率均高達40%，表明渣油加氫技術和催化裂解技術組合路線能實現(xiàn)資源的高效利用，助力煉油廠的化工轉型。

在芳烴產品方面，各方案在保證生產1.00 Mt/a PX的基礎上，其他重整芳烴組分如甲苯、二甲苯、C9芳烴均作為汽油調合組分。因此，8個方案的芳烴產品收率相差不大，全廠(PX+苯)的收率為15%～16%。

表4 不同方案的乙烯原料構成和乙烯收率

2.3 投資效益分析

表5為8種加工方案的投資(不含可抵扣增值稅)和效益情況對比。從表5可以看出：方案8由于加工流程最短，投資最低；在方案1～方案7中，渣油采用漿態(tài)床渣油加氫裂化技術加工的方案投資偏高，這一方面是由于漿態(tài)床渣油加氫裂化裝置本身投資較高，另一方面也與該路線的煤造氣規(guī)模和制氫規(guī)模較大有關；與方案2相比，方案3采用了沸騰床加氫未轉化油制氫，制氫裝置規(guī)模偏小，同時外購天然氣作為補充燃料，節(jié)省了造氣單元的投資，因而該方案的總投資略低。由此可見，當兩種重油加工裝置本身投資相差不大時，制氫規(guī)模的大小和補充燃料氣的來源直接決定了方案總投資的高低。

表5 不同加工方案投資和項目投資稅后內部收益率

1)1 bbl≈159 L。

從表5中項目投資財務內部收益率指標來看，在2018年效益測算價和2015—2017年均價下，各方案的主要財務指標均高于行業(yè)基準值，表明千萬噸級煉油廠轉型生產化工產品和芳烴路線在效益上可行。

在8種加工方案中，方案8的效益最好，原因在于該方案投資最低，并且多產了噴氣燃料和柴油產品。在方案1～方案3中，方案效益由高到低的順序依次為方案1>方案2>方案3，效益的主要影響因素為投資差異，同時方案2多產了噴氣燃料和汽油產品。對比方案4和方案5，可以看出方案4的效益略高，這也與方案4多產噴氣燃料有關，并且瀝青制氫收率略高于石油焦制氫收率，方案4中資源利用率較高。此外，在兩個漿態(tài)床渣油加氫裂化+固定床渣油加氫處理組合方案中，方案7的效益比方案6的效益高約1.2百分點，這與方案7多產油品少產丙烯有關，同時投資偏低。

由上可知，當目標產品需求一定時，漿態(tài)床渣油加氫裂化+蠟油加氫裂化方案是一條路線較短、投資較低和效益較好的煉油廠轉型方案。但與其他方案相比，該方案由于未設置催化裂解或催化裂化裝置，產品結構調整的靈活性略低。

3 結 論

對于千萬噸級新型煉油廠，當乙烯和PX產量一定時，不同加工路線對全廠產品結構和投資效益均有較大的影響。

(1)在油品方面，漿態(tài)床渣油加氫裂化+固定床渣油加氫處理+催化裂化方案的汽煤柴油品收率最高，達到40%以上；延遲焦化+催化裂解方案的汽煤柴油品收率最低，僅約30%；汽油收率最高的方案為漿態(tài)床渣油加氫裂化+催化裂解方案，煤油和柴油收率均最高的方案為漿態(tài)床渣油加氫裂化+蠟油加氫裂化方案。在烯烴產品方面，含有催化裂解裝置的方案比其他方案的乙烯收率高4～5百分點，丙烯收率高5～6百分點。渣油加氫技術和催化裂解技術組合能實現(xiàn)資源的高效利用，助力煉油廠的化工轉型。

(2)在投資效益方面，漿態(tài)床渣油加氫裂化+蠟油加氫裂化方案的投資最低，效益最高。渣油加氫技術和催化裂解技術組合方案的投資均高于延遲焦化+催化裂解方案和溶劑脫瀝青+催化裂解方案，直接影響了方案效益。

(3)千萬噸級煉油廠轉型生產化工產品和芳烴路線是可行的，其中漿態(tài)床渣油加氫裂化+蠟油加氫裂化方案是一條路線較短、投資較低和效益較好的煉油廠轉型方案，但產品結構調整的靈活性相對較差。