二甲醚不同技术路线生产成本、在建产能分析预测

第一节 二甲醚原料来源及其储量分布

一、褐煤

褐煤是变质程度最浅的煤种。我国有丰富的褐煤资源，储量大约为1431亿t，在我国煤炭总量中占17%强。以内蒙古东北部与东北三省相邻地区的褐煤储量为最多，达468.7亿t。主要矿区有扎赉诺尔、伊敏河、霍林河、平庄和大雁等。早第三纪沉积的褐煤有东北的沈阳、舒兰、珲春等地以及山东黄县、五图、山西繁峙、广西百色、南宁和广东茂名。

目前，中国有四大天然气产区：一是塔里木盆地，成为西气东输的主要气源；二是四川(川瑜)气区，供给四川、重庆、武汉一带，目前是中武线的气源，将来还将供应两湖地区；三是陕北气区，陕京线已经建成，主要供应北京一带用气；四是柴达木盆地气区，供应兰州一带。

总体来说，中国的天然气气源是丰富的，但是资源分布不均，有些气区的丰度(含气量)不足，只有个别是高产，如塔里木盆地。由于东部市场需求量大，将成为继续关注的焦点。

根据有关资料显示，目前中国已探明的天然气总储量为2300亿立方米，但是可开采的仅有1600亿立方米；而目前国内能生产的天然气低于500亿立方米。对于目前的生产能力与将来的发展需求，供应是明显不足的。

按照中国的LNG使用计划，2010年国内生产能力将达到900亿立方米，而2020年为2400亿立方米。而在进口天然气方面，发改委预计到2020年，中国要进口350亿立方米，相当于2500吨/年，是目前广东省接收站的总量的7倍。

天然气聚集规律研究表明，天然气在地下的分布是极不均一的，是受相同的地质条件控制呈聚集区或聚集带分布，我国天然气探明储量的分布特征也证明了这一规律。全国天然气探明储量的80％以上分布在鄂尔多斯、四川、塔里木、柴达木和莺一琼五大盆地，其中前三个盆地天然气探明储量超过了5000×108m3，在上述五大盆地中，天然气勘探取得较大进展并已形成了一定储量规模的地区主要有：鄂尔多斯盆地上古生界、塔里木盆地库车地区、四川盆地川东地区、柴达木盆地三湖地区和莺歌海盆地，这五大气区基本代表了我国天然气勘探的基本面貌。

1、四川盆地

四川盆地的天然气是我国开采较早、储量较丰富的资源，基本可在满足四川省和重庆直辖市需求的同时，通过管道外送部分剩余气量。主要市场是武汉，预计年供气20-30亿立方米/年；

2、陕甘宁气田

陕甘宁气田是我国陆上最大的天然气整装资源，可采储量超过3千亿立方米，目前主要通过北京、西安和银川三条管线外送。输气能力分别为：北京方向660mm×900km，30亿立方米/年，供北京、天津、河北；西安426mm×480km，8-9亿立方米/年；银川426mm×300km，3-4亿立方米/年。该资源已具备建设第二条东送管道的条件，今后市场主要可能是北京、天津和河北，以及华东地区；

3、塔里木盆地和青海

塔里木盆地和青海的天然气资源十分丰富，具有较好的开采前景，全盆地天然气地质储量8.4万亿立方米.该气源今后主要靠管道经兰州、西安东送，主要市场为长江三角洲地区；

4、南海

南海天然气资源蕴藏品质最佳，气田储量集中，单井产量大。现已通过海底管道年输香港29亿立方米，主要用于发电。还有部分天然气送海南岛供三亚的一座100MW燃机电厂和化肥厂使用。但南海的资源开发前景看好，但海上天然气开发难度较大，同时在一定程度也受到地缘政治因素的制约。因此，暂不宜进行大规模开发利用；

5、东海

东海地区的勘探工作一度受一些政策的影响而比较迟慢，但从现在的工作成果看，资源储量看好。在杭州湾的平湖气田发现部分天然气资源正在供应上海，主要满足城市居民的生活用气。但东海资源的情况与南海情况相近，也暂不宜进行大规模开发利用。

2007年的甲醇行情先跌后涨，全年价格波动幅度相当大，最低下跌到2200元/吨左右，最高上探4300元/吨，不过随后便快速回落。

第一阶段，2006年底-2007年5月，甲醇行情逐步下跌

由于需求萎缩、企业资金压力以及甲醇厂家的出货压力，再加之甲醇厂家在持续已久的高价位行情中获利巨大，外盘行情也小幅走低，1到5月甲醇市场的下滑也在情理之中。

第二阶段，2007年6月-2007年底，甲醇行情先涨后跌

12月以前，由于Methanex在欧洲和美洲的多套甲醇装置先后检修以及天然气价格的上涨；加上亚洲多套甲醇装置也相继进行检修，使得国际甲醇现货及预期供应紧张加重，价格持续上涨。

但是进入12月随着甲醇下游需求进入淡季、年末资金面的紧张，导致市场成交量逐渐萎缩；而国内甲醇装置开工正常，为市场提供了比较充足的货源，出口受数量不多的制约，难以改变国内供应大于需求的格局。由于甲醇产品仍然保持较高的利润，下跌空间较大，导致甲醇市场行情快速回落。

后市展望：除中国正在大量建设甲醇装置外，中东拥有丰富天然气资源的国家也在建设大型甲醇装置。如伊朗175万吨／年的AraziV装置预计于2008年上半年投产。中东地区的甲醇项目几乎全部采用廉价的天然气作为原料，每立方米天然气价格不到0．5元，具有不可比拟的成本优势。同时，中东地区甲醇项目建设规模较大，投资费用低。预计到2010年，中东地区甲醇产能将达到2000万吨／年以上，即使是按照70％的开工率计算，产量也将达到1400万吨。其中自用部分只有300万-400万吨，其余1000多万吨将用于出口，其目标市场主要是亚洲尤其是我国。由于中东甲醇成本低廉，我国很难与其竞争，将对国内甲醇企业及甲醇市场产生冲击。

四、其他

煤炭是中国的主要能源。目前中国的一次能源构成，煤炭占7.1%，石油占22%，天然气占3%，水电占4%。中国煤炭资源储量多，分布广，煤质较好，品种较全。以煤种论，从烟煤到无烟煤以及石煤俱备。在煤炭探明储量中，炼焦用煤占36%，化工用无烟煤占17%，动力煤占45%，石煤占2%。1990年全国原煤产量达10.8亿吨，居世界第1位。

炼焦煤。中国的炼焦煤资源中，气、肥、焦、瘦煤各种牌号均有一定比例，但强粘结性的主焦煤和肥煤比例小，弱粘结性的气煤比例大。据1980年初统计，主焦煤占17%，肥煤占13%，瘦煤占12%，气煤占56%，未分牌号的煤占2%。气煤在各区炼焦煤储量中的比例，华东为78%，东北为67%，华北为57%，西北为53%，中南为17%，西南为13%。

无烟煤。中国的无烟煤资源多属中灰（大于15～25%），中硫（大于1.5～2.5%）或低硫（小于1.5%），中等发热量（5000～7000卡/克），高熔点（高于1250℃），高、中机械强度（大于50～65%）和中等或较好热稳定性的煤，一般适用于作气化原料、低灰、低硫、高发热量的优质无烟煤储量较少。

煤炭资源的分布中国大陆29省、市、自治区，除上海市外，都有煤炭资源。全国2000多个县，851县有煤炭探明储量，但分布很不均衡。山西、内蒙古煤炭储量分别为2000多亿吨、1900多亿吨，贵州460多亿吨，安徽、陕西都在200亿吨以上，5省、区合计约占全国煤炭总储量的75%，而江南9省、市、自治区的煤炭储量合计却不到130亿吨，仅占全国的2%。按保有储量大小的顺序如下：山西省、鄂尔多斯北部、内蒙古东部、川滇黔边区、苏鲁皖边区、鄂尔多斯南部、豫中豫西、河北平原、贺兰山、天山南北、黑龙江省东部和沈阳市周围地区。除川滇黔边区外，其他11片煤炭基地都分布在北方地区。这12片煤炭基地的探明储量占全国总量的92%；炼焦煤占探明储量37%，无烟煤占17%。

山西省是中国最大的煤炭基地。包括大同、宁武、西山、沁水、霍西和河东6大煤田。现有煤炭保有储量占全国保有总储量的1/3，煤炭年产量占全国总产量的1/6，均居全国第1位。山西煤炭牌号齐全，其中炼焦煤和无烟煤储量均约占全国同类储量的1/2。现已形成以大同的动力煤、霍西、平朔及西山的炼焦煤，晋东南及阳泉的无烟煤为中心的大型煤炭基地。

苏鲁皖边区是华东地区最主要的煤炭基地，包括皖北两淮、苏北徐沛、鲁西南兖州、陶枣、腾南、济宁等7个煤田，探明储量330亿吨，约占华北地区总量的80%，其中炼焦煤占90%。

豫中、豫西是中南地区煤炭资源最集中之地，北起安阳、鹤壁、焦作，南至新密和平顶山，共有煤田16个，探明储量160多亿吨，约占中南地区总量的70%，其中炼焦煤和无烟煤占75%。

内蒙古东部由呼盟的伊敏、大雁、扎赉诺尔，哲盟的霍林河，昭盟的元宝山和锡盟的胜利、巴彦宝力格、乌旗白音华8个煤田组成的褐煤基地，探明储量640多亿吨，占全国煤炭总量的10%，为全国褐煤总量的76%。是中国褐煤资源最集中的地区。

川滇黔边区是中国西南煤炭资源最集中的地区，包括川南的芙蓉山、珙县、古宋、筠连、叙永，滇东的昭通、曲靖，黔西的织金、六盘水和兴义等煤田，探明储量530多亿吨，约占西南地区煤炭总量的80%。无烟煤占探明储量一半多，炼焦煤近1/4。

鄂尔多斯北部包括准格尔和东胜两大煤田，探明储量1160亿吨，占全国总量的18%，是中国第二大煤炭基地，均为动力煤。鄂尔多斯南部包括陕北和渭北煤田，探明储量210亿吨，煤质以弱粘结煤为主，其次是炼焦煤和贫煤。

贺兰山东侧包括内蒙古的桌子山、宁夏的贺兰山、灵武、固原和萌城等煤田，探明储量330多亿吨，煤质为炼焦煤和不粘结煤。

天山南北包括乌苏、乌鲁木齐、阜康、奇台、南山、托克逊、吐鲁番—哈密7个煤田，探明储量120亿吨，为炼焦煤、弱粘结煤和褐煤等。

河北平原包括开滦、京西、邯邢3煤田，探明储量140多亿吨，以炼焦煤和无烟煤为主。

黑龙江省东部包括鸡西、鹤岗、双鸭山、七台河和虎林等煤田，探明储量100多亿吨，以低硫、磷炼焦煤为主。

沈阳市周围地区包括抚顺、沈北、铁法、本溪、红阳和阜新等6煤田，探明储量60多亿吨，煤种有炼焦煤、褐煤和长焰煤等，是中国目前主要的炼焦煤和动力煤产区之一。

第二节 二甲醚生产技术现状分析

一、世界二甲醚合成工艺的发展趋势

1、Topsφe工艺

Topsφe的合成气一步制二甲醚新工艺是专门针对天然气原料开发的一项新技术。该工艺的第一步是造气，选用的是自热式转化器（ATR）。但对于小型装置，传统的两步转化工艺在经济上可能更有利。脱硫天然气加入水蒸气混合后进入自热式转化器。自热式转化器由加有耐火衬里的高压反应器、燃烧室和催化剂床层三部分组成。

来自ATR造气部分的合成气经冷却后进入二甲醚合成装置。合成部分用内置级间冷却的多级绝热反应器以获得高的CO和CO2转化率。催化剂用甲醇合成和脱水制二甲醚的催化剂混合的双功能催化剂。所用DME合成催化剂的稳定性高于一般的甲醇合成催化剂MK-101。催化剂配方为甲醇合成（如铜、锌和铬）、甲醇脱水（如氧化铝和硅酸铝）和水气变换催化剂混合构成。用球形反应器，单套产能可达到10000吨/天甲醇，约相当于7200吨/天DME。甲醇合成要在高压下完成（一般在7.93～12.07MPa，典型压力为8.27MPa），但DME生产则可在2.93MPa的低压下完成。Topsφe工艺选择的操作条件为4.2MPa和240～290℃。

补充气和循环气混合后用进料/产品热交换器预热后进入反应器。放热反应放出的热量用级间冷却管取出，用于预热锅炉进水。出最后一级反应器的产物用进料/产品热交换器和后续的水冷却器冷却分离出冷凝液和循环合成气。合成气在循环回DME合成器之前要进一步冷却。分离出的冷凝液中包含了DME、甲醇、水和少量的其它副产物，将其送入下游的分馏塔分离。冷凝液首先进入稳定塔，从塔顶分离出溶解的气体，然后再送往初馏塔，从塔顶分离出DME产品，从塔底分离出甲醇/水的混合物。按所要求的产品纯度，获得的DME产品可在一精馏塔精馏。燃料级二甲醚可包含少量的甲醇和水，而无需进一步精馏。塔底流出物在一甲醇塔进一步分馏，所获甲醇循环回DME洗涤部分从吹扫气回收吹扫气携带的少量DME。出甲醇塔底的液体主要是水，送往废水处理装置。洗涤液或者送入DME反应器通过甲醇脱水增产二甲醚或者是与最终的DME产品直接混合。具体装置的整体结构依具体要求而定。目前，该工艺还未建商业装置。1995年，Topsφe在丹麦哥本哈根建了一套50kg/d的中试装置，对工艺性能进行了测试，并规划建设7000吨/天的商业化装置。

2、Airproducts的液相二甲醚（LPDMETM）新工艺

在美国能源部的资助下，作为洁净煤和替代燃料技术开发计划的一部分，Airproducts公司开发成功了液相二甲醚新工艺，简记作LPDMETM。该工艺与同期开发的液相甲醇合成（LPMeOHTM）工艺是一对姊妹工艺。

合成气与循环气混合后一起进入浆相反应器，同时加入少量水以利用水气变换反应调节反应平衡。合成气与循环气混合前用反应的产物预热。换热后的产物送入集油罐脱除所浃带的油和催化剂。然后将气流冷却并送入一分离器，在此被冷凝的甲醇/DME/水与未反应的合成气分离，但有一部分DME仍留在了气相中。分离器顶气主要用作循环，少量用作吹扫气。这股吹扫气用甲醇洗涤，脱除任何浃带的DME，这种DME/甲醇产品与DME终产品混合。出分离器的冷凝甲醇/DME/水混合物首先送入DME塔，塔顶馏出的即DME产品。它与来自吹扫洗涤塔DME/甲醇混合即得到燃料级DME。根据需要，粗DME产品也可进行进一步的加工。DME塔底馏出物送入甲醇塔，在此将甲醇从塔顶分出，塔底水则送往废水处理装置。出甲醇塔的甲醇产品可以用于洗涤吹扫气，也可循环到浆相反应器完全转化为DME。一些甲醇也可作为副产品分离出售。

LPDMETM工艺的主要优势是放弃了传统的气相固定床反应器而使用了浆液鼓泡塔反应器。催化剂颗粒呈细粉状，用惰性矿物油与其形成浆液。高压合成气原料从塔底喷入、鼓泡，固体催化剂颗粒与气体进料达到充分混合。使用矿物油使混合更充分、等温操作、易于温度控制。用反应器内置式冷却管取热，同时生产蒸汽。浆相反应器催化剂装卸容易，无须停工进行。而且，由于是等温操作，反应器不存在热点问题，催化剂失活速率大大降低了。典型的反应器操作参数为：压力2.76～10.34MPa，推荐5.17MPa；温度200～350℃，推荐250℃。催化剂量为矿物油质量的5%～60%，最好在5%～25%之间。催化剂粒度直径约200μm（140目），空速1000～15000L/（kg/h），最佳值6000L/（kg/h）。所用催化剂为n（Cu）∶n（ZnO）∶n（Al2O3）=55∶36∶8和γ-Al2O3的物理性混合物。该工艺用富CO的煤基合成气比天然气合成气更具优势。但以天然气为原料也可获得较高收率。Airproducts公司已在一15吨/天的中试工厂对该工艺进行了测试，结果令人满意，但还没有建设商业化规模的大型装置。目前，与LPDMETM工艺类似的LPDMETM工艺已有一套260吨/天的半工业化装置在EastmanChemicals公司建成，以煤造气生产甲醇。

该工艺的主要目的是生产燃料级二甲醚，用作柴油替代燃料或添加剂。Amoco及其它一些公司已进行了多方面的性能测试，二甲醚用作柴油发动机燃料的性能已毋庸置疑。但二甲醚在一般条件下呈气态，需特殊的燃料加入系统和特定的加油基础设施。在欧洲，由于已有一些LPG汽车及加油系统，二甲醚的引入较容易。而在其它地区，如美国，就缺乏这种环境，接受较困难。为解决这个问题，Airproducts公司研究开发实验室又开发出一种新技术，将DME转化为高十六烷值的车用燃料，这种新型燃料在一般条件下仍为液态，英文名称为CETANERTM。据资料介绍，CETANERTM燃料与传统柴油燃料可以任意比例混合，都能显著提高柴油的十六烷值，单纯CETANERTM燃料是以DME为主的混合燃料，十六烷值高达100以上。

二、中国二甲醚合成工艺的发展趋势

西安交通大学能源与动力工程学院汽车工程系在美国福特汽车公司和国家自然科学基金委员会的资助下，进行大量研究工作，采用DME代替柴油，实现了柴油机超低排放，与柴油机相比，燃用DME后，发动机完全消除了碳烟排放，氮氧化物排放降低50%～70%，未燃碳氢排放降低30%，CO排放降低20%，排放指标不仅满足欧洲Ⅱ和Ⅲ标准，而且接近欧洲于2005年实施排放标准和美国加州超低排放标准。上海交大已经试验成功二甲醚公交车，上海世博会期间计划推广1000辆以上。

第三节 天然气和煤制二甲醚两种技术路线成本对比分析

一、天然气和煤制二甲醚两种技术路线单位原材料用量

二甲醚的生产方法有一步法和二步法。一步法是指由原料合成气（由天然气或煤气化得到）一次合成二甲醚，二步法是由合成气合成甲醇，然后再脱水制取二甲醚。

一步法是由天然气转化或煤气化生成合成气后，合成气进入合成反应器内，在反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应过程和变换反应，产物为甲醇与二甲醚的混合物，混合物经蒸馏装置分离得二甲醚，未反应的甲醇返回合成反应器。二步法先由合成气合成甲醇，甲醇在固体催化剂下脱水制二甲醚。甲醇的单程转化率在70-85%之间，二甲醚的选择性大于98%。

二、天然气和煤制二甲醚两种技术路线生产成本对比分析

一步法合成二甲醚没有甲醇合成的中间过程，与两步法相比，其工艺流程简单、设备少、投资小、操作费用低，从而使二甲醚生产成本得到降低，经济效益得到提高。因此，一步法合成二甲醚是国内外开发的热点。国外开发的有代表性的一步法工艺有：丹麦Topsoe工艺、美国AirProducts工艺和日本NKK工艺。美国测算的250万吨/年天然气二甲醚装置一步法投资至少比二步法投资节省2亿美元，浆料床一步法的生产成本大约是固定床两步法的85%。

二步法合成二甲醚是目前国内外二甲醚生产的主要工艺，该法以精甲醇为原料，脱水反应副产物少，二甲醚纯度达99.9%，工艺成熟，装置适应性广，后处理简单，可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。但该法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺，流程较长，因而设备投资较大。但目前受到技术限制，国外公布的大型二甲醚建设项目绝大多数采用两步法工艺技术，国内西南化工设计院和山东久泰均拥有二步法万吨级以上的装置技术。

第四节 煤制二甲醚相关指标分析

一、二甲醚在煤化工产业链条的位置和相关评价

煤化工的应用产业链

二、二甲醚在煤化工技术路线的生产成本

从替代能源的角度看，最关键的是成本。

如果原油价格在45美元/桶下，对应的液化气价格大约为3800元/吨，对应的柴油价格在4000元左右，从热值角度来说，二甲醚价格必须要在2860元/吨以下才有经济性。目前液化气价格在5000元/吨，理论上讲二甲醚价格要在3570元/吨以下具有吸引力。目前二甲醚出厂价在4500元/吨左右，某些企业直接添加在液化气中以液化气价格出售，实际上尽管二甲醚燃烧效率较高，但单位热值低，添加后必然影响液化气的总体热值。替代柴油成本优势更明显，但涉及到车辆的改装和全国性DME加气站的建设，即使国家推广，也需3～5年的时间。

对于两步法装置而言，要达到3570元以下的成本，必须控制甲醇成本2100元/吨才能保本，如果2860元以下，则甲醇成本需控制在1660元/吨左右，对于具有煤气化装置生产甲醇的企业，完全可以将成本控制在1500元/吨以下，部分地区煤炭坑口价只有80～120元/吨，其甲醇完全成本能够控制在100美元/吨以下，成本竞争性较强。

国际上大型的装置也开始建设，包括东洋工程公司在中东计划建的单系列250万吨/年装置，BP、印度天然气管理局和印度石油公司正在建设的180万吨/年二甲醚工厂，以及三菱瓦斯、伊藤忠商事等将在澳大利亚建设的140～240万吨/年的大规模二甲醚装置，这些产品将计划用来替代液化气和柴油。

中国目前已经投产的大装置有山东久泰和泸天化下属绿源醇业的10万吨/年装置，均为二步法技术，计划在建的二甲醚产能达到600万吨以上。清华大学和重庆英力进行了3000吨/年一步法工业试验已经取得成功，2006年开始继续万吨级装置的试验。中煤能源和中石化等在内蒙古建设的300万吨/年二甲醚项目已经获得审批，表示了未来国家对二甲醚推广的态度。由于二步法二甲醚进入壁垒不高，煤价和技术决定的生产成本是企业的主要竞争优势。中石化和新奥燃气等企业由于拥有二甲醚的分销渠道，进入二甲醚领域也具有一定竞争优势。

三、中国目前煤化工基地生产二甲醚装置可研成本对比

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