汽柴油生产方案与技术经济分析

1汽柴油生产方案的技术经济分析摘要：对近5年来国际原油价格和国内外汽柴油价格进行了比较，对国内汽油、柴油主要来源及生产装置进行了初步分析，对不同原油价格条件下，加氢裂化、催化裂化、渣油加氢—重油催化和延迟焦化—加氢精制4种加工方案的技术经济进行了分析，计算了4种方案的汽、柴油生产成本，并与其他汽油、柴油组分的价格进行了比较，提出了汽、柴油的组合生产方案，对资源综合利用、进一步提高装置效益提出了建议。关键词：油价催化裂化加氢裂化延迟焦化渣油加氢脱硫2003年以来国际原油价格开始上扬，2006年4月首次突破70美元/桶后经短期下滑，此后不断震荡上行，2008年初突破100美元/桶，2008年7月则达到140美元/桶。随着美国次贷危机而引发的金融危机在全球蔓延，国际原油价格又开始了大幅度回调，2009年初触底反弹。2009年我国施行燃油税改革和成品油调价机制后，国内成品油价格才开始与国际同步。在国际原油价格剧烈变化、国内成品油价格机制调整的双重作用下，国内成品油价格常成为议论和抨击的对象。对于炼油加工企业，原油价格的波动,对汽油、柴油生产成本带来影响。现对不同原油价格条件下，汽柴油生产方案进行比较，以选择一种比较经济的原油加工方案。1国际原油价格变化及国内外汽柴油价格比较国内部分媒体对成品油价格的责难大多源于缺少对国内外成品油价格构成的了解，采用将国外成品油市场的FOB价格经简单汇率换算后与国内的含税价进行比较。实际上，国际上的成品油进口到国内加油站的价格由以下价格组成：FOB价、海外运输保险费、进口税、进口环节增值税和消费税、国内运输费。由于不同国家地区的税收政策差距较大，国内外成品油价格采用税前价格进行比较较为合理。本文以新加坡、纽约和鹿特丹三地的月度平均价（FOB）并按照当期汇率进行换算后为国际均价，国内价分别采用北京和南京的月度均价。近5年国内外汽油、柴油月度税前平均价格走势分别见图1和图2。0100020003000400050006000700080009000200501200504200507200510200601200604200607200610200701200704200707200710200801200804200807200810200901200904200907200910时间,年月汽油价格,元/吨020406080100120140160布伦特原油价格,美元/桶汽油三地汽油北京汽油江苏原油价格图1近5年国内外汽油价格走势2010002000300040005000600070008000900010000200501200504200507200510200601200604200607200610200701200704200707200710200801200804200807200810200901200904200907200910时间,年月柴油价格,元/吨020406080100120140160布伦特原油价格,美元/桶柴油三地柴油北京柴油江苏原油价格,美元/桶图2近5年国内外柴油价格走势由图1、图2可见，国际上成品油价格与原油价格走势基本同步，而国内的成品油价格变化较为平缓，这对稳定国内物价、防止投机炒作起到了一定的作用，但价格调整的滞后不能及时反映企业的经营业绩，抑制了汽柴油生产企业的积极性。国内不同地区的成品油价格也有差异：北京、上海等地的汽油质量标准高于其他地区，价格也稍高些；冬季北方地区要求柴油的凝固点很低，价格也略高于南方地区。总体上，2004年9月以前，国内柴油价格高于国际价格，其余时段高低相错，2009年成品油价格机制调整后，与国际价格更为接近，但2009年前8个月国内汽柴油价格高于国际价（其合理性在后节有论述）。由图1、图2还可以看出，当国内成品油价与国际市场价差距较大时，“油荒”显现。2国内汽柴油主要来源及价格初步比较2.1国内汽柴油主要来源我国的汽油组分主要来自催化裂化、重整、烷基化装置以及MTBE等汽油调和组分，其中催化汽油约占70%、烷基化油0.44%、MTBE（甲基叔丁基醚）2.9%，重整油及其他调和组分为26.6%。催化汽油为汽油的主要来源，催化裂化装置为汽油的主要生产装置。柴油组分来源较多：直馏柴油经加氢精制（或电化学精制）；经二次加工（如延迟焦化、催化裂化）后副产柴油再经加氢精制；加氢裂化、渣油加氢副产的柴油，还有其他一些直接调入的柴油组分。据统计，在各柴油组分中，直馏柴油占58%，焦化柴油约占15%，催化柴油18%，加氢裂化柴油占7.2%，其他占1.8%。通过二次加工得到的柴油呈逐年上升趋势。2.2几种汽柴油组分价格初步比较在汽油组分中，除了催化汽油外，重整石脑油占有一定的比例，其他还有MTBE、甲苯、二甲苯等均可以调入汽油中。比较这几种组分的价格以便寻找廉价的汽油生产方案。为便于比较，将MTBE、甲苯、二甲苯均以税前价（不含燃油税和增值税）作为比较的基础。几种汽油组分价格见图3。30100020003000400050006000700080009000200704200706200708200710200712200802200804200806200808200810200812200902200904200906200908200910200912日期,年月税前价格,元/吨国内汽油国际汽油MTBE甲苯二甲苯图3近3年汽油调和组分税前价格在柴油组成中，直馏柴油比例较大，在柴油质量要求不高的年代，部分企业将低硫直馏柴油经简单加工（碱洗、电精制）后调入柴油中，随着柴油质量要求日益提高，绝大部分直馏柴油需要经过加氢精制后方能作为柴油组分出厂。根据国内常压侧线油（常一线、常二线和常三线油）价格，考虑一定数量的氢气消耗和车间加工成本，可以计算出直馏柴油组分的税前价格，如图4。010002000300040005000600070008000900010000200712200801200802200803200804200805200806200807200808200809200810200811200812200901200902200903200904200905200906200907200908200909200910200911200912201001日期,年月税前价格,元/吨柴油江苏柴油三地常一线常二线常三线图4直馏柴油组分税前价格比较由图4可见，几种直馏柴油组分的价格均高于国内成品柴油价格。因此，要降低柴油价格，只能从二次加工得到的柴油组分中找资源。综上所述，价格较低的汽油、柴油组分只能从二次加工装置中获得，这些装置包括：催化裂化、渣油加氢、延迟焦化和加氢裂化。上述这些装置也是目前蜡油和渣油加工的主要装置。3几种汽柴油生产装置的原料构成及产品方案3.1原料构成催化裂化装置是汽油的主要生产装置，其原料以蜡油为主，重油催化也曾有过迅速发展，但随着汽油质量标准升级和烟气排放标准提高后，催化原料硫含量不断下降，经过加氢预处理的催化裂化原料（加氢蜡油和加氢渣油）比例不断增加，近年还有以进口重油M100为原4料的催化裂化装置。2005-2008年，中国石化催化裂化装置进料中的减压渣油在14.89%～15.92%，其中的加氢渣油由5.76%～12.58%，常压重油占21.47%～24.53%，进料中硫含量由0.664%下降到0.553%，为满足汽油硫含量和烟气SO2排放等指标要求，部分装置还建设了汽油后处理和烟气脱硫设施。加氢裂化的原料为直馏蜡油，有时也掺炼一定数量的焦化蜡油。加氢裂化的原料95%馏出温度控制在≤555℃，绝大多数控制在520℃左右。生产柴油组分的装置或组合装置中，延迟焦化装置的原料为减压渣油，渣油加氢+催化裂化组合装置的原料为渣油。但延迟焦化的渣油和渣油加氢装置的原料渣油在质量上有些差别，渣油加氢的进料渣油对残碳、重金属及粘度指标有要求，而延迟焦化对渣油的质量要求较少。3.2产品方案早期的催化裂化装置主要以生产液化气、汽油为目标产品，近年来，随着化工市场的迅速发展，出现了以重油M100为原料生产丙烯和汽油的催化裂化装置，催化裂化装置产品结构由燃料型向炼油化工一体化转变。催化裂化装置原料组成按80%蜡油、20%减压渣油，产品收率及消耗按照中国石化2008年平均水平计算，物料流程图见图5。原料数量,kt收率,%产量,kt酸性气0.738.76收率,%产量,kt催干气4.0048.00气掺渣蜡油1200化液化气19.05228.6体丙烷8.6019.66裂催化汽油39.02468.24分丙烯32.2173.63化催化柴油24.74296.88馏液化气59.17135.26油浆5.2362.76烧焦7.1886.16图5催化裂化方案物料流程图加氢裂化装置将减压蜡油轻质化，生产化工轻油（轻石脑油和重整重石脑油）、航空煤油、柴油和加氢裂化尾油（做乙烯装置裂解料或白油料，也有作为催化裂化原料的），各企业根据自身需求在产品收率上有些调整，目前有向炼油化工一体化的倾向。加氢裂化的物料流程如图6。原料数量,kt收率,%产量,kt酸性气2.0624.72加气体2.3145.72减压蜡油1200氢液化气1.7921.48裂石脑油22.53270.36化航煤23.11277.32氢气18柴油12.32147.84加氢尾油35.87430.44合计1218图6加氢裂化方案物料流程图由图5、图6可见催化裂化装置成品油贡献率高，加氢裂化装置对化工原料的贡献率高。从液体产品收率看，在相同的进料组成条件下，加氢裂化的液体产品收率高于催化裂化。延迟焦化的产品为焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油，产品经加氢精制后分别作为乙烯裂解料或重整原料，柴油作为产品出厂，加氢蜡油作为催化裂化进料或加氢裂化原料。物料流程图如图7。5收率,%产量,kt原料数量,kt收率,%产量,kt气丙烷8.605.59分丙烯26.0016.91酸性气0.7314.24液化气65.4042.54减压渣油1950延干气4.8093.58迟液化气3.3465.04焦焦化汽油14.60284.70化焦化柴油21.60421.20焦化蜡油27.92544.44全酸性气1.0012.50焦炭26.40514.80馏气体1.5019.51合计1950氢气8.75238分石脑油25.44320.28油轻柴油33.74424.85加重柴油38.14480.20氢图7延迟焦化方案物料流程图渣油加氢—重油催化裂化组合工艺为渣油加氢工艺的典型流程[1～3]。渣油加氢的产品主要为催化裂化提供原料，最终生产汽油等产品。渣油加氢方案产品方案见图8。为提高催化柴油十六烷值，在渣油加氢装置内增设柴油加氢改质反应器[4],低压分离器、分馏塔、汽提塔共用。催化裂化的循环油与渣油原料一起加氢。原料数量,kt收率,%产量,kt减压渣油1550渣酸性气2.06%40.17减四线400油气体2.60%84.59收率,%产量,kt收率,%产量,kt催化柴油310加石脑油2.75%69.10酸性气0.284.68氢柴油6.68%424.31干气5.1385.83丙烷5.6020.43氢气33.89渣油85.80%1673.10重液化气21.80364.74气丙烯38.00138.60油汽油40.30674.26分液化气56.21205.02催催柴18.50309.52去VRDS化油浆4.9582.73烧焦8.80147.23图8渣油加氢方案物料流程图由图7、图8可见，延迟焦化方案的化工原料（包括丙烯、丙烷、加氢石脑油）收率高于渣油加氢方案，而渣油加氢方案的成品油收率高于延迟焦化方案。4技术经济评价对比讨论重油加工方案的经济性由来已久，尤其是关于重油加工方案的比较与技术经济研究[4～6]，在重油加工的组合工艺方面也有人进行过研究[1]～[3]，对于重油加工的前景看好，但没有明确结果——缺少不同加工方案的价格平衡点。研究汽柴油生产方案的目标就是在重油加工方案中找到成本较低的汽柴油组合方案。4.1主要价格数据的确定有人研究过国内外汽油、柴油价格差