天然气化工利用的经济性分析

天然气化工利用的经济性分析摘要：文章以完全成本法模型为基准，分析了采用天然气为原料生产合成氨、甲醇、丁辛醇、 氢气等产品时盈亏平衡点的天然气价格，提出了降低天然气成本，扩大应用范围的建议。关键词： 天然气 成本 盈亏平衡点引言：天然气是高热值的清洁能源，同时也是发展C1化学工业的基本原料，其下游衍生物以合成气为基础原料的产品，如合成氨、甲醇、丁辛醇、氢气等已形成规模化生产，有力地推动了天然气化工利用的发展。以下对天然气的几种主要衍生物进行简单的技术经济分析，以预测不同化工产品采用天然气为原料时盈亏平衡点的天然气价格，以供天然气的化工利用方案参考。天然气化工原料利用 天然气化工已成为世界化学工业的主要支柱，目前世界上80%的合成氨，90%的甲醇用天然气为原料，在美国75%以上的乙炔以天然气为原料生产，而我国分别还不到20%，可见我国天然气化工利用有着很大的发展空间。 1、合成氨是生产氮肥不可替代的主要原料，由于石油价格的居高不下，导致重油价格上升，以天然气为原料的化肥比以重油为原料的化肥成本上有明显的优势，因此，气头化肥成为化肥生产的重点。由于技术的进步，油头改气头化肥已经相对成熟。 2、甲醇是碳化学的关键产品，又是重要的化工原料，同时还是未 来清洁能源之一，既广泛用于生产塑料、合成纤维、合成胶、染料、涂料、香料、饲料、医药、饲料、农药等，还可与汽油掺和或代替汽油作为动力燃料。由于甲醇 下游产品需求旺盛，预计到2010年甲醇总需求量将达到700万吨以上。近几年来有天然气条件的地方都在酝酿新上较大规模的甲醇装置。 3、天然气化工的发展还可以和氯碱工业发展相结合，我国氯碱工业的主要氯产品PVC总产量已大 大突破200万t，50%以上仍采用电石法，乙烯法PVC受原料乙烯来源限制只占PVC总量30%-35%，进口VCM或EDC生产PVC，现占总量的 15%-20%。由于电石法PVC环境污染严重，受环保政策限制，天然气用以生产乙炔再加工成PVC，与国内电石法生产成本基本持平，而环保优势突出。 此外，随着近年国际天然气合成油技术以及相关技术突破，天然气制合成油已具有竞争力，天然气制的合成油不含芳烃、重金属、硫等环境污染物，是环保型优质燃料，有广大的消费市场。表1 产品及公用工程价格 元/t项目名称 价格（含税）产品合成氨1 400 甲醇1 615丁辛醇5 230氢气7 200丙烯(化学级)3 333公用工程新鲜水2.34高压蒸汽80中压蒸汽70氮气/元m30.50电/元（kWh）10.50脱盐水11.7工业风/元m30.35循环水0.292 天然气下游产品盈亏平衡点测算2.1 合成氨及尿素以300 kt/a合成氨装置为基准，合成氨售价为1 400元/t，天然气消耗量为每吨氨1 070 m3，设盈亏平衡点时天然气价格为x元/m3。合成氨成本构成见表2。表2 合成氨成本构成表 元/t项目成本直接材料1 070x +144原材料1070x辅助材料16燃料及动力128直接工资6制造费用299生产成本1070x +449完全成本(1+10%)(1 070x +449)(1+10%)(1 070x +449)=1 400-1 400-(1 070x +144)13%(1+7%+3%)/(1+13%) x=0.67元/m3采用天然气加压蒸汽转化法生产时，在合成氨价格为1 400元/t的情况下，完全生产成本中原材料及辅助材料约占52%，盈亏平衡点时天然气的价格为0.67元/m3。由于近几年尿素价格持续走低，造成合成氨对天然气价格承受能力较差。2.2 甲醇以规模为300 kt/a天然气重整合成装置为基准，天然气耗量为每吨甲醇959m3，设盈亏平衡点时天然气价格为x元/m3。甲醇成本构成见表3。表3 甲醇成本构成表元/t项目成本直接材料959x +93原材料959x辅助材料33燃料及动力60直接工资6制造费用312生产成本959x +411完全成本(1+10%)(959x +411)(1+10%)(959x +411)=1 615-1 615-(959x +93)17%(1+7%+3%)/(1+17%) x=1.02元/m3在甲醇价格为1 615元/t时，甲醇完全成本中原料及辅助材料占63%，生产甲醇所需天然气的盈亏平衡点为1.02元/m3。若甲醇规模扩大，产品成本中固定费用将进一步下降，盈亏平衡点将上升。2.3 丁辛醇以250 kt/a丁辛醇装置为基准，采用天然气重整生成合成气，合成气与丙烯液相羰基合成生成丁辛醇工艺路线。产品方案为丁醇140 kt/a，辛醇110 kt/a，合成气单耗为每吨丁辛醇760m3，丙烯单耗为每吨丁辛醇0.72 t，化学级丙烯价格为3 333元/t。先由丁辛醇价格求出合成气价格，再进一步求出天然气价格。设盈亏平衡点时合成气价格为x元/m3，天然气价格为y元/m3。丁辛醇成本构成见表4。表4 丁辛醇成本构成元/t项目成本丁辛醇产品合成气直接材料760x +3 379735y +682原材料760x +2 773735y辅助材料33032燃料及动力276650直接工资813制造费用150370生产成本760x +3 537735y+1 065完全成本(1+10%)(760x +3 537)(1+10%)(735y +1 065)(1+10%)(760x +3 537)=5 230-5 230-(760x+3 379)17%(1+7%+3%)/(1+17%) x=1.46元/m3，即合成气价格为1.46元/m3（2 190元/t）(1+10%)(735 y +1 065)=2 190-2 190-(735y+682)17%(1+7%+3%)/(1+17%) y =1.13元/m3，即天然气价格为1.13元/m3。按丁辛醇价格为5 230元/t，原材料占完全生产成本的74%，这主要是由于原料中除合成气外，还需化学级丙烯约每吨丁辛醇2 400元，故原料占成本比例较高，按完全成本法，由合成气测算出盈亏平衡点的天然气价格为1.13元/m3。2.4 制氢制氢装置以规模4104m3/h (28.57 kt/a)为基准，工艺路线为天然气催化重整，天然气耗量为每吨氢气5 200m3。设盈亏平衡点时天然气价格为x元/m3。其完全成本构成见表5。表5 完全成本构成元/t项目成本直接材料5 200x +82原材料5 200x辅助材料40燃料及动力42直接工资34制造费用268生产成本5 200x-85完全成本(1+10%)(5200x-85 )注:生产成本已扣副产蒸汽469元/t。(1+10%)(5 200x-85)=7 200-7 200-(5 200x+82)17%(1+7%+3%)/(1+17%) x=1.26元/m3。当氢气价格为7 200元/t时，天然气重整制氢中原料占完全成本的91%，按完全成本法测算，盈亏平衡点的天然气价格为1.26元/m3。3 结论及建议从上述分析看出，不同化工产品对天然气价格的承受能力不同，上述产品中以合成氨承受能力最差，制氢承受能力最强，其综合盈亏平衡点见表6。表6 天然气下游产品盈亏平衡点价格元/m3产品名称 产品单价/ 元t-1盈亏平衡点合成氨1 4000.67甲醇1 6151.02丁辛醇5 2301.13氢气7 2001.26由表6看出，除化肥外，国内化工产品对天然气价格的承受能力范围在1.0元/m31.26元/m3之间，产品单价越高，天然气盈亏平衡点的价格也越高,但不是比例关系。中石化集团公司拥有渣油造气、轻油制氢等装置，如何利用廉价清洁的天然气替代不合理的原料和燃料路线，扩大天然气应用范围，是提高集团公司整体效益的主要措施之一，关键是要进一步降低天然气开采及输送成本。2000年，中石化集团公司天然气产量已达39.26108 m3，从中石化总体统筹考虑，应加大天然气开发的技术投入，提高上下游整合度，降低开采及管输成本，用廉价天然气顶替企业所需的轻油、抽余C4、裂解C5等深加工价值较高的化工原料，降低企业能耗和原料消耗，盘活固定资产，为产品深加工提供原料支持。对距天然气田较远，用气成本较高的东部企业，也可按洞氮煤造气的模式，利用丰富的煤炭资源生产合成气，以系统优化企业燃料及原料结构，提高下游合成