摘要：对于一般原油加工能力不超过800万t/a的单纯炼油企业，自身可利用的炼厂轻烃资源量有限，仅依靠自身炼厂轻烃资源为原料向化工领域扩展有较大局限性，很难形成具有规模效益的化工产能，对企业效益改善效果有限。近年来随着技术发展，通过将进一步挖掘自身轻烃资源和引入外部轻烃资源结合的方式，可以有效提高轻烃利用装置的规模，实现化工产品方案多样化和规模化，借此有效提高炼厂经营灵活性，实现企业效益的明显改善。以国内典型的800万t/a燃料型炼厂为例，介绍了国内炼油企业利用炼厂轻烃及外部轻轻资源为原料通过蒸汽裂解制乙烯拓展化工产业链的3种典型案例。
随着国内宏观经济及行业变化，安全环保和产业政策等方面的新变化、新要求均不利于国内成品油的消费增长，国内炼油行业则呈现产能过剩，国内油品市场竞争激烈，成品油大量出口，成品油出口呈现常态化、规模化的特点。为此，咨询机构普遍认为未来油品需求增速将明显放缓，国内炼油企业亟待转型升级，优化产品结构。为此，近期国内新建石化项目基本都是大型炼化一体化形式，且尽量核减油品产量，以发展化工产业链为重点。对于国内普遍存在的大量单一炼油企业，这些炼油企业属于基于燃料型炼厂，产品以汽、煤、柴等大宗油品为主，除了油品外，可以用于进一步加工利用的资源有限，初步分析大致包括炼厂丙烷、液化气、炼厂干气、苯等有限的几类，且数量一般都不多。利用上述资源向下游化工品产业链拓展具有很大的局限性。
近来由于国内油品消费增长乏力，国内很多炼油企业效益也一直处于较为低迷的状态。另一方面，根据大多数咨询机构的预测轻烃，随着新能源技术的发展推广，未来油品市场前景仍可能维持持续走低的态势，国内炼油企业将面临较长时期的经营困难时期。为了改善企业经营困境，随着石化相关技术的发展，目前国内部分炼油企业开始着眼于炼厂轻烃资源的综合利用，尽可能提高企业经营的多样性，提高企业竞争力。
本文以国内典型的800万t/a炼油企业为例，介绍了3种利用炼厂轻烃拓展化工产业链的典型方案。
一、方案简介
1.1 方案一
在炼厂轻烃利用方案中最为简单易行的就是利用自身炼厂干气中乙烯组分，直接生产苯乙烯。由于炼厂轻烃中通常以催化干气中乙烯含量较高，因此目前比较常见的都是以炼厂催化干气为原料的稀乙烯直接合成苯乙烯。
该方案涉及的工艺技术包括稀乙烯制乙苯技术和乙苯脱氢至苯乙烯技术两部分。其中，目前国内外利用催化干气稀乙烯与苯烃化制取乙苯已经工业化的工艺技术包括：美国Mobil／Badger 工艺，中科院大连化物所等单位联合开发的催化干气稀乙烯制乙苯工艺，以及中石化自主研发的气相法干气制乙苯技术（SGEB）。上述技术都有10 万t／a以上规模的工业装置在运行，技术上成熟可靠。与国外工艺相比，国产化技术在产品质量、原材料消耗及能耗等指标方面更优，而同等规模装置采用国内工艺技术的投资比采用Mobil／Badger 工艺技术的投资可减少50%～60％。因此采用国产化技术更有利于提高装置的竞争力。
乙苯脱氢制苯乙烯的工艺技术有3种，即BASF的等温脱氢工艺、绝热脱氢工艺(包括FINA/BADAER技术、LUMMUS/MONSANTO技术以及ST的国产化工艺)，以及UOP的选择性氧化脱氢SMART工艺。
催化干气制乙烯加工总流程如图1所示。
图1 催化干气制乙烯加工总流程示意图
以国内北方地区炼厂某800万t/a炼油企业为例，该厂催化干气量约12万t/a，其中乙烯质量分数为15%左右，即可以用于苯乙烯生产的乙烯量约1.8万t/a，可以产出的苯乙烯产品约6万t/a。
除了苯乙烯产品外，上述方案中的液体副产品甲苯、残油可作为商品外卖；气体副产品基本依托现有炼油厂加工设施进行回收处理，包括：烃化尾气和不凝气均作为燃料气送回炼厂燃料气管网；脱氢尾气通常是送炼厂PSA氢气提纯装置；富丙烯气送炼厂催化装置处理。
按照全部采用国产化工艺技术，在充分依托炼油厂已建设施的前提下轻烃，经过核算实施方案一仅需新增少量储运设施，其他配套公用工程及辅助设施基本不需要新建。方案一初步参考技术经济指标如表1所示。
表1 方案一的参考技术经济指标表（预估）
1.2 方案二
对于同前述方案一所述类似的某800万t/a炼厂，在方案一的基础上，为了进一步扩大炼厂轻烃资源利用规模，提高资源利用效益，该厂在催化干气基础上，进一步利用富含乙烷组分的炼厂焦化干气和炼厂副产丙烷为裂解原料，通过蒸汽裂解增产烯烃。与方案一相比，方案二通过进一步扩大炼厂轻烃资源来源和利用规模进一步提高乙烯产能，相应地可以建设更大规模的苯乙烯生产装置，并获得更大的收益。
方案二的总工艺流程简图如图2所示。
图 2 炼厂轻烃利用方案二总工艺流程示意图
方案二主要工艺流程简述如下：
以炼厂丙烷和经过提浓的富乙烷气为裂解原料，经过裂解炉蒸汽裂解，产出裂解气。裂解气送裂解气分离单元处理产出富乙烯气。富乙烯气和炼厂催化干气和焦化干气一起送乙苯单元，与苯进行烃化反应，先生成乙苯，再经脱氢得到苯乙烯产品。
与常规裂解气分离相比，本方案裂解气在经急冷压缩后通过吸收稳定单元脱除其中的C3以上组分，得到的C2提浓裂解干气再经碱洗、干燥以及C2加氢脱除炔烃后得到富乙烯气。富乙烯气作为原料送乙苯单元用于苯乙烯生产。
乙苯单元副产的烃化尾气经PSA（变压吸附）处理产出富乙烷气，富乙烷气和炼厂丙烷一起作为裂解原料，采用气体裂解炉蒸汽裂解技术制取乙烯。
PSA 尾气和乙苯单元的脱氢尾气可以作为制氢原料送炼厂现有的制氢装置提取氢气，PSA副产的燃料气除项目自用外有部分富裕燃料送入燃料气管网。
在方案一的基础上，方案二工艺装置需要新增工艺单元包括蒸汽裂解和裂解气分离及净化，其中裂解气分离及净化单元又包括急冷压缩、胺洗碱洗、碱洗干燥、C2选择性加氢、吸收稳定和制氢系统等。新增工艺单元中蒸汽裂解、急冷压缩、胺洗碱洗、碱洗干燥、C2选择性加氢技术可以借鉴国内外蒸汽裂解制乙烯技术相关工艺技术,，而吸收稳定部分则主要依托中国石化自主开发的炼厂轻烃提浓技术，目前采用的吸收剂包括丙烷、汽油、苯等，上述吸收剂基本可以直接由炼厂提供。
以采用汽油作吸收剂为例，且部分公用工程及辅助设施按照新建考虑的情况下，方案二的参考技术经济指标如表2所示。
表 2 方案二的参考技术经济指标表（预估）
1.3 方案三
在方案二基础上，部分建在工业园区内的炼油企业，在开发利用自身炼厂轻烃的基础上，尝试整合周边石化企业的轻烃资源，可以实现轻烃资源利用项目规模的进一步扩大。另一方面对于具有便利海运条件的炼油企业，也可以进一步考虑利用国际市场的乙烷、丙烷及液化气资源，扩展裂解原料来源，发展更大规模的化工项目。随着乙烯原料的来源的多元化，蒸汽裂解规模可以大幅提高，从而可以形成具有更具规模效益的乙烯下游产业链，同时乙烯下游产品链可以有更多元化选择。
以国内南方沿海地区某800万t/a炼油企业为例，该厂位于长三角地区，临近海港，有比较便利的海运条件。为此，业主拟在炼厂轻烃资源（包括炼厂轻烃提纯的富乙烷气、炼厂副产丙烷）基础上进一步结合项目厂址临近港口的地理优势，引入进口乙烷、丙烷作为外购裂解原料，建设60万t/a乙烯装置，下游配置40万t/a聚乙烯装置和30万t/a苯乙烯装置。经过企业进一步调研，项目最终落实依托项目厂址临近的相关企业的丙烷脱氢项目获得了相对可靠的轻烃资源供应，包括：该丙烷脱氢项目副产的脱乙烷塔顶气，以及利用该丙烷脱氢项目外购丙烷设施直接引入本项目所需外购丙烷资源。
通过外购轻烃作为裂解原料，该项目蒸汽裂解装置规模可以明显增加。同时，由于裂解规模较大，方案三引入了相对完整的轻烃蒸汽裂解流程。利用相对完整的裂解分离流程，方案三对炼厂轻烃资源的加工方案进行了分类优化整合：对于炼厂轻烃中乙烷浓度相对较高的部分可以直接送裂解单元；对于乙烷浓度相对较低且杂质含量较多的则通过轻烃提浓单元分离得到具有较高浓度的富乙烷气，以提浓后的富乙烷气作为裂解原料送蒸汽裂解装置，从而使项目能耗及资源利用得到进一步优化。
对于轻烃蒸汽裂解技术而言，除国外知名乙烯专利商外，国内技术也已经日渐成熟。中石化目前已经开发了具备自主知识产权的全套轻烃蒸汽裂解及分离工艺技术。其中，裂解炉可采用中石化CBL北方炉裂解技术，分离流程为中石化自主开发的、专门适应于气相原料裂解气分离的前脱乙烷前加氢技术。
方案三设置的PSA单元为相对独立的单元，经过PSA处理后可以获得纯度可达到99.9%（体积分数）的高纯氢气产品，这部分高纯氢可以反送炼厂，可以进一步降低炼厂制氢消耗，同时实现区域资源的优化配置。解吸气可作为补充燃料气供裂解炉使用。
方案三加工流程示意图如图3所示。
图3 方案三流程图
由于该厂厂址临近炼厂，从优化新建项目投资的角度，项目部分公用工程及辅助设施拟尽可能依托现有炼厂的设施，据此初步估算方案三的主要技术经济指标如表.3所示。
表3 方案三的参考技术经济指标表（预估）
二、方案简要对比分析
本文前述3个方案基本涵盖了国内目前利用炼厂轻烃发展化工产业链几种典型的利用方案，3个方案的特点及问题详见表4。
表 4 炼厂利用炼厂轻烃拓展化工产业链的典型方案比较表
三、结论与建议
综上所述，目前国内存在一定数量的单纯炼油企业，其规模一般都不超过800万t/a，作为燃料型炼厂，可供利用的炼厂轻烃资源量有限。这些企业为了自身发展需要大多希望能够向化工领域拓展，进一步延伸产业链。但是这些企业单纯依靠自身炼厂轻烃资源为原料向化工领域扩展在技术和资源方面都有较大局限性，目前较多的应用案例仍集中于直接利用催化干气中的稀乙烯组分合成苯乙烯、环氧乙烷、丙醛、氯乙烯等有限的几种方案，且一般产出的化工品数量都比较少，对炼油企业整体经营的改善作用比较小。
另一方面，随着技术发展，近几年陆续出现了更多炼厂轻烃资源利用的改进方案，其基本思路均是将炼油企业进一步挖掘自身轻烃资源和引入外部轻烃资源结合起来，有效提高轻烃利用装置的规模，进一步实现化工产品方案多样化和规模化，借此有效提高炼厂经营灵活性，实现企业效益的改善。
本文所述3种方案在炼厂轻烃综合利用方面具有一定典型性，从投资强度、依托现有炼厂设施程度、产品方案灵活度等方面均各有特点，相关炼油企业可以根据自身实际情况酌情加以借鉴，拓展企业经营范围，提高企业效益。
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