7 利用海外甲醇发展我国烯烃产业的可行性分析

2010中国新型煤化工发展及示范项目进展论坛文集利用海外甲醇发展我国烯烃产业的可行性分析李建新1孙宝文（中国石油规划总院，北京100083）摘要：针对当前全球的甲醇供需形势，提出了利用海外甲醇资源，采用甲醇制烯烃技术发展我国烯烃产业的发展思路，并从资源及经济性两方面深入分析了海外甲醇资源的可获得性及外部采购甲醇生产烯烃与常规石脑油蒸汽裂解制烯烃工艺相比的经济可行性。关键词：甲醇烯烃技术经济分析近年来，世界甲醇的生产重心一直在持续地向具有丰富天然气资源的中东、南美及大洋洲地区转移。同时，随着中国煤化工产业的蓬勃发展，国内甲醇产能也一直呈急剧膨胀状态。但世界性的甲醇产能增长并没有带来预期的市场需求繁荣，相反则呈现出供应严重过剩的势态，市场过剩也造就了新一轮甲醇价格的持续走低；另一方面，一些甲醇加工利用的新工艺新技术如甲醇制烯烃（MTO）、甲醇制丙烯（MTP）日臻完善，为未来甲醇消费的增长提供了较好的技术支撑。针对我国而言，我国总体上属于缺油少气的国家，国内石化产品产能长期不能满足市场需求。因此，利用海外甲醇资源，采用MTO、MTP等技术将成为发展我国烯烃产业的新思路。1甲醇资源状况分析1.1全球甲醇供需状况甲醇是重要的基本有机原料之一，是重要的大宗化工产品。世界甲醇生产以天然气为主要原料，而我国则以煤炭为主要原料。世界甲醇生产能力总体增长较快，2005-2008年，世界甲醇生产能力年均增长率达14.5%，远远高于同期乙烯生产能力3.1%的增长速度，而同期需求年均增长率为6.5%。到2008年，全球甲醇生产能力已达68.59Mt/a，当年产量达到41.26Mt/a，装置平均开工率为60.7%【1】。全球甲醇供应已呈过剩状态。从甲醇生产能力分布看，主要分布在亚洲、中东和中南美等天然气和煤炭资源较为丰富的地区，2008年已占到全球总生产能力的82%，其中亚洲占45%，中东占19%，中南美占18%。而消费主要集中在亚洲、西欧和北美地区，三地区的消费量占全球总消费量的80%（见表1）。1作者简介：李建新，高级工程师，1997年毕业于天津大学，获硕士学位，主要从事石油化工规划、咨询工作。2010中国新型煤化工发展及示范项目进展论坛文集表1世界甲醇供需分布及产能消费增长情况【1】Mt/a地区2008年2005年2005-2008年年均增长率，%产能产量进口量出口量消费量产能消费量产能消费亚洲30.6512.758.161.5119.4011.0113.0240.6714.2中东12.7811.330.388.213.508.672.0613.8119.3中南美12.508.090.417.441.0611.081.304.10-6.6中东欧5.674.350.801.913.244.972.224.4913.4西欧3.262.098.193.167.123.606.99-3.250.6非洲1.861.630.061.470.221.780.201.483.2北美1.190.856.380.286.953.948.60-32.91-6.9大洋洲0.690.530.020.420.130.620.113.635.7合计68.5941.2624.4024.4041.6245.6834.5014.516.5从甲醇的全球贸易量来看，2008年的贸易量约为24.40Mt【1】，占到当年其总产量的59%，贸易量较2005年增长约3.00Mt。全球甲醇的贸易流向大致是从中南美、中东及非洲流向亚洲、北美和西欧地区。目前，我国和中东地区的沙特、卡塔尔、阿曼及伊朗等国仍有大量的甲醇装置正在建设，将在今后几年内陆续投产，预计到2013年全球甲醇产能将达到112Mt/a。可以预期，未来全球甲醇的过剩状态将趋于更加严重。1.2我国甲醇的进口状况从历年我国甲醇的进口情况看（见表2），在2008年前总体保持非常稳定的状态，年进口量基本保持在1.40Mt上下。而自2008年全球性的金融危机爆发以来，由于其他地区需求萎缩，大量过剩的甲醇开始涌入我国，致使2009年我国甲醇的进口量达到创历史记录的5.29Mt。自2009年6月我国商务部发布对原产于沙特、马来西亚、印尼和新西兰的甲醇实施“反倾销立案调查”，国内甲醇进口量出现缩量整理的趋势，但从2010年1季度的情况看，全年进口量仍将保持在高位。可见，海外的甲醇资源有很强的向中国出口的驱动因素存在。表2我国甲醇进口量情况Mt年份进口量年份进口量20031.4020070.8420041.3620081.4320051.3620095.2920061.132010年1-3月1.01注：数据来源于历年的中国海关统计年鉴。2010中国新型煤化工发展及示范项目进展论坛文集2采购甲醇生产烯烃的成本竞争力对比2.1采购甲醇生产烯烃的成本测算利用甲醇生产烯烃的工艺主要有甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制丙烯（MTP）两大类。在此，以MTO工艺为代表开展研究。2.1.1测算基础数据（1）装置规模、产量及消耗数据假定利用外部甲醇原料建设3.0Mt/a处理量的MTO装置，年操作时间按8000h计，原料消耗、产品产量、公用工程消耗情况见表3。表33.0Mt/a处理量MTO装置主要产品产量及公用工程需求【２】（2）装置投资按照2009年底的物价指数进行估算，3.0Mt/a甲醇的MTO装置的界区内工程费用约为45亿元，加上与界区内工程有关的其他固定资产、无形资产、开办费及预备费等，共计建设投资约52.3亿元（见表4）。项目消耗量原料消耗/(t·a-1)甲醇308×104催化剂350产品产量/(t·a-1)乙烯50.0丙烯50.0碳四15.7碳五以上组分6.2燃料气2.7公用工程消耗循环水/(t·h-1)14650锅炉给水/(t·h-1)210电/kW16700蒸汽(4.2MPa)/(t·h-1)130蒸汽(1.0MPa)/(t·h-1)210蒸汽(0.5MPa)/(t·h-1)80装置空气/(Nm3·h-1)6500仪表空气/(Nm3·h-1)2300氮气/(Nm3·h-1)16500燃料气/(t·a-1)70002010中国新型煤化工发展及示范项目进展论坛文集表43.0Mt/a甲醇处理量MTO装置投资估算亿元（3）其他经济评价参数数据的选取各项公用工程的价格见表5。表5公用工程项目价格注：均为含税价。其他参数的选取如下：所得税税率25%；其他制造费用定额每人每年9500元；项目定员120人；固定资产净残值率3%；项目建设期2年，运转期15年。2.1.2吨烯烃的成本测算以吨乙烯加丙烯（以下简称“吨烯烃”）为单位，考察吨烯烃的完全成本随甲醇价格的变化情况，测算结果见表6。表63.0Mt/a甲醇处理量MTO装置吨烯烃的成本随甲醇价格变动情况甲醇价格/（元·t-1）吨烯烃完全成本/（元·t-1）1200400415004941180058822100684024007917注：含增值税。根据上述数据，忽略装置规模因素带来的成本变化因素，可拟合出甲醇价格和吨烯烃的完全成本的近似线性关系式：项目名称金额备注固定资产费用45.0无形资产2.5估计值开办费0.1预备费4.7费率按10%计建设投资52.3项目单价循环水/（元·t-1）0.25锅炉给水（元·t-1）8.0电/（kW·h）0.60蒸汽（4.2MPa）/（元·t-1）140蒸汽（1.0MPa）/（元·t-1）110蒸汽（0.5MPa）/（元·t-1）80装置空气/（元·Nm-3）0.20仪表空气/（元·Nm-3）0.20氮气/（元·Nm-3）0.802010中国新型煤化工发展及示范项目进展论坛文集MTO工艺吨烯烃完全成本（元/t）＝3.242甲醇价格（元/t）+812.2常规石脑油蒸汽裂解制乙烯装置的烯烃成本测算石脑油蒸汽裂解制乙烯的成本水平是和石脑油的价格密切相关的，而石脑油价格又随原油价格波动而波动。为了实现蒸汽裂解工艺烯烃成本与原油的挂钩以便于比较，根据新加坡市场布伦特原油离岸价和石脑油离岸价，进一步测算出该石脑油到我国东部沿海的到岸价加上关税、增值税等，从而对布伦特原油离岸价和石脑油出关后的价格进行关联，得出如下公式：石脑油出关价（元/t）＝63.55原油离岸价（美元/桶）+379从拟合结果看，相对误差最大在6%左右，最小仅0.9%，该公式大致可反映出石脑油价格和原油价格之间的关联。根据国内新投产的百万吨级大乙烯的投资、原料构成及消耗水平，采用和MTO工艺测算时相同的公用工程价格，测算常规蒸汽裂解工艺吨烯烃（乙烯加丙烯）的完全成本（见表7）。表7蒸汽裂解制乙烯装置吨烯烃成本随油价变动情况注：含增值税，下同。根据上述数据，忽略装置规模因素带来的成本变化因素，可拟合出原油价格和蒸汽裂解工艺吨烯烃的完全成本的近似线性关系式，如下所示：蒸汽裂解工艺烯烃完全成本（元/t）＝113.4原油离岸价（美元/桶）+6102.3两种工艺的烯烃成本竞争力比较根据上述分别针对外部采购甲醇利用MTO工艺生产烯烃和以石脑油为原料采用蒸汽裂解工艺生产烯烃的完全成本的分析，可得到不同甲醇价格和油价下烯烃成本对比情况（见图1）。布伦特原油离岸价/（美元·桶-1）305080100石脑油出关价/（元·t-1）2285355654636734吨烯烃完全成本/（元·t-1）40146282968511952图1不同甲醇价格和油价下烯烃成本对比203040506070809040005000600070008000900010000烯烃完全成本，元/吨油价，美元/桶100015002000250030003500甲醇价格/元吨石脑油路线甲醇路线2010中国新型煤化工发展及示范项目进展论坛文集通过图1可以方便地计算出甲醇制烯烃工艺和石脑油制乙烯工艺两者的吨烯烃（乙烯加丙烯）完全成本相当时各自对应的原料价格水平。经计算，不同油价水平下的原料价格对比情况见表8。表8蒸汽裂解和MTO工艺吨烯烃成本相当时的原料价格对比情况3风险与机遇分析采购海外甲醇资源发展烯烃的风险主要在于是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。3.1甲醇资源的获得性风险从甲醇的供需现状及发展来看，全球甲醇供应将长期呈过剩状态，海外过剩的甲醇资源在一定程度上具有支撑国内发展烯烃产业的资源条件。但总体上，立足海外的甲醇，建设甲醇制烯烃装置不应遍地开花，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10Mt以下，原料风险相对不大。为进一步控制原料供应风险，宜和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关系，化解原料供应风险。3.2甲醇价格风险甲醇原料费用在MTO工艺吨烯烃的总成本构成中所占的比例高达90%，甲醇价格成为影响利用外部甲醇生产烯烃工艺成本竞争力的重要因素。甲醇价格风险主要表现为：在预期油价水平下，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。从近年来我国进口甲醇的价格情况，甲醇出关价格最高至约442美元/t，最低则低至约272美元/t，平均约在348美元/t的水平。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当时，其对应的国际油价水平大致在81.6美元/桶、55.6美元/桶和63.2美元/桶（汇率均按6.83计算）。从国际原油价格发展变化看，自走出2008年底的低谷后，原油价格已步入上升通道并逐步攀升，到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，虽然预测结果不尽相同，但中长期的油价均呈上涨趋势，国际能源署在其《世界能源展望2009》中甚至预测到2030年原油价格有望攀升到190美元/桶。总体而言，只要国际原油价格能保持在60美元/桶以上，从海外进口甲醇生产烯烃的经济性风险相对不大。3.3我国利用海外甲醇发展烯烃产业的优势亚洲市场布伦特原油离岸价/（美元·桶-1）305080100吨烯烃完全成本/（元·t-1）40146282968511952成本相当时的甲醇价格/（元·t-1）1213191