焦化液化石油气资源利用方案及经济性分析

罗勤高

(中国石化炼油销售有限公司，上海 200050)

中国石油化工股份有限公司(以下简称中国石化)现有38套延迟焦化装置，分布在24家炼油企业，其中14套装置的焦化液化气掺入催化液化气作气分装置原料(掺炼比为4.53%～26.78%)，产品为丙烷、丙烯和混合碳四。未作为气分装置原料的焦化液化气部分除管输给改制企业回收丙烯外，其他部分作为民用气进行销售。焦化液化气主要成分都是很好的工业原料，具有较高的经济效益，但由于焦化液化气总硫质量浓度高，传统的Merox液-液抽提(碱洗)法脱硫效果有限。部分企业将焦化液化气掺入催化液化气进气分装置后，丙烯中的总硫小于10 mg/m3，虽然从数据上看能满足精丙烯质量指标的要求，但硫的形态或含有的其他毒物对连续法聚丙烯装置的生产带来影响。在改进含焦化丙烯原料后，连续法聚丙烯装置出现生产波动，只能将焦化丙烯改出装置。目前焦化液化气最具有利用价值的成分是丙烯，丙烯主要下游产品中聚丙烯(含小本体聚丙烯)、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸分别消耗丙烯总量的64%，12%，7%，4%。小本体聚丙烯装置、丙烯腈装置、丙烯酸装置、氯碱法环氧丙烷装置分别要求丙烯硫质量分数小于30，26，50，5 mg/m3。因此，要转变思路，将焦化液化气与异地下游装置原料质量进行合理匹配，实现焦化液化气资源的综合利用。

1 焦化液化气利用方案

焦化液化气总硫和硫醇硫质量浓度高，且不稳定，焦化液化石油气硫形态典型分布见表1。经传统Merox液-液抽提(碱洗)法脱硫精制后的液化气无法满足连续法聚丙烯装置原料精丙烯的质量要求，影响焦化液化气工业应用。

焦化液化气典型的单体烃体积分数组成见表2。如果中国石化的焦化液化气全部得以利用，将回收100 kt/a以上的丙烯资源，具有良好的经济和社会效益。

表2 焦化液化气典型的单体烃体积分数组成 %

通过对山东和江浙地区液化气深加工企业的调研，综合考虑焦化液化气中各组分的工业价值，结合企业周边区域深加工链的实际情况，做到“宜丙烯则丙烯，宜碳四烯烃则碳四烯烃”，尽可能吃干榨尽，做到产销用三方共赢。在此基础上，研究确认以下3种焦化液化气深加工利用方案。

1.1 回收丙烯资源

焦化液化气含有的丙烯资源是十分重要的化工原料，目前丙烯与民用气价差在3 000元/t以上。利用现有的气分装置既可提高装置负荷，又能回收丙烯资源，但回收丙烯资源需要具有分离丙烷/丙烯的精馏塔。图1为方案1的资源回收情况。

图1 回收焦化液化气丙烯资源示意

该方案是利用焦化液化气中高附加值的丙烯资源，适用于炼厂周边有气分装置和对丙烯质量要求不苛刻的小本体聚丙烯等装置的企业，如山东地区具有气分和小本体聚丙烯的企业。该地区的企业曾采购过焦化液化气，分离出的丙烯用来生产粉料聚丙烯，部分外销作为丙烯酸、环氧丙烷等装置原料(丙烯中硫的质量浓度控制在≤5 mg/m3)。由于焦化液化气丙烯质量分数在20%左右，其余部分作为民用气销售，虽然仅利用丙烯资源，但由于丙烯与民用气的价差大，综合民用气价格和物流成本，该方案还是具有可观的经济效益。

1.2 利用C4资源

如果炼厂周边没有气分装置，也可以利用烷基化装置的脱轻烃塔，将焦化液化气C3、C4组分进行分离。充分利用C4烯烃和异丁烷，实现“宜丙烯则丙烯，宜C4烯烃则C4烯烃”的目的。图2为方案2的资源回收情况。

图2 回收焦化C4烯烃示意

目前国内烷基化装置开工率不到60%，装置原料醚后液化气短缺严重。该方案是利用焦化液化气中异丁烷和C4烯烃，适用于周边有烷基化装置的炼厂。由于醚后液化气价格较丙烯价格低很多，该方案较方案1的经济性要差些。但烷基化装置较气分装置多，分布广，实施起来相对容易。只要焦化液化石油气与民用气价差在合适范围内，即可采购焦化液化气补充醚后液化气作烷基化装置原料使用。该方案操作简单，具有一定的经济效益。

1.3 各组分全部实现工业应用

目前以炼厂丙烷为原料的脱氢生产丙烯技术已成熟，焦化液化气中含有丙烷、丙烯和混合C4，都是很好的深加工装置原料，在条件具备的情况下，可以全部实现工业应用。图3为方案3的资源回收情况。

图3 回收C3/C4工业应用示意

天津渤海化工集团公司(以下简称天津渤化)丙烷脱氢装置(采用鲁姆斯工艺)原料丙烷要求金属质量分数小于5 mg/kg,2014年6月天津渤化采购中国石油化工股份有限公司济南分公司的丙烷作为原料补充，通过质量跟踪，完全满足天津渤化丙烷脱氢装置原料采购指标要求。通过细分市场和产品，实现差异化销售，将焦化液化气中约50%的丙烷、20%的丙烯和30%的混合C4全部作为工业气进行销售，该方案适用于周边有气分装置、固定床丙烷脱氢装置、烷基化装置及小本体聚丙烯等装置的企业，虽然应用难度大，但经济效益是最好的，也是未来工作努力的方向。

根据焦化装置规模建造小型丙烷脱氢装置，生产壬烯等下游产品具有良好的经济效益。以40 kt/a丙烷脱氢装置为例，通过优化流程，项目投资控制在7 000万元以内，丙烯和丙烷价差2 900元/t，生产成本按1 000元/t计，40 kt/a丙烷脱氢装置年创效益可达7 600万元，如果再配套小本体聚丙烯等下游装置，经济效益十分诱人，特别适合液化石油气产业园进行推广。

2 焦化液化气合作加工经济性分析

对于焦化液化气作为民用气进行销售的这部分资源，可通过合作加工的模式，分离出焦化液化气中的丙烯、丙烷和醚前液化气，提高焦化液化气资源的附加值，又抽紧民用气资源，有利于稳定民用气价格。方案设想见图4。

图4 焦化液化气合作加工方案设想

为验证焦化液化气合作加工模式的经济性，以GQ焦化液化气(见表3)作为研究对象，以JJ气分装置流程(仅作为合作加工装置的代表)作为计算依据，采用化工稳态(PRO II)流程模拟软件，模拟GQ焦化液化气进气分后各股物料的组成及产量的变化，模拟结果表4，物料平衡情况见表5。

表3 焦化液化气体积分数组成

续表3

表4 产品体积分数模拟结果 %

表5 物料平衡

采用上述流程模拟方法，以JJ气分装置的现有流程模拟加工焦化液化气所得的丙烷、丙烯和C4组分的组成，并建立焦化液化气进气分的经济性估算公式，用以判断焦化气分的可行性，如下所示：

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

式中，Y为t原料加工收益，A为焦化气(民用气)价格，B为丙烯价格，X1为运输费用，C为丙烷价格，X2为气分加工成本，D为碳四价格，E为干气价格。

2.1 丙烯和民用气价格数据

2017年1月到2018年12月，丙烯和民用气平均差价为3 702元/t，最高差价达到4 466元/t，2018年丙烯和民用气平均价差为4 085元/t。

2.2 焦化液化气合作加工经济性收益测算

采用上述经济性收益估算公式，以2017年第二季度华东市场价格计算，加工焦化液化气的理论收益为504元/t(运输成本为零)。实际收益可视作为运输成本的函数，如表6所示。如果将运输成本半径控制在300元/t的范围内，合作加工焦化气的收益仍可达204元/t，20 kt/a的焦化气总收益可达408万元。

表6 合作加工焦化液化气的经济性收益测算

3 结论

(1)通过将焦化液化气销售到附近具有深度脱硫设施或对丙烯质量要求稍低有经济效益的诸如丙烯腈、小本体聚丙烯装置的企业进行综合利用。这样既可以增加销售总量，又实现细分市场、细分产品，实现差异化销售，如果将中国石化焦化液化气丙烯资源全部利用，按丙烯与民用液化气价差1 000元/t，全年回收丙烯111.8 kt计算，预计毛利1亿元。

(2)如果将焦化液化气分储分销，作为醚前液化气进行销售，按焦化液化气与民用液化气价差50元/t计算，预计毛利为2 500万元。