炼油专业达标体系及装置竞赛考核方法

彭 岩

（中国石化集团经济技术研究院有限公司，北京 100029）

1 专业达标和装置竞赛考核对炼油企业的重要性

炼油专业达标是炼油企业必不可少的综合性管理工作，涉及工艺技术管理、生产管理、设备管理、安全环保管理等多个方面，是衡量炼油企业各项技术经济指标的“晴雨表”。在炼油专业达标的基础上进行炼油专业竞赛，可以促进达标企业之间的“比学赶帮超”，引导企业调整产品结构，降低排放，实现增效目标[1]。不同时期产品市场变化不定，专业达标可以借助其灵活的指标设置，通过不断调整实现对市场的贴合，以有利于企业实现效益最佳化[2]。以目的产品价值量为例，可通过适当增加目的产品指标的权重，同时调整指标结构，以利于紧贴市场，与产品结构调整目标相一致。化工型炼油是石化行业的未来发展方向，下一步也可考虑将炼油干气中提纯的乙烯、富乙烷气等产品纳入目的产品价值量增加值范畴，以引导各企业立足自身生产工艺，实现目的产品价值最大化[3]。

炼油装置竞赛考核是为了提高炼油主要生产装置长周期运行水平，降低物耗能耗；提升装置技术经济指标和目的产品收率，赶超国际先进，实现“安稳长满优”运行。本文对当前装置竞赛的考核规则进行优化和测算对比，根据市场情况和技术特点进行调整，并对重点装置进行测算，改进和测算结果可对企业的达标对标和竞赛体系建设提供指导和参考，以促进炼油技术经济指标持续提升，实现装置提质增效。

2 装置竞赛考核指标的改进与测算

装置竞赛分为基础考核和装置专项考核两大部分，基础考核包括能耗指标项和装置平稳运行情况等基础指标，专项考核则涵盖了反映各装置操作和运行特点的专项指标。本文以能耗类和效益类为例分别列举了典型装置考核指标的改进、测算过程及研究结果。

2.1 能耗考核指标

炼厂产品生产过程中消耗相当多的能量，而这些能量主要来自石油及其产品本身。通过对各类装置的能耗指标加以考核，在同类装置之间对比，可为炼厂的节能降耗提供参考和优化方向，以充分利用资源增加石油产品，降低生产成本。然而，随着技术发展与进步，部分装置能耗指标可能与装置实际情况不相符，指标设置有待改进以提高其合理性。本节列举了催化裂化装置的能耗项考核指标的修改及测算情况。

催化裂化装置是炼厂重油轻质化的核心装置。从近几年的国内外汽油池的构成看，我国汽油超过70%是由催化裂化装置供应。传统催化裂化装置原料是重质馏分油，如直馏减压馏分油（VGO）。由于对轻质油品的需求不断增长和技术进步，一些重质油和渣油也作为催化裂化原料，即重油催化裂化。在我国，对于没有固定床渣油加氢的炼厂，要提高重油转化率，通常要通过焦化装置或重油催化装置来增加重油的深加工能力，由于焦化装置效益较差，重油催化就显得尤为重要[4]。然而，用重油作原料的装置能耗明显高于蜡油，其差异主要表现在焦炭产率上。催化装置焦炭产率通常为5%～7%，原料中掺入渣油时则高达8%～10%，积炭附在催化剂表面，必须烧去以使催化剂再生，由于再生部分反应热的绝对值远大于反应部分，因此再生过程能耗占催化装置整体的80%以上，是影响催化装置能耗的重要因素。重油催化装置反应生焦率大幅提高可导致再生系统排烟能耗增加，烟气带出能量增大，再生部分设备及烟道散热耗能增加以及内外取热设备换热时的热量损失增加等。据有关资料统计，生焦率每增加1个百分点，装置能耗增加41.87～126.00 MJ/t[5]。

当前催化装置能耗项考核指标为“能耗/10＋加工损失”，计算时全部无量纲化处理，下同。2018年实际装置数据考核的部分结果见表1。由表1可知，排名靠前的普遍为掺渣量较低的装置。掺渣量高的装置排名大部分靠后，说明掺渣量差异较大的装置在当前考核标准下不具备可比性。而加工重质原料油，如常压重油、脱沥青油等可以提高轻质燃料产量，获得较大的经济效益，更符合当下原油和产品的趋势。因此需调整考核标准，以体现出不同掺渣量的重油催化装置和蜡油催化装置各自的特点和差异性，增加考核的公平性。

表1 2018年催化裂化装置考核部分结果

由于残炭与生焦关联性较大，间接影响能耗，而残炭在重油催化和蜡油催化装置中有明显差别。因此在能耗项中增加残炭关联，将考核指标修改为“能耗/（10×残炭）＋损失”，由2018年实际数据测算得出的部分结果见表2。

表2 催化裂化装置能耗项初次修改部分测算结果

续表

由表2可知，直接增加残炭关联后，排名靠前的多数为重油催化装置，末位基本为蜡油催化装置，且两类装置排名变动非常大，原因在于重油催化和蜡油催化装置进料残炭数量差异较大（见图1）。因此，直接将残炭作为能耗指标修正系数的方案对指标影响过大，同样使结果不具备合理性。

为了体现残炭差异，同时使测算结果分布更合理，需要对考核标准作进一步修改。影响生焦的因素包括残炭、重金属含量、催化剂性能等，其中，残炭的影响最大，且残炭、焦炭产率和装置能耗三者数量基本呈正相关，将其简化为线性关系。由装置实际残炭值和实际能耗初步拟合得到两者线性关系式，将前5组和后5组数据作为极端值去除，再将剩余有效数据组拟合得到校正能耗公式，根据校正公式求得各企业实际残炭值所对应的能耗，定义为标准能耗。将企业实际能耗与标准能耗作差，得到的能耗差作为企业能耗指标的判据和表现形式，数值越低表明企业能耗指标越好，装置先进性和生产管理水平越高。如图2所示，图中圆点代表不同装置，点A（5.72，46）代表A装置的实际残炭值为5.72%，实际能耗为46千克标油/吨。根据校正公式“y＝1.218 4x＋43.329”计算得到标准能耗为53.85千克标油/吨，能耗差为–7.85千克标油/吨，如图中红色虚线所示，说明A装置实际能耗表现优于标准能耗。

在此考核标准下，由2018年实际数据测算得出的部分结果见表3。

表3 能耗差判据标准下企业催化裂化装置测算结果

由测算结果可知，较上一种修改方案各企业装置排名变化幅度大幅减少，在合理范围内，如天津石化装置为蜡油催化装置，排名下降了8位，上海石化2#装置为重油催化装置，排名上升了6位，表明此修改方法既考量了残炭差异给生焦和能耗损失带来的影响，又平衡了重油催化和蜡油催化装置的排名分布，且在合理变动范围内，测算结果具备有效性与合理性。

2.2 效益考核指标

效益考核主要基于不同装置的技术经济指标和操作条件，通过指标考核对比，有助于各企业间相互比较，找差距、补短板，进一步作出提质增效的方案。随着对装置运行指标要求的不断提升，要全面反映装置性能，需要不断完善效益考核指标。本节以渣油加氢装置为例进行说明。

渣油加氢是重质油深度加工的重要手段，主要目的是使渣油和氢气发生化学反应，脱除渣油中的硫、氮、重金属等杂质，改善油品性能；同时使重油轻质化，增产中间馏分油，为催化裂化、加氢裂化等下游加工装置提供合格原料，是炼厂中重要的二次加工装置。渣油加工决定了炼厂的产品结构，轻油收率和经济效益，同时还直接影响环境保护等社会效益，因此在装置生产过程中，氢气利用效率、杂质综合脱除率等专项指标对渣油加氢装置尤为重要[6]。

1）氢气利用效率

氢耗量对加氢装置的经济性有很大影响，是其重要的性能评价指标。当前对氢气利用率的考核指标为“加氢渣油量/（减渣量＋新氢耗量）”，比值越高的装置氢气利用效率越好。然而在此方法中，仅对消耗一定量新鲜氢气时的渣油加氢处理量进行考量，并未考虑渣油加氢前后的性质变化情况。因此，为了综合考量渣油处理量和处理效果，将氢气利用率判据修改为：

其中，氢耗比为新氢耗量与原料处理量的质量比，表征一定新氢耗量下的渣油处理能力，原料渣油密度与加氢渣油密度作差，表征装置的渣油处理效果。该判据计算数值越高，表明氢气利用率越高。

改进后的氢气利用率部分测算结果见表4，与当前方案对比，进出料渣油密度差较大的企业排名上升，与预期结果一致，变动在合理范围内，证明该修改方法具备合理性和有效性。

表4 渣油加氢装置校正氢气利用率部分测算结果

2）综合脱除率

由于硫、氮、金属等杂质会严重影响下游催化等装置的催化剂活性，因此渣油加氢装置的杂质脱除效果也是一项重要考核指标。当前杂质综合脱除率的考核方法为“（脱硫率＋脱氮率＋脱金属率＋脱残碳率）/4”。该判据虽然综合考量了各项关键杂质的脱除效果，但是忽略了反应器内操作条件的影响。其中，体积空速是反应器的重要操作条件，工业反应中转化率的控制也主要通过空速的控制来实现。在空速较低时，烯烃饱和率、脱氮率和脱硫率等指标都会有所提高。然而空速也反映装置的处理能力，工业上希望采用较高的空速。不同装置的体积空速有差别，在综合脱除率高、空速较低的情况下，虽然脱除效果得到保证，但降低了装置处理能力，不能全面反映装置性能[7]。因此，在该判据中对体积空速的影响进行校正，根据反应动力学公式，在空速较低时，反应转化率近似与空速呈负相关，由此以体积空速为0.20 h-1的渣油加氢装置为基准，设定校正脱除率为：

在此考核标准下，空速高、脱除率高的装置有更好的指标结果。部分测算结果和前后排名对比列于表5。部分空速较低的企业排名略有下降，与预期结果一致，且变动幅度在合理范围内，证明该校正具备合理性和有效性。

表5 渣油加氢装置校正综合脱除率部分测算结果

3 结论与建议

本文在中国石化现有炼油达标体系的基础上，突出效益导向和产品结构调整导向，结合当前资源、市场情况，收集分析炼油专业数据和炼油装置关键指标数值，并通过调研和数据测算，完善装置竞赛考核体系，改进和测算结果可进一步应用于总部的达标对标管理工作中，为中国石化顺应行业环境变化，激励炼油装置生产操作精细化以及炼油板块的提质增效提供支撑。

开展专业达标竞赛可以促进炼油企业在基础工作、稳定运行、质量管理、降本减费等方面抓实抓牢，持续提升经营水平和核心竞争能力。装置竞赛有利于推动各企业做好结构调整和生产优化措施，装置节能降耗，落实安全平稳长周期生产，提升和改进生产管理水平。炼油企业应与时俱进，紧贴炼油上下游市场变化规律、装置特点和技术发展情况，不断改进达标和竞赛体系，使其更加科学、公平、完善，以促进企业管理、生产效益和装置运行水平的提升，实现高质量发展。