汽柴油生产方案与技术经济分析.doc

汽柴油生产方案的技术经济分析摘要：对近5年来国际原油价格和国内外汽柴油价格进行了比较，对国内汽油、柴油主要来源及生产装置进行了初步分析，对不同原油价格条件下，加氢裂化、催化裂化、渣油加氢重油催化和延迟焦化加氢精制4种加工方案的技术经济进行了分析，计算了4种方案的汽、柴油生产成本，并与其他汽油、柴油组分的价格进行了比较，提出了汽、柴油的组合生产方案，对资源综合利用、进一步提高装置效益提出了建议。关键词：油价 催化裂化 加氢裂化 延迟焦化 渣油加氢脱硫2003年以来国际原油价格开始上扬，2006年4月首次突破70美元/桶后经短期下滑，此后不断震荡上行，2008年初突破100美元/桶，2008年7月则达到140美元/桶。随着美国次贷危机而引发的金融危机在全球蔓延，国际原油价格又开始了大幅度回调，2009年初触底反弹。2009年我国施行燃油税改革和成品油调价机制后，国内成品油价格才开始与国际同步。在国际原油价格剧烈变化、国内成品油价格机制调整的双重作用下，国内成品油价格常成为议论和抨击的对象。对于炼油加工企业，原油价格的波动,对汽油、柴油生产成本带来影响。现对不同原油价格条件下，汽柴油生产方案进行比较，以选择一种比较经济的原油加工方案。1 国际原油价格变化及国内外汽柴油价格比较国内部分媒体对成品油价格的责难大多源于缺少对国内外成品油价格构成的了解，采用将国外成品油市场的FOB价格经简单汇率换算后与国内的含税价进行比较。实际上，国际上的成品油进口到国内加油站的价格由以下价格组成：FOB价、海外运输保险费、进口税、进口环节增值税和消费税、国内运输费。由于不同国家地区的税收政策差距较大，国内外成品油价格采用税前价格进行比较较为合理。本文以新加坡、纽约和鹿特丹三地的月度平均价（FOB）并按照当期汇率进行换算后为国际均价，国内价分别采用北京和南京的月度均价。近5年国内外汽油、柴油月度税前平均价格走势分别见图1和图2。图1 近5年国内外汽油价格走势图2 近5年国内外柴油价格走势由图1、图2可见，国际上成品油价格与原油价格走势基本同步，而国内的成品油价格变化较为平缓，这对稳定国内物价、防止投机炒作起到了一定的作用，但价格调整的滞后不能及时反映企业的经营业绩，抑制了汽柴油生产企业的积极性。国内不同地区的成品油价格也有差异：北京、上海等地的汽油质量标准高于其他地区，价格也稍高些；冬季北方地区要求柴油的凝固点很低，价格也略高于南方地区。总体上，2004年9月以前，国内柴油价格高于国际价格，其余时段高低相错，2009年成品油价格机制调整后，与国际价格更为接近，但2009年前8个月国内汽柴油价格高于国际价（其合理性在后节有论述）。由图1、图2还可以看出，当国内成品油价与国际市场价差距较大时，“油荒”显现。2 国内汽柴油主要来源及价格初步比较2.1 国内汽柴油主要来源我国的汽油组分主要来自催化裂化、重整、烷基化装置以及MTBE等汽油调和组分，其中催化汽油约占70%、烷基化油0.44%、MTBE（甲基叔丁基醚）2.9%，重整油及其他调和组分为26.6%。催化汽油为汽油的主要来源，催化裂化装置为汽油的主要生产装置。柴油组分来源较多：直馏柴油经加氢精制（或电化学精制）；经二次加工（如延迟焦化、催化裂化）后副产柴油再经加氢精制；加氢裂化、渣油加氢副产的柴油，还有其他一些直接调入的柴油组分。据统计，在各柴油组分中，直馏柴油占58%，焦化柴油约占15%，催化柴油18%，加氢裂化柴油占7.2%，其他占1.8%。通过二次加工得到的柴油呈逐年上升趋势。2.2 几种汽柴油组分价格初步比较在汽油组分中，除了催化汽油外，重整石脑油占有一定的比例，其他还有MTBE、甲苯、二甲苯等均可以调入汽油中。比较这几种组分的价格以便寻找廉价的汽油生产方案。为便于比较，将MTBE、甲苯、二甲苯均以税前价（不含燃油税和增值税）作为比较的基础。几种汽油组分价格见图3。图3 近3年汽油调和组分税前价格在柴油组成中，直馏柴油比例较大，在柴油质量要求不高的年代，部分企业将低硫直馏柴油经简单加工（碱洗、电精制）后调入柴油中，随着柴油质量要求日益提高，绝大部分直馏柴油需要经过加氢精制后方能作为柴油组分出厂。根据国内常压侧线油（常一线、常二线和常三线油）价格，考虑一定数量的氢气消耗和车间加工成本，可以计算出直馏柴油组分的税前价格，如图4。图4 直馏柴油组分税前价格比较由图4可见，几种直馏柴油组分的价格均高于国内成品柴油价格。因此，要降低柴油价格，只能从二次加工得到的柴油组分中找资源。综上所述，价格较低的汽油、柴油组分只能从二次加工装置中获得，这些装置包括：催化裂化、渣油加氢、延迟焦化和加氢裂化。上述这些装置也是目前蜡油和渣油加工的主要装置。3 几种汽柴油生产装置的原料构成及产品方案3.1 原料构成催化裂化装置是汽油的主要生产装置，其原料以蜡油为主，重油催化也曾有过迅速发展，但随着汽油质量标准升级和烟气排放标准提高后，催化原料硫含量不断下降，经过加氢预处理的催化裂化原料（加氢蜡油和加氢渣油）比例不断增加，近年还有以进口重油M100为原料的催化裂化装置。2005-2008年，中国石化催化裂化装置进料中的减压渣油在14.89%15.92%，其中的加氢渣油由5.76%12.58%，常压重油占21.47%24.53%，进料中硫含量由0.664%下降到0.553%，为满足汽油硫含量和烟气SO2排放等指标要求，部分装置还建设了汽油后处理和烟气脱硫设施。加氢裂化的原料为直馏蜡油，有时也掺炼一定数量的焦化蜡油。加氢裂化的原料95%馏出温度控制在555，绝大多数控制在520左右。生产柴油组分的装置或组合装置中，延迟焦化装置的原料为减压渣油，渣油加氢+催化裂化组合装置的原料为渣油。但延迟焦化的渣油和渣油加氢装置的原料渣油在质量上有些差别，渣油加氢的进料渣油对残碳、重金属及粘度指标有要求，而延迟焦化对渣油的质量要求较少。3.2 产品方案早期的催化裂化装置主要以生产液化气、汽油为目标产品，近年来，随着化工市场的迅速发展，出现了以重油M100为原料生产丙烯和汽油的催化裂化装置，催化裂化装置产品结构由燃料型向炼油化工一体化转变。催化裂化装置原料组成按80%蜡油、20%减压渣油，产品收率及消耗按照中国石化2008年平均水平计算，物料流程图见图5。图5 催化裂化方案物料流程图加氢裂化装置将减压蜡油轻质化，生产化工轻油（轻石脑油和重整重石脑油）、航空煤油、柴油和加氢裂化尾油（做乙烯装置裂解料或白油料，也有作为催化裂化原料的），各企业根据自身需求在产品收率上有些调整，目前有向炼油化工一体化的倾向。加氢裂化的物料流程如图6。图6 加氢裂化方案物料流程图由图5、图6可见催化裂化装置成品油贡献率高，加氢裂化装置对化工原料的贡献率高。从液体产品收率看，在相同的进料组成条件下，加氢裂化的液体产品收率高于催化裂化。延迟焦化的产品为焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油，产品经加氢精制后分别作为乙烯裂解料或重整原料，柴油作为产品出厂，加氢蜡油作为催化裂化进料或加氢裂化原料。物料流程图如图7。图7 延迟焦化方案物料流程图渣油加氢重油催化裂化组合工艺为渣油加氢工艺的典型流程13。渣油加氢的产品主要为催化裂化提供原料，最终生产汽油等产品。渣油加氢方案产品方案见图8。为提高催化柴油十六烷值，在渣油加氢装置内增设柴油加氢改质反应器4,低压分离器、分馏塔、汽提塔共用。催化裂化的循环油与渣油原料一起加氢。图8 渣油加氢方案物料流程图由图7、图8可见，延迟焦化方案的化工原料（包括丙烯、丙烷、加氢石脑油）收率高于渣油加氢方案，而渣油加氢方案的成品油收率高于延迟焦化方案。4 技术经济评价对比讨论重油加工方案的经济性由来已久，尤其是关于重油加工方案的比较与技术经济研究46，在重油加工的组合工艺方面也有人进行过研究13，对于重油加工的前景看好，但没有明确结果缺少不同加工方案的价格平衡点。研究汽柴油生产方案的目标就是在重油加工方案中找到成本较低的汽柴油组合方案。4.1 主要价格数据的确定有人研究过国内外汽油、柴油价格差7，在考虑了国内汽油与国外汽油的品质差和年底的油价补贴后，国内外的汽、柴油价格差在2000元/t以下。为便于考察国内外成品油价差对项目的影响，各方案的技术经济比较时，考虑到国内汽柴油价格未完全与国际接轨，经济评价所采用的汽柴油价格按照三地（新加坡、纽约和鹿特丹）均价计算。由图1和图2可见，采用国际价格计算出的项目评价结果较能真实反映市场的价值取向。原料油及装置产品价格均按照同一时期的国际或国内价格计算，其中：石脑油参照国内和国际价格，液化气、蜡油、燃料油、丙烯及汽油调和组份均参照国内价格，氢气价格参照煤化工和天然气制氢的平均价格，装置投资、贷款利率按照当前价格计算，装置消耗水平按照中石化2008年平均消耗水平计算。经济评价采用的价格均为税后价，成品油国际市场价按照三地当期FOB平均价格另加增值税和消费税，渣油按照新加坡油品市场燃料油2#380cst FOB价另加增值税，国内成品油价格按照北京市和江苏南京市场的批发价，其他费用均按照中国石化集团经济技术研究院编制的项目可行性研究技术经济参数与数据2009版计算。4.2 经济评价结果技术经济评价比较的指标较多，从资源利用价值角度看有吨油利润；从投资角度有内部收益率、净现值、投资回收期；对于相同原料、不同产品结构、不同投资额的方案比较时，还有增量投资收益率等。表1为按照2004年8月价格计算出的四个方案的主要技术经济指标。表1 技术经济指标比较序号指标名称单位催化裂化加氢裂化延迟焦化渣油加氢1新增总投资万元86499 86057 116376 253259 1.1其中：建设投资万元57429 54878 82053 204438 1.2 建设期利息万元7193 7171 9602 20861 1.3流动资金万元21878 24008 24721 27960 2筹资额万元71185 69252 99071 233687 3销售收入万元587655 520351 647470 872441 4总成本万元351688 389284 399390 457921 5营业税金及附加万元11087817445 47848 148646 6利润总额万元9450692128 161477 203114 7所得税万元2378922995 40308 50721 8税后利润万元7071869132 121170 152393 9单位加工费(不含期间费)元/吨143.17120.44 113.35 290.50 10单位现金操作成本元/吨153.02129.94 113.06 255.16 11单位完全操作成本元/吨188.43 163.64 143.86 329.44 12吨油利润元/吨589.05567.59 618.59 768.15 13新增贷款偿还期年3.1953.164 2.899 3.463 14净现值（折现率13）14.1所得税后万元326249 322488 577780 680456 14.2所得税前万元446344 441174 786050 941720 15财务内部收益率15.1所得税后%73.45 75.93 88.16 55.75 15.2所得税前%90.60 93.96 108.34 68.57 16投资回收期年3.09 3.05 2.80 3.36 对不同时间段的价格分别进行计算,将得到一组数据,从而分析出在不同时期、不同价格条件下各种加工方案的经济性。催化裂化、延迟焦化、渣油加氢和加氢裂化均可以产柴油或汽油，用什么样的原料、采用何种工艺路线以获得廉价的汽柴油。从经济角度看，也就是比较各方案的汽、柴油生产成本。对于单一产品方案的成本比较相对容易，只要将固定成本加上可变成本即可得到边际成本；或按照边际成本加上一定的利润（按照社会或行业平均投资收益率确定利润）。因为，企业在为社会提供产品的同时必须要有利润，否则企业不能得到持续的发展。就作者个人意见，如果企业的产品都以成本价销售，政府的税收就会减少，不能以少纳税为基础评价项目对社会的贡献。因此在各种税费不调整、企业投资收益满足社会（或行业）基准投资收益率的情况下，计算出的成本才是企业可接受的成本。根据利益均衡原则，按照国际市场价格计算，将表1中各方案的税后利润按照产品销售份额进行分配（不能把所有的利润全部让给汽、柴油降价），即可计算出各方案的汽油、柴油成本价格。各方案的汽油生产成本比较见图9，柴油生产成本比较见图10。图9 不同方案的汽油成本价由图9可见，以纯蜡油为原料的催化汽油成本高于掺渣催化裂化,渣油加氢方案的汽油成本相对较低,随着环保要求的提高,渣油加氢方案的汽油成本优势日趋明显。从图1和图9还可发现，在2008年10月前各方案的汽油成本价均低于国际价格，亦即说明在此之前催化裂化有利可图； 2009年112月国际汽油价格大多处于成本线以下，催化裂化无利可图，甚至亏损，为稳定国内市场，国内汽油价格未同步下调，从而保证了市场的供应。图10 不同方案的柴油成本价由图10可见，加氢裂化所产的柴油成本最高，催化柴油（含渣油加氢方案、蜡油催化和蜡油掺渣催化裂化方案）的柴油生产成本最低。但是，蜡油催化裂化和渣油加氢方案所产柴油的十六烷值只有29-40，延迟焦化柴油、直馏柴油加氢精制后的十六烷值一般为50-52，加氢裂化柴油的十六烷值可以达到55-60，从品质上看，加氢裂化柴油略高一筹。催化裂化、重油催化柴油如要达到出厂标准，必须用高十六烷值的柴油组分调和，加氢裂化柴油是最理想的调和组分。当然，也有人提出采用柴油加氢改质的方案提高重油催化的柴油质量4，在本项目中，重油催化柴油经加氢改质后十六烷值可提高到40-42。以2008年全年平均数据计算，渣油加氢方案的柴油调入加氢裂化柴油后的成本为7070元/t，焦化方案的柴油成本为7463元/吨，按照直馏柴油、焦化柴油、催化柴油等各柴油组份加权平均后的成本价为6694元/吨，略低于江苏南京市场的柴油批发价7184元/吨，也就是说，2008年生产柴油仍有少量利润。如果炼油企业的重油加工装置不足、柴油中的直馏柴油或加氢裂化柴油比例过高，其柴油加权平均成本将高于6694元/t。国际市场柴油价格基本上反映了柴油的加权平均生产成本。当然，渣油加氢的投资收益与装置投资密切相关，近几年来，随着国内设备制造水平提高，渣油加氢装置的设备国产化率提高，渣油加氢处理技术在设计和运行等方面取得实质性进展 810，装置投资较2003年下降了40%左右，投资回报率有所提高，渣油加氢方案的新增借款偿还期与延迟焦化方案更接近。通过近两年的数据计算结果看，两个方案的财务评价数据相互交织。随着环保排放标准日益提高、原油价格总体看涨，渣油加氢方案的前景看好，渣油加氢技术要在经济上彻底超过延迟焦化仍需要多方面的努力。5 建议与结论5.1 建议（1）转变投资观念。原油价格逐年上涨，而且有加快上涨的趋势，今后几年，原油价格已基本不可能再回到70美元/桶以下。原油价格提高后，炼油装置需要由资源型向资本型转变，实现资源综合利用、提升产品附加值。加工流程越长、单位投资额增加，增加投资是为了更好地节约有限的自然资源。（2）资源综合利用是精细化炼油的有效途径。原油加工流程越长，单位能耗越高，这不符合当前“节能减排”的要求，但如果加氢尾气回收氢气(而不是当燃料)、催化焦化干气回收乙烯和乙烷、催化焦化液化气回收丙烯和丙烷后再将C4深加工，经过上述这些加工过程后，干气、液化气的实际价值得到进一步提升，对于相同的产品（如氢气、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷）上述回收工艺要比其他工艺的消耗要省，从消耗的社会资源总量来说，综合利用还是经济的。经计算，在原油价格高于50美元/桶时，加氢裂化与蜡油催化裂化相比、渣油加氢方案与延迟焦化方案相比，税前利润增加率均超过能耗增加率，从节能减排角度看，加氢裂化方案和渣油加氢方案优于催化裂化和延迟焦化方案。（3）多方案搭配，有利于提高装置操作灵活性。渣油加氢的柴油成本较低，但催化柴油十六烷值较低，为满足柴油质量要求，需要加氢裂化等高质量柴油来调和方能出厂。目前我国的蜡油大部分在催化裂化加工、渣油大部分在延迟焦化加工。渣油加氢和加氢裂化组合方案的柴油成本比焦化柴油成本低180-400元/t。建设渣油加氢时必须考虑调和柴油的来源。（4）炼油化工一体化更有利于提高石油资源利用率、创造出更高的经济价值。无论是渣油还是加氢裂化都需要氢气，氢气价格直接关系到各方案的效益。国内众多企业选择催化和焦化方案，有些企业就是由于炼油化工不配套造成的。我国的乙烯、PX产量很大，每年所需的化工轻油相当可观，为避免炼油与化工争石脑油资源的局面，乙烯装置所需裂解原料向两端发展多考虑C3、C 4、轻石脑油等轻组分和加氢裂化尾油等重组分，蜡油重点保证加氢裂化进料，催化裂化则安排低硫重油(包括加氢渣油)，石脑油主要进重整。催化裂化副产的乙烷、乙烯、丙烷和丙烯均可进乙烯装置精制，乙烯装置和重整装置副产的氢气进炼油装置，从而实现资源的综合利用。5.2 结论根据以上计算分析可以得出以下结论：（1）从资源利用效率看，加氢方案的资源利用率较高：渣油加氢和延迟焦化方案的液收（含液化气、丙烯及油品）分别为75.04%和66.17%，加氢裂化和催化裂化的总液收分别为95.62%和82.81%。（2）从长远看，国内今后对成品油的需求将出现较大幅度增长，国内汽油、柴油价格也迟早要与国际市场接轨，因此，建设渣油加氢和重油催化裂化装置是解决低成本成品油、满足市场需求的