油价波动下煤制芳烃项目经济性分析 油价波动图

油价波动下煤制芳烃项目经济性分析

导读：介绍了我国芳烃市场的供需现状及发展趋势，综述了煤制芳烃生产技术的研究进展和产业化进程。重点分析了煤、甲醇制芳烃与石油基芳烃的成本竞争力和发展前景，并分析了油价变化对煤制芳烃竞争力的影响。

一、我国芳烃供需现状和发展趋势

芳烃（BTX）是石油化工重要的基础有机原料，其中对二甲苯（PX）需求量最大。2014年我国PX生产能力达到1203万t/a，新增产能主要来自中国石油四川石化分公司及青岛丽东石化的扩建。2014年国内PX产量达910万t左右，净进口量987万t，表观消费量1897万t，自给率48.0%。随着下游对苯二甲酸（TPA）和聚酯（PET）行业的快速增长，2010-2014年间我国PX产能、产量、表观消费量年均增长分别达到10.3%、10.1%和18.8%，远超世界同期增速。

随着2014年国家发改委行政批复权下放和周边国家新建PX步伐加快，国内PX项目的建设及审批速度有可能加快。预计2015年，国内将有两套PX装置建成，分别为浙江荣盛中金及中国石化九江分公司，新增能力为220万t/a。预计2015年后，受国内供应缺口大、炼油产能持续增加及避免与中东北美低成本乙烯竞争的影响，芳烃装置将是未来中国石化工业主要投资方向之一，其中包括齐鲁石化、天津石化、中化泉州、辽宁华锦、上海石化、海南炼化等企业均有PX新建、扩建计划或规划，如果项目顺利实施，以上项目将主要在2015-2020年间投产。预计2015年，国内PX能力将达到1423万t/a，2020年能力将达到2300万t/a左右。

2014年国内TPA产能达到4370万t/a，但受行业效益恶化的影响，TPA装置实际开工率继续走低，全年产量约为2870万t，对PX的需求增速放缓，全年PX需求量1897万t。预计2015年，国内TPA产能将达到5300万t/a左右，按照TPA装置开工率65%计，对PX的需求量将达到2275万t左右。预计到2020年，国内TPA装置能力将达到5600万t/a左右，按照TPA装置开工率70%计，对PX的需求量将达到2600万t左右。

我国PX供需现状及预测

单位：万t/a，万t

备注：供需平衡=产量-表观消费量

我国PX供需平衡情况

根据上表分析，2015年国内PX市场缺口将达到1231万t左右。随着国内新建PX项目的陆续投产，预计2015~2020年期间我国PX市场供需矛盾将有所缓和，预计2020年国内PX市场缺口将缩小至645万t左右。

二、煤制芳烃技术发展情况

1、 技术研究及应用进展

煤制芳烃主要分为煤基合成气直接制芳烃和合成气经甲醇间接制芳烃两条路线。其中，合成气直接制芳烃技术目前均处于实验室研究阶段，关键技术难点主要是催化剂。甲醇制芳烃技术进展相对较快，研究单位较多。中国石化甲醇甲苯烷基化技术已经建成20万t/a工业化示范装置，清华大学的FMTA技术已完成工业试验，并正在开展100万t/a工业装置项目的前期工作，通过持续研发和实践，有望在“十三五”期间取得重大突破，减轻对石油路线的依赖。

甲醇制芳烃技术主要分为甲醇芳构化技术和甲苯甲基化技术。

（1）甲醇芳构化技术

目前国内主要有清华大学，大连化物所与山西煤化所从事甲醇芳构化的研究，并持续发布相关专利技术。此外，北京化工大学、上海石油化工研究院等也在开展甲醇制芳烃技术研究。

与国内已经有的大量汽油/石油液化气的芳构化技术相比，各家甲醇芳构化的共同特点在甲烷的生成量比较低。但由于催化剂、反应器技术，及流程技术各有侧重，还是在原料转化率与产品选择性方面具有很大不同，从而导致配套的分离技术有所差异。

国外针对甲醇芳构化技术进行研究的有沙特基础工业公司，所用催化剂为添加稀土元素镧、铈的ZSM-5复合分子筛催化剂。

(2）甲苯甲基化技术

20世纪70年代以来，国内外相继开展以Y分子筛和ZSM-5分子筛催化剂为基础的甲苯选择性烷基化合成研究，特别是对ZSM-5分子筛硅铝比、晶粒大小、Pt，Mg，Sb/碱（土）金属改性及P，Si，B等元素改性和水蒸气处理等对催化剂结构、酸性与催化性能之间的关联，做了大量研究。ExxonMobil、GTC、沙特基础工业公司和国内中石化上海石化研究院、大连化学物理研究所、大连理工大学等相继开展了有关该技术的催化剂和相关工艺的研究，其中一些技术已可供商业化。

截至2014年底，国内已有两套甲醇制芳烃中试或工业装置试车成功。国内煤/甲醇制芳烃技术应用情况如下所示：

煤/甲醇制芳烃技术应用情况

单位：万t/a

备注：6.7项目产品主要用作油品调和组分，实际上为甲醇制汽油项目。

2 煤制芳烃技术工业化放大可能存在的问题

由清华大学与华电集团合作开发的FMTA技术是目前最具备工业化示范条件的甲醇制芳烃技术，在工业化放大方面基本没有颠覆性风险。但仍存在以下问题需要解决：

（1）、催化剂的稳定性和选择性

FMTA技术所使用的ZSM-5催化剂已在万吨级装置上完成了443小时的运转实验，华电集团正在准备进行2000小时的长周期运转实验，以进一步验证催化剂的稳定性。根据工业化放大经验，催化剂在项目工程放大过程中一般可能会出现活性周期偏短以及催化剂破碎等现象。工业化放大后，催化剂的结焦、水热稳定性及整体强度等有待进一步观察。

甲醇在ZSM-5的催化作用下芳构化过程中还伴有裂解、氢解、氢转移等副反应，会产生大量的低碳烃，制约芳烃选择性的提高，工业化放大后，催化剂是否还能保持较高的芳烃选择性也有待验证。

（2）、反应热平衡及工程优化

煤/甲醇制芳烃的整个工艺流程较长，包括煤制甲醇、甲醇制芳烃、芳烃联合等多套工艺装置，需要在工艺技术、流程设计、系列配置和系统集成方案等方面进一步优化。如何实现系统反应热平衡并有效利用低品位热能，提升项目的资源和能源利用水平，也是大规模工业化过程中需要重点关注的问题。

此外，随着装置的放大，物料的流动、传热、传质等物理过程的因素和条件也都将会发生变化，在大装置上所能达到的某些指标通常低于小型试验结果，“放大效应”对FMTA技术的工业化影响仍是业内关注的主要问题之一。

3、副产品的综合利用

FMTA技术的产品组成中除大量二甲苯外，还副产苯、甲苯、氢气及低碳烃类产品。在目前的万吨级装置中苯、甲苯及低碳烃类组分全部回炼以实现二甲苯的最大产率。大型工业化装置中是否要将苯、甲苯、低碳烃类分离，氢气如何实现综合利用等有待进一步论证。

除上述问题外，煤/甲醇制芳烃与石油路线制芳烃相比是否具有成本竞争优势，原油价格波动对煤/甲醇制芳烃路线的影响趋势更为业界关注。

三、煤制芳烃竞争力分析

1、 不同原料路线成本竞争力分析

（1）分析基准及比较方法

分析基准

石油路线芳烃联合装置一般以石脑油为原料，以催化重整装置为龙头，通过炼化一体化模式生产PX产品。目前我国新建、拟建的石油路线PX装置多在100万t/a及以上规模。因此，本文以100万t/a芳烃联合装置规模为分析基准。

煤/甲醇制芳烃路线以清华大学FMTA技术为例，以最大化产出对二甲苯（PX）为产品方案选择方向，确定装置生产规模为煤制甲醇320万t/a、甲醇制芳烃120万t/a、芳烃联合100万t/a，以上述规模为分析基准。

两种不同原料路线生产流程简图如下所示：

石油基路线芳烃生产流程简图

煤基路线芳烃生产流程简图

比较方法

本文在满足IRR（税前）为11%的条件下，对不同原料路线的PX生产成本进行测算，并进行比较，具体如下图所示：

不同原料路线PX成本比较图

根据上图分析，当国际油价80美元/桶时，石脑油制芳烃路线的PX工厂成本约为7448元/t，基本与煤价728元/t和甲醇价格2162元/t时的煤制芳烃及甲醇制芳烃成本相当。而当国际油价下降至60美元/桶时，石脑油制芳烃路线的PX工厂成本约为5359元/t，基本与煤价224元/t和甲醇价格1523元/t时的煤制芳烃及甲醇制芳烃成本相当。我国内蒙古、山西、陕西、宁夏等中西部地区的国内煤炭生产成本多在100—400元/t，因此，当国际油价在60美元/桶及以上水平时，煤制芳烃路线在成本上具有竞争优势，且随着油价走高优势更为明显。

值得注意的是，相对于甲醇和石脑油两种原料路线而言，以煤为原料的煤制芳烃路线工艺流程长、投资大，折旧及固定成本远高于甲醇制芳烃和石脑油制芳烃。在考虑资金时间价值和和合理投资回收期的情况下，单纯考虑PX成本的竞争力比较并不能真实反映不同原料路线生产PX的竞争力和盈利能力水平。

2、 油价变化对煤制芳烃竞争力的影响

在满足IRR（税前）为11%的条件下，本文将分析不同油价下PX出厂价格相对应的可承受煤炭或甲醇价格。当煤炭或甲醇实际市场采购价格低于该可承受价格时，煤/甲醇制芳烃路线更具有盈利能力。

PX价格与布伦特原油之间具有较强的关联度，根据对PX进口完税价格和布伦特原油历史价格数据进行拟合，确定出PX进口完税价和国际油价之间的关系。在拟合出的PX进口完税价基础上，再扣减国内运费及中间商利润，即得到西部地区PX出厂价格。随着国际原油价格的变动，PX出厂价格随之变化，煤/甲醇制芳烃的竞争力分析情况如下表所示。

煤制芳烃竞争力分析表

单位：美元/桶、元/吨

根据上表分析，当国际原油价格80美元/桶时，西部地区PX出厂价7895元/t，能够保证项目盈利的甲醇和煤炭最高可承受价格分别为2067元/t和115元/t。国内主要产煤区的原料煤价格大多低于此价格水平，煤制芳烃项目较难获得理想盈利。只有当国际原油价格达到85美元/桶、对应可承受煤炭价格213元/t时，中西部的部分地区建设煤制芳烃项目才能满足IRR（税前）11%要求，相对于石脑油制芳烃具有明显的盈利能力优势。

四 、总结

1 、煤制芳烃核心技术基本成熟，应落实大型工业化技术条件

截止目前，我国已分别掌握了固定床、流化床、甲苯甲醇制PX和甲醇直接制PX等技术，煤制芳烃的技术水平世界领先。煤/甲醇制芳烃工艺流程中除甲醇制芳烃（MTA）单元外，其它单元都具有成熟技术及多年工业运行经验。华电集团与清华大学合作开发的FMTA技术是目前最具备工业化示范条件的甲醇制芳烃技术，在工业化放大方面基本没有颠覆性风险。

煤制芳烃技术从中试规模向大型工业装置迈进的过程中，还需要解决诸如反应器放大、过程连续化、催化剂稳定性和选择性、反应热平衡及系统工程优化等一系列问题，使其有与传统石油路线可比的芳烃大产能与高效率，真正实现产业化。

2、 在国际油价低位震荡形势下，重点关注煤制芳烃的经济性

煤制芳烃技术的经济性受煤炭价格和石油价格影响很大。根据成本竞争力分析，当国际油价在60美元/桶及以上水平时，煤制芳烃路线具有成本优势，且随着油价走高成本优势更加突出。但煤制芳烃项目投资强度大、固定成本在总成本构成中比重大，单纯考虑生产成本并不能真实反映煤制芳烃项目的经济性和盈利能力。

根据油价变化对煤制芳烃竞争力影响分析，当国际原油价格85美元/桶时，PX出厂价格8311元/t，能够保证项目盈利的甲醇和煤炭最高承受价格分别为2194元/t和213元/t，我国中西部产煤地区的部分原料煤低于该价格水平，煤制芳烃项目具有较好的盈利能力。在85美元/桶以下时，煤制芳烃项目虽仍具有成本竞争优势，但盈利水平不能满足IRR（税前）达到11%的要求，投资回收期较长。

3、 煤制芳烃技术与石脑油路线结合，有效提高产品综合利用

根据相关资料，煤/甲醇制芳烃技术所得芳烃产品构成相对于石脑油路线具有组分少、苯产量少、二甲苯含量高的特点，从而减少了芳烃抽提、歧化、异构化等单元的规模。同时，甲醇芳构化过程中还将副产大量氢气及部分低碳烷烃，与石脑油路线结合将有效提高产品综合利用效率。煤/甲醇制芳烃与石脑油路线示意图如下所示：

煤/甲醇制芳烃与石脑油芳烃联合装置示意图

煤/甲醇制芳烃与石脑油芳烃联合装置结合的主要优势如下：1.有利于优化对二甲苯原料，根据FMTA技术万吨级中试装置运行数据，液相产品中芳烃（BTX与三甲苯）达95%以上，且芳烃组成中混二甲苯达到87.7%，是优质的对二甲苯原料。FMTA既可以作为现有芳烃联合装置技改技术，增产芳烃；也可应用于新建芳烃联合装置，用简单的结晶分离单元代替吸附分离单元，降低芳烃生产装置的投资。2.有效利用副产氢气及低碳烃类产品，FMTA副产大量氢气和部分低碳烃，氢气可供芳烃联合装置中甲苯歧化、二甲苯异构化单元消耗。通过增设芳构化反应器低碳烃转化为芳烃，或将低碳烃就近供应乙烯联合装置，以提高烯烃收率。通过与石脑油路线相结合，使FMTA副产的氢气和低碳烃得到了更为有效的利用途径。3.有利于促进FMTA技术实现工业化转化步伐，大型煤制芳烃项目投资巨大，且受煤炭资源、水资源等多种制约因素影响，目前国内煤制芳烃工业化项目进展缓慢。与石脑油芳烃联合装置相结合、建设适当规模的MTA装置相对易于实施，可积累的大量基础数据，并为FMTA技术工业化放大提供更有针对性的工程经验，促进煤/甲醇制芳烃路线实现工业转化的进程。

4、 煤制芳烃与煤制乙二醇结合，增强产业竞争力

煤/甲醇制芳烃项目的主要目标产品对二甲苯为液体产品，冬季应有防冻措施（PX凝点为13.2℃），按易燃有毒物品规定贮运，储运相对有难度。TPA是PX最主要的下游衍生物，也是生产PET的主要原料之一。随着我国煤制乙二醇技术的成熟及商业化运行，在我国中西部地区建设以煤为原料的乙二醇(MEG)和PX—PTA，进而以这两大原料生产PET，不仅解决了PX、MEG液体产品难储运的问题，还有利于促进中西部地区聚酯产业的发展，有利于承接东部纺织产业转移。煤制芳烃与煤制乙二醇联合装置示意图如下所示：

煤制芳烃与煤制乙二醇联合装置示意图

煤制芳烃与煤制乙二醇一体化联合装置的主要技术制约因素包括以下4方面：大型煤化工技术、符合聚酯要求的煤制乙二醇技术、规模化的甲醇制芳烃技术和规模化的系统集成技术。其中，大型空分、气化、变换、甲醇合成等大型煤化工技术已得到广泛应用；从通辽第一套煤制乙二醇的开车成功，到新疆天业电石炉气制乙二醇装置的满负荷运转和产品品质完全达到聚酯级优等品乙二醇要求，我国煤制乙二醇技术逐步完善，品质稳步提升，合成气制乙二醇完全能成功应用于聚酯行业；规模化的系统集成技术在煤制天然气、煤制烯烃和煤制油过程中已逐步完善。

随着煤/甲醇制芳烃技术的不断发展，核心技术已基本成熟，具备大型工业化的技术可行性。煤制芳烃与煤制乙二醇的一体化联合装置技术上有望实现可能。

综上所述，煤制芳烃将是我国“十三五”阶段新型煤化工行业重点开发和应用的核心技术之一，是一条有效地利用煤炭资源制备传统石油类化学品的技术路线。煤制芳烃路线受国际原油价格影响较大，若未来国际油价再度达到85美元/桶及以上水平时，煤/甲醇制芳烃将相对于传统石油路线具有经济竞争力优势。在目前低油价情况下，煤制芳烃技术应加强有关工业化放大方面的前期工作研究，或以适当规模做起，与石脑油芳烃联合装置相结合，实现效益最大化，并为大型煤制芳烃工业化装置积累经验。

(来源：《化学工业》作者：石油和化学工业规划院 屠庆华)

爱华网本文地址 » http://www.aihuau.com/a/25101017/331097.html