天然气综合利用的技术经济分析

王瑞丽

天然气综合利用的技术经济分析

王瑞丽

中国石化洛阳分公司

洛阳分公司目前将高附加值产品补入干气及燃料油系统，来保证装置用氢气及燃料系统的平衡。本文通过对洛阳分公司目前燃料消耗现状的分析，提出天然气综合利用的途径和可行性，阐明了天然气综合利用后产生的经济效益是可观的。

燃料消耗现状

洛阳分公司制氢原料和工艺燃料消耗主要是装置自产干气，不足部分以燃料油补充。目前分公司燃料气产量约为39367Nm3/h。其中4636Nm3/h由液化气补充提供，其余部分主要来自两套催化、新柴油加氢、蜡油加氢及焦化等五套装置产约34000Nm3/h，占总产量的87%。分公司燃料气消耗主要集中在常减压、重整、制氢、焦化及芳烃装置，五套装置消耗约35164Nm3/h，占燃料气总耗量的87%。

油品质量升级改造工程完成后，工艺用燃料量增加，而两套催化装置由重油催化变为蜡油催化后，干气产率降低，造成燃料不平衡度增加。随着2010年10月15日260万t/a新柴油加氢装置的投入运行，4万m3/h制氢装置也同步投入运行，目前负荷率保持在30%左右，制氢装置的投入运行，需多消耗干气3.05万t/a，使燃料不平衡度进一步增加（详见表1）。

高附加值产品平衡燃料情况

为保证氢平衡及燃料系统平衡，2010年1～9月份每月瓦斯管网及燃料油系统中需补入一定量的液化气、加氢蜡油、拔头轻油浆、石脑油等高附加值产品，这些燃料的补入影响高附加值产品收率约1个百分点。补入情况如表2所示：

天然气利用改造项目技术经济分析

1.天然气利用的必要性

天然气是优质的制氢原料，也是清洁的工业用燃料气。中国石化榆林-济南天然气管线将于2010年底投用，目前安阳-洛阳天然气长输管道正在建设，设计输量15亿m3/a，在洛阳分公司东北方向约2公里处建设分输站，并为洛阳分公司公司预留了下载口，这为洛阳分公司利用天然气资源创造了有利条件。若采用天然气作为洛阳分公司制氢装置原料，并补充工艺用燃料不足，可降低装置能耗及生产成本。因此，实施天然气综合利用改造项目，将天然气用于制氢和补充装置工艺用燃料，是十分必要的。按照2011年6月份原料价格测算，使用天然气后全年可降低制氢及燃料系统毛成本11146万元。

毛成本=补充的非干气物料折合成液化气的量×液化气的单价-补充的非干气物料折合成天然气的量×天然气的单价

其中：液化气的量=89960t/a

液化气的单价=4382元/t

天然气的量=82962t/a

天然气的单价=3408元/t

2.洛阳分公司对天然气的需求量

天然气热值约是液化气热值的三分之一（以体积计，天然气的热值为37.6MJ/m3,液化气的热值约为108.4MJ/m3）。由于本项目实施后以烧干气为主，不足部分可补充天然气，所以燃烧管路设计以天然气参数为准。按各种非干气燃料与天然气的质量热值比计算停补非干气燃料后所需的天然气需求量（氢气供需处于平衡状态）如表3所示：

根据上述计算过程，可以确定近期（明年）天然气需求量为1.1564亿Nm3/a。

随着原油硫性质劣质化和装置加工量的提高，及成品油质量升级的要求，氢气需求量会明显攀升，对天然气的需求也会相应日益增加，届时需天然气1.95亿m3。考虑到企业今后的发展，项目按远期达到3.0亿Nm3/a进行规划设计。

3.天然气项目改造内容

项目内容包括天然气长输管道敷设、计量系统、缓冲罐设置等，以及厂区内部分燃料系统管网改造、聚酯车间热媒炉的改造等。

管道自横涧分输站至分公司的天然气管道埋地敷设，从洛阳分公司东北侧进入厂区。进入厂区后，天然气管道一路接入装置干气管网；另一路接入制氢装置内天然气缓冲罐。

天然气管道工程实施的同时，洛阳分公司需对聚酯装置三台 50160MJ/h燃油热媒炉进行燃气改造，使用天然气作为燃料，保证加热炉平稳运行，天然气用量是5100Nm3/h。

经济效益测算

目前我国的乙烯缺口还很大，随着乙烯工业的快速发展，国内每年需要进口大量的乙烯下游衍生物。采用稀乙烯制乙苯技术可直接将干气作为乙苯装置的原料,资金投入明显低于建设蒸汽裂解装置与配套的乙苯装置。可以达到以较少的资金投入利用稀乙烯的目的。

表3 停补非干气燃料后所需的天然气需求量

洛阳分公司催化干气中乙烯资源量十分可观，两套催化装置每年可产干气约9万吨，其中乙烯含量约1.4万吨。但是目前将干气仅作为燃料使用，使乙烯资源白白烧掉，十分可惜。

天然气改造项目实施后，用天然气来代替干气作为装置用燃料，然后利用干气中的乙烯和苯烃化制备乙苯，再将乙苯绝热负压脱氢制苯乙烯。这样就充分利用炼厂干气中的乙烯资源，是提高资源利用率，降低企业的生产成本和增加企业经济效益的一条有效途径。

根据两套催化干气中乙烯的含量及洛阳分公司发展规划，乙苯—苯乙烯装置的规模可按8万吨/年考虑。参照近期计划新建同等规模的乙苯—苯乙烯装置投资情况，新建8万吨/年乙苯—苯乙烯装置为4亿～5亿元。预测经济效益：财务内部收益率(税后)10.39%；投资回收期8.61年；年均销售收入82220万元；净利润3976万元。

天然气改造后干气的再利用建议

经初步测算，整个项目投资约为2908万元。本项目引入天然气，替代高附加值的液态烃、石脑油等燃料或制氢原料。非赢利性独立企业项目，其经济效益与分公司的整体效益融为一体，不适于进行独立经济效益评价。但为体现其重要性及经济可行性，对其按“项目有无法”，即将新增的项目投资带来的成本节约值作为项目的经济效益来进行经济评价。

洛阳分公司近期天然气需求量为1.1564亿Nm3/a，可等热值替代液化气、石脑油、加氢蜡油、拔头轻油浆等高附加值产品或中间产品。经济效益可按替代前后的成本节约值计算。

根据经济效益计算及相关基本数据，本项目实施后可节约成本11145万元/年，所得税后内部收益率为293.9%，财务净现值43890.4万元，投资回收期1.3年。各项指标优于行业基准水平，项目实施后有较大的经济效益。

综上所述，实施天然气综合利用改造项目，近期可以替代高附加值的液态烃、石脑油等燃料或制氢原料，改变洛阳分公司燃料不平衡现状，可节约成本11145万元/年；远期可考虑应用天然气替代干气作为消耗燃料，使节余的干气用于发展乙苯—苯乙烯等化工装置，也可产生较为可观的经济效益，因此，该项目的实施对于洛阳分公司的发展十分有利。