焦化液化石油氣資源利用方案及經濟性分析

羅勤高

(中國石化煉油銷售有限公司，上海 200050)

中國石油化工股份有限公司(以下簡稱中國石化)現有38套延遲焦化裝置，分布在24家煉油企業，其中14套裝置的焦化液化氣摻入催化液化氣作氣分裝置原料(摻煉比為4.53%～26.78%)，產品為丙烷、丙烯和混合碳四。未作為氣分裝置原料的焦化液化氣部分除管輸給改制企業回收丙烯外，其他部分作為民用氣進行銷售。焦化液化氣主要成分都是很好的工業原料，具有較高的經濟效益，但由于焦化液化氣總硫質量濃度高，傳統的Merox液-液抽提(堿洗)法脫硫效果有限。部分企業將焦化液化氣摻入催化液化氣進氣分裝置后，丙烯中的總硫小于10 mg/m3，雖然從數據上看能滿足精丙烯質量指標的要求，但硫的形態或含有的其他毒物對連續法聚丙烯裝置的生產帶來影響。在改進含焦化丙烯原料后，連續法聚丙烯裝置出現生產波動，只能將焦化丙烯改出裝置。目前焦化液化氣最具有利用價值的成分是丙烯，丙烯主要下游產品中聚丙烯(含小本體聚丙烯)、丙烯腈、環氧丙烷、丙烯酸分別消耗丙烯總量的64%，12%，7%，4%。小本體聚丙烯裝置、丙烯腈裝置、丙烯酸裝置、氯堿法環氧丙烷裝置分別要求丙烯硫質量分數小于30，26，50，5 mg/m3。因此，要轉變思路，將焦化液化氣與異地下游裝置原料質量進行合理匹配，實現焦化液化氣資源的綜合利用。

1 焦化液化氣利用方案

焦化液化氣總硫和硫醇硫質量濃度高，且不穩定，焦化液化石油氣硫形態典型分布見表1。經傳統Merox液-液抽提(堿洗)法脫硫精制后的液化氣無法滿足連續法聚丙烯裝置原料精丙烯的質量要求，影響焦化液化氣工業應用。

焦化液化氣典型的單體烴體積分數組成見表2。如果中國石化的焦化液化氣全部得以利用，將回收100 kt/a以上的丙烯資源，具有良好的經濟和社會效益。

表2 焦化液化氣典型的單體烴體積分數組成 %

通過對山東和江浙地區液化氣深加工企業的調研，綜合考慮焦化液化氣中各組分的工業價值，結合企業周邊區域深加工鏈的實際情況，做到“宜丙烯則丙烯，宜碳四烯烴則碳四烯烴”，盡可能吃干榨盡，做到產銷用三方共贏。在此基礎上，研究確認以下3種焦化液化氣深加工利用方案。

1.1 回收丙烯資源

焦化液化氣含有的丙烯資源是十分重要的化工原料，目前丙烯與民用氣價差在3 000元/t以上。利用現有的氣分裝置既可提高裝置負荷，又能回收丙烯資源，但回收丙烯資源需要具有分離丙烷/丙烯的精餾塔。圖1為方案1的資源回收情況。

圖1 回收焦化液化氣丙烯資源示意

該方案是利用焦化液化氣中高附加值的丙烯資源，適用于煉廠周邊有氣分裝置和對丙烯質量要求不苛刻的小本體聚丙烯等裝置的企業，如山東地區具有氣分和小本體聚丙烯的企業。該地區的企業曾采購過焦化液化氣，分離出的丙烯用來生產粉料聚丙烯，部分外銷作為丙烯酸、環氧丙烷等裝置原料(丙烯中硫的質量濃度控制在≤5 mg/m3)。由于焦化液化氣丙烯質量分數在20%左右，其余部分作為民用氣銷售，雖然僅利用丙烯資源，但由于丙烯與民用氣的價差大，綜合民用氣價格和物流成本，該方案還是具有可觀的經濟效益。

1.2 利用C4資源

如果煉廠周邊沒有氣分裝置，也可以利用烷基化裝置的脫輕烴塔，將焦化液化氣C3、C4組分進行分離。充分利用C4烯烴和異丁烷，實現“宜丙烯則丙烯，宜C4烯烴則C4烯烴”的目的。圖2為方案2的資源回收情況。

圖2 回收焦化C4烯烴示意

目前國內烷基化裝置開工率不到60%，裝置原料醚后液化氣短缺嚴重。該方案是利用焦化液化氣中異丁烷和C4烯烴，適用于周邊有烷基化裝置的煉廠。由于醚后液化氣價格較丙烯價格低很多，該方案較方案1的經濟性要差些。但烷基化裝置較氣分裝置多，分布廣，實施起來相對容易。只要焦化液化石油氣與民用氣價差在合適范圍內，即可采購焦化液化氣補充醚后液化氣作烷基化裝置原料使用。該方案操作簡單，具有一定的經濟效益。

1.3 各組分全部實現工業應用

目前以煉廠丙烷為原料的脫氫生產丙烯技術已成熟，焦化液化氣中含有丙烷、丙烯和混合C4，都是很好的深加工裝置原料，在條件具備的情況下，可以全部實現工業應用。圖3為方案3的資源回收情況。

圖3 回收C3/C4工業應用示意

天津渤海化工集團公司(以下簡稱天津渤化)丙烷脫氫裝置(采用魯姆斯工藝)原料丙烷要求金屬質量分數小于5 mg/kg,2014年6月天津渤化采購中國石油化工股份有限公司濟南分公司的丙烷作為原料補充，通過質量跟蹤，完全滿足天津渤化丙烷脫氫裝置原料采購指標要求。通過細分市場和產品，實現差異化銷售，將焦化液化氣中約50%的丙烷、20%的丙烯和30%的混合C4全部作為工業氣進行銷售，該方案適用于周邊有氣分裝置、固定床丙烷脫氫裝置、烷基化裝置及小本體聚丙烯等裝置的企業，雖然應用難度大，但經濟效益是最好的，也是未來工作努力的方向。

根據焦化裝置規模建造小型丙烷脫氫裝置，生產壬烯等下游產品具有良好的經濟效益。以40 kt/a丙烷脫氫裝置為例，通過優化流程，項目投資控制在7 000萬元以內，丙烯和丙烷價差2 900元/t，生產成本按1 000元/t計，40 kt/a丙烷脫氫裝置年創效益可達7 600萬元，如果再配套小本體聚丙烯等下游裝置，經濟效益十分誘人，特別適合液化石油氣產業園進行推廣。

2 焦化液化氣合作加工經濟性分析

對于焦化液化氣作為民用氣進行銷售的這部分資源，可通過合作加工的模式，分離出焦化液化氣中的丙烯、丙烷和醚前液化氣，提高焦化液化氣資源的附加值，又抽緊民用氣資源，有利于穩定民用氣價格。方案設想見圖4。

圖4 焦化液化氣合作加工方案設想

為驗證焦化液化氣合作加工模式的經濟性，以GQ焦化液化氣(見表3)作為研究對象，以JJ氣分裝置流程(僅作為合作加工裝置的代表)作為計算依據，采用化工穩態(PRO II)流程模擬軟件，模擬GQ焦化液化氣進氣分后各股物料的組成及產量的變化，模擬結果表4，物料平衡情況見表5。

表3 焦化液化氣體積分數組成

續表3

表4 產品體積分數模擬結果 %

表5 物料平衡

采用上述流程模擬方法，以JJ氣分裝置的現有流程模擬加工焦化液化氣所得的丙烷、丙烯和C4組分的組成，并建立焦化液化氣進氣分的經濟性估算公式，用以判斷焦化氣分的可行性，如下所示：

Y=0.135 7B+0.342 9C+0.515 7D+0.005 7E-A-X1-X2

式中，Y為t原料加工收益，A為焦化氣(民用氣)價格，B為丙烯價格，X1為運輸費用，C為丙烷價格，X2為氣分加工成本，D為碳四價格，E為干氣價格。

2.1 丙烯和民用氣價格數據

2017年1月到2018年12月，丙烯和民用氣平均差價為3 702元/t，最高差價達到4 466元/t，2018年丙烯和民用氣平均價差為4 085元/t。

2.2 焦化液化氣合作加工經濟性收益測算

采用上述經濟性收益估算公式，以2017年第二季度華東市場價格計算，加工焦化液化氣的理論收益為504元/t(運輸成本為零)。實際收益可視作為運輸成本的函數，如表6所示。如果將運輸成本半徑控制在300元/t的范圍內，合作加工焦化氣的收益仍可達204元/t，20 kt/a的焦化氣總收益可達408萬元。

表6 合作加工焦化液化氣的經濟性收益測算

3 結論

(1)通過將焦化液化氣銷售到附近具有深度脫硫設施或對丙烯質量要求稍低有經濟效益的諸如丙烯腈、小本體聚丙烯裝置的企業進行綜合利用。這樣既可以增加銷售總量，又實現細分市場、細分產品，實現差異化銷售，如果將中國石化焦化液化氣丙烯資源全部利用，按丙烯與民用液化氣價差1 000元/t，全年回收丙烯111.8 kt計算，預計毛利1億元。

(2)如果將焦化液化氣分儲分銷，作為醚前液化氣進行銷售，按焦化液化氣與民用液化氣價差50元/t計算，預計毛利為2 500萬元。