煤制烯烴項目技術經濟敏感性分析及對策

周 芳，鄭 淵，姚 穎，趙 麗，姜 波

（中國成達工程有限公司，四川 成都 610041）

我國能源稟賦特點是“煤多、油缺、氣少”，發展現代煤化工產業，實施石油替代戰略，符合我國能源結構和能源安全的要求。現代煤化工是我國石化工業“十三五”期間發展的最大亮點，其中以煤制烯烴工程化和經濟效益尤為突出。“十四五”期間，現代煤化工仍將是中國石化工業發展的戰略重點，是實現由石化大國向石化強國跨越的標志性領先產業。2010 年8月，世界首套工業化大型煤制烯烴項目在中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司建成投產，產出了合格的聚乙烯、聚丙烯產品，這是全球煤制烯烴工業化道路上具有里程碑意義的事件。此后，中煤榆林等多個煤制烯烴項目相繼建成投產，截至2019 年底,我國煤(甲醇) 制烯烴裝置總生產能力達到1 495 萬t/a[1]。這些項目的成功運行，為我國在煤制烯烴領域積累了豐富的工程技術和管理經驗，培養了大批生產管理及工程技術人才，也為進一步發展煤制烯烴工業奠定了堅實的基礎。

為使擬建煤制烯烴項目的全投資內部收益率IRR（稅前）滿足國家發改委發布的“關于調整部分行業建設項目財務基準收益率的通知”（發改投資[2013]586 號）中對現代煤化工項目的盈利能力要求，本文基于建設規模、產品方案基本相當的兩家已建成投產的煤制烯烴工廠的建設及運營情況，對某擬建煤制烯烴項目進行了原料/ 燃料煤價格及主要產品價格雙因素和建設投資單因素敏感性分析，并與兩家運行工廠進行對比分析，分析結果可為擬建煤制烯烴項目投資決策提供參考。

1 典型煤制烯烴裝置工藝流程及技術方案

1.1 典型煤制烯烴工藝流程

典型的煤制烯烴工藝流程示意圖見圖1。原料煤經過煤氣化、變換及熱回收、脫硫脫碳、甲醇合成等工序生產MTO 級甲醇（中間產品）；MTO 級甲醇通過甲醇催化轉化生成輕質烯烴，并經烯烴分離得到聚合級乙烯和聚合級丙烯等產品；聚乙烯裝置以聚合級乙烯為單體原料，輔以1-丁烯、1-己烯、氫氣、異戊烷等調節劑生產聚乙烯產品；聚丙烯裝置以聚合級丙烯為單體原料，輔以乙烯、氫氣生產聚丙烯產品。通常設置烯烴轉化（OCU）裝置，以提高聚烯烴的產量。

圖1 典型的煤制烯烴工藝流程示意圖

1.2 典型煤制烯烴裝置技術方案

典型煤制烯烴裝置主要的工藝技術方案為：煤氣化采用水煤漿或粉煤氣流床加壓氣化技術，變換采用絕熱變換、等溫變換或絕熱-等溫變換組合工藝流程，脫硫脫碳采用低溫甲醇洗技術，甲醇合成采用莊信萬豐、魯奇等低壓甲醇合成技術，MTO 采用大連化物所的DMTO 技術（大連化物所還開發了含有C4回煉的DMTOⅡ技術）、神華的SHMTO 技術或美國UOP 公司的MTO/OCP 技術，烯烴分離主要采用魯姆斯（LUMMUS）、惠生工程或KBR 公司的前脫丙烷技術，聚乙烯主要采用Univation 公司的Unipol 工藝或BP 公司的Innovene工藝，聚丙烯工藝主要采用DOW 公司(現Grace 公司)的Unipol 工藝或Basell 的Spheripol 工藝，硫回收以硫磺為主流產品，主要采用克勞斯超級/超優硫回收技術。

常見的聚乙烯產品包括HDPE、LDPE 和LLDPE 等多種牌號產品，常見的聚丙烯產品包括顆粒狀均聚物、無規共聚物、抗沖共聚物等多種牌號產品。

2 已建煤制烯烴項目的建設/運營情況及初步分析

選擇兩家已投產的、建設規模和產品方案基本相當的煤制烯烴工廠A 和工廠B 為對象，分析兩家工廠的建設及運營情況，結果見表1。

由表1 可知，兩家工廠整體效益較好。特別是工廠B，借鑒了第一套煤制烯烴示范裝置的工程和建設經驗，建設期更短，項目建成投產3 個月即實現達產并開始盈利，且空分裝置為自建、用電全部自發，因而年平均利潤可觀；而工廠A 是第一次采用DMTOⅡ技術，該廠已對C4回煉裝置進行了3 次改造，改造效果尚需進一步驗證。工廠A 的空分裝置由美國AP 公司出資配套建設，由該廠提供其所需的電、蒸汽、水等公用工程，AP 公司按“照付不議”原則提供項目所需的氧氣、氮氣、儀表空氣等，因此經濟上不合理。

2021 年在全球受新冠疫情影響、油價較低的情況下，兩家煤制烯烴工廠沒有出現虧損現象，在一定程度上說明了與石油路線相比，煤制烯烴路線受諸多實際因素影響，有時油價與煤價對應關系并不明顯，其抗風險能力更強。

3 擬建煤制烯烴項目的技術經濟敏感性分析

3.1 分析基礎

某擬建煤制烯烴項目技術經濟敏感性分析的主要基礎如下：優化后的建設投資為187 億元（鍋爐不帶發電）；項目的經濟計算期定為18 a，其中包括3 a建設期；原料煤/ 燃料煤價按照230 元/t [含稅價格，低熱值192 55 kJ/kg（4 600 kcal/kg）]；年產PP 41.5萬t、LLDPE 18 萬t、HDPE9 萬t，以上產品價格均采用華東地區2015—2019 年五年均價（含稅價格）：PP 為8 697 元/t、HDPE 為9 916 元/t、LLDPE 為9 253 元/t。

3.2 技術經濟敏感性分析

3.2.1 原料/燃料煤價及主要產品價格雙因素敏感性分析

影響煤制烯烴的技術經濟指標較多，包括項目建設投資、原料/燃料煤價格、產品價格、各公輔消耗及單價等，但根據對煤制烯烴項目建設及運營特點的分析，原料/ 燃料煤成本占比最高，因而本文重點考察制約項目經濟性的兩個關鍵因素主要產品價格與原料/燃料煤價之間的聯動關系，以量化數據確定項目經濟性成立的合理邊界條件，分析數據見表2。

表2 原料/燃料煤價與主要產品價格雙因素敏感性分析

由表2 可知，當主要產品取五年平均價（2015—2019 年）、原/ 燃料煤到廠價230 元/t 時，項目全投資所得稅前內部收益率達到基準收益率11.03%。在其他條件不變的情況下，當噸煤到廠價高出40 元時，項目全投資所得稅前內部收益率將降低0.76 個百分點；當產品價格降低4 個百分點時，項目全投資所得稅前內部收益率將降低1.16 個百分點。

3.2.2 投資單因素敏感性分析

現代煤化工項目的建設特點是固定資產投資大，折舊在產品成本中占比較高，因而項目建設投資也是決定項目經濟性的重要因素。在保持其他條件不變時，以建設投資的變化做單因素敏感性分析，結果見表3。

表3 建設投資單因素敏感性分析

由表3 可知，在保持其他條件不變的情況下，投資增加10 億元（為197 億元），內部收益率將降低0.85 個百分點。

3.3 與運行工廠的對比分析

該擬建煤制烯烴項目與工廠A 和工廠B 的成本對比分析見表4。

表4 擬建煤制烯烴項目與工廠A、工廠B 單位產品主要成本項對比

由表4 可知，在運費方面，擬建項目不及工廠A和工廠B，這是由于擬建項目運距（均以華東作為目標市場）相對較遠所致。

由于采用基本相同的技術來源，建設規模及產品方案基本一致，因此三家的折舊成本基本相當，擬建項目略低，原因在于擬建項目是按優化后的投資考慮。

人工成本方面，工廠A 更具優勢，擬建項目與工廠B 基本相當。

原料/燃料煤方面，工廠A 和工廠B 均為煤化一體化項目，在煤炭的供應量和供應價格上都有保障。表4 中計算數據較高，主要原因在于目前兩家均按照煤炭的市場價格進行集團內部結算，工廠B 煤價較工廠A 價格低，是由于工廠B 全部采用自發電；而擬建煤制烯烴項目采用與合作方談判的讓利價格230 元/t計算，該價格即使是按等熱值煤價折算，仍具有價格優勢，因此，計算結果顯示擬建項目在原料煤和燃料煤成本方面具有明顯的優勢。

4 項目實施建議及優化對策

4.1 優化降投資

建設投資是影響項目經濟效益和產品競爭力的關鍵因素之一。建議在實施該項目前，應通過設計優化，盡量降低項目的建設投資，以確保較好的經濟效益。投資主要優化建議如下：

（1）減少氣化和空分系列數：隨著氣化和空分技術的發展，現代化工設計應力求裝置大型化、規模化，因而建議選擇大型氣化爐/空分設備，從而減少氣化/空分系列數，更好地體現規模效益。

（2）技術、設備、機組、儀表等的國產化：隨著國內煤化工運行經驗的積累及國內裝備制造業的發展，技術、設備、機組、儀表等國產化已成為可能，如近年來國產化大型空分裝置的技術發展快、工業化業績好、性價比高；DPT 蒸汽上升式甲醇合成反應器已實現國產化；煤氣化系統中很多國產儀表閥門使用效果較好等。

（3）其他優化方案：如利用鍋爐煙氣脫硫系統消化部分濃鹽水，從而減少蒸發結晶裝置的投資。

4.2 技術及產品方案優化

（1）從技術發展看，DMTOⅡ技術更為先進、經濟性好。建議持續關注工廠A 現有DMTOⅡ裝置整改后的運行情況，以及其他正在建設的DMTOⅡ裝置今后的運行情況，如果C4回煉系統連續運行問題能夠得以解決，采用DMTOⅡ技術將更具優勢。

（2）從產品方案看，擬建煤制烯烴項目初期開發高端牌號產品的可能性較小，加上擬建項目距離主要目標市場較遠，對下游特殊需求的響應速度相對較慢，建議擬建煤制烯烴項目產品定位主要為通用產品，在此基礎上，根據聚乙烯產品發展趨勢，建議與專利商進一步溝通，落實能否增加HDPE 的產量占比，以提高項目的經濟效益。后期，可以根據市場發展態勢，選取少數幾種高端牌號產品作為整個產品系列的補充。

4.3 其他實施建議及對策

為確保工廠運行利潤，建議空分自行建設；原料/燃料煤價是影響煤制烯烴項目經濟效益和產品競爭力的關鍵因素之一，同時原料煤質的穩定也是煤化工裝置實現長周期安全穩定運行的關鍵，建議在項目實施前，通過控制煤資源或談判鎖定原料煤及燃料煤的長期供應協議及到廠價格，以確保聚烯烴產品具備成本競爭力。