煤制天然氣與煤制甲醇產(chǎn)業(yè)分析

煤制甲醇與煤制天然氣產(chǎn)業(yè)分析1、政策分析我國(guó)能源結(jié)構(gòu)富煤、貧油、少氣的特征決定了煤炭在一次能源中的重要地位，主要的化工產(chǎn)品完全由石油作原料生產(chǎn)是不現(xiàn)實(shí)的，發(fā)展煤化工是符合我國(guó)實(shí)際的發(fā)展方向。早在2006年，國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于加強(qiáng)煤化工項(xiàng)目建設(shè)管理促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》（發(fā)改工業(yè)【2006】1350號(hào)）中明確“在有條件的地區(qū)適當(dāng)加快以石油替代產(chǎn)品為重點(diǎn)的煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，按照上下游一體化發(fā)展思路，建設(shè)規(guī)?；夯ぎa(chǎn)業(yè)基地”同時(shí)還指出“民用燃料和油品市場(chǎng)為導(dǎo)向，支持有條件的地區(qū)，建設(shè)大型煤化工項(xiàng)目”。去年發(fā)布的《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》又一次明確要求“有序開(kāi)展煤制天然氣、煤制液體燃料和煤基多聯(lián)產(chǎn)研究示范，穩(wěn)步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，最終構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系”。受國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的影響，地方政府為了促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展和盲目追求GDP，很多不符合要求的煤化工項(xiàng)目被紛紛批準(zhǔn)建設(shè)，我國(guó)傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模均居世界第一，甲醇、電石和焦炭產(chǎn)量分別占全球產(chǎn)量的43%、95%和71%，造成焦炭、電石等傳統(tǒng)煤化工因產(chǎn)能較大而出現(xiàn)了嚴(yán)重的產(chǎn)能過(guò)剩，而煤制甲醇、二甲醚則是由于后續(xù)應(yīng)用技術(shù)沒(méi)有完善，因而出現(xiàn)產(chǎn)能大于需求的現(xiàn)狀。針對(duì)以上現(xiàn)狀，國(guó)務(wù)院《關(guān)于抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩和重復(fù)建設(shè)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)【2009】38號(hào)）和國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于規(guī)范煤化工產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展的通知》（發(fā)改產(chǎn)業(yè)【2011】635號(hào)）中指出我國(guó)傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期粗放發(fā)展，初級(jí)產(chǎn)品多、深加工產(chǎn)品少，整體技術(shù)和裝備水平偏低，資源消耗大，能源轉(zhuǎn)化效率低，產(chǎn)能過(guò)剩嚴(yán)重，甲醇產(chǎn)能過(guò)剩約50%，原則上今后三年停止審批單純擴(kuò)大產(chǎn)能的焦炭、電石等煤化工項(xiàng)目，原則上不再安排新的煤化工試點(diǎn)項(xiàng)目，重點(diǎn)抓好現(xiàn)有煤制油、煤制烯烴、煤制二甲醚、煤制天然氣、煤制乙二醇等五類示范工程，探索煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化和石化原料多元化發(fā)展的新途徑，將嚴(yán)格執(zhí)行煤化工產(chǎn)業(yè)政策，遏制傳統(tǒng)煤化工盲目發(fā)展。為此，《煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》指出穩(wěn)步推進(jìn)煤炭深加工示范項(xiàng)目建設(shè)，在內(nèi)蒙古、陜西、山西、云南、貴州、新疆等地選擇煤種適宜、水資源相對(duì)豐富的地區(qū)，重點(diǎn)支持大型企業(yè)開(kāi)展煤制天然氣等升級(jí)示范工程建設(shè)，加快先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。即將發(fā)布的《煤炭深加工示范項(xiàng)目規(guī)劃》中指出“十二五”期間，開(kāi)展煤制天然氣升級(jí)示范，進(jìn)一步提高技術(shù)水平和示范規(guī)模。依托示范項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)甲烷化關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化和進(jìn)一步示范高效污水處理和回用技術(shù)，降低污水處理成本。從以上政策來(lái)看，國(guó)家鼓勵(lì)符合科學(xué)發(fā)展觀的煤化工產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，尤其是鼓勵(lì)以煤制天然氣為代表的新型煤化工的發(fā)展，而焦炭、電石、煤制甲醇等產(chǎn)能過(guò)剩的傳統(tǒng)煤化工的發(fā)展將受到一定程度的限制。2、市場(chǎng)及價(jià)格分析2.1、市場(chǎng)分析近年來(lái)我國(guó)甲醇產(chǎn)能一直處于過(guò)剩狀態(tài)，“十一五”期間我國(guó)甲醇產(chǎn)能平均利用率在51%左右，其中2010年甲醇產(chǎn)能利用率51%，2011年產(chǎn)能利用率上升至58.1%。2012年甲醇制烯烴項(xiàng)目或?qū)⒂休^大突破的投產(chǎn)。2012年甲醇國(guó)內(nèi)新增裝置產(chǎn)能將在500萬(wàn)噸上下，其中包含中石化四川維尼綸廠和中科院、嘉興市政府兩個(gè)180萬(wàn)噸/年的甲醇制烯烴項(xiàng)目，以及新疆廣匯120萬(wàn)噸/年甲醇裝置，并且廣匯2期120萬(wàn)噸甲醇裝置目前在建。但預(yù)期投產(chǎn)的甲醇裝置多順帶下游烯烴項(xiàng)目，以配套裝置為主。此外，甲醇傳統(tǒng)下游裝置的增加已無(wú)力支撐目前現(xiàn)有的甲醇產(chǎn)能，現(xiàn)有的開(kāi)工負(fù)荷有足夠的上升空間，2012年國(guó)內(nèi)甲醇企業(yè)整體平均開(kāi)工負(fù)荷依舊不會(huì)上沖至6.5成以上，多維持在6成左右震蕩。因此，甲醇產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題將在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)存在，并將長(zhǎng)期影響甲醇市場(chǎng)價(jià)格。近幾年，我國(guó)甲醇的傳統(tǒng)消費(fèi)市場(chǎng)如甲醛、醋酸、MTBE、二甲醚等行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，甲醇消費(fèi)量因此逐步增長(zhǎng)。隨著甲醇應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)二甲醚摻燒液化氣的推動(dòng)，對(duì)甲醇燃料汽油的提倡，甲醇制烯烴等新領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，且產(chǎn)能規(guī)模不斷擴(kuò)大，為甲醇開(kāi)拓了廣闊的新興消費(fèi)市場(chǎng)。2010年，隨著《車用甲醇汽油(M15)》標(biāo)準(zhǔn)的正式出臺(tái)，我國(guó)甲醇汽油的應(yīng)用也進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段；2011年5月，上海、山西和陜西進(jìn)行了由國(guó)家工信部直接參與的高比例甲醇汽油(M85、M100)推廣計(jì)劃。2010年我國(guó)汽柴油消費(fèi)量為1.42億噸，按15%比例計(jì)算，當(dāng)年我國(guó)燃料用甲醇的需求量為614萬(wàn)噸。隨著國(guó)際原油價(jià)格的高漲，甲醇汽油的市場(chǎng)份額將不斷擴(kuò)大，其需求潛力巨大。同時(shí)甲醇制烯烴項(xiàng)目也在建設(shè)當(dāng)中，2010年我國(guó)甲醇制烯烴總產(chǎn)能達(dá)到1800萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)該領(lǐng)域的甲醇需求量約為4620萬(wàn)噸。隨著甲醇汽油和甲醇制烯烴行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，甲醇產(chǎn)能將逐步釋放，其產(chǎn)能利用率也會(huì)隨之不斷提高。目前，在甲醇的后續(xù)應(yīng)用技術(shù)沒(méi)有完善的情況下，甲醇生產(chǎn)企業(yè)將繼續(xù)受到產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題的困擾。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的繼續(xù)推進(jìn)，對(duì)天然氣的需求將持續(xù)攀升。而我國(guó)天然革試點(diǎn)的通知》（發(fā)改價(jià)格【2011】3033號(hào)）采用“市場(chǎng)凈回值”定價(jià)方式為最終實(shí)現(xiàn)天然氣的市場(chǎng)化邁出了“實(shí)質(zhì)性”的一步。因此。國(guó)內(nèi)天然氣價(jià)格的市場(chǎng)化進(jìn)程中，價(jià)格必然受到國(guó)際市場(chǎng)天然氣價(jià)格的影響，將會(huì)有較大幅度的上升空間。3、節(jié)能、節(jié)水和二氧化碳排放分析3.1、節(jié)能分析煤制天然氣項(xiàng)目甲烷化可以等壓合成。無(wú)壓縮功耗，系統(tǒng)壓降小。甲烷化采用絕熱式反應(yīng)器，合成氣循環(huán)比小，循環(huán)機(jī)功耗低。甲烷化裝置副產(chǎn)大量的高壓蒸汽，可用于驅(qū)動(dòng)空分透平，減少鍋爐和燃料煤的數(shù)量。在甲烷化裝置部分。幾乎84％的廢熱以高壓蒸汽的形式得到回收，而僅有0.5％的廢熱用冷卻水冷卻，使得整個(gè)甲烷化系統(tǒng)熱量回收效率非常高。以下采用中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工設(shè)計(jì)能量消耗計(jì)算方法》SH/T3110—2001對(duì)煤制天然氣項(xiàng)目進(jìn)行能耗計(jì)算。結(jié)果如下：（1）以長(zhǎng)焰煤為原料，熱值為28170kJ/kg，采用水煤漿氣化、低溫甲醇洗、甲烷化等技術(shù)的煤制天然氣項(xiàng)目的能耗計(jì)算結(jié)果為75800MJ/km3(單位產(chǎn)品綜合能耗為2.586kg標(biāo)煤/m3)，能量效率為45.98％。單位產(chǎn)品綜合水耗為6.84t/km3。（2）以褐煤為原料，熱值為14400kJ/kg，采用魯奇氣化、低溫甲醇洗、甲烷化等技術(shù)的煤制天然氣項(xiàng)目的能耗計(jì)算結(jié)果為65836MJ/km3（單位產(chǎn)品綜合能耗為2.246kg標(biāo)煤/m3），能量效率為52.6％，扣除熱電站外輸電能、管網(wǎng)輸送用能等后，能量效率可達(dá)59％。單位產(chǎn)品綜合水耗為5.63t/km3。煤制甲醇和煤制天然氣的能量效率列于表2。表2煤制甲醇和煤制天然氣的能量效率類型單位熱值③/MJ單位能耗/MJ能量效率/%甲醇/t202594619343.86天然氣①/km3348787585245.98天然氣②/km3346126583652.57注：①采用水煤漿氣化技術(shù)的煤制天然氣項(xiàng)目；②采用魯奇爐氣化技術(shù)的煤制天然氣項(xiàng)目；③低熱值。從表2數(shù)據(jù)可以看出，能量效率甲醇(43.86％)<煤制天然氣(45.98％～52.57％)，煤制天然氣的能量效率比煤制甲醇高，是有效的煤炭利用方式。煤制天然氣不但可以大幅降低煤炭的消耗，同時(shí)還減少了S02、CO2的排放。另外，在產(chǎn)品輸送環(huán)節(jié)，煤制天然氣可以大規(guī)模管道輸送，節(jié)能、環(huán)保、安全，輸送費(fèi)用低，而甲醇是易燃易爆的液體產(chǎn)品，運(yùn)輸難度大、費(fèi)用高，運(yùn)輸安全值得關(guān)注，因此,從產(chǎn)品輸送方面來(lái)看,煤制天然氣更具優(yōu)勢(shì)。3.2、節(jié)水分析煤制甲醇和煤制天然氣的水耗列于表3。表3煤制甲醇和煤制天然氣的水耗類型單位產(chǎn)品水耗/t單位熱值水耗/t·GJ-1甲醇/t15.000.740天然氣①/km36.840.196天然氣②/km35.630.160注：①采用水煤漿氣化技術(shù)的煤制天然氣項(xiàng)目；②采用魯奇爐氣化技術(shù)的煤制天然氣項(xiàng)目。從單位熱值水耗來(lái)看，每GJ耗水量由低到高為煤制天然氣(0.160t～0.196t)<甲醇(0.740t)。單位熱值耗水量煤制天然氣較煤制甲醇低,是節(jié)水的能源產(chǎn)品，這對(duì)于富煤缺水的西部地區(qū)發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)具有十分重要的意義。3.3、二氧化碳排放分析不同煤制能源產(chǎn)品的C02排放量列于表4。表4煤制甲醇和煤制天然氣的單位熱值CO2排放量t·GJ-1工藝CO2排放公用工程CO2排放總CO2排放甲醇0.0990.0600.159天然氣①0.1150.0190.134天然氣②0.0770.0490.126注：①采用水煤漿氣化技術(shù)的煤制天然氣項(xiàng)目；②采用魯奇爐氣化技術(shù)的煤制天然氣項(xiàng)目。從工藝裝置單位熱值CO2排放量來(lái)看，煤制天然氣②（褐煤原料）的C02排放較低（0.077t/GJ），煤制甲醇和煤制天然氣①在0.099t/GJ～0.115t/GJ之間，煤制天然氣①的排放量最高，達(dá)0.115t/GJ。值得注意的是，上述數(shù)據(jù)僅為工藝裝置的排放量，并不包括鍋爐、發(fā)電的排放量，因此，僅從工藝裝置排放量的角度得出結(jié)論是片面的。由于煤制天然氣項(xiàng)目中。甲烷化裝置可以副產(chǎn)大量的高壓蒸汽(或中壓蒸汽)，用于驅(qū)動(dòng)空分透平或用于煤氣化。鍋爐僅需補(bǔ)充少量的高壓蒸汽，減少了鍋爐燃煤量，同時(shí)大量富余的低壓蒸汽可以用于發(fā)電，二者都可以大大降低鍋爐和發(fā)電產(chǎn)生的CO2排放量，而煤制甲醇裝置中，空分所需高壓蒸汽幾乎全部由鍋爐供給，而且基本沒(méi)有富余的低壓蒸汽。因此，C02排放量應(yīng)從項(xiàng)目整體來(lái)評(píng)價(jià)。通過(guò)計(jì)算，從整個(gè)項(xiàng)目C02排放量來(lái)看，由低到高的次序?yàn)樘烊粴猗?0.126t/GJ)<天然氣①(0.134t/GJ)<甲醇(0.159t/GJ)。煤制天然氣C02排放量最低，與能量效率相吻合。通