周 芳，鄭 淵，姚 穎，趙 麗，姜 波

（中國成達(dá)工程有限公司，四川 成都 610041）

我國能源稟賦特點(diǎn)是“煤多、油缺、氣少”，發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)，實(shí)施石油替代戰(zhàn)略，符合我國能源結(jié)構(gòu)和能源安全的要求?，F(xiàn)代煤化工是我國石化工業(yè)“十三五”期間發(fā)展的最大亮點(diǎn)，其中以煤制烯烴工程化和經(jīng)濟(jì)效益尤為突出?！笆奈濉逼陂g，現(xiàn)代煤化工仍將是中國石化工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)由石化大國向石化強(qiáng)國跨越的標(biāo)志性領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)。2010 年8月，世界首套工業(yè)化大型煤制烯烴項(xiàng)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(chǎn)，產(chǎn)出了合格的聚乙烯、聚丙烯產(chǎn)品，這是全球煤制烯烴工業(yè)化道路上具有里程碑意義的事件。此后，中煤榆林等多個(gè)煤制烯烴項(xiàng)目相繼建成投產(chǎn)，截至2019 年底,我國煤(甲醇) 制烯烴裝置總生產(chǎn)能力達(dá)到1 495 萬t/a[1]。這些項(xiàng)目的成功運(yùn)行，為我國在煤制烯烴領(lǐng)域積累了豐富的工程技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了大批生產(chǎn)管理及工程技術(shù)人才，也為進(jìn)一步發(fā)展煤制烯烴工業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

為使擬建煤制烯烴項(xiàng)目的全投資內(nèi)部收益率IRR（稅前）滿足國家發(fā)改委發(fā)布的“關(guān)于調(diào)整部分行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目財(cái)務(wù)基準(zhǔn)收益率的通知”（發(fā)改投資[2013]586 號(hào)）中對(duì)現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的盈利能力要求，本文基于建設(shè)規(guī)模、產(chǎn)品方案基本相當(dāng)?shù)膬杉乙呀ǔ赏懂a(chǎn)的煤制烯烴工廠的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)情況，對(duì)某擬建煤制烯烴項(xiàng)目進(jìn)行了原料/ 燃料煤價(jià)格及主要產(chǎn)品價(jià)格雙因素和建設(shè)投資單因素敏感性分析，并與兩家運(yùn)行工廠進(jìn)行對(duì)比分析，分析結(jié)果可為擬建煤制烯烴項(xiàng)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(shù)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(jīng)過煤氣化、變換及熱回收、脫硫脫碳、甲醇合成等工序生產(chǎn)MTO 級(jí)甲醇（中間產(chǎn)品）；MTO 級(jí)甲醇通過甲醇催化轉(zhuǎn)化生成輕質(zhì)烯烴，并經(jīng)烯烴分離得到聚合級(jí)乙烯和聚合級(jí)丙烯等產(chǎn)品；聚乙烯裝置以聚合級(jí)乙烯為單體原料，輔以1-丁烯、1-己烯、氫氣、異戊烷等調(diào)節(jié)劑生產(chǎn)聚乙烯產(chǎn)品；聚丙烯裝置以聚合級(jí)丙烯為單體原料，輔以乙烯、氫氣生產(chǎn)聚丙烯產(chǎn)品。通常設(shè)置烯烴轉(zhuǎn)化（OCU）裝置，以提高聚烯烴的產(chǎn)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(shù)方案

典型煤制烯烴裝置主要的工藝技術(shù)方案為：煤氣化采用水煤漿或粉煤氣流床加壓氣化技術(shù)，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(shù)，甲醇合成采用莊信萬豐、魯奇等低壓甲醇合成技術(shù)，MTO 采用大連化物所的DMTO 技術(shù)（大連化物所還開發(fā)了含有C4回?zé)挼腄MTOⅡ技術(shù)）、神華的SHMTO 技術(shù)或美國UOP 公司的MTO/OCP 技術(shù)，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(shù)，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(xiàn)Grace 公司)的Unipol 工藝或Basell 的Spheripol 工藝，硫回收以硫磺為主流產(chǎn)品，主要采用克勞斯超級(jí)/超優(yōu)硫回收技術(shù)。

常見的聚乙烯產(chǎn)品包括HDPE、LDPE 和LLDPE 等多種牌號(hào)產(chǎn)品，常見的聚丙烯產(chǎn)品包括顆粒狀均聚物、無規(guī)共聚物、抗沖共聚物等多種牌號(hào)產(chǎn)品。

2 已建煤制烯烴項(xiàng)目的建設(shè)/運(yùn)營(yíng)情況及初步分析

選擇兩家已投產(chǎn)的、建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案基本相當(dāng)?shù)拿褐葡N工廠A 和工廠B 為對(duì)象，分析兩家工廠的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)情況，結(jié)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(shè)經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)期更短，項(xiàng)目建成投產(chǎn)3 個(gè)月即實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)并開始盈利，且空分裝置為自建、用電全部自發(fā)，因而年平均利潤(rùn)可觀；而工廠A 是第一次采用DMTOⅡ技術(shù)，該廠已對(duì)C4回?zé)捬b置進(jìn)行了3 次改造，改造效果尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。工廠A 的空分裝置由美國AP 公司出資配套建設(shè)，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(xiàng)目所需的氧氣、氮?dú)?、儀表空氣等，因此經(jīng)濟(jì)上不合理。

2021 年在全球受新冠疫情影響、油價(jià)較低的情況下，兩家煤制烯烴工廠沒有出現(xiàn)虧損現(xiàn)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(shí)際因素影響，有時(shí)油價(jià)與煤價(jià)對(duì)應(yīng)關(guān)系并不明顯，其抗風(fēng)險(xiǎn)能力更強(qiáng)。

3 擬建煤制烯烴項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)敏感性分析

3.1 分析基礎(chǔ)

某擬建煤制烯烴項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)敏感性分析的主要基礎(chǔ)如下：優(yōu)化后的建設(shè)投資為187 億元（鍋爐不帶發(fā)電）；項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)計(jì)算期定為18 a，其中包括3 a建設(shè)期；原料煤/ 燃料煤價(jià)按照230 元/t [含稅價(jià)格，低熱值192 55 kJ/kg（4 600 kcal/kg）]；年產(chǎn)PP 41.5萬t、LLDPE 18 萬t、HDPE9 萬t，以上產(chǎn)品價(jià)格均采用華東地區(qū)2015—2019 年五年均價(jià)（含稅價(jià)格）：PP 為8 697 元/t、HDPE 為9 916 元/t、LLDPE 為9 253 元/t。

3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)敏感性分析

3.2.1 原料/燃料煤價(jià)及主要產(chǎn)品價(jià)格雙因素敏感性分析

影響煤制烯烴的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較多，包括項(xiàng)目建設(shè)投資、原料/燃料煤價(jià)格、產(chǎn)品價(jià)格、各公輔消耗及單價(jià)等，但根據(jù)對(duì)煤制烯烴項(xiàng)目建設(shè)及運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)的分析，原料/ 燃料煤成本占比最高，因而本文重點(diǎn)考察制約項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的兩個(gè)關(guān)鍵因素主要產(chǎn)品價(jià)格與原料/燃料煤價(jià)之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，以量化數(shù)據(jù)確定項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性成立的合理邊界條件，分析數(shù)據(jù)見表2。

表2 原料/燃料煤價(jià)與主要產(chǎn)品價(jià)格雙因素敏感性分析

由表2 可知，當(dāng)主要產(chǎn)品取五年平均價(jià)（2015—2019 年）、原/ 燃料煤到廠價(jià)230 元/t 時(shí)，項(xiàng)目全投資所得稅前內(nèi)部收益率達(dá)到基準(zhǔn)收益率11.03%。在其他條件不變的情況下，當(dāng)噸煤到廠價(jià)高出40 元時(shí)，項(xiàng)目全投資所得稅前內(nèi)部收益率將降低0.76 個(gè)百分點(diǎn)；當(dāng)產(chǎn)品價(jià)格降低4 個(gè)百分點(diǎn)時(shí)，項(xiàng)目全投資所得稅前內(nèi)部收益率將降低1.16 個(gè)百分點(diǎn)。

3.2.2 投資單因素敏感性分析

現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的建設(shè)特點(diǎn)是固定資產(chǎn)投資大，折舊在產(chǎn)品成本中占比較高，因而項(xiàng)目建設(shè)投資也是決定項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的重要因素。在保持其他條件不變時(shí)，以建設(shè)投資的變化做單因素敏感性分析，結(jié)果見表3。

表3 建設(shè)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(nèi)部收益率將降低0.85 個(gè)百分點(diǎn)。

3.3 與運(yùn)行工廠的對(duì)比分析

該擬建煤制烯烴項(xiàng)目與工廠A 和工廠B 的成本對(duì)比分析見表4。

表4 擬建煤制烯烴項(xiàng)目與工廠A、工廠B 單位產(chǎn)品主要成本項(xiàng)對(duì)比

由表4 可知，在運(yùn)費(fèi)方面，擬建項(xiàng)目不及工廠A和工廠B，這是由于擬建項(xiàng)目運(yùn)距（均以華東作為目標(biāo)市場(chǎng)）相對(duì)較遠(yuǎn)所致。

由于采用基本相同的技術(shù)來源，建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案基本一致，因此三家的折舊成本基本相當(dāng)，擬建項(xiàng)目略低，原因在于擬建項(xiàng)目是按優(yōu)化后的投資考慮。

人工成本方面，工廠A 更具優(yōu)勢(shì)，擬建項(xiàng)目與工廠B 基本相當(dāng)。

原料/燃料煤方面，工廠A 和工廠B 均為煤化一體化項(xiàng)目，在煤炭的供應(yīng)量和供應(yīng)價(jià)格上都有保障。表4 中計(jì)算數(shù)據(jù)較高，主要原因在于目前兩家均按照煤炭的市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行集團(tuán)內(nèi)部結(jié)算，工廠B 煤價(jià)較工廠A 價(jià)格低，是由于工廠B 全部采用自發(fā)電；而擬建煤制烯烴項(xiàng)目采用與合作方談判的讓利價(jià)格230 元/t計(jì)算，該價(jià)格即使是按等熱值煤價(jià)折算，仍具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因此，計(jì)算結(jié)果顯示擬建項(xiàng)目在原料煤和燃料煤成本方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

4 項(xiàng)目實(shí)施建議及優(yōu)化對(duì)策

4.1 優(yōu)化降投資

建設(shè)投資是影響項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素之一。建議在實(shí)施該項(xiàng)目前，應(yīng)通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，盡量降低項(xiàng)目的建設(shè)投資，以確保較好的經(jīng)濟(jì)效益。投資主要優(yōu)化建議如下：

（1）減少氣化和空分系列數(shù)：隨著氣化和空分技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化工設(shè)計(jì)應(yīng)力求裝置大型化、規(guī)?；蚨ㄗh選擇大型氣化爐/空分設(shè)備，從而減少氣化/空分系列數(shù)，更好地體現(xiàn)規(guī)模效益。

（2）技術(shù)、設(shè)備、機(jī)組、儀表等的國產(chǎn)化：隨著國內(nèi)煤化工運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累及國內(nèi)裝備制造業(yè)的發(fā)展，技術(shù)、設(shè)備、機(jī)組、儀表等國產(chǎn)化已成為可能，如近年來國產(chǎn)化大型空分裝置的技術(shù)發(fā)展快、工業(yè)化業(yè)績(jī)好、性價(jià)比高；DPT 蒸汽上升式甲醇合成反應(yīng)器已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化；煤氣化系統(tǒng)中很多國產(chǎn)儀表閥門使用效果較好等。

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

4.2 技術(shù)及產(chǎn)品方案優(yōu)化

（1）從技術(shù)發(fā)展看，DMTOⅡ技術(shù)更為先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)性好。建議持續(xù)關(guān)注工廠A 現(xiàn)有DMTOⅡ裝置整改后的運(yùn)行情況，以及其他正在建設(shè)的DMTOⅡ裝置今后的運(yùn)行情況，如果C4回?zé)捪到y(tǒng)連續(xù)運(yùn)行問題能夠得以解決，采用DMTOⅡ技術(shù)將更具優(yōu)勢(shì)。

（2）從產(chǎn)品方案看，擬建煤制烯烴項(xiàng)目初期開發(fā)高端牌號(hào)產(chǎn)品的可能性較小，加上擬建項(xiàng)目距離主要目標(biāo)市場(chǎng)較遠(yuǎn)，對(duì)下游特殊需求的響應(yīng)速度相對(duì)較慢，建議擬建煤制烯烴項(xiàng)目產(chǎn)品定位主要為通用產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)聚乙烯產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)，建議與專利商進(jìn)一步溝通，落實(shí)能否增加HDPE 的產(chǎn)量占比，以提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。后期，可以根據(jù)市場(chǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)，選取少數(shù)幾種高端牌號(hào)產(chǎn)品作為整個(gè)產(chǎn)品系列的補(bǔ)充。

4.3 其他實(shí)施建議及對(duì)策

為確保工廠運(yùn)行利潤(rùn)，建議空分自行建設(shè)；原料/燃料煤價(jià)是影響煤制烯烴項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素之一，同時(shí)原料煤質(zhì)的穩(wěn)定也是煤化工裝置實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，建議在項(xiàng)目實(shí)施前，通過控制煤資源或談判鎖定原料煤及燃料煤的長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議及到廠價(jià)格，以確保聚烯烴產(chǎn)品具備成本競(jìng)爭(zhēng)力。