天然气化工利用经济性分析.docx
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天然气化工利用经济性分析
天然气化工利用第四次研讨会会议材料
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天然气化工利用第四次研讨会会议材料
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天然气化工利用经济性分析
中国石油规划总院
2001年7月
天然气化工利用经济性分析
刘志红王立生葛柏茹
中国石油规划总院
摘要：
在我们的研究报告《天然气化工利用技术经济分析》中，在分析当前天然气化工利用技术的现状和发展趋势的基础上，推荐了适合中国石油天然气股份有限公司发展天然气化工的四大类项目（不含化肥项目）：
天然气制合成油、制烯烃、制甲醇和二甲醚。
本文主要内容包括：
天然气制合成油、二甲醚、甲醇和烯烃在约定天然气价格和产品价格条件下的经济分析；针对中油股份公司天然气资源情况，企业地理位置、目标市场，初步提出了中油股份公司天然气化工利用的规划方案；并进行了天然气及石油价格变化与天然气化工利用的经济性研究。
1天然气化工项目经济分析
此处进行经济分析的天然气化工项目有：
低压法天然气制甲醇，Syntroleum技术天然气制合成油，MTO天然气制烯烃，日本NKK天然气制二甲醚。
这些项目是中油股份公司天然气化工发展方面较有前景的几个大型项目，也是股份公司“轻变重”战略实施的基础。
各项目经济分析的基础数据如表1所示。
表1项目经济分析基础数据
项目
甲醇（104t/a）
合成油（104t/a）
烯烃（104t/a）
二甲醚（104t/a）
50
100
50
100
50
100
15
50
100
天然气单耗（m3/t）
970
970
2150
2150
2150
2150
1500
1500
1500
天然气年消耗（108m3）
4.85
9.7
10.75
21.5
10.75
21.5
2.25
7.5
15
投资
（108元）
16
25
22
42
51
91
5.9
13
22
上表中数据皆依据各工艺参数及当前的工艺研究进展而选取。
其中合成油项目投资参考了国外咨询公司做的关于西南地区利用Syntroleum公司技术建设合成油项目的经济效益评估报告。
二甲醚项目参考了日本NKK公司的技术报告和其编写的关于四川省天然气制二甲醚的研究成果报告。
1.2经济分析计算结果
基于约定原料及产品价格，各项目经济分析结果如下列表2～表5所示。
其中天然气价格皆取为0.70元/m3，产品价格如表中所示。
表1甲醇项目经济分析结果
序号
指标
单位
规模
（50×104t/a）
规模
（100×104t/a）
1
投资
104元
160000
250000
2
天然气价格
元/m3
0.7
0.7
3
天然气消耗量
104m3/年
48500
97000
4
产品成本
104元
61727
123455
5
甲醇产量
104t
50
100
6
甲醇价格
元/t
1750
1750
7
销售收入
104元
87500
175000
8
投资回报率
%
10.79
13.81
表2合成油项目经济分析结果
序号
指标
单位
规模
（50×104t/a）
规模
（100×104t/a）
1
投资
104元
220000
420000
2
天然气价格
元/m3
0.7
0.7
3
天然气消耗量
104m3/年
107500
215000
4
产品成本
104元
136818
273636
5
油品产量
104t
50
100
6
油品价格
元/t
3000
3000
7
销售收入
104元
150000
300000
8
投资回报率
%
4.01
4.21
表3烯烃项目经济分析结果
序号
指标
单位
规模
（50×104t/a）
规模
（100×104t/a）
1
投资
104元
510000
910000
2
天然气价格
元/m3
0.7
0.7
3
天然气消耗量
104m3/年
107500
215000
4
产品成本
104元
136818
273636
5
烯烃产量
104t
50
100
6
烯烃价格
元/t
3700
3700
7
销售收入
104元
185000
370000
8
投资回报率
%
6.33
10.79
表4二甲醚项目经济分析结果
序号
指标
单位
规模（104t/a）
15
50
100
1
投资
104元
59000
130000
220000
2
天然气价格
元/m3
0.7
0.7
0.7
3
天然气消耗量
104m3/a
22500
75000
150000
4
产品成本
104元
28636
95455
190909
5
二甲醚产量
104t
15
50
100
6
二甲醚价格
元/t
2300
2300
2300
7
销售收入
104元
34500
115000
230000
8
投资回报率
%
6.66
10.07
11.90
由前面数据可以得出：
若以12%作为基准投资回报率进行分析，则只有100×104t/a甲醇项目是可行的，在目前采用的产品价格和相同的天然气价格下，合成油项目的经济性最差。
1.2天然气价格承受能力分析
以上面所讨论的四个天然气化工利用项目中，约定经济分析的基础数据中产品价格不变，并约定投资回报率都为12%，反推各项目所能承受的天然气价格，结果如表6。
由表中数据可以看出，以上各项目以天然气为原料时，若保证投资回报率为12%，则除了100×104t/a甲醇外，其余项目所要求的天然气的价格皆在0.7元/m3以下，最低为0.47元/m3。
表5各项目所能承受天然气价格
序号
项目
规模（104t/a）
天然气价格（元/m3）
1
甲醇
50
0.68
2
甲醇
100
0.73
3
合成油
50
0.56
4
合成油
100
0.57
5
烯烃
50
0.47
6
烯烃
100
0.52
7
二甲醚
15
0.58
8
二甲醚
50
0.67
9
二甲醚
100
0.69
1.3对产品价格承受能力分析
在上面所讨论的四个天然气化工利用项目中，如果约定经济分析的基础数据中天然气价格为0.7元/m3，并约定投资回报率为12%，则各项目所要求的产品价格如表7所示。
表6各项目所要求的产品价格
序号
项目
规模（104t/a）
价格（元/t）
1
甲醇
50
1810
2
甲醇
100
1690
3
合成油
50
3530
4
合成油
100
3490
5
烯烃
50
4600
6
烯烃
100
4400
7
二甲醚
15
2610
8
二甲醚
50
2380
9
二甲醚
100
2310
2中油股份公司天然气化工利用规划设想
2.1规划原则
由目前的天然气化工利用的技术和发展趋势来看，今后大型的天然气化工利用的项目除了化肥之外，应为大甲醇、合成油、烯烃和二甲醚。
股份公司的天然气化工利用的长远规划应针对这四类项目进行。
股份公司的天然气化工利用项目规划主要基于两点分析：
其一，考虑资源与市场的状况及发展趋势，进行合理布局；其二，集中建设，形成规模。
2.2规划项目布局
四大类天然气化工利用项目皆应布局在股份公司西南地区。
这主要是由于两方面的因素：
西南地区的天然气价格相对较低且天然气资源量丰富，在西南地区发展天然气化工具有资源优势；另外，西南地区具有广阔的市场空间。
上面四类天然气化工项目可分为两组：
合成油和二甲醚为一组，属于生产燃料型产品的项目；大甲醇和烯烃为一组，以生产下游化工产品为主。
合成油和二甲醚项目宜选择在经济相对发达的川西北地区，把川西北地区发展为大型燃料型化工基地。
大甲醇和烯烃项目宜建在重庆长江岸边，将西南地区发展为大型外向型化工产品生产基地。
总之，以西南地区为主实现股份公司化工发展的“轻变重”战略。
甲醇项目和烯烃项目应于同一处建设。
这两个项目可以合称为甲醇项目，因为MTO烯烃路线是以甲醇为原料。
这两个项目于同一处建设，先建甲醇，后选择时机，扩建增加烯烃项目。
此处项目，名为大甲醇项目，但实际直接流向市场的甲醇量并不大，大部分甲醇应加工为附加值高的产品，或有替代价值和更新换代性能的产品，或从长远考虑有发展前途的产品以后再流向市场。
例如生产醋酸、碳酸二甲酯、有机硅、甲醛、聚碳酸酯、聚甲醛，双酚A，等等。
大甲醇项目建设地点应选择在重庆长江岸边。
这一地区除了天然气原料资源丰富外，由于长江水运条件好，确定产品方案时可以利用这一因素，有些原料不一定自己配套，可以沿江从现有石油及化工厂外购解决，同时产品在沿江地区亦有广阔市场，并利用长江水道将产品运到华南地区、江浙、华中地区市场，也可以部分运到沿海地区和台湾等地。
西南地区没有大型炼油厂，油品需要从外部调入来满足需求。
对于燃料型产品而言，西南地区有广阔的市场空间。
合成油和二甲醚项目应在经济相对发达的川西北地区进行建设，可以就地消化产品，同时也可辐射整个西南地区。
2.3规划项目目标市场分析
上述规划项目中，燃料型产品主要产足于西南地区的市场需求。
外向型化工产品立足于全国市场，作为全国市场的一部分，其目标市场的定位主要依赖于长江水运的有利条件，这一部分市场难于单独进行分析。
此处只分析与合成油及二甲醚项目相关的西南地区的燃料市场需求情况。
四川盆地是一个贫油富气地区，年产原油仅15×104t～20×104t，且只有一家规模较小的炼油厂，其年处理能力为50×104t。
每年四川省从全国二十多个省市进口成品油达300×104t以上，其中柴油超过100×104t。
紧邻四川的云贵两省贫油少气，两省所需的交通燃料油绝大部分靠外省运进。
据调查，西南三省（包括重庆地区）1998年实际成品油年耗量为704.5×104t，其中柴油年耗量为242.4×104t。
二甲醚项目的近期市场需求立足于作民用燃料。
DME易压缩，贮存压力为1.35MPa，小于LPG的1.92MPa，因而可替代煤气、LPG作民用燃料。
若DME单独用作燃料，其压力等级符合液化气的要求，可用现有的液化气罐集中统一罐装，灶具也可与液化气灶具通用。
DME本身含氧，燃烧充分，不析炭，无残液，燃烧尾气完全符合国家卫生标准，是一种理想的清洁燃料。
DME还可以以一定比例掺入城市煤气或天然气中作为调峰之用，并可改善煤气质量，提高热值。
中国自1990年开始大量进口LPG，年进口量从1990年的11.7×104t增加到1998年的476.59×104t，年均增长率高达59%。
由于中国陆上大型LPG冷冻库陆续建成投产，预计未来一段时间内LPG的进口量将持续大幅增长，若近十年LPG的进口增长率按10%计算，到2005年，中国的LPG进口量将达929×104t，到2010年，中国的LPG进口量将达1457×104t。
如果DME的价格合适，仅取代进口LPG一项，2005年中国就需燃料级DME1226×104t，2010年需1923×104t。
同时，目前四川、云南、贵州三省和重庆市作为民用燃料的LPG用量已达40万吨以上，且继续呈增长趋势。
在紧邻云贵的四川建设DME装置将有很大的市场空间。
总之，燃料型产品在西南地区有广阔的市场需求空间。
2.4规划地区项目经济分析
依据前文的规划设想，四大类天然气化工利用项目均在西南地区进行建设，对这些项目结合拟建地点进行经济分析，分析结果如表8所示。
表7规划地区各项目经济分析结果
产品名称
规模
（104t/a）
天然气价格
（元/m3）
产品价格
（元/t）
投资回报率
（%）
甲醇
50
0.617
2039
19.91
100
0.617
2039
25.48
合成油
50
0.617
3100
10.48
100
0.617
3100
10.98
烯烃
50
0.617
3700
8.46
100
0.617
3700
9.48
二甲醚
15
0.617
2500
13.92
50
0.617
2500
21.06
100
0.617
2500
24.89
在分析过程中，最主要也是最难确定的参数是当地的原料价格及产品价格。
原料天然气的价格和产品甲醇的价格按照中油股份公司编制业务发展计划通知（石油计字[2000]第227号）规定的价格，其它产品价格依当地产品价格适当选取（四川柴油价格在3100元/t左右；LPG出厂价3300元/t左右，折成二甲醚应2500元/t以上）。
从计算结果可以看出，在四类项目中，甲醇和二甲醚项目经济效益较好，烯烃项目最差。
3原油价格影响分析
在以上所规划的四类天然气化工项目中，各产品可以由石油作为原料进行生产或可以用类似的石化产品代替，所以原油价格波动时，会对相应产品的价格产生影响，从而影响与这些产品相关的天然气化工项目的经济效益。
此处以合成油为例，分析原油价格对项目经济效益和为保证经济效益时，原油价格波动时对相应原料天然气价格的承受要求。
首先需要分析的是原油价格和成品油（主要是合成油项目生产的成品油）价格之间的变化关系，此处参考了三方面的资料：
已有的相关研究成果、股份公司关于编制业务发展计划通知中关于价格的有关规定和四川当地价格的实际情况，最后选取原油价格与合成油产品价格之间的关系如表9所示。
表8原油及合成油产品价格关系
原油价格（$/bbl）
15
18
20
22
25
28
30
32
合成油产品价格（元/t）
2447
2658
2798
2938
3149
3360
3500
3641
当原油价格发生波动时，成品油价格随之发生变化，天然气合成油项目的经济效益亦随之发生变化，假定天然气价格（0.617元/m3）不变，原油价格变化与天然气合成油项目经济效益的变化关系如表10所示。
由表中数据可以看出，原油价格大于28$/bbl以后，合成油项目的投资回报率都大于12%。
表9原油价格波动与合成油项目投资回报率的变化关系
原油价格（$/bbl）
15
18
20
22
25
28
30
32
合成油产品价格（元/t）
2447
2658
2798
2938
3149
3360
3500
3641
投资回报率
（%）
规模（50×104t/a）
0.53
3.74
5.88
8.01
11.2
14.4
16.6
18.7
规模（100×104t/a）
0.55
3.92
6.16
8.39
11.8
15.1
17.4
19.6
另一方面，原油价格波动时，假定天然气合成油项目的投资回报率12%保持不变，则要求相应的原料天然气的价格发生变化，原油价格与项目承受天然气价格的变化关系如表11所示。
由表中数据可以看出，原油价格高于28$/bbl时，项目能承受的天然气价格将高于0.617元/m3，已高于四川当地现在能够承受的天然气价格。
表10原油价格波动及合成油项目能承受的相应天然气价格
原油价格（$/bbl）
15
18
20
22
25
28
30
32
合成油产品价格（元/t）
2447
2658
2798
2938
3149
3360
3500
3641
项目承受天然气价格
（元/m3）
规模（50×104t/a）
0.42
0.47
0.51
0.55
0.60
0.65
0.69
0.73
规模（100×104t/a）
0.43
0.48
0.52
0.56
0.61
0.66
0.70
0.74
若保持现有天然气价格为0.617元/m3，由计算可求得投资回报率为12%时，对应的原油价格分别为：
规模为50×104t/a时，原油价格为25.7$/bbl；规模为100×104t/a时，原油价格为25.3$/bbl（见表12）。
这些数据表明，以四川的现有天然气价格考虑，50×104t/a合成油项目，当原油价格高于25.7$/bbl，该项目在经济上具有竞争性；100×104t/a合成油项目，当原油价格高于25.3$/bbl，该项目在经济上具有竞争性。
表11合成油项目对应的临界原油价格
投资回报率（%）
天然气价格
（元/m3）
产品价格
（元/t）
相应原油价格
（$/bbl）
规模（50×104t/a）
12
0.617
3200
25.7
规模（100×104t/a）
12
0.617
3170
25.3
4主要结论
1）对各天然气化工项目的经济分析表明：
在天然气价格为0.70元/m3，产品价格为计算价格情况下，在所分析的四类天然气化工利用项目中，只有100万吨甲醇项目有较好的效益，其投资回报率为13.81%，其余项目皆低于12%，具体为：
甲醇：
规模50×104t/a，投资回报率10.79%；规模100×104t/a，投资回报率13.81%。
合成油：
规模50×104t/a，投资回报率4.01%；规模100×104t/a，投资回报率4.21%。
烯烃：
规模50×104t/a，投资回报率6.33%；规模100×104t/a，投资回报率10.79%。
二甲醚：
规模15×104t/a，投资回报率6.66%；规模50×104t/a，投资回报率10.07%；规模100×104t/a，投资回报率11.90%。
2）依据计算采用的产品价格，在保证投资回报率12%的情况下，各项目对天然气价格的承受能力为：
甲醇项目对天然气价格的承受能力为0.68元/m3～0.73元/m3；
合成油项目对天然气价格的承受能力为0.56元/m3～0.57元/m3；
烯烃项目对天然气价格的承受能力为0.47元/m3～0.52元/m3；
二甲醚项目对天然气价格的承受能力为0.58元/m3～0.69元/m3。
3）西南地区具有发展天然气化工的资源优势，同时西南地区具有发展天然气化工的市场优势。
天然气化工利用的主要项目：
合成油、二甲醚大甲醇及烯烃，皆应规划在西南地区进行建设。
具体为：
将川西北地区建成燃料型化工基地，将重庆地区建成外向型化工产品生产基地。
以西南地区为主实现股份公司的“轻变重”战略。
4）结合西南地区的天然气价格及分析采用的西南地区的产品价格，得到上述项目的投资回报率分别为：
甲醇：
规模50×104t/a，投资回报率19.91%；规模100×104t/a，投资回报率25.48%。
合成油：
规模50×104t/a，投资回报率10.48%；规模100×104t/a，投资回报率10.98%。
烯烃：
规模50×104t/a，投资回报率8.46%；规模100×104t/a，投资回报率9.48%。
二甲醚：
规模15×104t/a，投资回报率13.92%；规模50×104t/a，投资回报率21.06%；规模100×104t/a，投资回报率24.89%。
5）以合成油项目为例进行原油价格的风险分析，得到：
四川的现有天然气价格以0.617元/m3计算，50×104t/a合成油项目，当原油价格高于25.7$/bbl，该项目在经济上具有竞争性；100×104t/a合成油项目，当原油价格高于25.3$/bbl，该项目在经济上具有竞争性。
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