不同原料制氢气分析

中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC20102010年年66月月中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC•主要内容：•一、不同制氢原料及成本分析•1、不同原料制氢的投资对比•2、不同原料制氢成本对比•3、氢气成本与原料的价格关系•4、不同原料制氢的成本竞争力分析•二、水煤浆制氢对企业经济效益的影响•以茂名拟建的“煤焦制氢”项目为例进行分析中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC•一、制氢原料成本分析•就国内炼厂而言，目前的制氢原料路线的选择，主要取决与原料资源的可得性和原料成本的高低。归纳起来，主要有炼厂干气、天然气、原料煤、轻石脑油和重油等。随着石脑油的资源供应日趋紧张及价格的上涨，目前普遍采用的是廉价的炼厂干气作为制氢原料；天然气受资源和运输条件限制，只有少数炼厂采用天然气制氢方案；重油原料路线单耗和建设投资比较高，因此也很少采用。下面仅就以煤、干气、天然气和重油为原料的制氢工艺路线方案进行有关技术经济指标进行比较。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC•比较的基准条件：制氢装置规模为9万NM3/h（6.49万吨/年）•1、投资对比•制氢装置的投资分别为：水煤浆制氢投资约12.4亿元，单位投资13772元/M3.h；天然气制氢6亿元，单位投资6620元/M3.h；干气制氢投资与天气制氢投资相同；重油制氢投资约10.7亿元，单位投资11876元/M3.h。•水煤浆制氢投资昀高，约为天然气制氢投资的1.9倍；重油制氢的投资次之，约为天然气制氢投资的1.6倍。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC不同原料制氢投资对比表建设投资单位投资万元元/M3.h水煤浆12394613772天然气595786620干气595786620重油10688511876原料类别中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC2、不同原料制氢成本对比•原料价格按不含税价考虑，其中煤价按600元/吨、重油3000元/吨、干气2850元/吨、天然气2.5元/NM3测算，分别计算不同原料制氢的生产成本。•按生产成本进行比较，在上述原料价格下煤制氢生产成本昀低为10675元/吨，天然气制氢稍高于煤制氢约为13443元/吨，干气制氢成本约为14694元/吨、重油制氢成本约为18393元/吨。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC不同原料制氢的成本对比表成本项目单价煤制氢天然气制氢干气制氢重油制氢元／吨元/吨成本结构比例元/吨成本结构比例元/吨成本结构比例元/吨成本结构比例一、原材料453042%910368%903561%1318870%天然气2.500910300渣油300000013188干气28500090350原料煤6004530000二、辅助材料891%1001%761%340.2%三、燃料及动力373135%298222%529436%344018%四、直接工资1491%1491%1491%1491%五、制造费用262225%11098%11098%209911%制造成本合计11121134431566318910六、扣除副产品-4460-969-517七、单位生产成本,元/吨10675134431469418393单位生产成本,元/M30.961.211.331.66中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC•从成本构成看，煤制氢原料成本占生产成本比例约42%；天然气、干气、重油制氢原料成本占生产成本比例约为60%~70%，原料成本所占比例大，原料价格变动对氢气成本影响较大。煤制氢、干气制氢燃料动力消耗占成本比例较高（约占35%左右），天然气制氢、重油制氢相对较低（约占20%左右）。•通过测算可知，重油制氢在这几种原料制氢中成本昀高，煤制氢成本昀低。重油制氢投资稍低于煤制氢，燃料动力消耗与煤制氢相当，由于当前油价较高，重油制氢原料成本远远高于煤制氢。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC3、氢气成本与原料价格的关系•氢气单位成本构成中原料和燃料费用占有相当大的比例，尤其是炼油干气制氢装置尤为明显。而作为原料、燃料的干气、重油的价格均与原油价格变化有联动关系。•为分析氢气成本与原料的价格关系，推算相同制氢成本下对应的天然气、原料煤、原油价格。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC•煤制氢投资强度大大高于干气制氢装置，考虑到投资的机会成本，比较分析时采用成本加投资回报（ROI）的方法进行对比，投资回报率按10%考虑。•制氢完全成本+回报每增加1000元/吨时，煤制氢对应原料煤价增加130元/吨，天然气制氢对应天然气价格增加0.26元/M3，干气制氢对应原油价格增加6.8美元/桶，重油制氢对应原油价格增加6.1美元/桶。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC不同氢气成本对应原料价格氢气成本+回报值煤制氢天然气制氢干气制氢元/吨元/吨元/Nm3元/吨美元/桶9000-0.9499315110002751.49147629130005402.04195942150008052.582442561700010703.132925691900013353.683408832100016004.233891972300018644.7843741102500021295.3348571242700023945.885340137中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC800010000120001400016000180002000022000240002600028000050010001500200025003000350040000204060801001201401601800.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5885元/吨495元/吨1.94元/Nm32.75元/Nm340美元/桶60美元/桶煤制氢干气制氢天然气制氢原煤价格（元/吨）干气价格（美元/桶）天然气价格（元/Nm3）制氢成本加回报值（元/吨）中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC4、不同原料制氢成本比较结果•煤制氢成本与干气制氢成本对比：•干气制氢投资虽然较低，但干气原料费用和燃料动力费用高于煤制氢，干气制氢成本高于煤制氢；当原油价格在60美元/桶时，相同制氢成本对应原煤价格约在885元/吨，2009年东部沿海地区煤价约600元/吨左右。经比较，当原油价格高于60美元/桶时，煤制氢与干气制氢相比具有较强成本竞争力。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC•煤制氢成本与天然气制氢成本对比：•我国煤价受运输条件限制，各地煤价差异较大，煤产地基础煤价较低，东南部沿海地区煤价较高。目前我国东部沿海地区目前天然气价格约在2.5元/Nm3左右，广东等地LNG价格达到3元/Nm3以上，新建的西气东输二线进口土库曼斯坦天然气预计到达东部沿海地区价格将达到3元/Nm3。长期来看我国天然气供应紧缺，天然气价格仍将继续上涨。若天然气价格为3元/Nm3，相同制氢成本对应煤价约为1050元/吨，因此煤制氢与天然气制氢相比具有较好的成本竞争力。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC•干气制氢成本与天然气制氢成本对比：•当原油价格为60美元/桶时，干气制氢成本加回报值约为15609元/吨，相同成本下对应天然气制氢的天然气价格为2.75元/Nm3。•当油价在60美元/桶左右时，天然气制氢与干气制氢相比成本相当。当原油价格处于高价位（80~100美元/桶）时，相同成本对应天然气价格为3.6~4.3元/Nm3，此时天然气制氢与干气制氢相比具有一定的竞争力。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC•4、结论•重油制氢、石脑油制氢成本均受原油价格影响较大，在当前高油价情况下，重油、石脑油制氢成本均很高，企业利用重油、石脑油制氢是不经济的。•企业在燃料平衡后有富余干气时，可选用干气制氢；天然气制氢成本稍高于煤制氢，在天然气资源充足地区企业可考虑选择以天然气为原料的制氢路线；当前煤价下企业选用煤制氢成本较低。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC二、水煤浆制氢对企业经济效益的影响•(以茂名“煤+焦制氢项目”为例进行分析)•1、企业目前氢气来源及成本：•企业目前氢气来源主要有干气制氢装置产氢，重整装置副产氢、PSA回收氢及乙烯装置产氢。•目前总供氢能力约16.6万吨/年，包括重整装置产氢5.4万吨、PSA氢气2万吨、乙烯氢2.2万吨、3号干气制氢4.2万吨，南北干气制氢各1.4万吨。•茂名2000万吨/年炼油改造完成后，全厂需要氢气约20.4万吨/年，届时氢气缺口约4万吨/年。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC•企业新建“煤+焦”项目可以弥补氢气缺口，降低制氢成本，并对全厂干气和燃料油进行优化利用。•2009年企业干气制氢成本约12866元/吨（1.16元/m3），乙烯氢成本为12550元/吨（约1.13元/m3）。中国石化集团公司经济技术研究院中国石化集团公司经济技术研究院Economics&DevelopmentResearchInstitute(EDRI),SINOPEC改造前后氢气来源及成本对比表产氢量氢气纯度氢气成本万吨/年%元/吨、Nm312866元/吨3号干气制氢4.1599.211.16元/Nm3南制氢1.4270-重整装置产氢3.2640-乙烯供氢2.2370-产氢量氢气纯度氢气成本万吨/年%元/吨、Nm37667元/吨石油焦+煤制氢14.2898.0