炼化企业轻烃加工经济性研究

赵文忠，孙丽丽，吴德飞，李 浩

（中国石化工程建设有限公司，北京 100101）

石油炼制过程中会产生大量H2和C1～C6轻质烃类，除燃料用途外，这些轻烃还可作为炼化企业加氢过程所需的氢气资源和制氢原料、高辛烷值汽油组分生产的原料和烯烃化工及某些有机化工生产的重要原料等。随着国内外（液化）天然气供应不断增长，已可部分或全部替代轻烃的燃料用途，从而为充分利用轻烃资源创造了条件。

如何科学、高效地回收和利用好这部分宝贵资源是降低炼化企业单位生产成本、改善和提高产品质量、增加经济效益的重大课题。本文选取几种典型的轻烃加工工艺装置进行有针对性的财务分析，以揭示其技术经济特性；进一步选择3种典型的全厂性炼油或一体化项目方案，进行轻烃利用的经济效益分析，从全厂角度鸟瞰轻烃利用的经济效果；随后扩展至对全国/行业利用轻烃的经济性分析；最后进行综合分析，总结轻烃加工利用的经济性，并对炼油厂轻烃加工的选择进行深入研究。

1 典型轻烃加工装置经济性分析

1.1 分析方法

选取轻烃回收、干气提浓、干气制氢、烷基化、异构化、丙烷脱氢和聚丙烯共7类典型轻烃加工装置，参照现已建成的工业装置实例，采用布伦特原油离岸价60美元/桶效益测算价[1]，按新建装置进行技术经济分析。各装置的评价范围以装置边界为限，评价范围内与外界的物料及公用工程消耗均按买断考虑[2]。

1.2 分析结果

1.2.1 轻烃回收装置

轻烃回收装置的生产目的主要是回收原料油与原料气中的液化气和稳定石脑油，同时副产干气。采取的技术手段基本上是物理过程，主要是吸收、解析、稳定、再吸收等。

测算表明，一套典型轻烃回收装置的单位产品建设投资约50元/吨，现金操作费用约18元/吨，完全操作费用约21元/吨。其单位产品毛利由于原料与稳定石脑油的差价不好确定而难以测算，但从炼厂干气与液化气的差价来看，基本上在1 500元/吨以上，增值空间较大。

1.2.2 干气提浓装置

干气提浓装置的生产目的主要是回收炼厂干气中的乙烯和乙烷。

测算表明，一套典型干气提浓装置的单位产品建设投资约2 500元/吨，现金操作费用约785元/吨，完全操作费用约950元/吨。以富乙烯气和富乙烷气加权均价（扣除提浓费用）与炼厂干气的差价计算，其单位产品毛利不小于1 400元/吨，增值效果十分显著。

1.2.3 干气制氢装置

由于炼油厂对氢气的刚性需求，建设制氢装置通常是加氢型炼油厂生产合格产品、实现经济效益的必备手段，其本身的效益往往通过服务全厂加氢装置来体现。因此，制氢装置单装置财务评价的重点不是该装置自身的盈利能力，而是制氢的单位成本费用。

以10万标准立方米/时制氢装置为例，石脑油制氢、液化气制氢、天然气制氢、炼厂气制氢的单位能力建设投资相差不大，均在0.7元/标准立方米左右，而煤制氢的单位能力建设投资约1.8元/标准立方米（未考虑煤码头及备煤设施投资分摊，下同）。

从成本构成来看，石脑油制氢与液化气制氢通常具有较高的变动成本（主要为原料费用）和较低的固定成本（主要由一次性投资转化而来），而煤制氢则具有较低的变动成本和较高的固定成本。煤制氢由于采用价格相对低廉的煤（忽略煤价短期异常的情况）而大幅降低了占成本主要部分的变动成本，虽然其一次性投资明显高于前者，致使其固定成本偏高，但整体成本费用降低。炼厂气制氢和天然气制氢情况介于上述两者之间。

以布伦特原油离岸价60美元/桶、天然气3 300元/吨、煤600元/吨价格水平进行测算，10万标准立方米/时制氢装置的单位完全成本从高至低排序为液化气制氢、石脑油制氢、天然气制氢、炼厂气制氢、煤制氢，分别为1.34，1.33，1.13，0.90，0.85元/标准立方米；按单位氢气完全成本＋10%投资回报的氢气价格从高至低排序为液化气制氢、石脑油制氢、天然气制氢、煤制氢、炼厂气制氢，分别1.45，1.44，1.24，1.14，1.02元/标准立方米。以上测算如果考虑征收碳税，由于煤制氢的碳排放量接近其他方式的2倍，其成本和价格的增幅最大，但在征收标准不高于100元/吨二氧化碳时均不改变上述排序。

可见，在中低油价下，炼厂干气制氢的成本费用和制氢价格相对较低。在我国东部地区由于环境压力而对煤制氢严格限制的今天，炼厂干气制氢方案来源可靠、成本低廉，不失为一个较为理想的制氢选择。

1.2.4 烷基化装置

烷基化装置的生产目的主要是利用液化气/混合C4中的异丁烷和烯烃反应，生成辛烷值高、洁净度好的烷基化油，作为汽油的调和组分。测算表明，一套典型硫酸法烷基化装置的单位产品建设投资（不含废酸再生装置）约2 100元/吨，现金操作费用约590元/吨。烷基化装置对全厂的贡献主要在于调和汽油，全面客观评价其效益应从全厂角度来看。

1.2.5 异构化装置

异构化装置的目的是通过异构化反应，将低辛烷值的C5、C6馏分转化为高辛烷值汽油组分-异构化油。

测算表明，一套典型异构化装置的单位产品建设投资约260元/吨，现金操作费用约225元/吨，完全操作费用约242元/吨。异构化油通常由企业自产自用，市场很少有交易，价格不好确定，考虑到其辛烷值及较好的洁净度，与石脑油原料的价差通常会在400元/吨以上。异构化装置对全厂的贡献主要在于调和汽油，全面客观评价其效益应从全厂角度来看。

1.2.6 丙烷脱氢装置

丙烷脱氢装置是以丙烷为原料，通过丙烷脱氢生产丙烯。

以一套45万吨/年丙烷脱氢装置为例，财务评价结果表明，其单位产品建设投资约4 500元/吨，现金操作费用约1 000元/吨，完全操作费用约1 500元/吨；原料丙烷与主要产品丙烯的差价不低于2 400元/吨，项目投资所得税后财务内部收益率可达到10%。

1.2.7 聚丙烯装置

聚丙烯装置是以丙烯为原料生产聚丙烯，其效益水平与聚丙烯和丙烯之间的差价水平密切相关。以一套40万吨/年聚丙烯装置为例，财务评价结果表明，单位聚丙烯产品的建设投资约2 450元/吨，现金操作费用约580元/吨，完全操作费用约740元/吨。通常其主要原料丙烯与产品聚丙烯的差价超过1 700元/吨时，项目投资所得税后财务内部收益率能够达到10%。

1.3 综合分析

上述技术经济分析为我们提供了一个分析问题的角度，受工艺技术、装置规模、原料组成和产品要求不同的影响，以上测算结果并不是普遍适用的，实际工作中应根据具体情况分别测算。

炼油厂可利用轻烃潜含量的多少是装置规模的决定因素。轻烃可利用量过少，装置规模偏小，经济上不合算。相反，轻烃可利用量较大，装置规模方可达到经济规模，能实现较好的经济效益。

2 全厂轻烃加工经济性分析

炼化企业面对外部环境变化和同业竞争压力的一个优先选项就是精细化加工，以“分子炼油”的理念对企业内部和外来的各类轻烃资源进行进一步细化加工，扩展产品面和延长产品链，以提升产品附加值，提高企业经济效益和综合竞争力。

通常对炼油厂各类轻烃的加工利用，可大幅提高全厂轻油收率和高附加值产品收率。如从燃料气中提取氢气、C2馏分、液化气、轻石脑油等高附加值产品，并进一步加工利用；而全厂燃料的不足，可引入较为廉价的煤或天然气补燃，从而降低公用工程消耗成本。而在炼化一体化情况下，炼油部分还可通过与化工部分的物料串换进一步提升产品附加值。

炼油厂/炼化一体化企业对轻烃的加工利用，通常具有投资较小（共享企业公用工程和厂外工程）、成本较低（廉价原料来源、共享生产管理）和效益较好（原料产品增值空间大）的特点。

采用布伦特原油离岸价60美元/桶效益测算价，选取利润总额、所得税后内部收益率和净现值等指标，分别从以下几种情况进行分析。

2.1 独立炼油厂的轻烃利用

独立炼油厂可通过设置轻烃回收、烷基化、异构化等装置，从通常按燃料气定价的炼油厂气中回收液化气，同时生产异构化油和烷基化油，作为高品质汽油组分，而全厂燃料的不足可通过外购相对廉价的天然气来补充。

从某千万吨级炼油厂的轻烃加工来看，与无轻烃利用方案相比，生产汽油方案通过增加消耗天然气，并将石脑油和普通液化气转变为具有高附加值的汽油和饱和液化气（作为乙烯原料）产品，产品附加值提高约8亿元，减去完全操作费用约7亿元，利润总额可达1亿元左右。

从两方案差额投资分析的结果来看，建设投资增加96 850万元，而年净利润增加8 653万元，差额投资内部收益率为11.91%。说明追加投入具有一定的经济效益。

在此基础上，还可考虑利用催化裂化干气中的乙烯组分直接与苯烃化制乙苯，进一步生产苯乙烯，同时利用丙烯生产聚丙烯，即采用生产苯乙烯、聚丙烯方案。该方案用按燃料气定价的干气（利用其中的稀乙烯）与苯生产苯乙烯，并将所产丙烯全部消化生产聚丙烯，其产品附加值可提高约6.79亿元，减去完全操作费用约3.29亿元，利润总额可达3.50亿元左右，从而具有较好的经济效益。

生产苯乙烯、聚丙烯方案与生产汽油方案相比，项目投资财务内部收益率提高了0.56个百分点，净现值高出109 169万元，效益水平进一步提升。从两方案差额投资分析的结果来看，建设投资仅增加108 330万元，而年净利润增加26 806万元，差额投资内部收益率达到25.40%。这说明追加投入具有较好的经济效益。

综合来看，在中低油价下，后端加工利用轻烃措施（生产苯乙烯、聚丙烯方案）的增量效益要好于前端（生产汽油方案）；在中高油价下，前端要好于后端。从项目效益最大化的角度来看，无论是前端还是后端措施，其在经济上都是可行的，可以统筹考虑。

2.2 一体化情况下设干气提浓装置

从装置角度看，干气提浓装置的效益主要表现在从炼厂干气中分出乙烯、乙烷等高附加值产品；而从全厂角度看，炼化一体化项目通过设置干气提浓装置可获得更多层面的经济效益，表现为多种效益叠加。以某案例来看（财务评价界定范围为该千万吨炼油百万吨乙烯一体化项目炼油部分及乙烯裂解装置所属范围），主要有以下方面：

1）外购天然气补燃，顶出外购饱和液化气。设有干气提浓的方案与无干气提浓的方案相比，增加外购天然气，减少外购饱和液化气，两者不含税差价约1 200元/吨，节省费用约3亿元。此外，由于外购料的变化而减少流动资金约0.50亿元。

2）回收乙烯并增产优质乙烯料，节省乙烯裂解原料与能耗。干气提浓方案通过干气提浓装置结合深冷分离增产乙烯和乙烷，乙烷作为乙烯裂解原料。由于乙烯收率大幅提高，乙烯裂解所需原料总量和能耗均下降，这部分综合增值约2亿元。

3）节省的乙烯料（抽余油）调入汽油，附加值提高。在保证乙烯裂解产出的情况下，干气提浓方案可以少供抽余油作为乙烯料，将其调入汽油池（原方案中汽油辛烷值略有过剩），可增产高标号汽油，这部分产出的附加值约1亿元。

相对无干气提浓方案，干气提浓方案上述三部分增值约6.5亿元，而完全操作费用（不含外购燃料）只增加约1.1亿元，利润总额增加约5.4亿元。

如考虑市场因素，上例中不能多出高标号汽油，而是将节省的抽余油直接外卖，即不考虑抽余油调入汽油的增值因素，上述差额项目的效益指标会略有下降，利润总额降为4.4亿元，但差额投资财务内部收益率仍然远高于基准收益率。

如果项目评价范围扩展至一体化项目整体或进一步向下游延伸，多产乙烯的下游加工效益将会显现。此时，差额效益的总量应该是增加的，但单位差额投资的效果会有所下降，即差额内部收益率将会略有下降。

综合而言，对炼化一体化项目设置干气提浓装置，不仅可以从干气中提取高附加值产品，还可以获得乙烯裂解原料轻质化带来的效益，是大型炼化企业进一步提升经济效益的必选项。

2.3 独立炼油厂与一体化炼油部分比较

相对而言，独立炼油厂可依托的资源和条件有限，而炼化一体化下的炼油部分则具有较好的外部资源及条件，因而可以进一步优化物料流程。从某案例来看（财务评价界定范围分别为某两千万吨炼油厂、某两千万吨炼油百万吨乙烯一体化企业炼油部分），主要有以下方面：

1）设置干气提浓装置多产优质乙烯料。一体化项目下可考虑设置干气提浓装置，提取炼厂气中的乙烯、乙烷、丙烷等，作为乙烯裂解原料。案例中考虑将干气提浓装置设置在乙烯部分，炼油部分供此装置的炼厂气按各主要组分的占比加权计价（扣除相关分离费用）。此部分增值约2亿元。

2）与化工物料串换优化，产生协同效益。炼油的煤气化制氢装置将部分合成气供化工丁辛醇装置，并引入乙烯副产氢气作为补充氢源；在化工部分统一设置较大规模的苯抽提装置（有乙烯方案相应建设投资减少2.28亿元），炼油部分重整生成油供给化工，并返回抽余料等。此部分增值约1.20亿元。

上述合计增值约3.20亿元，可见，炼油、化工一体化通过物料的协同优化，做大了整体“蛋糕”，从而使得炼油、化工各自分享的蛋糕份额大于其单独的“小蛋糕”。

此外，案例中未考虑炼化一体化下炼油、化工因共享基础设施、配套设施及厂外工程等而节省的投资，如果进一步考虑此因素，其投资可以节省约5%，炼油部分的内部收益率还可提高约0.7个百分点；而案例中有乙烯方案的评价范围为一体化的炼油部分，未包括一体化下乙烯原料轻质化带来的效益变化，这部分效益将反映在乙烯部分因乙烯原料变轻、产出增加方面。

综上所述，炼油厂/炼化一体化企业对轻烃的加工利用，不仅可以大幅提高经济效益，也可降低单位工业产值/工业增加值综合能耗及碳排放强度，从而增强抗风险能力和行业竞争力。

3 全国/行业利用轻烃的经济性分析

面对当前炼化行业产能过剩和企业竞争压力加大的局面，炼化企业已经到了一个必须要转型发展的关键时期，即从靠规模扩张、投资拉动的粗放型外延式发展转向靠结构调整、技术改造实现提质增效升级的集约型内涵式发展模式，由解决“有没有”转向“好不好”，重点在于提高产品的性价比、附加值。对轻烃的加工利用正是炼化企业实现转型发展的有效手段之一。

从微观层面看，轻烃加工装置和全厂利用轻烃的经济效益通常是好的，而从行业整体角度看，由于其可利用的轻烃资源数量巨大，轻烃加工的总量效益非常显著。

2019年中国石化原油加工量约2.49亿吨，而全国2019年原油加工量约6.52亿吨，如可利用轻烃资源（包括炼厂干气、液化气、轻石脑油等所含轻烃资源）按5%计，中国石化、全国炼化行业的可利用轻烃资源可分别达到1 245，3 260万吨。如果这些资源全部得到合理的加工利用，以保守估计每吨轻烃增值1 000元计，其利润总额可达125亿元（中国石化）或326亿元（全国），总量效益相当可观。如果进一步考虑轻烃利用措施对下游化工及精细化工的带动作用，即所谓的乘数效应，其经济效果还将大幅增长。

4 炼油厂轻烃加工的选择

炼油厂对其轻烃资源进行加工利用，无论从环境保护、节能减排、绿色低碳要求，还是从经济效益的角度来看，都是必然的选择。新建炼油厂的设计应充分考虑轻烃的加工利用，现有企业也应在目前企业流程安排的基础上，深入分析，对症下药，选择实施对企业最适宜的轻烃利用方式。

4.1 工程规模经济是炼油厂轻烃加工的前提和基础

炼油厂工程规模经济是指随着生产规模扩大，其长期平均成本会经历一个先下降后上升的过程，这其中的拐点（区间）就是最佳经济规模。炼油行业是典型的“装置工业”，具有显著的工程规模经济特征。而炼油厂范围经济通常是指通过扩大经营范围，增加产品种类，生产多种产品而引起的单位成本的降低[3]。

炼油厂对轻烃进行加工可归于范围经济的范畴，需要具备一个前提或基础，即炼油厂的工程规模符合经济规模。炼油厂如果规模过小，其轻烃加工装置难以达到规模化，单位成本偏高，产品便没有竞争力。可见，炼油厂具有一定的工程规模是轻烃利用的必要条件。

4.2 炼油厂轻烃加工应考虑的基本方面

炼油厂的轻烃加工应综合考虑产业政策、市场需求、价格变化趋势以及技术发展等宏观环境。产业政策走向是决定产品方向的风向标。产品的市场需求/容量是规划产品品种的基本面，而市场供需变化又直接带来产品价格变化，反过来，对市场价格变化趋势的预期也反作用于市场供需。工艺与工程技术的发展也推动新的产品不断涌现，对未来技术创新的预判也影响着产品线的选择。

炼油厂的轻烃加工应结合企业内部条件，如企业类型、全厂工艺流程状况、轻烃来源等因素综合考虑。如是独立炼油厂，对于前述炼油厂回收利用轻烃的各项工艺技术，应根据工艺流程特点进行选择。企业加工的原油类型不同、全厂加工流程不同，都会对企业轻烃加工方案产生影响；如是一体化企业中的炼油部分，除炼油厂回收利用轻烃的各工艺技术外，还可与化工部分的轻烃资源进行物料优化串换，尽可能提升产品附加值。

炼油厂的轻烃加工还应结合企业所处的周边环境、依托条件等外部因素综合考虑。如果是单独企业，周边没有较多的物料依托条件，应立足内部资源，充分挖潜增效；如果是处于石化基地，炼油厂与基地内的其他企业形成了同类聚集经济，可与基地内其他炼油厂、石化厂进行物料串换，形成差异化的较大的规模经济，从而实现多赢；如果是处于工业园区，炼油厂与园区内的其他企业形成了非同类聚集经济，可与钢厂、电厂等企业互供物料和能量，以实现绿色低碳和循环经济[4]。

炼油厂对轻烃的加工利用具有较为明显的内部优势和较好的外部机遇，没有明显的内部劣势，但要面临较为严峻的外部市场竞争。炼油厂应利用企业自身优势，开展多元化经营，在轻烃利用的深度（高附加值化）和广度（产品多样化）两个方面进行拓展。

综上，对炼油厂轻烃加工利用的选择，各企业应在具备一定工程规模经济的基础上，根据产业政策、市场需求、价格变化趋势以及技术发展等宏观因素，结合企业具有的内部条件和所处的外部环境，扬长避短，因企制宜，选择最适宜的轻烃利用方式。