科技信息 ＭＴＯ－Ｅ 艺煤基甲醇制烯烃路线的竞争力分析 夏立君 摘要：本文比较了ＭＴＯ工艺煤基甲醇制烯烃与常规蒸汽裂解制烯烃两种制取烯烃路线的经济技术指标及排放等方面的差 别。ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃作为一种全新的烯烃生产３－艺，与传统蒸汽裂解工艺有显著区别。ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃项目的毛利空间大 于采用常规蒸汽裂解工艺的油基烯烃项目，且对原料（煤）、产品价格单独变化的敏感度远低于油基烯烃对原料、产品价格单独变 化的敏感度，抗市场价格波动的能力较强。ＭＴＯ煤基烯烃单位产品用水量大、污染物排放多、能耗高。具有自主知识产权的先进 ＭＴＯ煤基烯烃技术是石油制烯烃的重要补充，要进一步深入总结研究和优化提升，探索出符合我国国情的高效率、低排放、长产业 链、高附加值的ＭＴＯ煤基烯烃产业发展之路 关键词：ＭＴＯ蒸汽裂解烯烃能耗排放技术经济对比 １、引言 油制烯烃项目（不含乙烯下游装置）为１．４３吨标煤，两者接 石油作为工业的“血液”，已经成为现代经济发展的命脉。 近， 随着中国经济的快速发展，对原油需求快速增加，由于中国多 油基烯烃项目因烯烃产品量占总产品比例较低，故折算到 煤、贫油、少气的资源赋存状况，原油进口量持续增大。现在 单位烯烃产品的数值略高。在万元增加值能耗方面，煤制烯烃 中国已成为仅次于美国的全球第二大石油消费国，中国石油生 项目（含聚烯烃装置）为２．１５吨标煤，油制烯烃项目（含乙烯 产远远不能满足消费需求。２０１３年中国石油产量２．１亿吨，消 下游装置）为１．２０４吨标煤，前者是后者的１．７９倍。 费量４．９９亿吨，进口２．８９亿吨，对外依存度５７．９％，２０１１—２０１３ ２．２水耗 年中国石油对外依存度一直大于５５％，预计２０２０年对外依存度 ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺与常规蒸汽裂解工艺两种工艺路 将达到６２％。因此，从中国能源结构的特点出发，以相对丰富 线的水耗对比。由表２可见，ＭＴＯ煤基烯烃水耗明显高于油基 的煤炭资源为原料，生产石脑油、柴油、低碳烯烃及化学品等 烯烃水耗。所以，建设ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃一方面要采用节水 能源化工产品，缓解日益增长的石油需求压力，确保国家能源 工艺和设备，另一方面提高污水回用率，减少新鲜水用量。 安全，具有十分重大的意义。 ３、ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺与常规蒸汽裂解工艺排放对比 乙烯、丙烯作为最基础的石油化工基础原料，是衡量一个 表３为ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺与常规蒸汽裂解工艺两种 国家石油化工工业发展程度的标尺。中国乙烯的裂解原料主要 工艺路线的排放对比。由表３两种工艺的ｃＯ２排放量可见，ＭＴＯ 是石脑油，预计２０２０年需要８４６６万吨石脑油，丙烯主要来自 煤基甲醇制烯烃工艺ｃｏ２排放量远高于常规蒸汽裂解工艺。ＭＴＯ 于乙烯或炼油的副产品。近十年来，世界乙烯原料向轻质化方 煤基甲醇制烯烃工艺万元增加值ｃ０。排放量（含聚烯烃装置）为 向发展，乙烷占比由２８％提高到３５％，页岩气生产将对乙烯原料 １５．７Ｏ吨，是常规蒸汽裂解工艺（含乙烯下游装置）的５．２９倍。 轻质化产生重要影响。２０１２年中国乙烯当量消费量３１９０万吨／ 所以，若考虑强制征收ＣＯ。封存所需费用或碳税，采用ＭＴＯ煤 年，产量１５１４万吨／年，乙烯缺口５２．５％，预计２０２０年乙烯当 基甲醇制烯烃工艺项目的效益将大打折扣。 量消费量４９３６万吨／年，产量２７６４万吨／年，乙烯缺口４４％。 两种工艺的污染物排放可见，ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺总 ２０１２年中国丙烯当量消费量２４２８万吨／年，产量１５３０万吨／年， 体污染物排放强度更大。其中ＣＯＤ、氮氧化物的单位烯烃排放 丙烯缺口３７％，预计２０２０年丙烯当量消费量３３００万吨／年，产 强度，ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺分别是常规蒸汽裂解工艺的 量２６００万吨／年，丙烯缺口２１％。可见中国乙烯、丙烯缺口均 １．３８倍、７．８４倍，万元增加值排放强度，前者分别是后者的 较大，而以煤为原料，经甲醇制低碳烯烃是缓解乙烯、丙烯原 ３．７５倍、１９．４５倍：ｓ０２韵排放强度，ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺 料短缺的重要措施ｎ 。 是常规蒸汽裂解工艺的０．７３倍（单位烯烃）或１．７８倍（万元 煤基甲醇制烯烃工艺是与传统蒸汽裂解完全不同的技术路 增加值）；氨氮的排放强度，常规蒸汽裂解工艺要大大高于ＭＴＯ 线，神华集团宁煤５２万ｔ／ａＭＴＰ．项目和大唐集团多伦４６万 煤基甲醇制烯烃工艺，前者是后者的１０．５７倍（单位烯烃）或 ｔ／ａＭＴＰ项目采用Ｌｕｒｇｉ公司ＭＴＰ技术，神华集团包头煤化工６０ ４．２５倍（万元增加值）。所以规划ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺项 万ｔ／ａＭＴＯ项目采用大连化物所的ＤＭＴＯ—Ｉ技术。 目，要充分考虑环境要求和环境容量。 本文以采用国内ＤＭＴＯ—Ｉ技术的包头煤化工作为ＭＴＯ参比 ４、ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺与常规蒸汽裂解工艺经济指标 对象，以设在沿海的某１０００万吨／年炼油配１００万吨／年乙烯工 对比 厂作为传统裂解工艺参比对象。 ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺作为生产乙烯、丙烯的工艺路 ２、ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺与常规蒸汽裂解工艺能耗及水 线，除技术可行外，经济上合理也同样重要。该类工艺项目投 耗对比 资大，涉及面广，特别是工艺还在示范阶段，必须对项目的经 能耗和水耗是评价一项工艺技术先进性的重要方面，特别 济性进行充分的论证，保证项目投用后能够达到预期收益，避 是在能源紧缺、水资源相对匮乏的中国，这两项指标显得更为 免造成大量浪费。 重要。 ４．１财务效益分析 ２．１能耗 ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺项目与常规蒸汽裂解工艺项目在 ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺与常规蒸汽裂解工艺两种工艺路 不同原油价格时的内部收益率变化情况对比。从财务效益看， 线的能耗对比。从全过程角度看，油基烯烃路线总体能耗水平 由于规模经济、炼油与化工的协同效应以及化工产品深加工的 远低于煤制烯烃。对于吨烯烃能耗（不含原料，只计加工过程 增值因素等，在６Ｏ美元／桶时，ＭＴＯ煤基烯烃项目效益明显低 能耗时），煤制烯烃项目（不含聚烯烃装置）为１．３７吨标煤， 于原油制烯烃项目；在原油８０美元／桶，ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃 ．１１７． 新经济２０１４年１０月（中） 项目和常规蒸汽裂解制烯烃工艺项目的所得税前收益率差别不 大，均大于１２％。在原油价格为１００美元／桶时，油基烯烃项目 效益降低较多，远低于煤基烯烃项目。随着煤制烯烃国内自主 技术逐渐成熟，成套设备能力逐渐加强，同时项目规模可望放 大，煤制烯烃效益优势将进一步显现。 ４．２成本及成本构成 在原油价格１００美元／ｂｂｌ、原料煤价格３５０元／吨的条件 下，ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃项目的聚烯烃单位完全成本约７５００元 ／吨，而常规蒸汽裂解工艺的聚烯烃单位完全成本约９５００元／ 吨。所以相比常规蒸汽裂解工艺制烯烃项目，ＭＴＯ煤基甲醇制 烯烃项目的吨聚烯烃单位成本低２０００元左右，煤基烯烃项目 具有一定的成本优势。 煤基甲醇制烯烃工艺项目与常规蒸汽裂解工艺项目的聚烯 烃产品成本构成对比。煤基烯烃单位产品的年固定成本占比为 ５０％左右，远高于油基烯烃的７％左右，所以，投资变化对煤基 烯烃项目产品成本的影响大于原料煤和燃料煤成本变化的影 响，控制好投资可有效提高煤基烯烃项目的竞争力。油基烯烃 单位产品的年变动成本占比约为９０％，远高于煤基烯烃的５０％ 左右，因此，当原油（石脑油）、煤等原料价格变动时，其对油 基烯烃完全成本的影响将大大高于对煤基烯烃完全成本的影 响。 ４．３敏感性分析 常规蒸汽裂解工艺项目的内部收益率随各影响因素的变 化。对于常规蒸汽裂解工艺项目，产品价格与原料价格对项目 效益的影响最大，如产品价格降低４．４８％或原料价格增加 ５．９９％时，项目所得税前内部收益率将达到设定的基准值１２％。 当原料与产品的价格具有较强的相关性，二者联动时，内部收 益率的变化幅度将减小。生产负荷、建设投资等其他因素对项 目效益的影响相对较小。 ＭＴＯ煤基甲醇制烯烃工艺项目的内部收益率随各影响因素 的变化。采用煤基甲醇制烯烃工艺时，当建设投资、营业收 入、原材料价格、生产负荷等分别向不利方向变动１０％的情况 下，项目税前内部收益率均在设定的基准值１２％以上。营业收 入是影响项目投资内部收益率的最敏感因素，投资和装置负荷 对项目收益也有较大影响。 综上所述，ＭＴＯ煤基烯烃项目的毛利空间大于采用常规蒸 汽裂解工艺的油基烯烃项目，抗市场价格波动的能力较强。敏 感性分析结果表明，煤制烯烃对原料（煤）、产品价格单独变 化的敏感度远低于油基烯烃对原料、产品价格单独变化的敏感 度，说明就项目对原料、产品价格单独变化的抗风险能力来 看，ＭＴＯ煤基烯烃要明显好于油基烯烃，这也是煤基烯烃较高 的单位毛利水平在抗风险能力方面的体现。 ５、其他因素 与ＭＴＯ煤基烯烃工艺生产乙烯、丙烯竞争的其他工艺，除 上面对比的国内油基蒸汽裂解项目外，还有催化裂解、丙烷脱 氢及中东地区的乙烷蒸汽裂解等，另外合成气直接生产乙二 醇、醋酸等化学品的工艺路线也对ＭＴＯ煤基烯烃工艺有重要影 响。下面就已经工业化且影响最直接、最大的中东、北美地区 的乙烷裂解和丙烷脱氢及煤基乙二醇工艺进行简要的讨论。 ５．１乙烷蒸汽裂解及丙烷脱氢工艺影响 由于中东和北美国家能够获得大量廉价乙烷原料用来裂解 生产乙烯，使得其乙烯成本在世界范围内具有极强的竞争力， 如在石化产业规模较大的沙特，其乙烯装置所用乙烷原料价格 甚至低至０．７５美元／ｍｍＢｔｕ，折和２４０元／吨，据此推算其乙烯 生产成本仅１３６０元／吨左右，远低于世界其他地区以石脑油为 原料的乙烯成本。以该乙烯为原料的下游产品，如聚乙烯、乙 。二醇等，必然也同样具有极强的竞争力。虽然近年来其天然气 ．１１８． 需求迅速增长，天然气价格随之上涨，乙烷价格也有所上扬， 但由于中东在确保石油生产供应主导地位的同时，正在大力开 发天然气，因此总体而言，未来中东地区的天然气原料在全球 仍将处于最低价位。另外，受益于页岩气生产的突破，美国天 然气产量大增，从中获取的乙烷产量也大幅提高，并且乙烷价 格基本维持在８－１０美元／ｍｍＢｔｕ，远低于石脑油的约２Ｏ美元 ／ｍｍＢｔｕ。所以中东和北美乙烯原料的廉价优势仍将持续。 基于同样的原因，在中东等国家能够得到大量廉价的丙 烷，应用丙烷脱氢工艺生产丙烯，相对于传统石油原料路线投 资省、原料组分轻、能耗低、产品收率高、污染排放物少，技 术和经济上均具有较强的竞争力。 ５．２煤制乙二醇等工艺影响 以煤为原料，通过一系列工艺过程可以得到聚酯级乙二 醇。这种煤经合成气直接制乙二醇是近年来煤化工的新兴热点 之一，福建物构所、华东理工、湖北化学所、天津大学、中石 化等均研究开发了煤制乙二醇技术，并进行了中试评价试验。 采用福建物构所技术的通辽金煤化工建成了２Ｏ万ｔ／ａ煤制乙二 醇工业化装置，但由于催化剂等问题，至今仍未能正常生产。 我国乙二醇长期大量进口，并且价格一直较高 。煤制乙 二醇成本在３８００元／吨左右，而国内传统石油法乙二醇成本约 ６３００元／吨，煤直接制乙二醇工艺一旦成熟，将具有成本优 势，也将对由ＭＴＯ、ＥＯ过程生产乙二醇路线造成较大的影响。 ６、结论 ＭＴＯ煤基烯烃项目的毛利空间大于采用常规蒸汽裂解工艺 项目，抗市场价格波动的能力较强。两种路线的盈利模式明显 不同，ＭＴＯ煤基烯烃项目单位聚烯烃产品的固定成本较高，但 原料与产品间的毛利也较高，而常规蒸汽裂解工艺的油基烯烃 则相反，其单位聚烯烃产品的固定成本较低，但原料与产品间 的毛利也较低。在高油价情况下，ＭＴＯ煤基烯烃项目对煤炭价 格承受能力强，受市场波动影响小于常规蒸汽裂解项目，原油 价格波动对石油化工影响较大，由于可变成本比重高，容易受 市场冲击。 ＭＴＯ煤基烯烃单位产品用水量大、污染物排放多、能耗高， 从环保方面看，今后政策会更加严厉，一旦征收污染税（环保 税）、二氧化碳排放税（费），将对ＭＴＯ煤基烯烃产生较大影 响，其成本的提高远大于常规蒸汽裂解项目。中东、北美地区 的乙烷裂解和丙烷脱氢及煤直接制乙二醇工艺等方面的发展， 也将对ＭＴＯ煤基烯烃的工艺路线产生较大的影响。ＭＴＯ煤基烯 烃是石油制烯烃的重要补充，要在对现有国家示范工程进行技 术经济评价的基础上进一步深入总结研究和优化提升，与石油 制烯烃项目实现差别化布局。通过开发具有自主知识产权的先 进煤基烯烃技术，探索出符合我国国情的高效率、低排放、长 产业链、高附加值的煤制烯烃产业发展之路。 参考文献： ［１］吴秀章．煤制低碳烯烃工艺与工程【Ｍ］．北京：化学工 业出版社，２０１４． ［２］唐宏青．关于我国煤化工发展的三种观点［Ｊ］．化工设 计通讯，２０１２，３８（１）：卜２． ［３］张殿奎．煤化工发展方向一一煤制烯烃【Ｊ］．化学工 业，２００９ ２７（１－２）：１８－２２． ［４】张鸿林，张雷．洁净煤气化是现代煤化工和低碳经济的 平台［Ｊ］．煤化工，２Ｏ１０，５：卜５． （作者单位：中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司 北京市１０００１１）