南京化学工业园已迎来第一批较大外商投资项目，即600 kt/a醋酸在2006年建成投产，其供应原料为一氧化碳和甲醇。一氧化碳的供应业主已与第三方供应商签约，同时也确定了以天然气为原料生产一氧化碳的工艺方案。另外该项目每年需求的300 kt甲醇。该醋酸项目在未来几年可能将扩建成1 200 kt/a，届时甲醇需求量将达到600 kt/a。其次扬子石化－巴斯夫一体化的甲胺装置计划从2005年起每年需外购甲醇52.2 kt。因此从2006年起，南京市场对甲醇需求将超过300 kt/a，将来随醋酸扩建对甲醇的需求会超过600 kt/a。而目前南京化学工业园周边市场还没有甲醇装置。为降低运输成本，就近建造甲醇装置成为一个可以考虑的方案。
近10年来国内外甲醇市场销售价一般保持在1 200～4 350元/t，平均价1 900元/t左右。2003年以来石化市场产品继续看好，国内市场甲醇销售价维持在2 200～2 400元/t。甲醇是大众化产品，是一种最基本的石化产品，市场供略大于求，其市场价格经常随国际市场石油价格及其他石化产品价格而波动。甲醇生产工艺有两种，一是煤气化合成气再产甲醇，其原料生产成本较低，但投资高，须有规模才能产生较好效益。二是以天然气为原料生产甲醇，总投资低，其生产成本受天然气价格影响较大。随着石油危机及汽车尾气排放苛刻要求，甲醇将成为环保汽油，市场前景继续被看好。针对南京化学工业园的年产600 kt醋酸项目，每年需300 kt甲醇是非常重要的商机。如何把握这商机，关键是如 何选择合适的工艺方案，使甲醇生产成本低于市场上甲醇供应价格，这样才能保证供应醋酸项目的甲醇合同长期、可靠。因此，分析南京化学工业园周边资源，选择切实可行的甲醇工艺生产方法，生产出富有市场竞争力的甲醇产品，是十分紧迫与必要的。
2 甲醇生产的工艺方法选择及投资经济分析
无论是煤气化工艺还是天然气为原料的生产工艺，在南京化学工业园地区都具备可靠的原料供应资源。山东省兖州煤炭的煤，有丰富的低价高硫适合于气化的煤，可由铁路或驳船运到南京。“西气东输”的天然气，甲烷含量高，含硫低，最合适做合成气生产的原料，2004年可引入南京，因此，煤气化或以天然气为原料的甲醇生产，在南京具备了条件和可能性。
2.1 煤气化工艺生产甲醇及经济性分析
煤气化生产，因煤气化炉运行可靠性差，通常两开一备或一开一备。单台炉产气量大，其合成气除了供甲醇装置，也可生产氢气、一氧化碳供其他装置，或给燃气电厂作燃料。南京化学工业园附近有扬子/巴斯夫一体化的燃气电厂、南化年产300 kt合成氨装置以及需甲醇、一氧化碳的醋酸装置，这为煤气化生产合成气、甲醇、氢气、一氧化碳的可行性提供了保证。
2.1.1 煤气化工艺方法简介[1]
以煤为原料制取合成气的技术主要有4种：德士古水煤浆气化、谢尔干粉煤气化、鲁奇碎煤气化和UGI常压气化。
UGI常压气化技术成熟，工艺可靠，但必须使用无烟块煤，因设备能力低，三废量大等缺点，不能满足大型化的要求。鲁奇气化技术虽然技术成熟，在我国已有大型化装置运行，但其最大缺点是气化温度低，产生的焦油、废水等有害物质难以处理，污染大，原料可利用率低，粗合成气中甲烷含量高，只适用作城市煤气，不宜作合成气。谢尔煤气化工艺（SCGP）[2]是目前世界上比较先进的煤气化技术，它在安全、高效和环境保护等方面达到了一个新的水平，同时它所产生的高质量气体完全可以作为合成氨和合成甲醇的原料气，水冷壁寿命为25年，喷嘴设计寿命为1年。但由于是干粉进料，气化压力不能太高，操作有一定难度，目前世界上只有一套生产粗煤气用于发电，技术、关键设备依赖进口，用于生产合成气风险较大。“水煤浆加压气化”是美国德士古公司在上世纪70年代开发成功的“洁净煤替代石油”的重大科研题目。并于20世纪80年代初建成第一套示范性大型商业化装置--100 MW级的IGCC电厂。该技术除氧耗高外，有如下特点：（1）单台炉处理煤量大，生产能力高；（2）气化压力高，功耗省；有效气（CO+H2）含量高，适于作合成气；（3）原料宽，利用率高；（4）三废小；（5）用户多，设备国产化率高。德士古的最大缺点是，烧嘴寿命短，仅为45天，耐火砖每年需更换一次，更换时间为45天。选择德士古强化急冷工艺，是该工艺较其他方法优点更加显著，比其他煤气化工艺有更多的操作经验，并且在中国有许多成功的经验。
2.1.2 煤气化生产合成气经济分析
本方案选择气化炉是两开一备。单台气化炉产合成气能力131 486Nm3/h。按年产300 kt甲醇，多余合成气外供。煤气化生产合成气投入、产出情况见表1。
表1 煤气化生产合成气投入、产出一览表
项目 数量 合计/元·h-1
原料 103 503.78
煤（247.7元/t）/t·h-1 135.35 33 526
工业水（1.4元/t）/t·h-1 771 1 079.4
氧气（446元/t）/Nm3·h-1 76 512 48 749
水（4.2元/t）/t·h-1 93.9 394.38
电（0.5元/kW.h）/kW·h 23 800 11 900
煤储费（31.3元/t）/t·h-1 104 3 255
循环水（0.23元/t）/t·h-1 20 000 4 600
副产品 84 319
渣（18.72元/t）/t·h-1 30.06 -563
合成气作燃料（500元/t）/Nm3·h-1 165 213(155.3t) -77 650
中压蒸汽（90元/t）/t·h-1 41 -3 690
硫磺（585元/t）/t·h-1 4.13 -2 416
固定资产/万元 155 895 16 741
备煤系统 2 976
气化装置 69 195
酸性气脱除 16 555
冷箱分离 9 466
尾气压缩 4 820
甲醇装置 30 000
硫回收装置 21 533
土地（300元/m2）/m2 1 350 45 000
其他费用 3 750
产品
甲醇/t·h-1 37.5 958
从表1可以看出，煤制合成气年生产300 kt甲醇，成本为958元/t，主要是原料煤价格低廉，副产品合成气作燃料，附加值高。年税后利润（1 900－958）×37.5×8 000×（1－15％）÷10 000＝24 021（万元），所得税后投资利润率为：24 021÷155 895×100％＝15.41％。因此，由煤作原料生产甲醇，生产成本低,抗市场风险能力强，投资回报高。因固定资产投资高，故规模越大效益越好。多余合成气全部送至在南京化学工业园的扬子－巴斯夫一体化石化基地的燃气电厂作燃料。因此，以煤气化工艺年产300 kt甲醇专供南京化学工业园醋酸装置，不失为一种很好的工艺方案选择。
2.2 天然气为原料生产甲醇及经济性分析
天然气生产甲醇，在国内外较普遍。其主要目的是利用低价的天然气资源生产成甲醇，便于运输，使天然气资源的价值得以实现。在南京地区，没有低价的天然气资源，若购置新设备用“西气东输”的天然气为原料生产甲醇，显然是不经济的，但考虑到南京化学工业园附近的中国石化扬子石油化工有限责任公司（以下简称扬子石化）制氢装置设备资源有富余生产能力，利用闲置设备的生产能力生产合成气，转产南京化学工业园醋酸装置所需的甲醇，值得我们分析探讨。
2.2.1 天然气生产合成气简介
许多生产方法都能生产供给各种主要石油化学品所需的合成气[3]：
（1） 甲烷蒸气转化法；
（2） 石脑油转化法；
（3） 自热转化法；
（4） 通氧二次转化法；
（5） 各类烃类、石油焦和煤部分氧化法；
（6） 氢和二氧化碳反变换法。
上述工艺方法（1）和（2）可直接利用于扬子石化制氢装置。考虑到石脑油作制合成气原料，石脑油市场价格远远高于天然气，显然石脑油作制合成气原料用工艺不可取。其他方法需购置新设备，更不适合在南京缺少廉价天然气资源用来生产甲醇。
合成气工业生产技术产生的合成气H2/CO比的变化大约为6到1.5。如果附近对纯氢有大需求，则可从合成气中将氢分离出售。若没有大的耗氢源，只能做燃料，极不经济。甲醇生产是合成气最大用户，其原料就是合成气。
临近南京化学工业园的扬子石化制氢装置，有A、B两套平行装置，总产氢2′36000 m3/h。从1989年建成投产，至今已运行15年，资产折旧已完，资产净值几乎为零。因扬子石化芳烃联合装置近10年装置改造多，重整装置副产氢增多，而主要用氢装置加氢裂化装置用氢变化不大，导致仅开制氢A系列负荷的50％～80％就满足芳烃联合装置用氢平衡，制氢B系列装置则长期处于停用状态。因此可以利用闲置设备改造生产周边市场紧缺的工业甲醇。
2.2.2 制氢改造生产合成气经济分析
甲醇生产对合成气的要求是：CO，29.90%；H2，67.64%；CO2，2.49%；（4.85 MPa,35 ℃）；其他杂质略。但以天然气为原料，水碳比3.05，制氢装置蒸气转化法转化炉出口温度820℃时转化干气组成：CH4，2.7%; H2，70.5%; CO，13.5%; CO2，13.3%。制氢单系列100％ 负荷时转化气干气总量约为72 000 m3/h。转化干气还不能直接应用于甲醇装置原料，需在转化炉出口CO2脱除装置以及增加深冷分离装置生产符合生产甲醇装置要求的合成气。年产300 kt甲醇需符合要求的合成气92 842 m3/h。增加分离装置投资为：100 000万元。制氢装置生产合成气成本计算如表2。
表2 天然气蒸汽转化法生产合成气投入、产出一览表
项目 数量 合计/元·h-1
原料 51 824
天然气（与燃料）（1.31元/Nm3·h-1） 35 129 46 019
冷却水(0.23元/ m3)/ m3·h-1 1 500 345
氮气(0.20元/ m3)/ Nm3·h-1 200 40
脱盐水(13元/t)/t·h-1 140 1 820
电(0.5kW·h)/kW·h 7 200 3 600
副产品 -3 200
高压蒸汽(-80元/t)/t·h-1 40 -3 200
固定资产/万元 2 708
改造费用 10 000 833
年工资及管理费 1 000 1 250
年维修费用 500 625
产品
羰基合成气/ Nm3·h-1 92 842
合成气可变成本/元·m3 0.524
合成气总成本/元·m3 0.533
从表2中可以看出，天然气的消耗及价格影响权重最大。因此，天然气进厂价能否控制在1.31元/m3也是关键，必须在供应合同中确认。
2.2.3 制氢改造生产合成气再生产甲醇经济分析
制氢改造后以年产300 kt甲醇作投资估算分析，甲醇装置改造投资30 000万元。原料量92 842 Nm3/h，可产甲醇37.5 t/h。甲醇成本计算见表3（合成气价格见上表2）。
表3 甲醇经济分析
项目 数量 合计/元·h-1
原料
54 349.5
合成气（0.553元/ Nm3）/Nm3·h-1 92 842 51 342
冷却水(0.23元/ m3)/ m3·h-1 1 800 414
脱盐水（1.87元/t） 50 93.5
电(0.5kW·h)/kW·h 5 000 2 500
副产品 -2 000
低压蒸汽(-50元/t)/t·h-1 40 -2 000
固定资产/万元 4 561
工资及管理费 500 625
制造费用 30 000 2 500
其他费用 1 098
维修费用 338
产品
甲醇/t·h-1 37.5
可变成本/元·t-1
1 396
产品总成本/元·t-1 1 518
若以市场平均价1 900元/t甲醇，300 kt/a甲醇可获利：（1 900－1 518）×37.5×8 000÷10 000＝1 1460（万元），税后利润9 741万元（税率按15％计），所得税后投资利润率为：9 741÷40 000×100％＝24.35％。
由此可见，利用旧装置改造，不增加人员，不增加土地，不增加公用设施，不改变制氢装置主产品氢气的特性，提高装置利用率，可获得一定的经济效益。这不失为一种较好的投资选择。
2.3 两种生产甲醇方法的对比
两种甲醇工艺生产方法，列表见表4。
表4 两种甲醇工艺生产方法对比
项目 煤气化生产甲醇 天然气为原料生产甲醇 评价
总投资 155 895万元 40 000万元 后者投资低
生产规模 可产甲醇300kt/a以上 仅限于300kt/a 前者生产能力强
生产条件 副产品燃料气销路需解决 “西气东输”天气应可靠 前者条件苛刻
生产成本 958元/t 1 518元/t 前者成本绝对低
所得税后投资利润率 15.41％ 23.35％ 后者高
环保情况 加大环保投入 无污染 前者受环保限制
两种方法各有优缺点。从长远来看，选择煤气化工艺，可生产不同用户需要的产品，且产品成本价远远低于市场销售价，抗市场风险能力极强，生产能力可随时满足将来醋酸扩容所需600 kt/a甲醇的需求。因此，在南京地区针对600 kt/a醋酸项目选择煤气化生产甲醇较天然气生产甲醇更市场竞争力且有未来扩容产生更好经济效益的前景。
3 最优化组合投资途径分析
临近南京化学工业园的南化集团公司300 kt/a合成氨装置，因焦油、沥青为原料的气化炉长期缺少原料供应，生产亏损严重。该公司计划2005年起改用煤气化工艺生产合成气，分离出氢气供合成氨装置，设法使合成氨装置扭亏增效。若把这套煤气化装置结合300 kt/a甲醇所需的合成气项目整合，可减少投资额，提高产品、副产品利用率，使综合经济效益的前景将十分诱人。
3.1 投资项目整合的可行性分析
单台德士古煤气化炉，可产煤气131 486 Nm3/h（ 含H2：37.13％，CO：45.46％，CO2 ：15.52%及其他杂质）。理论上300 kt/a合成氨需氢气10 000 Nm3/h（>95％），300 kt/a甲醇需合成气92 842 Nm3/h合成气（H2：67.64％，CO：29.9％，CO2：2.49）,显然煤气化炉两开一备，足以同时满足300 kt/a需求的氢气以及300 kt/a甲醇需求所需的合成气。因此300 kt/a合成氨与300 kt/a甲醇公用一套煤气化装置，是可行的方案。这样可以避免在同一地区项目重复投资，且盘活国有资产，使国有资产增值，发挥最大效能，同时周边地区的资源得到最大的利用，使多方多赢。
3.2 投资项目整合的经济性分析
项目整合可以减少设备投资。原300 kt/a合成氨有合成气冷箱分离系统，可减少投资9 466万元，节省土地费用1 350万元(具体情况见表1)。
投资项目整合煤气化年产300 kt甲醇，生产成本868元/t，较单独兴建年产300 kt煤气化装置生产甲醇的成本（958元/t）低，每年项目增效为：（958－868）×30＝2 700（万元）。另外提供300 kt合成氨的氢气价格3 000元/t，是绝对低价的，可使合成氨项目达到增效的目的。因此，项目整合煤气化年产300 kt合成氨和300 kt甲醇，其经济性更加特出。
4 结论
南京化学工业园新增年产600 kt醋酸项目，为南京大厂地区氢气、合成气、合成氨生产资源提供整合的机会。通过优化组合，资源利用率高，经济效益显著，同时使国有资产升值。因此，利用煤气化生产甲醇及合成氨，是最佳的投资组合。
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参考文献
1 陈广智.煤气化工艺和炉型选择.大氮肥，2000(6)
2 贾 飞.Shell煤气化净化工艺选择的探讨.大氮肥，2000(2)
3 H.H.Grunardson. 生产富一氧化碳合成气.制氢通讯，2001(1)
收稿日期：2002-10-22。
作者简介： 吴鹏鸣，男，36岁，1989年毕业于大连理工大学精细化工专业，现任扬子石化有限责任公司合资合作处处长。
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Analysis on Investment of 300 kt/a Methanol Plant
Wu Pengming
(Joint Venture and Cooperation Department, Yangzi Petrochemical Co. Ltd., Nanjing 210048)
ABSTRACT
Based on introduction of demand for methanol products in the newly built acetic acid unit in Nanjing Petrochemical Industrial Park (NPIC), this paper analyzed the methanol price fluctuation in domestic and overseas market, and put forward the necessity of investing in methanol production. Taking the market resource in the surrounding area of NPIC into account, this paper analyzed the feasibility and economic significance of two methanol synthesizing process routes: one is through gasification of coal, of which the main raw material is coal, and the other is through conversion of steam, of which the main raw material is natural gas. Through analysis and comparison, it concluded that the former route was more adoptable in this area, because gas synthesized through gasification of coal can supply ammonia-synthesizing plant and methanol plant simultaneously, which had the advantages of low investment, low producing cost, and high expanding capability, thus had more realistic meaning and economic significance.
Keywords: gasification of coal, conversion of steam, methanol, investment analysis
