液化气生产优化方案及技术经济分析

罗勤高

(中国石化炼油销售有限公司，上海 200050)

目前炼化企业液化石油气加工流程差异性较大，多数气分装置仅以催化裂化液化气作为原料，少数气分装置用于分离催化裂化液化气和焦化液化气组成的混合原料。催化裂化液化气和焦化液化气中均含有高附加值的丙烯、异丁烯和正丁烯，二者混合作为气分原料，经分离得到的丙烯、丙烷和碳四产品的产量均会有所提高。但由于焦化液化气中的碳四烯烃含量显著低于催化裂化液化气，以催化裂化和焦化混合液化气作为气分原料，其碳四产品的产量虽有所增加，但碳四产品总烯烃浓度会有所下降，其价格也会随之降低。因此，判断究竟是单独以催化裂化液化气为原料还是混合焦化液化气为原料，哪种方案的经济性更好，需对原料和产品进行详细的计算分析，才能确定哪种原料方案的产品总收益最大。

1 流程模拟

采用化工稳态(PROII)流程模拟软件对某厂1#气分和2#气分装置进行流程模拟，保证两套气分装置的处理量在设计负荷之内，保持两套气分装置的丙烯和丙烷产品组成不变，计算液化气生产流程调整后的各种气分产品的组成和产量，对流程调整前后的经济效益进行评估，用以判断流程调整后的产品最大收益。

为验证流程模拟方法的准确性，将两套气分装置产品组成的年平均实测值与模拟值进行对比，对比结果列于表1。对比结果表明所得模拟结果与实测结果相同。

表1 1#气分和2#气分产品实测值和模拟值对比

续表1

注：2#丙烷产品实测平均值中，丙烷质量分数仅为93.51%，本模拟所得2#丙烷产品的丙烷纯度为96.16%，达到2#气分装置的设计值。

2 液化石油气产品生产方案优化研究

2.1 现行生产方案

目前某厂的液化气生产流程为：常减压装置副产轻烃先进入1套催化裂化的吸收解吸系统，同1#催化裂化副产液化气混合，一部分作为1#气分的原料，一部分同2#催化裂化液化气混合，作为2#气分的原料；延迟焦化液化气直接作为民用液化气销售；连续重整副产液化气直接作为饱和液化气销售。

PROII流程模拟软件模拟两套气分产品的组成和产量，并以此计算本流程的液化气物料平衡(见表2)。采用现行液化气生产流程见图1。

表2 现行液化气生产流程物料平衡

图1 现行液化气生产流程示意

2.2 优化生产方案Ⅰ

优化方案Ⅰ：将常减压装置副产液化气从进催化装置改进焦化装置(见图2)。因常减压装置副产液化气主要由饱和烃组成，采用调整方案I后，两套气分的原料全部来自于催化裂化副产液化气组成，经气分分馏后，所得碳四的烯烃含量会有所增加，单价也会相应的提高。

图2 液化气生产流程调整方案Ⅰ示意

采用前述流程模拟方法，调整方案Ⅰ中两套气分产品的组成和产量，并与原流程相应产品进行对比，计算该流程液化气物料平衡，具体列于表3。

表3 液化气生产流程调整方案Ⅰ物料平衡

2.3 优化生产方案Ⅱ

优化方案Ⅱ：将常减压装置副产液化气改进连续重整装置的稳定塔(见图3)。与优化方案Ⅰ的差别是：优化方案Ⅱ生产的液化气作为裂解液化气销售，优化方案Ⅰ生产的液化气作为民用液化气销售。

图3 液化气生产流程调整方案Ⅱ示意

采用前述流程模拟方法，模拟调整方案Ⅱ中两套气分产品的组成和产量，并与原流程相应产品进行对比，以此计算全厂的液化气物料平衡，具体列于表4。

表4 液化气生产流程调整方案Ⅱ物料平衡

2.4 优化生产方案Ⅲ

优化方案Ⅲ：(1)回收焦化液化气中丙烯及碳四烯烃；(2)提高碳四烯烃含量，进而提高碳四价格。图4为液化气生产流程调整方案Ⅲ示意。

图4 液化气生产流程调整方案Ⅲ示意

采用前述流程模拟方法，模拟调整方案Ⅱ中两套气分产品的组成和产量，并与原流程相应产品进行对比，以此计算全厂的液化气物料平衡(表5)。

表5 液化气生产流程调整方案Ⅲ物料平衡

续表5

3 生产方案优化的经济性分析

以物料平衡为基准，计算3种流程调整方案全部产品(包括干气)的总价，并与原流程液化气产品进行对比，对比结果列于表6。流程调整方案Ⅰ～Ⅲ的年总收益分别为944，1 164，1 993万元。

表6 3种流程调整方案产品价格衡算及收益对比 万元/年

4 方案调整的最大化收益计算公式

生产流程确定后，各种产品的组成及产量也随之确定，因此流程调整后的最大化收益仅为各种产品的单价(元/t)的函数，以此可预计各种产品价格波动对总收益的影响。

设干气价格为A，丙烷价格为B，丙烯价格为C，裂解气价格D，民用气价格M，工业气与民用气价格差X，上述所用价格的单位为元/t。

流程调整方案Ⅰ总收益(Q1)计算公式：

Q1=0.918 5×M-1.444 8×X-0.027 0×A-0.923 7×B+0.041 7×C+0×D+838

流程调整方案Ⅱ总收益(Q2)计算公式：

Q2=-1.444 8×M-1.444 8×X-0.0271×A-0.923 7×B+0.041 7×C+2.363 3×D+838

流程调整方案Ⅲ总收益(Q3)计算公式：

Q3=-2.750 6×M-0.406 9×X+0.010 6×A-0.025×B+0.386×C+2.363 3×D+72

5 结论

(1)通过对3种流程调整方案与原流程液化气产品的对比，流程调整方案Ⅰ～Ⅲ的年总收益分别为944，1 164，1 993万元。生产方案的优化创造了可观的经济效益。

(2)3种流程调整方案中方案Ⅲ焦化液化石油气进气分，生产丙烯、醚前碳四等产品的经济性最好。但由于焦化液化石油气总硫含量高，导致方案Ⅲ生产的丙烯硫含量较高，需通过水解脱除或掺炼等办法才能作为连续法聚丙烯装置的原料使用。