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ｔ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ｔ，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ｔ。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200020042005200620102015产能万t380344004525466064007200产量万t302034503841396051205900开工率%79.478.484.984.880.182.0需求量万t2950341035073800510059001.2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2005200620072010201520202甲醇产量万t535.6758.51076.4160025006600甲醇需求量万t665.6852.51104.6162024506490甲醇进口量万t136112.784.580.050.040甲醇出口量万t5.4519.056.360.080.01501.3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20022005200620072008（2月）1进口到岸价美元/t246.32269.59570～590450～480折人民币元/t2044.42102.83430～38503430～35002华东地区元/t2200～25002600～28003200～35003100～32003西北地区元/t1629231820582800～30002600～28004国内平均元/t182026402739281037502000～2006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）2000200520062007201020152020备注产量277499.8563.2693.1100015002000需求量（1）29066071085011301800～19002500～2680能源研究所数据需求量（2）260640690810120018502510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1-52007年中国主要城市天然气价格（元/m3）城市气价城市气价居民用居民用北京2.05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1.201.5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）年份日本LNG到岸价格天然气欧盟英国美国加拿大俄罗斯伊朗南美20004.723.252.684.233.7520014.644.153.224.073.6120024.273.472.583.332.5720034.774.43.265.634.8320045.184.564.695.855.0320057.546.286.698.797.252.532.32.620069.057.858.039.558.163.063.423.65折人民币（元/m3）2.672.322.372.822.410.9021.011.08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》4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2004200520062007备注产量亿ｔ19.9222.0523.2525.5原煤价格山西太原元/t265275290316烟煤内蒙古胜利元/t70758095褐煤陕西铜川元/t265275290320动力煤云南富源元/t395405420460动力煤贵州织金元/t295305320340动力煤河南义马元/t355365380410动力煤河北开滦元/t395405420440动力煤山东兖矿元/t555565580620动力煤安徽淮南元/t410420435465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Megamethanol超大型甲醇装置设计理念，在国外Lurgi和Davy已有3套日产5000ｔ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Davy6500t/d、Topsoe7500t/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ｔ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LurgiTopsoeDavy华东理工1设计能力t/a22002000200020002合成压力MPa8.759.08.908.123合成温度℃2302492622554催化剂脱硫氯剂小计m3m381.981.943.042.685.665.231.096.21021025222COCOCOH2～2.052.052.052.16循环比1.6321.931.955.07合成气消耗m3/t23352340232023508出口甲醇含量%16.6514.2313.989.39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/tm3/tm3/tt/tt/t11.416.651.220.3280.3439.446.81.270.3860.369.673.31.090.3890.3846.01.200.650.43212副产蒸汽t/t1.0931.261.0560.8Lurgi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，其中一套将于2009年初投产。6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）102030406080100单位产品投资%100756963575249单位产品成本%100676057535150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150250350450500600甲醇制造成本853.91065.91277.91489.91595.91807.9甲醇完全成本987.311199.311411.311623.311729.311941.31折美元139.1168.9198.8228.6243.6273.4注：（1）美元按1：7.1元人民币计算；自建热电站满足60%