利用海外甲醇资源发展我国烯烃产业的可行性分析

18第21卷 第6期石油规划设计2010年11月张桐郡*(中国石油天然气集团公司规划计划部)张桐郡.利用海外甲醇资源发展我国烯烃产业的可行性分析.石油规划设计，2010, 21 (6) : 18~20，24摘要根据当前全球的甲醇供需形势，特别是我国甲醇引进的现状和发展趋势，针对利用海外甲醇资源采用甲醇制烯烃技术发展我国烯烃产业的发展思路，分析了海外采购甲醇资源的可行性以及外采甲醇通过甲醇制烯烃(MTO)工艺生产烯烃与以石脑油为原料采用蒸汽裂解工艺生产烯烃的经济性对比，指出了我国利用海外甲醇资源发展烯烃产业的优势和风险。关键词海外甲醇资源 烯烃可行性石脑油蒸汽裂解优势风险的大宗化工产品。世界甲醇生产以天然气为主要原1概述料，而我国则以煤炭为主要原料。世界甲醇生产能近年来，世界甲醇的生产重心- -直在持续地向力总体增长较快，2005 年至2008年间，世界甲醇具有丰富天然气资源的中东、南美及大洋洲地区转生产能力年均增长率达14.5%， 远远高于同期乙烯移。在我国随着煤化工产业的蓬勃发展，甲醇产能产能3.1%的增长速度，而同期甲醇需求年均增长率呈急剧膨胀状态。但是，世界性的甲醇产能增长并为6.5%。到2008年，全球甲醇生产能力已达6859没有带来预期的市场需求繁荣，相反呈现出供应严万 Va,而当年甲醇产量达到4126万t,装置平均开重过剩的态势，市场过剩也造就了新- -轮甲醇价格工率为 60.7%，全球甲醇供应已呈过剩状态。的持续走低。但在另一方面，- -些利用甲醇为原料从世界范围看，甲醇产能主要分布在亚洲、中的新工艺、新技术(如甲醇制烯烃技术)日臻完善,东和中南美地区等天然气和煤炭资源较为丰富的地为未来甲醇消费的增长提供了较好的技术支撑。区，2008年这3个地区的产能已占到全球总产能的我国总体上属于缺油少气的国家，国内石化产82%，其中亚洲占45%、中东占19%、中南美地区品产能长期不能满足市场需求。针对目前国际甲醇占18%。而甲醇消费主要集中在亚洲、西欧和北美地市场的复杂背景，业界提出了利用海外甲醇资源、区,这些地区的消费量占全球总消费量的80%以上。采用甲醇制烯烃技术发展我国烯烃产业的发展思从甲醇的全球贸易来看, 2008年的贸易量约为路，我国东部地区的南京化学工业园等也提出了依2440万t， 占当年总产量的59%，其贸易量较2005靠水运优势、进口海外甲醇发展烯烃的发展规划。年增长约300万t。全球甲醇的贸易流向大致是从中对此，本文深人分析了海外甲醇资源的可获得性，南美、中东及非洲流向亚洲、北美和西欧地区。以及外部采购甲醇生产烯烃与常规石脑油蒸汽裂解2.2我国甲醇的进口状况制烯烃工艺相比的经济可行性。从2003年至2009年我国甲醇的进口情况(见表1)可以看出，在2008年前甲醇进口量总体保持2甲醇资源状况在非常稳定的状态，年进口量在140万t上下浮动。2.1全球甲醇供需状况而自2008年全球性的金融危机爆发以来，由于其他甲醇是重要的基本有机化工原料之一，是重要地区甲醇需求萎缩,大量过剩的甲醇开始涌人我国，*张桐郡，男，工程师。1999 年毕业于天津大学化学工程专业，获学士学位; 2006 年获得石油大学(北京)化学工程硕士学位。现在中国石油天然气集团公司规划计划部，长期从事炼油化工规划项目管理[.作。通信地址:北京市东城区东直门北大街9号, 10000第21卷第6期石油规划设计192009年我国甲醇的进口量创历史记录，达到529考察吨烯烃的完全成本随甲醇价格的变化情况，测万t。2009 年6月我国商务部发布对原产于沙特、算结果见表 6。马来西亚、印尼和新西兰的甲醇实施“反倾销立案表4300万tWa MTO装置投资估算调查"，国内甲醇进口量出现缩量整理的趋势，但投资费用2010年1季度甲醇进口量仍达101万t，预计全年固定资产1亿元45.0进口量仍将保持在高位。可见，海外甲醇资源存在无形资产1亿元1.5 (估计值)着很强的向中国出口的驱动因素。开办费/亿元0.1预备费/亿元4.7 (费率按10%计)表12003 年至2009年我国甲醇进口量建设总投资/亿元51.3时间/年20032004 2005 2006 2007 2008 2009表5300万t/aMTO装置公用工程项目价格进口量/万t 140 136 136 113 84 143 529公用工程价格目前，我国和中东地区的沙特、卡塔尔、阿曼循环水/(元门)0.25电元(tW.h)门0.60锅炉给水1(元+)8.0 装置空气/ (元-Nm") 0.20及伊朗等国仍有大量的甲醇装置正在建设，将在今4.2MPa蒸汽/(元中) 140仪表空气1(元.Nm*) 0.20后几年内陆续投产,预计到2013年全球甲醇产能将1.0MPa燕汽/(元") 110氤气(元. Nm')0.80达到11200万ta。可以预期，未来全球甲醇的过剩0.5MPa 蒸汽/(元.) 80注:表中各项价格均为合税价状态将更加严重。表6300万 tla MTO装置吨烯烃成本随甲醇价格变动3两种烯烃生产工艺的成本对比甲醉价格/(元)1200 1500 1800 2100 2400吨烯烃完全成本/(元门) 4004 4941 5882 6840 79173.1 采购甲醇生产烯烃成本测算注:表中各项价格均含增值税3.1.1 装置规模、产量及消耗在此，假定利用外部甲醇原料建设-一个处理量由表6可知，忽略装置规模因素带来的成本变为300万t/a的甲醇制烯烃(MTO)装置,装置操作化因素，可拟合出甲醇价格和吨烯烃的完全成本的时间按8000h/a 计算，装置的产品产量、原料和公近似线性关系式:用工程消耗情况见表2、3。MTO工艺吨烯烃完全成本= 3.242x甲醇价格+81(1)表2 300万t/aMTO装置主要原料和产品产量3.2 常规石脑油蒸汽裂解制乙烯装置烯烃成本测算产品及原料甲醇催化剂乙烯丙烯C.C.上燃料气数量/(a) 308 350 50.0 50.0 15.7 6.2 2.7石脑油蒸汽裂解制乙烯的成本与石脑油的价格密切相关，而石脑油价格又随原油价格波动而波动。表3300万 t/aMTO装置公用工程消耗量为了便于比较，现将蒸汽裂解工艺烯烃成本与原油公用T.程消耗量消耗量.价格挂钩，根据2000年至2008年新加坡市场布伦循环水(th")146504.2MPa蒸汽/ (t-h*)30特原油离岸价和石脑油离岸价的情况，进--步测算锅炉给水/(t-h") 210 1.0MP 蒸汽/(t-h")电/kW16700 0.5MPa 蒸汽/ (t-h")80出该石脑油到我国东部沿海的到岸价，加上关税、氮气1 (Nm'-h")16500装 置空气/ (Nm’-h") 6500增值税等，从而对布伦特原油离岸价和石脑油在中燃料气/(.a*)7000仪表空气/ ( Nm'.h")_ 2300国口岸的出关后价格进行关联(见表7),得出如下公式:3.1.2装置投资和其他经济评价参数按照2009年底的物价指数进行估算，处理量石脑油出关价格=63.55x原油离岸价格+379 (2)300万la甲醇的MTO装置的投资情况见表4,各项从拟合结果看，相对误差最大约6%，最小仅公用工程的价格见表5。其他参数选取如下:所得0.9%，公式(2)大致可以反映出石脑油价格和原油税税率25%;其他制造费用定额人均9500元/a;项价格之间的关系。目定员120人;固定资产净残值率3%;项目建设期根据国内新投产的百万吨级大乙烯的投资、原2a,运转期15a。料构成及消耗水平,采用和MTO工艺测算时相同的3.1.3 烯烃成本测算公用工程价格，测算常规蒸汽裂解工艺吨烯烃的完以吨乙烯加丙烯(以下简称“吨烯烃”)为单位,全成本(见表8)。20张桐郡:利用海外甲醇资源发展我国烯烃产业的可行性分析2010年11月表72000年至2008年新加坡市场原油、石脑油友9 蒸汽裂解和MTO工艺吨烯烃成本相等时原料价格对比价格和中国石脑油出关后价格对比布伦特原油离岸价/吨婦烃完全成本/ 成本 相等时的甲醇价格/新加坡市场离岸价中国石庙油(美元.桶")(元()(元十)时间/年布伦特原油/石脑油/出关后价格/301213(美元.桶") (美元:门) (美元+心)562821913896852962200029.13911200124.520226710011952366200224.816284注:表中各项价格均含增值税200329.025833200438.2348439200554.24705834风险分析200665.3327s0200772.5638780257采购海外甲醇资源发展烯烃的风险主要在于是97.4920否能获取到稳定可靠的长期甲醇资源供应及甲醇价格风险。表8百万吨级蒸汽裂解制乙烯装置吨烯烃成本随油价变动情况4.1甲醇资源的获得性风险从甲醇的供需现状及发展来看，全球甲醇供应.布伦特原油离岸价/ 石脑油出关价/ 吨烯烃完全 成本1(元)(元心)将长期呈过剩状态，海外过剩的甲醇资源在一定程22854014度上具有支撑国内发展烯烃产业的资源条件。但总503556体上，立足海外的甲醇，建设甲醇制烯烃装置应合5463106734理规划，宜结合海运条件，在东部沿海适宜地区渐次布局3~5套，如每年的海外甲醇采购量保持在由表8可知，忽略装置规模因素带来的成本变1000万t以下，原料风险相对不大。为进- -步控制化因素，可拟合出原油价格和蒸汽裂解工艺吨烯烃原料供应风险，宜与国际上大型的甲醇生产商以合资、合作或签订长期供应合同等不同形式形成结盟的完全成本的近似线性关系式:关系，以化解原料供应风险。蒸汽裂解工艺吨烯烃完全成本=(3)4.2甲醇价格风险113.4x原油离岸价格+610甲醇原料费用在MTO工艺吨烯烃的总成本构3.3两种工艺的烯烃 成本竞争力比较成中所占的比例高达90%，甲醇价格成为影响利用根据上述针对外部采购甲醇利用MTO工艺生外部甲醇生产烯烃工艺成本竞争力的重要因素。产烯烃和以石脑油为原料采用蒸汽裂解工艺生产烯甲醇价格风险主要表现为:在预期油价水平下，烃的完全成本的分析，可得到如图1的结果。甲醇价格高涨致使甲醇制烯烃工艺的烯烃成本竞争力显著低于常规石脑油蒸汽裂解工艺。901 3500从近年来我国进口甲醇的价格情况，甲醇出关甘石脑油+甲醇中3000价格最高约442美元/t，最低约272美元/t，平均约70 t2500 .348美元/。当甲醇制烯烃工艺和常规石脑油制烯烃工艺烯烃产品成本竞争力相等时，其对应的国际油0t价水平大致在81.6美元/桶、55.6 美元/桶和63.2美:元/桶(汇率均按6.83计算)。4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000从国际原油价格发展变化看,自2008年底走出烯烃完全成本/(元心")低谷后，原油价格已步入上升通道并逐步攀升，到图1不同甲 醇价格和油价下烯烃成本对比2010年5月初，布伦特原油价格在85美元/桶附近徘徊。从各大研究机构对国际原油价格的预测来看,由图1可以计算出甲醇制烯烃I艺和石脑油制虽然预测结果不尽相同，但中长期的油价均呈上涨乙烯工艺二者的吨烯烃完全成本相等时各自对应的趋势。国际能源署在其《世界能源展望2009》中预原料价格水平。测到2030年原油价格有望攀升到190美元/桶。不同油价下的原料价格对比情况见表9。(下转第24页)24姚麟昱等:川西高压高产气田集输管网规划设计2010年11月由图2可见，干线管道规格的不同对管网运行二是，管网布局优化研究采用SI算法求取最短压力影响较大，支线管道规格的不同对管网运行压树的思路， 相比其他规划法，计算过程更为简单、力影响很小,应将干线管道规格作为主要考虑因素。迅速。两种干线规格管网最高管道回压相差较大，但均低三是，管网结构参数优化，借助TGNET软件对于9MPa，都可选，考虑干线0219mm,投资更省,备选方案进行比选优化，过程简单、快捷，结果对因此，推荐选用干线0219mm。由图3可见，干线比明显， 且模拟了管网的运行情况，优化结果有较管道规格的不同对管道流速影响相对较小，支线管强的适用性。道规格的不同对管道流速影响相对较大，应将支线工程性的规划方法简单，且与实际结合紧密，管道规格作为主要考虑因素。支线0159mm的管网做到 “地下地面”统-考虑,整体规划，对类似高管道低流速段较多，因此，推荐选用支线0114mm。压高产气田集 输管网规划设计具有一-定的借鉴意 义。从管道压力损耗、管道流速、投资等角度综合考虑,推荐管网结构参数方案为干线0219mm+支线参考文献:0114mm。[1]李波等. 管网布局规划技术综述[J].石油规划设计，2001,12(1): 16-18.5结论[2] 陈森发.网络模型及其优化[M].南京: 东南大学出版社, 1988.本文从工程的角度出发，针对川西深层高压高[3] 商位枢. 图论及其算法[M].北京:航空工业出版产气田气藏工程、开发实际以及集输工艺特点，提社，1993.出了工程性的规划方法，得出研究结论:收稿日期: 2010-02-21一是，在确定了集气站方式、管网形式后进行编辑:郜婕管网布局优化研究，大大简化了优化程序，避免了建立复杂数学模型及求解模型时复杂的过程。(上接第20页)总体而言,只要国际原油价格能保持在60美元利用海外甲醇发展烯烃产业，减少了煤制甲醇的过/桶以上,从海外进口甲醇生产烯烃的经济性风险就程，节约了大量投资;五是，从全球甲醇的供需来相对不大。看，未来一定时期内全球甲醇供应将呈严重过剩状5我国利用海外甲醇资源发展烯烃态，世界甲醇资源现状对我国利用甲醇发展烯烃产业具有较强的资源支撑作用。产业的优势利用海外甲醇资源，这是将国外的优势能源资源为我所用、转化为我国急需的石化产品的有效途我国利用海外甲醇资源发展烯烃产业具有一定径，对于减缓国内煤制烯烃的发展势头、削减废物的优势:--是，甲醇制烯烃技术即将实现商业化。排放以及保障国家的能源安全均具有积极的意义。国内对甲醇制取乙烯、丙烯的各种技术的研发均取得重要突破，中国科学院大连化学物理研究所开发收稿日期: 2010-07-06的DMTO(甲醇制取低碳烯烃)技术的商业化项目编辑:谷风桦在2010年9月投产，清华大学开发的流化床工艺FMTP (流化床甲醇制丙烯)技术也已完成3万t/a甲醇处理量的工业试验;二是，国内过剩的甲醇产能也将提升甲醇原料供应的保障程度;三是，国内庞大的石化产品市场需求提供了烯烃产品的巨大消费市场;四是，我国甲醇生产以煤炭为主要原料,