SPYRO在烯烃原料生产方案测算中的应用

第27卷第1期石油化工技术与经济2011年2月Technology & Economics in Petrochemicals●19.SPYRO在烯烃原料生产方案测算中的应用倪卫高(中国石化上海石油化工股份有限公司,200540)摘要:文章对SPYRO裂解模拟软件在石化企业烯烃生产原料优化方案测算中的应用进行了比较探度的概括分析。结合该软件在上海石化的实际应用,认为在劣质化原油加工份额不断增加的趋势下,SPYRO裂.解模拟软件有助于石化企业在烯烃生产原料优化选择、生产计划合理安排、原油加工生产效益比较等方面为企业相关决策者提供有效地帮助。关键词: SPYRO软件 烯烃裂解模拟计算应用文章编号: 1674- 1099 (2011)01 -0019-05中图分类号:TQ203.8 文献标识码: A随着近几年来炼油企业加工重质化、劣质化下列相关因素:一是原料选择;二是炉子控制; .原油的趋势不断加大,目前乙烯裂解原料(石脑三是生产计划和优化;四是裂解炉管的设计和油、煤柴油和加氢尾油等)的性质也在逐渐变差。改进。石脑油、煤柴油中链烷烃(P)质量分数与劣质化使用SPYRO软件可以对乙烯裂解过程中许多前的2005年上半年平均值相比呈逐年下降趋势。复杂工艺参数进行评估并且对于裂解工艺可以提加氢尾油的芳烃指数值( BMCI)逐年上升,加氢尾供有价值的信息,从而可明显地减少操作费用,是油( HVGO)裂解性能逐年下降”。故拓展裂解原适合烯烃装置经理、工程师和研发以及财务人员使料范围,选择优质的裂解原料,优化生产计划和工用的实用工具。通过模拟炉管性能，SPYRO有助艺参数,以获得双烯收率最大化是烯烃生产中的于对裂解炉的蒸汽裂解工艺进行最大程度的控制,重要工作之一。可以对任何裂解原料或混合原料(共裂解)提供裂每个新的生产方案实施之前必须做好充分的解产物分布、炉子性能、结焦速率等准确详细的分可行性研究和效益的测算和比较,而生产方案财析,弥补了经验估算的不足。务测算和比较的前提主要是目标原料所能提供的裂解产物分布情况。在生产装置运行条件变化不1 SPYRO 在烯烃生产中的应用大的状态下，裂解产物的分布情况将直接影响企.1 原料选择中的应用业效益。在以往,方案比较中的裂解产物分布是以中国石化上海石油化工股份有限公司(以由技术人员通过经验估算而产生,由于同一名称下简称:上海石化)为例,由于加工重质化、劣质的原料可能来自不同产地或厂家,其组分不尽相化原油的趋势不断加大,石脑油中的链烷烃质量同,因而估算出来的裂解产物往往与实际生产中分数由 69. 38%下降到64. 40% ,煤柴油中的链烷的数据偏离较大。烃质量分数由47. 90%下降到43.28% ,加氢尾油SPYRO软件是一款乙烯裂解模拟计算软的芳烃指数值逐年上升,故乙烯裂解原料的性质件,是基于物理反应的计算机模型,其中动力学逐渐变差 ,双烯收率也不高(2008年1" 乙烯为方程超过2 000个反应式(HVCO更是超过44. 778% ,2*乙烯为45. 276%)。因此,上海石化3 000个) ,表达对到C2s(HVGO到C2)的烃类在2008年和2009年对乙烯裂解原料的选择和拓热分解的基本链反应机理。该软件适用于现有.展方面.上做了大量的优化工作,其中就充分利用的所有操作和设计条件,原料包括了从乙烷到终馏点为350 C(ASTM D-86)的馏出物。另外，收稿日期:2010-12 -04。.SPYRO还可对终馏点为550 C( ASTM D- 86)的作者简介:倪卫高,男,1965年出生,本科,会计师,从事炼化重柴油进行模拟计算。SPYRO 软件有助于确定财务椟算和财务管理工作。石油化工技术与经济第27卷第1期●20.Technology & Economics in Petrochemicals2011年2月了SPYRO软件的功能。源,追求资源的最大回报率,计划将其利用作为乙1.1.1 外购原料的选用.烯裂解原料。同样首先利用SPYR0软件对芳烃某公司是从事液化气(LPG)进口、国内贸易、干气进行模拟分析以判断是否采用。储存、销售的专业性公司,具有长期供货的能力，采集该部分千气的性质数据,以SRT-II型其提供给上海石化的LPG可以作为乙烯裂解的.炉为模拟炉型针对不同的炉子出口温度(COT)条原料。但最终是否用作乙烯裂解原料,还要计算件进行了模拟裂解后得到表2的结果。经济效益。用SPYRO软件即可进行模拟计算。表2芳烃千气不同条件模拟裂解产品分布%以1 t LPG投人为核算基准,根据2008年11月coT/C的产品价格体系(不含税价)计算,产品分布以项目85060SRT - II型炉( COT:855 C )进行SPYRO模拟裂氢气2.08 2.13 2.18 2. 23解分析,模拟结果见表1。甲烷21.59 22.25 22.91 23. s5表1 LPG 投入产出比较乙炔0.48 0.55 0.61 0.69乙烯35.84 37.02 38.13 39. 16单价/成本或数量/t(元州产出/元乙烷14.8214.01 13.21 12. 39丙炔0.290.30 0. 300.30成本3641.28丙二烯0.19 0.20 0.20 0. 20原材料成本3 008.853 008. 85丙烯8.52吨原料加工费用632. 43丙烷5.82 5.05 4.34 3.70其他产出(除乙烯部分)2 047.45乙烯基乙炔0.040.07烷0.2373 2 136. 75507. 05丁二烯1.75 1.87 1.98 2.09丙0.1550 3 010.00466. 55丁烯2. 191.801.61液化气(LPG)0.0822 3 008.85丁烷0.77 0.60 0.47 0.35乙烯产出(估算成本)0.3919 4 066.931 593.83裂解汽油3.534.25表中产出(除乙烯部分)的单价与产值参照乙烯焦油0.50 0.57 0.67 0.77-氧化碳0.090.09 0.090.10实际市场价格并计算而来,总投人成本在剔除这部分价值后的剩余,即为产出乙烯的总成本,并以二氧化碳0.02 0.01 0.01 0. 02合计100此计算得出产出乙烯的单位成本。乙烯单程收率+丙烯收率45.84 46.56 47.17 47. 68从表中可看出,这种LPG的双烯收率为双烯收率58.0958.258.22 58. 1454. 69% (数量即为模拟裂解的产品分布),有利注:乙烯单程收率是指原料经过- - 次裂解而得到的乙烯比于装置双烯收率的提高。根据当时的价格体系和率;在实际生产中,乙炔和乙烷要进行多次循环裂解转化为乙烯;加工成本可以得出,乙烯生产成本为4 066.93元/t,双烯收率是指多次裂解后得到的乙烯、丙烯之和。如当时的市场乙烯销售价格高于此值则可以选模拟结果表明,理论上芳烃干气的双烯收率很用这种LPG作乙烯裂解原料,反之则不选。所高,当CoT为855 C ,双烯收率最高为58. 22%。以,SPYRO模拟裂解软件不但提供了双烯收率依从2009年2月开始,烯烃部将2°芳烃干气作据,还同时提供了产品性价比的参考,使得对原料为乙烯裂解原料,截止12月底共裂解芳烃干气的选择可以更加的科学。31829 t, 取得了很好的经济效益。所以SPYRO另一种计算方式,就是在- -定的价格体系下，的模拟结果为领导决策提供了可信的依据,并对以LPG与石脑油为原料所产出的产品分别计算装置实际操作起到了重要的指导作用,为2009年收人再扣除加工费差异后倒推原料差价，进行原双烯收率的提高作出了一定的贡献。料选择,基础也是SPYRO模拟裂解后的产品分布1.1.3 物料替换的判断数据。2009年9月,600 kVa对二甲苯( PX)新芳烃1.1.2企业物料资源的合理利用装置投料开车,产生了3.5 th的新芳烃装置干原炼化部2"芳烃干气是并网进入公司干气气,理论上烯烃生产又增加了一股优质裂解原料,管网作燃料气用的,为了合理利用公司的物料资但是否可行则需将此部分千气与石脑油进行技术第1期(2011)倪卫高. SPYRO在烯烃原料生产方案测算中的应用●21.经济分析对比。表3新芳烃干气与石腩油模拟裂解产品分布%根据这部分千气的性质,利用SPYRO模拟裂新芳烃干气石脑油项目解并与石脑油(NAP)进行了比较,以1 t原料投(COT:855 C) (COT:;838 C )人为核算基准,新芳烃千气以SL- I型炉(COT:氢气1.320.91855 C)石脑油以SL- I型炉(COT:838 C)进甲烷22.0515.30行了模拟裂解,模拟产品分布结果见表3。乙炔0.610.41从表中产品分布结果可见,新芳烃干气的双乙烯34.3827. 10烯收率比石脑油要高10. 39个百分点,如果投用乙烷4.893.46丙炔0.39则装置的技术经济指标可以得到一-定的改善。根据原料的产品分布,采用2009年9月内部丙二烯.0.350.27丙烯15.5513.74效益评价的价格进行了比较(为销售收人减去原丙烷3.81料成本,没有扣除变动费用和固定费用),其结果乙烯基乙炔0.070.06见表4。丁二烯4.62从上述计算结果可得:新芳烃干气作裂解料丁烯3.633.95时,产出减投人为1 104. 63元/;石脑油作裂解料丁烷2.450.18时,产出减投人为924.06元/t;扣除变动能耗差裂解汽油22.23异70元/t,则增加效益110.57元t。2009年12月乙烯焦袖0.796.87开始投用裂解新芳烃干气,经济效益增加明显。-氧化碳0. 100.09由此可见,利用炼化- -体化大企业的优势,合二氧化碳0.01理利用公司的物料资源,做好物料平衡工作,不仅合计100.00100. 00可以提高装置的技术经济指标水平,还可实现公乙烯单程收率+丙烯收率49.9340.84双烯收率54.3343. 9司效益最大化。表4新芳烃干气与石膪 油模拟裂解效益比较新芳烃干气.数量/1单价(不含税)/(元.-1) 成本或产出/元数量/单价(不含税)/(元.t少) 成本或产出/元投入(原料)4 1934 193.004 0704 070.00产出0. 99875 297.630.999 04 994.060. 387 86 4702 509. 070.301 964701 953. 290.013212 120159.980.009 1110.290.231 53 000694. 500. 1608482. 400. 155 56 8801 069. 840.1374945. 31效益.1 104. 63924. 06注:1)新芳烃干气价格參照LPC价格计算。1.2生产计划和优化中的应用供应量和裂解炉裂解能力,选择了BA - 103、根据炼油化工总体物料平衡,每年多出200 kt104.107(SRT-III型)和BA-111(GK-V型)作的轻石脑油,这部分轻石脑油是-种含正构烷烃为裂解轻石脑油量的裂解炉,主要以BA - 103和质量分数较高的原料,是优质的裂解原料。为此，BA-111为主。根据原料轻石脑油的性质用考虑将这部分轻石脑油不再作为调和汽油组分,SPYRO软件在GK-V型裂解炉上进行了模拟裂而直接供裂解炉进行裂解。解,模拟产品分布结果见表5。.由于上游装置能够稳定供应的轻石脑油量从模拟结果来看,当裂解炉COT为860 C时是20 ~25 Vh,2"烯烃裂解炉的原料裂解能力分可以达到最佳的双烯收率48. 42%。别是:CK-V型为25 Vh;GK- VI型为29 th;2008年8月底装置参考SPYRO软件模拟裂SRT- II型为22 Vh;SL-II型为45 th。根据解结果,增设了轻石脑油直送2*烯烃流程,使2*石油化工技术与经济第27卷第1期Technology & Economics in Petrochemicals2011年2月烯烃的一台裂解炉能单独裂解这部分轻石脑油。表中可以看出,原料投人中双烯收率高的比重有这样,一方面可以对轻石脑油裂解进行更为精确较大幅度的增加,2009年度双烯收率比2008年的深度控制,原料裂解更充分;另一方面可以根据度有明显提高的同时，经济效益也大辐上升。下游装置的需要,调整乙烯、丙烯的收率,争取最表6乙烯裂解分离装置投入产 出对比大的经济效益,有利于生产计划的安排和优化。2009年2008年实际生产数据表明,裂解轻石脑油的双烯收率比项目数量/t成本或产裂解石脑油增加0.52个百分点。2009年包括加出/万元氢Cs在内的轻石脑油投料量为155. 195 kt,占总投入1 229 4701 199 062投料量的5.2%,有效地提高了双烯收率。原材料2990654 999 1252914578 980 660表5轻石膪油不同条 件模拟裂解产品分布%液化气.203 01375 07889584 33 130COT/C5脑油1609 822549311 1 985431 677 479845 85055860 865其他1 177 819 374 736839 563270 051氢气0.96 0.98 1.011.04 1.07完全加工费230 345218 402甲烷18.7119.25 19.78 20.29 20. 801 317 7701 273 567乙炔0.47 0.52 0.580.65 0.72产品2975 843 1317770 2 895 965 1273 567乙婚27.0627.82 28.53 29.20 29. 82乙烯927 726540 625885 648516 105乙烷3.29 3.27 3. 253.21 3. 16丙烯(聚合级)378 439236 840368 139 230 394丙炔0.59 0.62 0.660.69 0.7:丙二烯0.39 0.41 0.430.45 0.46丙烯(化学级)71 28042 75662707 37 614丙烯17.8617.34 16.76 16.13 15. 45其他产品1598398 497549 1579471 489 454丙烷.0.39 0.38 0.360.35 0. 33裝置毛利88 30074 505乙烯基乙炔0.06 0.07 0.080.09 0. 10收率丁二烯4.494.55 4.58 4.61 4.61双烯收率,%46.0645. 17丁烯6.72 6.21 s. 715.214. 7产品总收率,%99.5099.36 ，丁烷3.23 2.76 2. 331.94 1.59裂解汽油14.11 13.94 13.83 13.79 13.82乙嬌焦油1.57 1.77 1.99 2.23 2. 483结束语一氧化碳0.090.10 0. 110.11 0.13在烯烃装置的原料选择、生产计划裂解炉操二氧化碳0.01 0.01 0.01 0.01 0. 01作控制优化中,SPYRO软件的应用可以起到很好合计100.00 100.00 100.00 100.00 100. 00的指导作用,即发挥炼化- -体化大企业的优势,合乙婚单程收*+4.92 45.16 4.29 4.33 4s.27理利用现有各种物料资源、做好物料优化平衡,有丙烯收率双烯收率47.93 48.20 48.36 48.42 48.37效提高了企业技术经济指标的水平。同时,该软件系统可以为生产优化方案的财务效益测算和比较提供数据支撑,避免了人为估算的误差,紧密结2综合效益反映以寻求提高双烯收率为出发点,经过大量的合生产实际状况,为决策层提供了准确的信息。原料优化工作,初步达到了多产高附加值产品、追另外,该软件的应用有利于优化工作的持续开展,求效益最大化的目的,从2009年与2008年数据不仅可以做好内部资源优化,也可以在外部市场对比(见表6)中可以发现,优化工作的重要性及上寻找资源提供支持,对企业追求经济效益最大化有着重大的指导意义。SPYRO 软件在今后的SPYRO软件在优化工作中的作用。前文所述原料均合并在上表原料项目中,计应用中还需根据实际设备技术状况(如技术升级算时2008年价格参照采用2009年平均价格;产等)进行参数修正,不断进行完善,才能发挥应有出产品总量中不包含自发蒸汽量、产出合计金额的作用。参考文献中已含自发蒸汽量金额、其他产品产出按各自单1张利军. 乙烯装置运行优化对策[J].石油化工技术与经济，价计算后汇总列示;装置毛利是综合性指标。从2008 ,24(6);1-4.第1期(2011)倪卫高. SPYRO在烯烃原料生产方案测算中的应用●23.Application of SPYRO in Evaluation of Olefin Material Production SchemeNi Weigao(SINOPEC Shanghai Petrocemical Co. ,ld. 200540)ABSTRACTIn - depth analysis was made on the application of SPYRO cracking analogue software in evaluation ofolefin production material optimized scheme for petrochemical enterprises. Connecting with the practicalapplication of this software in Shanghai Petrochemical Company Limited ,it holds that under the condition thatthe processing proportion of inferior crude oil is continuing increased , SPYRO software is helpful for decisionmakers of petrochemical enterprises in optimal selection of olefin production materials , rational arrangement ofproduction plan , and comparison of production effects of crude oil processing.Keywords: SPYRO, sofware , olefin , cracking , analogue calculation , applicationLummus获辽宁同益石化0CT/“Catofin”装置设计合约据PCN2010年10月6日报道,CB&I宣布旗Solvay拟在泰兴建环氧氯丙烷装置。据CW下的Lummus技术公司从辽宁同益石化公司接到2010年12月16日/PCN12月20-27日综合报合约,将负责设计OCT烯烃转换装置以及道,Solvay公司研究拟在中国泰兴经济开发区建“Catofin”脱氢装置。-套环氧氯丙烷生产装置。该装置初始产能为据悉这是同益石化总投资73亿元人民币在100 kVa,将采用Solvay的“Epicerol"专有技术,预辽宁抚顺建设的世界首套400 kVa液化石油气深计2013年投产。该装置的投产有利于满足中国加工联合装置中的- -部分。该装置建成后不仅可对环氧氯丙烷的快速增长需求(目前,中国对环减轻国内对进口基础化工原料的依赖程度,还能氧氯丙烷的需求量占到全球需求量的29% )。高效利用C,资源。除上述装置采用Lummus技据悉,Solvay的“Epicerol"技术以生物柴油生术外，下游的顺丁橡胶、丁基橡胶等核心生产装置产过程中的副产甘油为原料,是-项环保的工艺技将采用德国BASF和法国埃克森成熟工艺技术。术。目前“Epicerol"技术已取得38项专利技术,与该联合项目分为3期建设:-期200 kVa C。烯烃传统工艺比较, "Epicerol"工艺所用的氯及水减少转化制丙烯项己全面开工,定于2010年底竣工80% ~90% ,节省大量能源,废弃物排放减少70%投产;二期115 kV/a 异丁烷制异丁烯和125 kV/a以上。该技术已经在法国的一套20 kV/a装置上应正丁烷制丁二烯项目将于2011年9月竣工投产;用,此外也将于2011年在泰国的一套100 kU/a生.三期120 kU/a丁二烯制顺丁橡胶和100 kt/a异丁产装置上应用。目前, Solvay是全球第四大环氧烯制丁基橡胶将于2012年年底竣工投产,200 kU/a氯丙烷生产商,预计到2014年全球环氧氯丙烷的丙烯制丁辛醇项目2013年10月投产。生产将有四分之-将采用“ Epicerol"技术。由于国内炼油企业大幅扩产使液化石油气产Solvay公司看好亚洲急速增长的市场需求，能大幅增加,2010年,我国新增54.50MUa的炼已先后在泰国及中国建设装置,如今更加大了在油能力,如果按照液化气3%的产出率计算,将新华投资力度。2009年,Solvay公司在亚太地区的增液化石油气产能1.50~1.63 Mt/a。专家预测市场营业收入占其总营业收入的9%。国内液化石油气市场产能过剩已成定局。(李雅丽供稿)