王瑞麗

天然氣綜合利用的技術經濟分析

王瑞麗

中國石化洛陽分公司

洛陽分公司目前將高附加值產品補入干氣及燃料油系統(tǒng)，來保證裝置用氫氣及燃料系統(tǒng)的平衡。本文通過對洛陽分公司目前燃料消耗現(xiàn)狀的分析，提出天然氣綜合利用的途徑和可行性，闡明了天然氣綜合利用后產生的經濟效益是可觀的。

燃料消耗現(xiàn)狀

洛陽分公司制氫原料和工藝燃料消耗主要是裝置自產干氣，不足部分以燃料油補充。目前分公司燃料氣產量約為39367Nm3/h。其中4636Nm3/h由液化氣補充提供，其余部分主要來自兩套催化、新柴油加氫、蠟油加氫及焦化等五套裝置產約34000Nm3/h，占總產量的87%。分公司燃料氣消耗主要集中在常減壓、重整、制氫、焦化及芳烴裝置，五套裝置消耗約35164Nm3/h，占燃料氣總耗量的87%。

油品質量升級改造工程完成后，工藝用燃料量增加，而兩套催化裝置由重油催化變?yōu)橄炗痛呋?，干氣產率降低，造成燃料不平衡度增加。隨著2010年10月15日260萬t/a新柴油加氫裝置的投入運行，4萬m3/h制氫裝置也同步投入運行，目前負荷率保持在30%左右，制氫裝置的投入運行，需多消耗干氣3.05萬t/a，使燃料不平衡度進一步增加（詳見表1）。

高附加值產品平衡燃料情況

為保證氫平衡及燃料系統(tǒng)平衡，2010年1～9月份每月瓦斯管網(wǎng)及燃料油系統(tǒng)中需補入一定量的液化氣、加氫蠟油、拔頭輕油漿、石腦油等高附加值產品，這些燃料的補入影響高附加值產品收率約1個百分點。補入情況如表2所示：

天然氣利用改造項目技術經濟分析

1.天然氣利用的必要性

天然氣是優(yōu)質的制氫原料，也是清潔的工業(yè)用燃料氣。中國石化榆林-濟南天然氣管線將于2010年底投用，目前安陽-洛陽天然氣長輸管道正在建設，設計輸量15億m3/a，在洛陽分公司東北方向約2公里處建設分輸站，并為洛陽分公司公司預留了下載口，這為洛陽分公司利用天然氣資源創(chuàng)造了有利條件。若采用天然氣作為洛陽分公司制氫裝置原料，并補充工藝用燃料不足，可降低裝置能耗及生產成本。因此，實施天然氣綜合利用改造項目，將天然氣用于制氫和補充裝置工藝用燃料，是十分必要的。按照2011年6月份原料價格測算，使用天然氣后全年可降低制氫及燃料系統(tǒng)毛成本11146萬元。

毛成本=補充的非干氣物料折合成液化氣的量×液化氣的單價-補充的非干氣物料折合成天然氣的量×天然氣的單價

其中：液化氣的量=89960t/a

液化氣的單價=4382元/t

天然氣的量=82962t/a

天然氣的單價=3408元/t

2.洛陽分公司對天然氣的需求量

天然氣熱值約是液化氣熱值的三分之一（以體積計，天然氣的熱值為37.6MJ/m3,液化氣的熱值約為108.4MJ/m3）。由于本項目實施后以燒干氣為主，不足部分可補充天然氣，所以燃燒管路設計以天然氣參數(shù)為準。按各種非干氣燃料與天然氣的質量熱值比計算停補非干氣燃料后所需的天然氣需求量（氫氣供需處于平衡狀態(tài)）如表3所示：

根據(jù)上述計算過程，可以確定近期（明年）天然氣需求量為1.1564億Nm3/a。

隨著原油硫性質劣質化和裝置加工量的提高，及成品油質量升級的要求，氫氣需求量會明顯攀升，對天然氣的需求也會相應日益增加，屆時需天然氣1.95億m3。考慮到企業(yè)今后的發(fā)展，項目按遠期達到3.0億Nm3/a進行規(guī)劃設計。

3.天然氣項目改造內容

項目內容包括天然氣長輸管道敷設、計量系統(tǒng)、緩沖罐設置等，以及廠區(qū)內部分燃料系統(tǒng)管網(wǎng)改造、聚酯車間熱媒爐的改造等。

管道自橫澗分輸站至分公司的天然氣管道埋地敷設，從洛陽分公司東北側進入廠區(qū)。進入廠區(qū)后，天然氣管道一路接入裝置干氣管網(wǎng)；另一路接入制氫裝置內天然氣緩沖罐。

天然氣管道工程實施的同時，洛陽分公司需對聚酯裝置三臺 50160MJ/h燃油熱媒爐進行燃氣改造，使用天然氣作為燃料，保證加熱爐平穩(wěn)運行，天然氣用量是5100Nm3/h。

經濟效益測算

目前我國的乙烯缺口還很大，隨著乙烯工業(yè)的快速發(fā)展，國內每年需要進口大量的乙烯下游衍生物。采用稀乙烯制乙苯技術可直接將干氣作為乙苯裝置的原料,資金投入明顯低于建設蒸汽裂解裝置與配套的乙苯裝置。可以達到以較少的資金投入利用稀乙烯的目的。

表3 停補非干氣燃料后所需的天然氣需求量

洛陽分公司催化干氣中乙烯資源量十分可觀，兩套催化裝置每年可產干氣約9萬噸，其中乙烯含量約1.4萬噸。但是目前將干氣僅作為燃料使用，使乙烯資源白白燒掉，十分可惜。

天然氣改造項目實施后，用天然氣來代替干氣作為裝置用燃料，然后利用干氣中的乙烯和苯烴化制備乙苯，再將乙苯絕熱負壓脫氫制苯乙烯。這樣就充分利用煉廠干氣中的乙烯資源，是提高資源利用率，降低企業(yè)的生產成本和增加企業(yè)經濟效益的一條有效途徑。

根據(jù)兩套催化干氣中乙烯的含量及洛陽分公司發(fā)展規(guī)劃，乙苯—苯乙烯裝置的規(guī)?？砂?萬噸/年考慮。參照近期計劃新建同等規(guī)模的乙苯—苯乙烯裝置投資情況，新建8萬噸/年乙苯—苯乙烯裝置為4億～5億元。預測經濟效益：財務內部收益率(稅后)10.39%；投資回收期8.61年；年均銷售收入82220萬元；凈利潤3976萬元。

天然氣改造后干氣的再利用建議

經初步測算，整個項目投資約為2908萬元。本項目引入天然氣，替代高附加值的液態(tài)烴、石腦油等燃料或制氫原料。非贏利性獨立企業(yè)項目，其經濟效益與分公司的整體效益融為一體，不適于進行獨立經濟效益評價。但為體現(xiàn)其重要性及經濟可行性，對其按“項目有無法”，即將新增的項目投資帶來的成本節(jié)約值作為項目的經濟效益來進行經濟評價。

洛陽分公司近期天然氣需求量為1.1564億Nm3/a，可等熱值替代液化氣、石腦油、加氫蠟油、拔頭輕油漿等高附加值產品或中間產品。經濟效益可按替代前后的成本節(jié)約值計算。

根據(jù)經濟效益計算及相關基本數(shù)據(jù)，本項目實施后可節(jié)約成本11145萬元/年，所得稅后內部收益率為293.9%，財務凈現(xiàn)值43890.4萬元，投資回收期1.3年。各項指標優(yōu)于行業(yè)基準水平，項目實施后有較大的經濟效益。

綜上所述，實施天然氣綜合利用改造項目，近期可以替代高附加值的液態(tài)烴、石腦油等燃料或制氫原料，改變洛陽分公司燃料不平衡現(xiàn)狀，可節(jié)約成本11145萬元/年；遠期可考慮應用天然氣替代干氣作為消耗燃料，使節(jié)余的干氣用于發(fā)展乙苯—苯乙烯等化工裝置，也可產生較為可觀的經濟效益，因此，該項目的實施對于洛陽分公司的發(fā)展十分有利。