联醇生产醇氨比指标对企业效益的影响分析

景玉国

(河北凯跃化工集团有限公司河北廊坊016006)



联醇生产醇氨比指标对企业效益的影响分析

景玉国

(河北凯跃化工集团有限公司河北廊坊016006)

合成氨联产甲醇是利用原料气中的CO，CO2及H2在5～25 MPa压力下生产甲醇，分离甲醇后的气体经深度净化，然后进入氨合成工序生产氨。联醇工艺可降低CO变换反应和氨合成工序进口CO和CO2深度净化装置的负荷，有利于整个系统的长周期稳定运行，同时还具有投资小、能耗低、原料气利用率高及有利于产品结构调整等优势，因此，联醇工艺被我国众多的中、小合成氨企业采用。

由于联醇工艺是甲醇生产与合成氨生产串联，所以生产能力是氨产量与甲醇产量之和，即由“总氨”产量来代表。甲醇与氨的比例一般采用醇氨比(甲醇产量/总氨产量)指标来表示，醇氨比可在一定范围内调整。高压机运行台数及负荷基本不变的前提下，随着醇氨比的提高，总氨产量明显增加。大部分企业1 t粗甲醇按1 t总氨计算，粗甲醇的甲醇含量为85%～95%(质量分数，下同)。目前，绝大部分企业以“总氨”产量为核算单位进行成本核算和财务结算，其结果作为调整醇氨比指标的依据；但甲醇与氨的生产工艺只是相似而并不是完全相同的，两者实际能耗和生产成本存在很大差异，以“总氨”产量为核算单位只是为了简化手续、减少工作量以及便于统计和财务人员核算，并不能反映出甲醇和氨的真实生产成本，因此，完全根据其结果来作为调整醇氨比指标的依据是错误的，很多时候会起到误导作用，其结果使联醇工艺的优势得不到充分发挥，同时也会严重影响企业的经济效益。

1　氨和甲醇生产主要能耗比较

1.1原料气耗

假设氨的纯度为100%(体积分数)，粗甲醇的甲醇含量为90%，不考虑副反应，根据氨和甲醇合成反应方程式可估算出，每生产1 t氨理论耗H2和N2的量分别为1 976 m3(标态)和659 m3(标态)，合计2 635 m3(标态)；每生产1 t粗甲醇理论上耗H2，CO和CO2的量分别为1 384，503和126 m3(标态)，合计2 013 m3(标态)。生产1 t粗甲醇的理论气耗只有1 t氨的76.4%，明显低于生产氨；由于甲醇合成没有放空气，故生产1 t粗甲醇的实际气耗为1 t氨的74%～75%。

1.2电耗

每生产1 t粗甲醇消耗的原料气量明显低于生产1 t氨消耗的原料气量；同时，甲醇合成反应的压力低于氨的反应压力，生产1 t粗甲醇的实际电耗为1 t氨的40%～80%。低压、中压、高压等不同的联醇工艺，电耗下降的比例也不同。中压联醇工艺生产1 t粗甲醇原料气压缩动力电耗约为生产1 t氨的50%～60%，低压联醇工艺则会更低。

假设单纯生产1 t氨电耗为1 300 kW·h，原料气压缩耗电量约为总电耗的70%。采用中压联醇工艺，每生产1 t粗甲醇的电耗为845～930 kW·h；当醇氨比达20%，总氨单位电耗为1 200 ～1 230 kW·h，与单纯生产氨相比下降70～100 kW·h，降幅达5.4%～7.7%；当醇氨比达60%，总氨单位电耗可降至1 027～1 080 kW·h，与单纯生产氨相比下降220～273 kW·h，降幅达16.9%～21.0%。醇氨比每提高1%，总氨单位电耗下降约4 kW·h；如果考虑因醇氨比提高蒸汽消耗下降、余热资源量进一步增加，进而使余热发电量增加带来的电耗下降比例还会有所增加或体现在使燃料煤单耗降低；若醇氨比低于15%，甲醇合成循环机停开，甲醇实际单位电耗则更低。

1.3原料煤耗

以固定层间歇煤制气工艺为例，原料煤气化过程中炭与气化剂水蒸气反应生成CO和H2属于有效反应，炭与氧气反应生成CO2的放热反应是为了给前面的有效反应提供热量。生产氨与生产甲醇理论原料煤耗的相对比例可根据理论消耗原料气中的CO和H2气量的高低进行比较，每生产1 t氨理论耗H2量为1 976 m3(标态)，每生产1 t粗甲醇理论耗(H2+CO)量为1 887 m3(标态)，因此可简单估算出：每生产1 t粗甲醇的理论原料煤耗是生产1 t氨理论煤耗的95.5%，每生产1 t粗甲醇理论煤耗低于生产1 t氨。假设生产1 t氨原料煤耗为1 200 kg，则生产1 t粗甲醇原料煤耗为1 146 kg。当醇氨比达20%，以总氨核算吨氨原料煤耗约为1 189 kW·h，与单纯的生产氨相比吨氨原料煤耗降低11 kW·h；当醇氨比达60%，总氨单位原料煤耗可降至1 170 kg，吨氨原料煤耗下降30 kg。醇氨比每提高1%，吨氨原料煤耗下降约0.5 kg。

2　醇氨比对总氨产量的影响

高压机为容积式压缩，在开机台数和运行负荷基本不变的前提下，无论醇氨比指标的高低，高压机所输送气体的总体积是不变的，但总氨产量是不同的。由于每生产1 t粗甲醇所耗气量低于生产1 t氨所耗气量，两者理论气耗比为0.764∶1，因此，醇氨比提高，总氨产量会明显增加。

只考虑原料气耗不同进行简单估算，生产1 t粗甲醇和1 t氨，两者实际气耗比按0.75∶1估算，假设单纯生产氨产量为1，通过一个简单的二元一次方程式即可估算出不同的醇氨比对应不同的产量：当醇氨比达20%，总氨产量可达1.053，与单纯生产氨相比总氨产量提高了5.3%；当醇氨比达60%，总氨产量可达1.177，与单纯的生产氨相比总氨产量提高了17.7%。

无论是单纯生产氨还是联醇工艺，煤气炉所产出的原料煤气中只有CO和H2属于有效气体；N2来源于空气，N2对生产氨来说也属于有效成分，原料煤气中含量较高的CO2属于无效成分。以固定层间歇煤气工艺为例，单纯生产氨原料煤气中的CO2体积分数一般为7%～9%；联醇工艺随着醇氨比的提高，原料煤气中的CO2含量会逐步降低，当醇氨比达60%，原料煤气中CO2体积分数为5%～6%，与单纯生产氨相比降低了2%～4%。由于无效成分CO2含量降低，总氨产量必然会提高，因此，当醇氨比达60%，与单纯生产氨相比总氨产量提高19.7%～21.7%；醇氨比每提高1%，总氨产量增加约0.35%。年产200 kt规模的合成氨系统联产甲醇，醇氨比提高至60%，相当于总氨生产能力增加至270 kt。总之，总氨产量增加，使总氨单位固定费用降低，进而可使总氨单位成本下降。

3　成本核算及财务结算中存在的问题

联醇工艺随着醇氨比的提高，总氨产量明显增加，单位电耗及原料煤耗都有不同程度下降，必然会使总氨生产成本下降，但这并不是单纯生产氨带来的结果，而是因为醇氨比提高、甲醇产量增加所致，但成本降低的部分在目前的总氨成本核算中无法在甲醇产品成本上得到体现，只能体现在总氨成本上，所以很容易被误认为甲醇和合成氨的成本是相同的。

当甲醇产品的市场价格低于合成氨产品时，有些决策者往往会盲目采取降低醇氨比的措施，其初衷是为了实现企业效益的最大化，但有时结果恰恰相反，降低醇氨比后效益不增反减，最终使企业蒙受损失。因醇氨比指标不是恒定不变的，甲醇与氨产品的产量和比例无法固定，其中的可变因素很多，目前还没有一个简便、可靠、准确的方法分别真实地核算出甲醇和氨的实际成本。

4　实际运行数据分析

联醇工艺所生产的粗甲醇如果企业自身代替精甲醇直接作为下游产品的原料使用，粗甲醇价格可按精甲醇价格×粗甲醇中甲醇含量计算；如果粗甲醇加工为精甲醇外售，粗甲醇价格=精甲醇价格×粗甲醇中甲醇含量-精馏费用，精馏费用200元/t。不同企业有一定差异，河北凯跃化工集团有限公司(以下简称凯跃公司)粗甲醇全部代替精甲醇作为下游产品的原料使用。以下根据凯跃公司2014年10月和2015年10月实际运行数据进行分析。

4.1甲醇市场较好、醇氨比变化对效益的影响

2014年10月，精甲醇市场价为2 388元/t、液氨为2 245元/t，从数字上看甲醇价格高于液氨价格，因此普遍会认为甲醇市场较好，醇氨比应按较高指标控制，才能获得较好的效益。

4.1.1高醇氨比效益情况

2014年10月，总氨产量23 713 t，其中液氨6 256.2 t、粗甲醇14 370.7 t、碳酸氢铵11 023 t、氨水(质量分数11.9%)1 942 t，醇氨比60.6%，粗甲醇中甲醇含量90%。按液氨2 245.1元/t、碳酸氢铵463.5元/t、氨水268.3元/t计，粗甲醇全部代替精甲醇作为下游产品的原料使用，折算价格为2 149元/t。将碳酸氢铵及氨水等全部折算为总氨，合计总氨销售均价为2 115.8元/t。如果将粗甲醇加工为精甲醇外售，粗甲醇价格为1 949元/t(扣除精馏费用)，总氨销售均价应为1 994.6元/t。

2014年10月总氨生产成本1 801.1元/t(见表1)，全月毛利润约746万元。如果将粗甲醇加工为精甲醇外售，全月毛利润约459万元。

表1　2014年10月总氨生产成本对比

注： 1)按原料煤970元/t、燃料煤600元/t、电价0.4元/(kW·h)计，月其他消耗163.4万元、固定成本513.4万元。

4.1.2假设降低醇氨比，预计效益情况

假设2014年10月将醇氨比下降至50.0%，粗甲醇和液氨产量变化，其他产品产量不变，预计总氨产量22 910 t，其中液氨8 599 t、粗甲醇11 455 t、碳酸氢铵11 023 t、氨水(质量分数11.9%)1 942 t。产品售价不变，粗甲醇全部代替精甲醇作为下游产品的原料使用，折算价格为2 149元/t。将碳酸氢铵及氨水等副产品全部折算为总氨，合计总氨销售均价预计为2 146元/t。如果将粗甲醇加工为精甲醇外售，粗甲醇价格为1 949元/t，总氨销售均价预计为2 046元/t。

醇氨比降至50%之后，预计2014年10月总氨生产成本为1 839.8元/t(见表1)。粗甲醇代替精甲醇使用，预计全月毛利润约702万元。如果将粗甲醇加工为精甲醇外售，预计全月毛利润约472万元。

4.1.3比较结果

2014年10月甲醇市场较好，将粗甲醇代替精甲醇作为原料使用，醇氨比由60%降至50%，企业的毛利润从746万元下降至701万元，毛利润下降了45万元，降幅达6%，说明降低醇氨比会使企业效益下降，提高醇氨比指标可使企业效益增加。

如果将粗甲醇精馏后作为精甲醇外售，醇氨比由60.6%降至50.0%，企业毛利润由459万元提高至472万元，毛利增加13万元，增幅达3%，说明降低醇氨比会使企业效益增加，提高醇氨比指标反而会使企业效益下降。

从以上分析可得出结论：虽然甲醇市场较好，企业只有将粗甲醇直接作为精甲醇使用，提高醇氨比指标才能使企业获得较好的效益；如果将粗甲醇加工为精甲醇外售，只有降低醇氨比指标，企业才能获得更好的效益。虽然两者同是联醇工艺，醇氨比指标变化，但其结果是截然不同的。

4.2甲醇市场较差、醇氨比对效益的影响

2015年10月，精甲醇市场价为1 792元/t、液氨为2 011元/t，从数字上看甲醇价格明显低于液氨价格，因此一般认为甲醇市场较差，醇氨比必须按较低的指标控制，企业才能获得较好的效益。

4.2.1较低醇氨比指标效益情况

2015年10月，总氨产量22 973 t，其中液氨8 316.7 t、粗甲醇11 163.4 t、碳酸氢铵11 890 t、氨水(质量分数11.9%)2 782 t，醇氨比48.6%，粗甲醇中甲醇含量90%。按液氨2 011元/t、碳酸氢铵506元/t、氨水230元/t计，醇氨比指标与2014年相比下降12%，粗甲醇全部代替精甲醇作为下游产品原料使用，折算价格为1 613元/t。将碳酸氢铵及氨水等副产品全部折算为总氨，合计总氨销售均价为1 782.8元/t。如果将粗甲醇加工为精甲醇外售，粗甲醇价格为1 413元/t，总氨销售均价应为1 685.6元/t。

2015年10月总氨生产成本1 742.4元/t(见表2)，月毛利润约93万元。若将粗甲醇加工为精甲醇外售，月毛利润约-130万元(亏损)。

表2　2015年10月总氨生产成本对比

注： 1)按原料煤800元/t、燃料煤500元/t、电价0.5元/(kW·h)计，月其他消耗为163.4万元、固定成本513.4万元(非实际数据，调整为2014年同期相同金额，以便于有可比性)。

4.2.2假设提高醇氨比，预计效益情况

假设2015年10月将醇氨比升至60.0%，粗甲醇和液氨产量变化，其他产品产量不变，预计总氨产量23 880 t、液氨6 390 t、粗甲醇14 328 t、碳酸氢铵11 890 t、氨水(质量分数11.9%)2 782 t，产品售价不变。粗甲醇全部代替精甲醇作为下游产品的原料使用，折算价格为1 613元/t。将碳酸氢铵及氨水等副产品全部折算为总氨，合计总氨销售均价预计为1 766.6元/t；如果将粗甲醇加工为精甲醇销售，粗甲醇价格为1 413元/t，总氨销售均价预计为1 646.6元/t。

预计2015年10月将醇氨比由48.6%提高至60.0%的总氨生产成本为1 697.2元/t，粗甲醇代替精甲醇使用，预计全月毛利润约165万元。如果将粗甲醇加工为精甲醇外售，预计全月毛利润约-121万元(亏损)。

4.2.3假设进一步降低醇氨比，预计效益情况

假设2015年10月将醇氨比由48.6%降低至38.6%，粗甲醇和液氨产量变化，其他产品产量不变，预计总氨产量22 169 t，其中液氨10 450 t、粗甲醇 8 557 t、碳酸氢铵11 890 t、氨水(质量分数11.9%)2 782 t；产品售价不变。粗甲醇全部代替精甲醇作为下游产品的原料使用，折算价格为1 613元/t。将碳酸氢铵及氨水等副产品全部折算为总氨，合计总氨销售均价预计为1 852元/t；如果将粗甲醇加工为精甲醇销售，粗甲醇价格为1 413元/t，总氨销售均价预计为1 775元/t。

预计2015年10月将醇氨比由48.6%降低至38.6%的总氨生产成本为1 783.6元/t氨，粗甲醇代替精甲醇使用，预计全月毛利润约151万元。如果将粗甲醇加工为精甲醇外售，预计全月毛利润约-19万元(亏损)。

4.2.4比较结果

2015年10月甲醇市场较差，将粗甲醇直接作为精甲醇使用，醇氨比由48.6%升至60.0%，企业毛利润预计可由93万元提高至165万元，毛利润增加了72万元，增幅达77%；当醇氨比由48.6%下降至38.6%，企业毛利润预计由93万元提高至151万元，毛利润增加了58万元，增幅高达62%；同理，醇氨比由48.6%进一步下降至28.6%，企业的毛利润预计可由93万元提高至140万元，毛利润增加了47万元，增幅达50%，醇氨比下降至28.6%与醇氨比38.6%相比效益并没有增加，反而有所下降。

如果将粗甲醇精馏后作为精甲醇外售，醇氨比由48.6%提高至60.0%，企业的毛利润从亏损130万元降至亏损121万元，增减变化很小；醇氨比由48.6%下降至38.6%，企业的毛利润从亏损130万元增加至亏损19万元，减亏111万元，毛利润增幅达85%；醇氨由48.6%下降至28.6%，企业的毛利润预计可由亏损130万元增加至盈利16万元，毛利润增加了146万元，毛利润增幅达112%。由此可见，随着醇氨比下降，企业效益明显增加。

当甲醇价格较低时，如果企业自身将粗甲醇直接作为精甲醇使用，维持较高的醇氨比指标，仍能获得较好的效益。只有当甲醇的价格低于液氨价格很多、相差很悬殊时，降低醇氨比指标才有利；其醇氨比临界点或者说最佳醇氨比指标，可根据市场变化、 企业实际状况及具体成本构成情况进行详细估算。

4.3数据分析汇总

通过以上分析可以看出：即使粗甲醇市场价格低于液氨价格，提高醇氨比后，甲醇产量增加、液氨产量降低，总氨销售均价虽然下降，但醇氨比提高，使总氨产量增加、总氨成本下降；只要总氨成本降幅高于总氨销售均价降幅，企业获得的效益就会增加；反之，就会降低。

醇氨比提高总氨成本下降主要来源于单位电耗下降和单位固定费用下降2个部分，单位电耗下降的部分或者体现为燃料煤耗下降，原料煤耗变化影响很小。由于2015年电价大幅上涨，所以2015年因醇氨比提高，总氨成本下降的幅度明显高于2014年，2015和2014年同比的2组数据实际电耗的变化与前面理论分析结果较为吻合，原料煤耗与煤质有很大关系。2015年10月醇氨比下降，与2014年同比原料煤耗也有所下降，与前面分析结果存在差异，主要原因是2015年的原料煤质明显好于2014年。

5　结语

不同企业有着各自不同的实际情况，如原料煤及动力电等原材物料的价格及质量差异，成本结算分摊的固定费用金额不同。有些企业因受装置自身的限制无法将醇氨比指标控制得很高或很低，有些企业需将粗甲醇精馏进一步加工为精甲醇后作为商品甲醇外售，有些企业不需要精馏可直接将粗甲醇代替精甲醇作为甲醛、二甲醚等产品的原料使用；同一企业不同阶段的醇氨比指标控制也有较大差异，比如：市场产品价格变化、原料煤及动力电等原材物料价格及质量发生较大变化，设备状况发生变化、固定费用大幅调整等。同样是为了实现企业效益最大化，虽然是相同的联醇工艺，不同企业选择的醇氨比指标是不同的，同一企业不同的阶段醇氨比指标也不是完全相同的。

目前，粗甲醇直接代替精甲醇作为生产甲醛、二甲醚等产品的原料，技术已非常成熟，将粗甲醇作为精甲醇使用，与单独使用精甲醇相比不增加下游产品的成本，相当于提升了粗甲醇的价值。即使甲醇的市场价格低于液氨较多，选择较高的醇氨比指标，充分发挥联醇工艺的优势，企业仍能获得较好的效益。醇氨比指标每次大幅调整，对生产系统设备及人员都是一次严峻的考验，极有可能造成生产的较大波动，进而导致较长时间的产量低、消耗高、成本上升。企业决策者不能完全按照目前的总氨成本核算结果来盲目调整醇氨比，应结合企业自身的实际情况，包括设备状况进行全面综合的分析来确定相对稳定、科学、合理的醇氨比指标，以最大限度地发挥联醇工艺的优势，真正实现企业效益最大化。

2016- 01- 10)