乙烯原料优化与经济效益.doc

乙烯原料优化与经济效益宗泽成（天津联合化学有限公司,300271）编者按：乙烯原料优化是一个历来受到业内人士关注并发表过多篇论述的热点话题，而且基本上取得了共识，不存在什么原则上的分歧。但面临我国“入世”在即，乙烯工业亟待增强自身竞争力的形势，如何从宏观-中观-微观（实质上就是国家-行业-企业）三个层次上 实现原料结构优化，仍是值得深入思考的技术经济课题。尽管本文已在乙烯工业12（1）期上发表过，由于其论证问题的核心和立足点是效益分析，又是从系统的观点进行分析，作为一篇技术经济性质的专文在本刊登载，可使更多读者获得来自本文的有用信息，也是符合本刊组稿方针的。因转载时曾在内容及文字表述上作了少量删改，亦请作者及读者谅察。论述了裂解原料对乙烯生产成本的影响，提出了实现原料三级优化、扩大总体经济效益的方法。关键词：乙烯装置 原料优化 经济效益1998年我国乙烯能力已达4 203 kt，仅次于美国（25 483 kt）、日本（7 473 kt）、俄罗斯（4 868 kt）、德国（4 645 kt）、韩国（4 525 kt），居世界第六位。预计2000年乙烯生产4 500 kt，尚缺口1 000 kt，2010年生产8 000 kt，因此中国市场将成为世界竞争的焦点。乙烯成本的高低对竞争力的强弱起决定性作用。而裂解制乙烯原料的选择对成本影响极大，是经营者的关键决策。1 各种不同裂解原料对生产成本的影响1.1 对原料费用的影响原料费用在乙烯成本中占70%左右，不同裂解原料从单耗和单价两个方面影响原料费用，见表1。表1 500 kt/a乙烯装置各种原料对原料费用影响原料C2C3C4石脑油轻柴油（AGO）减压柴油（VGO）单耗/tt-1 1.292.372.52.983.864.88单价/美元t-112012312114612699原料费/美元t-1142266291433486483 注：以美国海湾地区为基准，原油价格取109美元/t。相同乙烯规模下，通常原料越轻，原料费用越低，占总成本的比例也越少。同一种原料不同时期，购买价格不同，也显著影响原料费及其成本费。选择原料时要考虑对产品收率和原料价格的双重影响。由于市场价格波动，为取得稳定的原料供应，装置设计要有弹性。1.2 对燃料动力费用的影响裂解原料不同，生产相同规模的乙烯消耗水、电、汽和燃料数量不同，通常用燃动能耗表示，见表2。表2 不同裂解原料的能耗和公用工程费用 （GJ/t）原料C2C3C4石脑油轻柴油70年代能耗26.7528.4239.2944.3080年代能耗21.3023.4025.9133.0290年代能耗13.8215.9120.9424.28公用工程费用/美元t1128131133155185注：以1978年美国海湾地区505 kt/a乙烯为基准。一般说来生产规模对轻质烃类公用工程费用影响小，对馏分油也只有10%左右的影响。1.3 对辅助材料费用的影响最突出的是稀释蒸汽。随着原料变重，裂解容易结焦，为降低烃分压，加大蒸汽注入量，以稳定裂解温度，脱除结碳和保护炉管，这就意味着工艺水以及蒸汽消耗增大，见表3。表3 各种原料与稀释蒸汽用量比原 料汽 烃 比C20.3 0.35C30.35 0.4C40.4轻石脑油0.5中石脑油0.5 0.6重石脑油0.6 0.65轻柴油0.6 0.8加氢尾油0.8 0.851.4 对副产品的影响由于原料变重，与乙烯联产的丙烯、C4、C5、C9、裂解汽油和裂解焦油增多，副产品的收益提高，从而降低了成本（见表4）。表4 原料对副产品、成本的影响原 料C2C3C4NAPAGOVGO副产品收益/美元t-141203241358467604未扣除副产品收益生产费/美元t-1348487518702800834扣除副产品收益成本/美元t-1307284277344333230副产品/生产费，%1241.746.55158.472.4注：以美国海湾地区500 kt/a乙烯装置为基准；原油价格取109美元/t。我国的实践也证明了这一点，见表5。表5 1992年我国乙烯副产品收益比较乙烯厂B厂D厂C厂AGO占原料比例，%2.2729.4853.61副产品回收/元t-11 0001 9442 107生产费用/元t-12 8173 7593 956副产品收益/生产费用，%35.4551.4753.24注：生产费用=车间成本副产品收益。由上看出除乙烷外，用其他原料生产的副产品产量约占总量的6080%，价值约占3570%。原料越重，要求综合利用的程度越高，抵扣的成本费用越多，出现了单位成本下降的现象。装置规模越大，综合利用程度越高，有利于降低成本。目前日本的综合利用程度达90%以上，而我国C4利用率为40%，C5为50%，C9为15%，其余大量被烧掉，不仅资源浪费，而且乙烯成本上升，削弱了竞争力。1.5 对间接生产费用（制造费用）的影响随着原料变重，运行周期变短，停炉清焦和烧焦的时间变长，不仅影响了开工率，也增加了维护维修费用。1.6 对建设投资、折旧和维修费用的影响此项对经济效益影响较大，不同原料对相同规模大型乙烯装置投资和折旧影响见表6、7。表6 原料对投资比的影响原料C2C3NAPAGOVGO投资比0.810.9311.151.33表7 原料对折旧大修费用的影响乙烯厂B厂D厂C厂生产乙烯/kta-1324.4320.0321.2年折旧费/元t-192.13121.02122.59年大修基金/元t-143.2762.0283.28注：B厂、D厂、C厂的原料与表5中相同。1.7 对财务费用的影响从表7中看出，随着原料变重，投资变大，一般来说贷款增大，影响到财务费用变大。所以新建装置必须有相当比例的资本金，以降低财务费用。综上所述，由于原料特性、价格影响到成本核算中的生产费用和财务费用，尤其是对直接生产费用中的原材料费、间接生产费用中的折旧费的影响。原料变重，成本升高；对直接生产费用中的副产品的影响则使成本降低。采用不同原料对乙烯生产成本影响趋势见表8。表8 原料对乙烯生产成本的影响（美元/t）原料C2C3C4NAPAGO*VGO*原料费用142266291433486483操作费用128131133156185207副产品41203241358467604成本307284277344333230注：以美国海湾地区500 kt/a乙烯装置为基准；原油价格取109美元/t。* 包括原料加氢、脱硫及硫磺厂。由于乙烯原料与生产成本、竞争力息息相关，世界各地都不断地调整原料结构，以求降低成本，获取最大利润。2 调整乙烯原料结构，获取最大经济效益国外一些国家与地区的乙烯工业由19631974年鼎盛时期转为19881990年、19941997年最低利润期，其原料选择根据本国资源不同有较大的差别。而西欧、日本10年间则无较大差别，见表9。表9 世界乙烯原料结构变化（）原料美国西欧日本1985年1995年1985年1995年1985年1995年C254.141.33.74.7C321.615.34.45.9C41.54.76.98.2NAP11.617.475705.95.9AGO、VGO11.221.3101094.194.1合计100100100100100100考虑到操作弹性，美国乙烯厂有一半以上用液体原料；而西欧和日本没有轻烃资源，原料一直以进口石脑油为主，西欧还进口LPG。从以上世界乙烯原料的变化，给我们几点启示：（1） 原料供应立足本土，追求稳定可靠；（2） 价格是调节原料市场的杠杆，结构改变总是倾向低价原料方向；（3） 市场国际化，本土缺乏资源或价格高昂，就面向世界采购。另外，每种原料的品质要优化。为保证乙烯及其下游联合装置经济效益，需从“原头”抓起。裂解用馏分油应以精料供应乙烯厂。3 我国乙烯原料结构急待调整和优化我国乙烯原料结构情况见表10。表10 我国原料比例趋势 ()种类1988年1992年1996年1998年轻烃8.24106.209.35石脑油25.1535.1345.4347.26轻柴油60.3652.1738.5633.25减压柴油2.05加氢尾油1.597.368.00原油闪蒸油1.84其他重油2.362.14总计/kt4 6766 90310 01412 487我国的乙烯工业经过60年代起步，70年代大发展，现已进入持续稳定发展阶段。原料结构已形成馏分油为主的多元化格局。面临21世纪，全球经济一体化，竞争日趋激烈，要改变乙烯工业面貌，缩短与世界先进水平差距，也必须在“油头”下功夫。与美国、西欧和日本的成本比较见表11。表11 成本水平比较项目美国西欧日本中国M厂原料（以NAP计）,%17.47094.1100乙烯成本/美元t-1303326337502注：美国、西欧、日本为1995年全国平均水平；中国M厂为1998年水平。从表11看出M厂的乙烯成本比美、欧、日高出三分之一，竞争力较差，特别是加入WTO后将更加被动。在能耗上，我国与世界水平也存在一定的差距，以石脑油原料为例：1998年我国能耗为34.09 GJ/t，与世界80年代水平（29.9 GJ/t）存在相当大的差距。4 “十五”期间必须首先解决原料问题欲提高竞争力，缩短与世界先进水平差距，在“十五”期间，首先必须解决原料问题，结构上要调整，增大石脑油、加氢炼制馏分油和乙烷、丙烷气体原料的比例，建立供应稳定、品质精细和逐级优化的多元结构。（1） 液体原料轻质化，即减少轻柴油，增加石脑油石脑油是最理想的原料，裂解产生的燃料油一般只有6.3%；而用煤柴油则高达18.8%。另外，我国国情需要大量柴油作燃料，2005年柴油绝对量仍存在缺口。（2） 提高加氢裂化尾油的比例，取代轻柴油和部分石脑油我国10年来，HVGO（加氢裂化尾油）的比例今天已增加到8%，预计下一世纪将以较高速度增长。80年代北京石科院、化工研究院和抚顺研究院等做了大量卓有成效的工作。大庆、扬子、上海石化、茂名采用高压加氢裂化尾油，效果显著。由于中压加氢装置投资期时间比高压节省1/3至1/2，北京石科院又开发成功MHC工艺，将低值的VGO转变为较重石脑油和高值的尾油。大于350的尾油BMCI值很低，乙烯收率与石脑油相当，三烯收率高达50%，燃料油产率34%,是很好的裂解原料。抚顺石油化工研究院利用重质油生产优质裂解原料，并实现工业化。如胜利减压渣油经延迟焦化得到焦化石脑油和轻柴油（LCGO），加氢后都可直接去裂解；焦化蜡油（HCGO）加氢后可去催化裂化，顶出直馏VGO作MHC原料，扩大了MHC的原料。（3） 原料品种多样化，提高装置应变能力由于世界油品日趋紧张，预计2000年石脑油比重将占53%，其他将采用乙烷、液化石油气和其他原料。石脑油和加氢馏分油的比重“十五”期间将超过60%。我国下世纪对天然气的开发将作为能源建设重点。2000年生产250亿m3，2005年为300亿m3，再加上油田气，其链烷烃凝析油直接作裂解料。当原料变重，一部分石脑油改成加氢尾油时，明确原料选择方向，采用恰当的方法和通过途经，使其经济效益最佳。借鉴国外经验，结合15年来的实践，走“内部管理一体化、市场营销国际化以及方案品种优化”的路子是行之有效的。（4） 炼油-化工一体化预计下世纪初世界石油化工增长率均为5%，高于炼油2%的增长率，油化通盘考虑尤为重要。在东欧和前苏联通常把炼油和石化装置作为一体设计。最近，美国也特别强调把二者的“协同”（Synergy）效应看作是“战略伙伴”，以探求利润低谷时期如何降低成本，促使基本化工原料生产有竞争力。为形象地看出一体化优越性，见表12。表12 炼油-化工一体化优越性举例建设方案123456装置/kta-1炼油5 0001+混二甲苯7302+二甲苯5103+乙烯4504+聚乙烯4605+聚丙烯220投资/亿美元1.121.41.982.42.62.71净收益/亿美元2.243.65.66.88.69.34内部收益率，%2338.2投资回收期/年53.83.13.53.02.9炼油-化工一体化后，可以共享公用工程设施；能使各种馏分油、气体、烯烃、芳烃和燃料最大限度地综合利用，发挥最大效益。如裂解氢气可供炼厂加氢，加氢裂解汽油去催化重整抽提生产芳烃等等。我国燕山、大庆、齐鲁、扬子、上海和茂名等具有一体化的条件，并已取得一定成果。但是与世界先进水平相比，仍然存在着巨大潜力。要想挖掘出来，实现一体化，必须克服条块障碍，按经济规律改组。有乙烯厂和炼油厂的石化企业，一定要注意炼油化工一体化，按统筹兼顾的原则使炼油和化工整体协同发展，达到炼油和化工的“双赢”，从而建立一批有稳定乙烯原料的石化企业。（5） 原料市场国际化随着全球经济一体化的大趋势，我们必然要利用好国际、国内两种裂解资源。自1993年以来，我国已从原油纯出口国变为进口国。为满足GDP增长的需求，20002010年将分别从亚太、中东、非洲和前苏中亚地区进口几千万吨。进口原油，不仅要从“油”考虑，还要从“化”考虑，按质论价从优采购。液化石油气，主要和民用燃料竞争。随着天然气开发力度加大，干气组分将部分取代液化石油气，可腾出一部分作化工原料。目前我国有多处合资经营公司经销国外液化石油气，不妨适当引进，以弥补国内不足。（6） 做好乙烯原料的国家、行业集团和企业三级优化首先是国家级优化，做好油气资源如何配置的大文章，包括地域分配和用途结构的配置。油气资源和乙烯能力见表13。表13 油气资源和乙烯能力年 代1998年2000年2010年原油产量/Mt160230（加工）300（加工）天然气产量/亿m3219250300乙烯能力/Mt3.77（产量）5.008.0010.00国家级优化主要内容是：规划资源的用途结构，制定合适的工业与民用比例，合适的自给率，制定化工用料标准，协调各大行业集团之间物料串换，如C2、LPG、NGL（液化天然气）、NAP和VGO等，限制C5、C9当燃料；合理调整价格，利用价格杠杆作用导向资源政策的实现。乙烯原料加工应满足Ec（经济效益）最大原则，即国家投资净现值（NPA）最大，用下式求得：Ec=Ec1+ Ec 2+Ec3+ Ec4式中：Ec1油气开采部门；Ec2运输部门；Ec3炼油厂；Ec4乙烯厂。当选择替代原料作技术评价时,在所取价格合理的情况下，只考虑原料使用部门即乙烯厂就可以了。当要降低消耗、节约原料时,必然采取措施,投入一定人力、物力、财力、运力、自然力等。当Ec（代用）Ec（原用）0时,节约措施才合理。例如,某公司为改变石脑油为加氢尾油,需增加预热段面积,扩大辐射管直径,增加TLE（废热锅炉）内径等措施,还要上加氢裂化装置,那就要评价增量效益是否能短期内补偿改扩措施的费用。其次是行