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5 煤制天然气分析(新疆09-06-16)


我国煤制天然气的发展分析

石油和化学工业规划院 刘志光

报告主要内容
1 产业政策分析 产业政策分析 2 3 4 5 6 7 天然气市场分析 天然气市场分析 煤制天然气工艺技术 煤制天然气工艺技术 节能、节水和碳排放分析 节能、节水和碳排放分析 生产成本和竞争力分析 生产成本和竞争力分析 煤制天然气项目简介 煤制天然气项目简



发展建议 发展建议

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政 策 分 析

国家发改委1350号文件 “在有条件的地区适当加快 以石油替代产品为重点的煤化工产业的发展;同时还 指出“民用燃料和油品市场为导向,支持有条件的地 区,建设大型煤化工项目”。 煤制天然气单系列的经济规模在8~10亿m3/a,相当 于125~160万t/a甲醇当量规模,符合产业政策。 煤制天然气技术成熟可靠,在装备上,甲烷化装置仅 引进高压蒸汽过热器、循环气压缩机等个别设备,其 余均为国产化设备,如甲烷化反应器等,符合国家技 术引进政策和装备政策。 《石化产业调整和振兴规划》中强调“坚决遏制煤化 工盲目发展势头,积极引导煤化工行业健康发展”, “重点抓好现有煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤 制甲烷气、煤制乙二醇等五类示范工程,探索煤炭高 效清洁转化和石化原料多元化发展的新途径”。 据报道“全国能源工作会议”已经提出“适度发展煤 制天然气”。

报告主要内容
1 产业政策分析 产业政策分析 2 3 4 5 6 7 天然气市场分析 天然气市场分析 煤制天然气工艺技术 煤制天然气工艺技术 节能、节水和碳排放分析 节能、节水和碳排放分析 生产成本和竞争力分析 生产成本和竞争力分析 煤制天然气项目简介 煤制天然气项目简介

发展建议 发展建议

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我 国 天 然 气 消 费 量

2008年我国天然气产量760.8亿m3,进口天然气46.7 亿m3,出口天然气32.9亿m3,实际消费量为774.6亿m3; 2000-2008年,我国天然气消费量年均增长15.9%。

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我 国 天 然 气 消 费 结 构

我国天然气利用领域主要包括城市燃气、工业燃料、 化工和发电; 2008年城市燃气所占比例达35%以上; 今后城市燃气将成为我国天然气的主要消费领域,所占 比例将进一步提高。

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我 国 天 然 气 需 求 预 测

2000-2008年,我国天然气产量的年均增长率为13.4%,而消 费量年均增长率为15.9%; 《中国能源发展报告2008》预测,2010年我国天然气需求量为 1100~1200亿m3,而产量为900亿m3,缺口200 ~ 300亿m3; 2020年需求量将达到2200 ~2600亿m3,而产量为1500亿 m3;缺口700~1100亿m3; 7 除立足开发国内资源外,还必须利用国内外各种天然气资源。

国内主要城市天然气价格 (单位:元/m3)
地区 北京市 民用天然气 公共服务业用 工业用天然气 车用天然气 2.05 2.5 2.4 2.2 2.4 — 2.3 1.4 1.43 1.75 1.57 1.52 1.37 2.55 3.3 3.6 3.0 2.82 2.4 3.28 2.21 1.72 1.75 1.92 1.67 1.88 2.35 2.9 3.0 2.3 — — 2.2 1.24 1.66 1.75 1.67 1.42 — 2.08 — 3.58 — 3.28 3.08 3.32 — 1.98 2.7 3.08 2.17

价 格 分 析

上海市 沈阳市 南京市 济南市 郑州市 武汉市 重庆市 成都市 西安市 呼和浩特市 鄂尔多斯市 乌鲁木齐市

价 格 分 析

从行业分类价格来看,车用天然气的售价最高,基 本都在3元/m3以上,主要原因是与油品价格的关联 比较紧密;其次是公共服务用天然气;由于政府限 价的原因,民用天然气价格最低。 从地区分布来看,非资源产地的天然气价格较高, 价格普遍在2~3.6元/m3之间,而资源产地的价格基 本在1.2~2.0元/m3之间。 《天然气利用政策》中明确表示要合理调控价格, 完善天然气价格形成机制,逐步理顺天然气价格与 可替代能源价格的关系。因此,国内天然气价格的 市场化进程中价格必然受到国际市场天然气价格的 影响,在市场化进程中将会有较大幅度的上升空间 。

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发展建议 发展建议

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甲 烷 化 技 术 分 析

甲烷化技术成熟可靠,在化肥行业广泛用于脱除CO; 在城市煤气行业,用于提高热值。 20世纪70年代,鲁奇公司、南非萨索尔公司开始进行 煤气甲烷化生产合成天然气的研究和试验,经过两个 半工业化试验厂的实验,证实可以生产合格的合成天 然气。 20世纪70年代的能源危机,促使美国建成了大平原合 成燃料厂,该厂于1984年开始运行,该厂至今仍在正 常运行。 该厂采用鲁奇固定床干法压力气化煤气化和甲烷化技 术,年消耗褐煤量为600多万t,生产出合成天然气 540亿标准立方英尺(相当于15亿标准立方米),还 生产化肥、溶剂、苯酚、CO2和其他化学物质。

煤制天然气工艺流程简图

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托 普 索 甲 烷 化 工 艺 特 点

工艺已经在半商业规模的不同装置中得到证明,在真 实工业状态下生产200~3000m3/h的合成天然气 (SNG)产品。 MCR-2X催化剂在中试时,最长的运行时间达到了 10000 h,证明是一种具有长期稳定性的催化剂,催 化剂累计运行记录超过了45000 h。 单线生产能力大,在10-20万Nm3/h天然气之间; 催化剂使用温度范围很宽,在250~700℃温度范围内 都具有很高且稳定的活性; 循环比低,压缩机能耗低; 副产高压过热蒸气(8.6-12.0MPa,535℃),用于驱 动大型压缩机,能量利用效率高; 高品质的替代天然气,甲烷含量可达94-96%,高位 热值达8900-9100 kcal/Nm3,产品中其他组分很少, 满足国家天然气标准以及管道输送的要求
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D A V Y 甲 烷 化 工 艺 特 点

CRG技术最初是由英国燃气公司(BG公司)在60年代 末期和70年代初开发的,原料石脑油和蒸汽经过绝 热的CRG催化剂床层,石脑油在低温下进行转化而 生产出富含甲烷的气体。为了弥补天然气来源的不 足,采用CRG技术在整个英国建造了许多的SNG装 置。 在90年代末期,Davy工艺技术公司获得了将CRG技 术对外转让许可的专有权,并进一步开发了GRG技 术和催化剂,向市场推出了最新版的CRG催化剂, 即CEG-LH催化剂。

CEG-LH催化剂已经经过工业化验证,拥有美国大平原 等很多业绩。 CEG-LH催化剂具有变换功能,合成气不需要调节H/C 比,转化率高。 CEG-LH催化剂使用温度范围很宽,在230~700℃温 度范围内都具有很高且稳定的活性。 可以产出高压过热蒸气(8.6-12.0MPa,535℃),用 于驱动大型压缩机,能量利用效率高。 高品质的替代天然气,甲烷含量可达94-96%,高位热 值达8900-9100 kcal/Nm3,产品中其他组分很少,完 全可以满足国家天然气标准以及管道输送的要求。 甲烷化压力可以高达3--6.0MPa,可以减少设备尺寸。

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1 产业政策分析 产业政策分析 2 3 4 5 6 7 天然气市场分析 天然气市场分析 煤制天然气工艺技术 煤制天然气工艺技术 节能、节水和碳排放分析 节能、节水和碳排放分析 生产成本和竞争力分析 生产成本和竞争力分析 煤制天然气项目简介 煤制天然气项目简介

发展建议 发展建议

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不同煤制能源产品的能量效率表

节 能 分 析

项目 单位热值3) 单位能耗 能量效率

单 位 MJ MJ %

甲醇 t 20259 46193 43.86

二甲醚 间接煤制油 天然气1) 天然气2) t 28405 75063 37.84 t 油品 42642 122213 34.89 km3 34878 75852 45.98 km3 34612 65836 52.574)

1)采用水煤浆气化技术的煤制天然气项目; 2)采用鲁奇炉气化技术的煤制天然气项目; 3)低热值; 4)含副产品热值

节 水 分 析

不同煤制能源产品的水耗表
不同煤制能源产品的水耗表

项目

单位 t

甲醇 t 15

二甲醚 间接煤制油 天然气1) 天然气2) t 22 0.775 t油品 16 0.375 km3 6.84 0.196 km3 5.626 0.160

单位水耗 水耗

t/GJ 0.740

1)采用水煤浆气化技术的煤制天然气项目 2)采用鲁奇炉气化技术的煤制天然气项目

不同煤制能源产品的CO2排放量表 CO2
项目 工艺 CO2排放 公用工程 CO2排放 总CO2排放 单位 t/GJ t/GJ t/GJ 甲醇 0.099 0.060 0.159 二甲醚 0.099 0.061 0.160 间接 煤制油 0.077 0.066 0.143 天然气1) 0.115 0.019 0.134 天然气2) 0.077 0.049 0.126

排 放 分 析

1)采用水煤浆气化技术的煤制天然气项目 2)采用鲁奇炉气化技术的煤制天然气项目

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发展建议 发展建议

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水煤浆气化生产天然气项目,煤炭价格与生产成本之间 的关系如下图所示:

成 本 分 析

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水煤浆气化生产天然气项目,在内部收益率=10%的情况 下,煤炭价格与天然气销售价格之间的关系如下图所示:

成 本 分 析

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1、与中亚进口天然气的比较

竞 争 力 分 析

西气东输二线干线全长4945公里,干线管道设计输气 规模300亿m3/a,预计2010年建成投产。 据报道,在霍尔果斯的边境完税价格为2.27元/m3。 按照全线平均管输费1.1元/m3计算,城市门站平均 价格超过3.37元/m3。如果按照递远递增方式确定管 输费,预计沿海地区的价格将更高,目前最终气价 尚未公布。 与进口中亚天然气相比较,如果在新疆建设煤制天 然气项目,在全投资内部收益率(税后)为10%时 ,项目原料煤价格的临界点为350元/t,此时天然气 销售价格为2.2元/m3。如果煤价越低则项目竞争力 越强,反之越弱。

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竞 争 力 分 析

2、与新疆天然气的竞争性比较
2007年中石油股份公司新疆天然气销售价格(单位:元/Km3) 公司名称 新疆分公司 吐哈分公司 塔里木分公司 城市燃气 506 546 416 工业 872 550 416

塔里木分公司还担负西气东输的供气任务,2007年 供气价格为522元/Km3,另外,乌鲁木齐民用城市燃 气的价格为1.37元/m3,煤制天然气项目根本无法与 新疆天然气竞争。

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竞 争 力 分 析

3、与华南进口LNG比较
华南地区进口LNG价格 年份 2009 2008 2007 2006 进口LNG(美元/kg) 0.1898 0.2790 0.2061 0.1679 完税价格(元/m3) 1.2576 1.8510 1.3778 1.1382

煤制天然气项目在全投资内部收益率(税后)为 10%,原料煤价格为200元/吨情况下,天然气的销售价 格为1.81元/m3。 如按照西气东输二线全线平均管输费1.1元/m3计算, 到广州的气价将达到2.91元/m3,难以与近年来华南地 区进口LNG相竞争。
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2008年华南地区进口LNG价格

竞 争 力 分 析

地区 福州 深圳 平均

进口LNG(美元/kg) 0.7380 0.2595 0.2790

完税价格(元/m3) 4.8963 1.7217 1.8511

值得注意的是目前华南地区有深圳和福州两个LNG接 收站,由于建设年代不同,造成进口LNG价格相差很 大。 煤制天然气在华南地区是否具有竞争力还要区别对待 ,不能一概而论。 目前广州的民用天然气价格为3.45元/m3,而且仍有 上涨的趋势。今后新增需求主要靠西气东输二线和新增 进口LNG解决。 如果以到广州2.91元/m3的气价进行分析,其竞争力 高于西气东输二线气源,与新增进口LNG相比,也有 一定的竞争能力。

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4、与华南进口LPG比较
年份 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 2008年

竞 争 力 分 析

2000~2008年我国LPG进口价格情况 进口价格(美元/t) 税后价格(元/t) 314.7 2605.7 275.9 2284.2 253.6 2100.2 310.2 2568.8 376.4 3116.8 459.7 3769.2 541.8 4317.8 611.4 4652.8 751.5 6107.8

LPG的热值是天然气的2.15倍。如以到广州2.91元 /m3(4.074元/kg)的气价,按照热值折算,对应的 LPG价格为8759元/t, 对比进口LPG完税价格,在2008年世界原油价格( 布伦特平均97.26美元/桶)如此高的情况下,全年进口 LPG平均完税价为6107.8元/t,可以得出该项目天然气 无法与进口LPG相竞争。

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报告主要内容
1 产业政策分析 产业政策分析 2 3 4 5 6 7 天然气市场分析 天然气市场分析 煤制天然气工艺技术 煤制天然气工艺技术 节能、节水和碳排放分析 节能、节水和碳排放分析 生产成本和竞争力分析 生产成本和竞争力分析 煤制天然气项目简介 煤制天然气项目简介

发展建议 发展建议

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内蒙古大唐国际克旗 日产1200万m3煤制天然气项目
建设单位:大唐国际发电股份有限公司。 建设地点:项目拟建厂址位于该厂址位于内蒙古克什腾 旗。 产品目标市场:该项目天然气供应的主要目标是北京市 以及输气管线沿线的承德市。 装置规模:设计规模为1200万m3/d,即40亿m3/a。 主要工艺技术:碎煤固定床干法排灰加压气化工艺、部 分变换 、低温甲醇洗 、丹麦托普索甲烷化技术 、克劳 斯硫回收+SCOT还原吸收工艺 。 进展程度:2008年1月获得国家发改委可以从事项目前 期工作的文件,环评已经通过,等待项目核准。 投资:该项总投资为2570963万元,其中建设投资 2283410万元,建设期利息268869万元,流动资金 62278万元。

内蒙古汇能煤化工有限公司 年产16亿m3煤制天然气项目
建设单位:内蒙古汇能煤化工有限公司。 建设地点:项目拟建厂址位于鄂尔多斯市规划的悖牛 川煤电煤化工基地,位于伊金霍洛旗辖区内。 产品目标市场:目标市场为鄂尔多斯市、呼和浩特市 、包头市、乌海市、巴彦淖尔市临河区及张家口市等 地区。 装置规模:设计规模为年产天然气16亿m3。 主要工艺技术:水煤浆加压气化工艺 、Co-Mo系宽温 区耐硫变换工艺 、低温甲醇洗技术 、丹麦托普索公 司或DAVY甲烷化技术、SSR 硫回收工艺 。 进展程度:2008年1月获得国家发改委可以从事项目 前期工作的文件,目前正在进行环评、项目核准等工 作。 投资:该项总投资为917696万元,其中建设投资 838500 万元,建设期利息76778万元,流动资金 8060万元。

辽宁大唐国际阜新 日产1200万m3煤制天然气项目
建设单位:大唐国际发电股份有限公司。 建设地点:项目拟建厂址位于辽宁省阜新市新邱区。 产品目标市场:以阜新为中心,向东、西、南三个方向辐 射。分别以沈阳为中心辐射铁岭、抚顺、辽阳、本溪和鞍 山;以朝阳为中心辐射阜新以西地区;以及向大连方向辐 射锦州、葫芦岛、盘锦、营口和大连。 装置规模:设计规模为1200万m3/d,即40亿m3/a。 主要工艺技术:碎煤固定床干法排灰加压气化工艺、部分 变换 、低温甲醇洗 、丹麦托普索甲烷化技术 、克劳斯硫 回收+SCOT还原吸收工艺 。 进展程度:2008年3月获得国家发改委可以从事项目前期 工作的文件,目前正在进行环评、项目核准等工作。 投资:该项总投资为2522356万元,其中建设投资 2236737万元,建设期利息216986万元,流动资金 68633万元。

报告主要内容
1 产业政策分析 产业政策分析 2 3 4 5 6 7 天然气市场分析 天然气市场分析 煤制天然气工艺技术 煤制天然气工艺技术 节能、节水和碳排放分析 节能、节水和碳排放分析 生产成本和竞争力分析 生产成本和竞争力分析 煤制天然气项目简介 煤制天然气项目简介

发展建议 发展建议

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1、做好示范工程,为煤制天然气行业的发展打 好基础
按照《石化产业调整和振兴规划》的要求,重点做好 煤制煤制天然气示范工程,为行业发展打好基础。 同时,建议对煤制天然气行业的发展进行全面规划, 要科学合理布局,杜绝一哄而上,盲目发展的局面再 次发生。

2、煤制天然气的消费应定位于城市燃气市场
以煤为原料可以直接发电或生产合成氨、甲醇、二甲 醚等化工产品,因此,煤制天然气用于发电和天然气 化工是不合理的。 在国家发布的《天然气利用政策》中明确指出“确保 天然气优先用于城市燃气”,因此,煤制天然气市场 的合理定位是城市燃气市场,如民用燃气、公共服务 燃气、车用燃气等,煤制天然气的发展必须与国家相 关产业政策相一致。

3、适度发展煤制天然气,作为天然气资源的补 充,缓解国内天然气供求矛盾。
国内天然气生产不能完全满足市场需求,供需矛盾 突出。国家已经采取了很多措施增加天然气的供给 ,如“西气东输二线”引进土库曼斯坦的天然气,干线 管道设计输气规模300亿立方米/年,建设深圳、福 建、大连等LNG工程,加大力度利用国外资源满足 国内市场需求。 由于国际天然气市场价格大幅波动,利用境外资源 难度增大,使得国内天然气供需矛盾将会进一步加 剧。 我国能源结构的特点是缺油、少气、富煤,立足于 能源结构特点,发展煤制天然气,作为扩大资源供 给的方式之一是可行的。但由于煤化工耗水量大、 投资高、CO2排放量大,因此,富煤缺水的西部地 区应量力而行,要以水资源和生态环境承载力为基 础,合理确定产业规模,避免盲目发展。

4、通过合理优化建设方案,煤制天然气 可以成为城市燃气的重要调峰手段。
目前我国城市燃气的用气非常不均衡,北方地区冬季 用量大,非采暖季节用气少,调峰问题非常严重。 如2006年北京市的用气结构中,采暖制冷用气占总用 气量的51.87%,预计2012年采暖用气仍将占50%左 右,约38--40亿立方米,如此大的季节需求差,除了 采用地下储气库、燃气调峰发电或LNG等调峰手段外 ,不妨尝试用煤制天然气工厂进行调峰,也就是说煤 制天然气工厂冬季生产天然气,其它季节可以联产一 部分甲醇等产品,由于生产工艺大同小异,只需增加 少量设备就可以实现调峰的目的。 煤制天然气项目不但可以弥补天然气供气量不足,同 时可以作为储备气源,也可以作为调峰措施之一,保 证北京等大城市的用气安全。


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