煤制甲醇技术经济分析

1 煤制甲醇技术经济分析 甲醇生产所用原料主要有煤炭 焦炭 天然气 重油 石脑油 焦炉煤气 乙炔尾气等 我国 能源资源现状是缺油 少气 富煤 以煤为原料生产甲醇 合成氨是我国的主流 在今后一个相当 长的时期内不会有大的改变 天然气是生产甲醇 合成氨的清洁原料 具有投资少 能耗低 污染小的优势 世界甲醇生产 有 90 以上是以天然气为原料的 但在我国由于受天然气资源和价格的制约 国家已经限制用天然 气生产化工产品 优先用于城市作燃料 除特殊情况外 用天然气生产甲醇的可能性很小 近几年来世界市场石油价格猛涨 已突破每桶原油 100 美元大关 今年 3 月 12 日纽约商品交 易所 4 月份期货价格最高飙升到 110 2 美元 低价石油的时代已经一去不复返了 因此 今后用石 油为原料生产甲醇 合成氨的可能性几乎不存在了 我国以煤为原料生产甲醇的经济性如何 与国际上天然气制甲醇比较有无竞争能力 是业内人 士关心和讨论的问题 本文尝试从技术经济的角度作一些粗浅的分析 供大家参考 1 甲醇生产现状及发展预测 1 1 世界甲醇生产与消费状况 根据美国休斯敦石化咨询公司发布的 2006 年全球甲醇分析报告预测 2006 年全球甲醇需求量 为 3800 万 左右 2006 2010 年世界甲醇需求年均增长率为 3 4 5 北美和西欧甲醇需求量 将减少 360 万 中东和亚洲需求增长较快 2006 2010 年全球甲醇需求预测增加 870 900 万 由于受未来甲醇制烯烃 MTO MTP 的驱动 2010 2015 世界甲醇需求年均增长率为 4 6 5 0 预计 2010 年世界甲醇产能将达到 6400 万 t 2015 年将达到 7200 万 t 生产能力大于 市场需求 将加剧市场竞争 我国将是甲醇需求增长最快的重点地区 表 1 1 世界甲醇产量及需求量预测表 项目 单位 2000 2004 2005 2006 2010 2015 产能 万 t 3803 4400 4525 4660 6400 7200 产量 万 t 3020 3450 3841 3960 5120 5900 开工率 79 4 78 4 84 9 84 8 80 1 82 0 需求量 万 t 2950 3410 3507 3800 5100 5900 1 2 中国甲醇生产与消费状况 甲醇不仅是重要的化工原料 作为清洁燃料也越来越受到重视 因受国际石油价格高涨的影响 我国石油进口快速增长的压力加大 为保障能源安全 国家提出了重点发展煤基醇醚燃料 甲醇制 烯烃及煤制油的战略设想 并已开始进行工程开发示范 在此背景下 我国 十一五 甲醇项目建 设不断加快 生产能力和产量增长迅速 2007 年全国甲醇产量达到 1076 4 万 t 是 2004 年的 2 44 倍 比 2006 年增长 41 9 2007 年甲醇进口量 84 5 万 t 出口量 56 3 万 t 表观消费量 1104 6 万 t 比 2006 年增长 41 95 是历年来增长最快的一年 预计 2010 年甲醇需求量将为 1620 万 t 2015 年 2500 万 t 3000 万 t 甲醇二甲醚燃料和甲醇制烯烃对甲醇需求是一个很大的变数 表 1 2 中国甲醇产量及消费量 项 目 单位 2005 2006 2007 2010 2015 2020 2 甲醇产量 万 t 535 6 758 5 1076 4 1600 2500 6600 甲醇需求量 万 t 665 6 852 5 1104 6 1620 2450 6490 甲醇进口量 万 t 136 112 7 84 5 80 0 50 0 40 甲醇出口量 万 t 5 45 19 0 56 3 60 0 80 0 150 1 3 甲醇市场价格 甲醇市场价格也随着石油和天然气价格上涨而走高 2005 年华东地区甲醇价格在 2400 2520 元 t 之间波动 2006 年 2700 2950 元 t 2007 年 12 月 3600 3900 元 t 国际市场 东南亚地区 甲醇价格从 2005 年 250 美元 t 上涨到 2007 年的 570 590 美元 t 上涨一倍多 2008 年 2 月份下降 到 450 480 美元 t 表 1 3 国内外甲醇市场价格 序 号 项目 单位 2002 2005 2006 2007 2008 2 月 进口到岸价 美元 t 246 32 269 59 570 590 450 480 1 折人民币 元 t 2044 4 2102 8 3430 3850 3430 3500 2 华东地区 元 t 2200 2500 2600 2800 3200 3500 3100 3200 3 西北地区 元 t 1629 2318 2058 2800 3000 2600 2800 4 国内平均 元 t 1820 2640 2739 2810 3750 2000 2006 年甲醇 7 年年平均价为全国 2308 元 t 西北地区为 2058 元 t 2010 年以前预测甲 醇国内市场平均价格将保持 2500 元 t 以上 国际市场将保持 400 美元 t 以上价位 1 4 中国天然气产量及需求预测 中国天然气产量及市场需求量增长很快 2007 年全国天然气产量为 693 1 亿 m3 比 2006 年增 长 23 1 预计今后将以年均 15 左右速度增长 3 表 1 4 国内天然气产量及需求预测 亿 m3 2000 2005 2006 2007 2010 2015 2020 备注 产量 277 499 8 563 2 693 1 1000 1500 2000 需求量 1 290 660 710 850 1130 1800 1900 2500 2680 能源研究 所数据 需求量 2 260 640 690 810 1200 1850 2510 世界能源 导报 我国西气东输二线口岸气价测算约 2 元 m3 输送到东部沿海城市预计气价将达到 3 0 元 m3 左 右 2007 年 9 月起我国工业用天然气价格上调 0 4 元 m3 化肥用气暂不涨价 陕西榆林甲醇厂天 然气到厂价由 0 78 元 m3 上调 1 2 元 m3 兴化天然气到厂价格由 0 89 元 m3 上调到 1 04 元 m3 上调幅度较小 表 1 5 2007 年中国主要城市天然气价格 元 m3 气价 气价城市 居民用 城市 居民用 北京 2 05 南宁 4 35 天津 2 2 柳州 5 93 合肥 2 1 重庆 1 4 南京 2 2 成都 1 43 杭州 2 4 西安 1 75 宁波 4 2 兰州 1 45 武汉 2 3 乌鲁木齐 1 37 长沙 2 36 西宁 1 20 1 5 国际天然气价格增长很快 随着国际石油价格上涨 天然气价格近年来增长很快 例如俄罗斯供给乌克兰天然气价格 边 境交货 每 1000m3 由 2006 年的 110 美元上涨到 2008 年的 179 5 美元 折人民币 1 25 元 m3 涨 幅高达 63 2 2005 2007 年南美天然气价格上涨了 48 1 中东天然气价格上涨了 63 2 表 1 6 国际市场天然气价格 美元 MBTU 天然气年份 日本LNG 到岸价格 欧盟 英国 美国 加拿大 俄罗斯 伊朗 南美 2000 4 72 3 25 2 68 4 23 3 75 2001 4 64 4 15 3 22 4 07 3 61 2002 4 27 3 47 2 58 3 33 2 57 2003 4 77 4 4 3 26 5 63 4 83 2004 5 18 4 56 4 69 5 85 5 03 2005 7 54 6 28 6 69 8 79 7 25 2 53 2 3 2 6 2006 9 05 7 85 8 03 9 55 8 16 3 06 3 42 3 65 折人民币 元 m3 2 67 2 32 2 37 2 82 2 41 0 902 1 01 1 08 4 注 1MBTU 相当于 27 8m3 天然气 2006 年 1 美元 8 2 元人民币 国际化工信息 国际上天然气工业大宗用户都签有长期供气合同 每年参照市场情况作适当调整 一般工业用 气价比民用气价低 30 左右 1 6 中国煤炭产量及市场价格 2007 年我国煤炭产量达到 25 5 亿 t 比 2006 年增长 9 7 煤炭价格不断上涨 平均每吨原煤 上涨 30 50 元 不同地区煤炭价格差距较大 表 1 7 中国原煤产量及市场价格 项目 单位 2004 2005 2006 2007 备注 产量 亿 19 92 22 05 23 25 25 5 山西太原 元 t 265 275 290 316 烟煤 内蒙古胜利 元 t 70 75 80 95 褐煤 陕西铜川 元 t 265 275 290 320 动力煤 云南富源 元 t 395 405 420 460 动力煤 贵州织金 元 t 295 305 320 340 动力煤 河南义马 元 t 355 365 380 410 动力煤 河北开滦 元 t 395 405 420 440 动力煤 山东兖矿 元 t 555 565 580 620 动力煤 原 煤 价 格 安徽淮南 元 t 410 420 435 465 动力煤 2 甲醇生产技术及规模 2 1 甲醇生产技术 国外拥有工业化甲醇生产技术的公司主要有 Lurgi Topsoe Davy I C I Casale 等 国内有 西南化工研究院 上海理工大学 杭州林达公司 南京国昌等技术 合成压力为 5 0 9 0MPa 合 成温度为 225 250 甲醇综合能耗以天然气为原料的为 32 36GJ 以煤为原料的为 43 46GJ 为了降低甲醇生产成本增强竞争能力 节能降耗及装置超大型化是今后甲醇发展方向 Lurgi 公司开发的水冷 气冷甲醇合成技术 并提出的 Mega methanol 超大型甲醇装置设计理念 在国外 Lurgi 和 Davy 已有 3 套日产 5000 甲醇装置分别在特里尼达和伊朗投产 在国内有 3 套分 别在内蒙和宁夏正在建设 另外国外 Davy 6500t d Topsoe 7500t d 也在建设之中 近年来世界甲 醇技术进步很快 总体上看我国甲醇技术比较落后 规模小 能耗高 竞争能力差 60 万 以上 甲醇装置的技术和关键设备主要靠进口 国内应加强大型甲醇技术开发力度 逐步缩小与国外的差 距 5 表 2 1 国内外公司甲醇合成技术比较 序号 项 目 单位 Lurgi Topsoe Davy 华东理工 1 设计能力 t a 2200 2000 2000 2000 2 合成压力 MPa 8 75 9 0 8 90 8 12 3 合成温度 230 249 262 255 4 催化剂 脱硫氯剂 小 计 m3 m3 81 9 81 9 43 0 42 6 85 6 65 2 31 0 96 2 102 102 5 2CO H 2 2 05 2 05 2 05 2 1 6 循环比 1 632 1 93 1 95 5 0 7 合成气消耗 m3 t 2335 2340 2320 2350 8 出口甲醇含量 16 65 14 23 13 98 9 3 9 合成塔 水 冷 串 气 冷 沸水式 水 冷 串 气 冷 管壳水冷 10 甲醇精馏 三塔 三塔 三塔 三塔 11 公 用 工 程 电 冷却水 锅炉给水 高 压 蒸 汽 汽 轮 机 用 中压蒸汽 kWh t m3 t m3 t t t t t 11 4 16 65 1 22 0 328 0 343 9 4 46 8 1 27 0 386 0 36 9 6 73 3 1 09 0 389 0 38 46 0 1 20 0 65 0 432 12 副产蒸汽 t t 1 093 1 26 1 056 0 8 Lurgi 甲醇 5000t d 工艺流程简图 2 2 甲醇装置规模效应 国内甲醇装置单系列能力多数为 10 20 万 t a 去年以来开始建设 30 60 万 t a 的 甲醇装置 引进 Lurgi 技术的两套日产 5000t 超大型甲醇装置正在建设之中 其中一套将 6 于 2009 年初投产 国外甲醇装置单系列能力大多在 60 90 万 t a 本世纪初开始建设了一批 100 万 t a 以上的超大型甲醇厂 随着甲醇装置能力的不断扩大 甲醇单位产品的投资 能耗和成本 不断降低 鲁奇公司 Lurgi 曾对以天然气为原料不同规模的甲醇装置的投资 成本进行 过测算 其结果见表 2 2 表 2 2 甲醇装置规模与投资和投资的关系 项 目 装置生产规模 万 t a 10 20 30 40 60 80 100 单位产品投资 100 75 69 63 57 52 49 单位产品成本 100 67 60 57 53 51 50 实际上受技术水平 装置制造水平和地区环境的影响 规模效应不一定完全遵循上表 中的规律 对建设项目应根据建设条件作具体分析 在同等条件下装置能力大其规模效应 是明显的 以煤为原料生产甲醇基本符合上述规模效应的趋势 但其投资和成本随规模扩 大而降低的比例没有天然气大 例如 煤制甲醇以 10 万 t a 为 100 100 万 t a 投资则为 67 成本为 70 左右 换言之 其吨甲醇投资可降低 33 成本可降低 30 左右 3 煤与天然气制甲醇成本比较 3 1 原煤不同价格的甲醇成本 表 3 1 煤制甲醇成本 元 t 美元 t 原煤价格 150 250 350 450 500 600 甲醇制造成本 853 9 1065 9 1277 9 1489 9 1595 9 1807 9 甲醇完全成本 987 31 1199 31 1411 31 1623 31 1729 31 1941 31 折美元 139 1 168 9 198 8 228 6 243 6 273 4 注 1 美元按 1 7 1 元人民币计算 自建热电站满足 60 用电 甲醇规模 60 万 t a 固定资产投资为 25 4 亿元 不包括厂外工程 2 吨甲醇耗原料煤 1 52t 燃料煤 0 6t 6 5MPa 水煤浆气化技术 Lurgi 水冷 气冷甲醇合成技术 3 2 天然气不同价格的甲醇成本 表 3 2 天然气制甲醇成本 天然气价格 元 m 3 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 制造成本 元 t 1371 6 1551 6 1731 6 2011 6 2291 6 完全成本 元 t 1567 6 1764 6 1961 6 2158 6 2355 6 折美元 美元 t 220 8 248 5 276 3 304 0 331 8 注 1 1 美元按 7 1 元人民币计算 甲醇规模按 60 万 t a 固定资产投资 16 1 亿元 2 吨甲醇天然气消耗 900m3 CH4 95 参考国内两套已投产 20 万 t a 和在建 85 万 t a 天然气消耗 888m3 a 估算 60 万 t a 消耗指标及投资 3 天然气转化采用蒸汽转化和部分氧化相结合的技术 4 煤制甲醇竞争能力分析 4 1 为了优化天然气利用结构 缓解天然气供需矛盾 促进节能减排 改善城市大气 质量 2007 年 8 月国家发改委出台了我国 天然气利用政策 禁止利用天然气生产甲醇 限制利用天然气生产合成氨 乙炔 氯甲烷等 天然气是清洁燃料 主要是用于城市燃料 我国天然气资源缺乏 今后需要大量进口 按照国家产业政策 今后新建天然气甲醇厂的 7 可能性很小 原有以天然气为原料的甲醇 合成氨厂 为了降低生产成本 就近有煤资源 的企业开始进行气改煤技术改造工作 如兴化 榆天化 内蒙大化肥等 国内煤炭市场大 部分地区煤炭价格在 500 元 t 以下 其甲醇成本为 1623 元 t 对应的天然气价格为 0 87 元 m 3 去年工业用天然气价格提高 0 4 元 m 3 提价幅度达 43 60 气源地价格已达 1 1 1 2 元 m 3 今后还面临价格上涨的趋势 不可能再有低价气供应 因此天然气制甲 醇在国内没有优势可言 国内焦炉气综合利用制甲醇成本在 1000 元 t 左右 比煤制甲醇成本低 竞争能力强 但去年国家提出限制炼焦能力扩张 关停一批小焦化厂 焦炉气制甲醇受气源制约总生产 能力有限 仅占全国甲醇总量 10 左右 对市场影响较小 4 2 我国煤制甲醇主要竞争者是国外跨国公司 他们大部分在天然气资源丰富而且气 价低 0 2 0 3 元 m 3 的地区建厂 由于规模大 技术先进 成本低 储运设施配套全 销售网络遍布全球 因此具有很强的竞争能力 2005 年以前甲醇成本在 80 120 美元之间 从产量和价格上可左右国际甲醇市场 2006 年以后天然气价格上涨较快 到 2007 年底普 遍上涨一倍多 有的地区上涨 3 4 倍 目前国际市场天然气平均价格达到 1 5 1 8 元 m 3 例 如南美阿根廷出口给智利的天然气由原来的 2 4 美元 MBTU 提高到 4 0 美元 MBTU 委内瑞 拉出口天然气为 8 美元 MBTU 俄罗斯向我国出口的天然气由原来 0 8 元 m 3提高到 1 48 元 m3 不低于对欧洲的出口价 伊朗向印度和巴基斯坦出口天然气要价 8 美元 MBTU 我国 福建从印尼进口液化天然气价格 从最初达成协议的 25 美元 桶上调到 38 美元 桶 上涨 52 世界油价居高不下 带动国际上天然气涨声一片 美国由于天然气价格涨幅大 天然 气制甲醇装置关停 350 多万吨产能 世界最大的甲醇生产营销商 Methanex公司 在智利南部彭塔市建有全球最大的甲醇厂 350 万 t 天然气来自智利和阿根廷 近年来因天然气价格问题 阿根廷停止供气 使 部分甲醇装置停产 国际上所谓供气合同照付不议是有条件的 在经济利益驱使下 若价 格差距太大 供气方提出调价要求是可以理解的 今后南美 中东产气地区不会再出现 0 5 元 m3以下的低价气 因此 100 美元 t 以下的甲醇成本也难以维持 另外南美 中东甲醇销 售中国 贮运费约为 70 80 美元 t 到岸价格约 1300 1500 元 t 再加海关税和增值税 等 到国内价将达到 2000 元 t 左右 实际上进口甲醇与东南亚市场持平 Mtheanox公司 到中国调研用煤生产甲醇的可能性 并与国内公司洽谈合作问题 他们也看好中国煤资源 和甲醇是市场 4 3 2007 年国际市场甲醇价格维持在 550 590 美元 t 3900 4200 元 t 台湾地 区的到岸价 540 580 美元 t 与国内沿海地区价格基本持平 国际上甲醇与天然气价格将 随石油价的升降而波动 专家预测 2010 年前石油价格仍将会在高价位运行 不会低于 80 美元 桶 由于石油制烯烃成本高 天然气甲醇制烯烃成本低 因此近年来计划建设的特大 型甲醇通过 MTO 或 MTP 过程就地加工为烯烃 不会造成对甲醇市场造成大的冲击 5 几点建议 5 1 建议在煤资源丰富且开采成本低的地区采用先进技术 建设特大型甲醇装置 完 全成本控制在 1200 1300 元 t 以内是有可能做到的 企业就会具有较强竞争能力 5 2 建议国家尽早出台甲醇及煤化工发展规划 进行宏观调控 综合平衡甲醇市场需 求 防止盲目发展 5 3 在原煤价格高于 500 元 t 以上的地区不宜再新建甲醇装置 因为在煤价高的地区 电价也高 煤和电的费用占制造成本 65 以上 一旦煤价上涨风险较大 要慎重行事 5 4 学习国外经验 新建煤制甲醇应走大型化 基地化 多联产的路子 例如 依托煤矿建设煤 热电 甲醇 二甲醚多联产的能源化工集成 可以合理利用 8 资源 达到效益最大化 大型甲醇厂自建热电站 做到蒸汽和电力自给 自发电成本只有电网供电价格的 50 左右 可有效地降低成本