液化气生产流程优化与产品收益研究

马会霞

摘 要：气体分馏装置的最主要产品是丙烯，同时还生产丙烷和醚前碳四液化气产品。醚前液化气的价值主要取决于异丁烯和正丁烯的含量，总烯烃含量越高，液化石油气产品价格也越高。本研究采用PRO II流程模拟软件，根据华中某炼厂现有气分装置加工流程，模拟了三种气分原料结构的优化方案，通过提高液化气产品的烯烃含量（提高液化气产品的价格），实现产品总收益提升。在此研究基础上，总结了各种产品的价格与流程调整后的最大化收益的对应关系，可为气分原料结构优化改造项目的经济可行性提供判断依据。

关键词：气体分馏装置;液化石油气;流程模拟;收益最大化

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.27.072

炼厂生产的液化石油气产品的最主要的上游生产装置是气体分馏装置（简称气分装置）。醚前液化石油气和醚后液化石油气产品的烯烃含量与气分装置所处理的原料有很大关系。多数气分装置仅以催化裂化液化气作为原料，少数气分装置也用于加工一定比例的焦化液化气或其它来源的液化气。

2014年中国石化下属炼厂共有气分生产装置50套，总加工能力1513万吨/年。其中，仅10套装置采用催化裂化和焦化液化气的混合原料，焦化液化气占总进料量的3.92%，其余气分装置仅采用催化裂化液化气作为原料。

催化裂化液化气和焦化液化气均含丙烯、正丁烯和异丁烯等高附加值组分，以二者混合气作为气分原料，可提高碳三和碳四等有用产品产量。但因二者碳四烯烃含量存在显著差异（焦化液化气中的碳四烯烃含量低），导致以混合气为原料时，虽碳四产品总产量有所增加，但总烯烃浓度减小，从而影响产品价格。因此，有必要对气分装置的原料和产品进行详细经济性分析，确定最佳的原料组成方案，以期获得最大产品收益。

1 研究方法

本研究选择华中某炼厂的两套气分装置作为研究对象，采用PRO II流程模拟软件对华中某炼厂15万吨/年1#气分和30万吨/年2#气分进行流程模拟，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、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，评估流程调整前后的经济效益，判断产品的最大收益。

为验证流程模拟方法的准确性，对比1#和2#气分装置产品组成的年平均实测值与模拟值，具体数据见表1。本研究所得模拟结果与实测结果相同，证明本研究采用的流程模拟方法准确可信。

2 华中某炼厂液化气生产流程优化

2.1 华中某炼厂液化气现有生产流程

如图1所示，华中某炼厂现行液化气生产流程：常减压装置副产轻烃经1套催化裂化的吸收解吸系统与1套催化裂化副产液化气混合，该部分混合气一部分进入为1#气分作为原料，另一部分与2套催化裂化液化气混合，进入2#作为原料;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。

采用第1节所述的流程模拟方法，模拟1#和2#气分产品的组成和产量，并计算本流程的液化气物料平衡，具体结果见表2。

2.2 流程调整方案I

如图2所示，流程调整方案I的效益增长点：因常减压装置副产液化气的主要组成为饱和烃，采用调整方案I后，两套气分的原料全部由催化裂化副产液化气供料，经气分分馏后，所得碳四的烯烃含量增加，产品价格也会相应有所提高。

采用前述流程模拟方法，模拟调整方案I中两套气分产品的组成和产量，以此计算该流程的物料平衡，列于表3。

2.3 流程调整方案II

如图3所示，调整方案II的效益增长点与调整方案I相同。二者的差别在于：前者将常减压装置副产液化气通入连续重整装置的稳定塔，同重整液化气共同作为饱和液化气销售;后者将常减压装置副产液化气通入延迟焦化的吸收解吸系统，同焦化液化气共同作为民用液化气销售。

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，以此计算该流程的物料平衡，列于表4。

2.4 流程调整方案III

如图4所示，调整方案III的效益增长点：（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。

采用前述流程模拟方法，模拟调整方案III中两套气分产品的组成和产量，以此计算该流程的物料平衡，列于表5。

3 流程调整的经济性分析

3.1 流程调整方案的总收益计算

以物料平衡为基准，计算三种流程调整方案全部产品（包括干气）的总价（详见附表1-3），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、II和III的总收益分别为944万元/年、1164万元/年和1993万元/年。

3.2 流程调整方案的最大化收益计算公式

无论采用上述的哪种流程调整方案，只要生产流程确定，其产品组成及产量亦随之确定，因此，流程调整后产品的最大化收益仅为相应产品单价（元/吨）的函数，由此可判断出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，工业气与民用氣价格差X，上述所用价格的单位为元/吨。

流程调整方案I总收益计算公式：

Q1=0.9185×M-1.4448×X-0.0270×A-09237×B+0.0417×C+0×D+838

流程调整方案II总收益计算公式：

Q2=-1.4448×M-1.4448×X-0.0271×A-0.9237×B+0.0417×C+2.3633×D+838

流程调整方案III总收益计算公式：

Q3=-2.7506×M-0.4069×X+0.0106×A-0.0250×B+0.386×C+2.3633×D+725

4 结论

在华中某炼厂现有液化气生产流程基础上，提出了三种流程调整方案，并采用PRO II流程模拟软件，模拟了三种方案的产品组成和产量，三种流程调整方案的总收益分别为944万元/年、1164万元/年和1993万元/年。在此研究基础上，总结了流程调整后的产品最大化收益随各种产品市场价格变化的计算公式，可为决策液化气生产流程优化改造项目提供经济性判断依据。

参考文献

[1]2014年中石化炼油生产装置基础数据汇编[M].北京：中国石化炼油事业部，2015.

[2]胡伟庆.液化石油气产品及其评价手册[M].上海：华东理工大学出版社，2015.