聯(lián)醇生產(chǎn)醇氨比指標對企業(yè)效益的影響分析

景玉國

(河北凱躍化工集團有限公司河北廊坊016006)

?

聯(lián)醇生產(chǎn)醇氨比指標對企業(yè)效益的影響分析

景玉國

(河北凱躍化工集團有限公司河北廊坊016006)

合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇是利用原料氣中的CO，CO2及H2在5～25 MPa壓力下生產(chǎn)甲醇，分離甲醇后的氣體經(jīng)深度凈化，然后進入氨合成工序生產(chǎn)氨。聯(lián)醇工藝可降低CO變換反應(yīng)和氨合成工序進口CO和CO2深度凈化裝置的負荷，有利于整個系統(tǒng)的長周期穩(wěn)定運行，同時還具有投資小、能耗低、原料氣利用率高及有利于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整等優(yōu)勢，因此，聯(lián)醇工藝被我國眾多的中、小合成氨企業(yè)采用。

由于聯(lián)醇工藝是甲醇生產(chǎn)與合成氨生產(chǎn)串聯(lián)，所以生產(chǎn)能力是氨產(chǎn)量與甲醇產(chǎn)量之和，即由“總氨”產(chǎn)量來代表。甲醇與氨的比例一般采用醇氨比(甲醇產(chǎn)量/總氨產(chǎn)量)指標來表示，醇氨比可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。高壓機運行臺數(shù)及負荷基本不變的前提下，隨著醇氨比的提高，總氨產(chǎn)量明顯增加。大部分企業(yè)1 t粗甲醇按1 t總氨計算，粗甲醇的甲醇含量為85%～95%(質(zhì)量分數(shù)，下同)。目前，絕大部分企業(yè)以“總氨”產(chǎn)量為核算單位進行成本核算和財務(wù)結(jié)算，其結(jié)果作為調(diào)整醇氨比指標的依據(jù)；但甲醇與氨的生產(chǎn)工藝只是相似而并不是完全相同的，兩者實際能耗和生產(chǎn)成本存在很大差異，以“總氨”產(chǎn)量為核算單位只是為了簡化手續(xù)、減少工作量以及便于統(tǒng)計和財務(wù)人員核算，并不能反映出甲醇和氨的真實生產(chǎn)成本，因此，完全根據(jù)其結(jié)果來作為調(diào)整醇氨比指標的依據(jù)是錯誤的，很多時候會起到誤導(dǎo)作用，其結(jié)果使聯(lián)醇工藝的優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮，同時也會嚴重影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1　氨和甲醇生產(chǎn)主要能耗比較

1.1原料氣耗

假設(shè)氨的純度為100%(體積分數(shù))，粗甲醇的甲醇含量為90%，不考慮副反應(yīng)，根據(jù)氨和甲醇合成反應(yīng)方程式可估算出，每生產(chǎn)1 t氨理論耗H2和N2的量分別為1 976 m3(標態(tài))和659 m3(標態(tài))，合計2 635 m3(標態(tài))；每生產(chǎn)1 t粗甲醇理論上耗H2，CO和CO2的量分別為1 384，503和126 m3(標態(tài))，合計2 013 m3(標態(tài))。生產(chǎn)1 t粗甲醇的理論氣耗只有1 t氨的76.4%，明顯低于生產(chǎn)氨；由于甲醇合成沒有放空氣，故生產(chǎn)1 t粗甲醇的實際氣耗為1 t氨的74%～75%。

1.2電耗

每生產(chǎn)1 t粗甲醇消耗的原料氣量明顯低于生產(chǎn)1 t氨消耗的原料氣量；同時，甲醇合成反應(yīng)的壓力低于氨的反應(yīng)壓力，生產(chǎn)1 t粗甲醇的實際電耗為1 t氨的40%～80%。低壓、中壓、高壓等不同的聯(lián)醇工藝，電耗下降的比例也不同。中壓聯(lián)醇工藝生產(chǎn)1 t粗甲醇原料氣壓縮動力電耗約為生產(chǎn)1 t氨的50%～60%，低壓聯(lián)醇工藝則會更低。

假設(shè)單純生產(chǎn)1 t氨電耗為1 300 kW·h，原料氣壓縮耗電量約為總電耗的70%。采用中壓聯(lián)醇工藝，每生產(chǎn)1 t粗甲醇的電耗為845～930 kW·h；當醇氨比達20%，總氨單位電耗為1 200 ～1 230 kW·h，與單純生產(chǎn)氨相比下降70～100 kW·h，降幅達5.4%～7.7%；當醇氨比達60%，總氨單位電耗可降至1 027～1 080 kW·h，與單純生產(chǎn)氨相比下降220～273 kW·h，降幅達16.9%～21.0%。醇氨比每提高1%，總氨單位電耗下降約4 kW·h；如果考慮因醇氨比提高蒸汽消耗下降、余熱資源量進一步增加，進而使余熱發(fā)電量增加帶來的電耗下降比例還會有所增加或體現(xiàn)在使燃料煤單耗降低；若醇氨比低于15%，甲醇合成循環(huán)機停開，甲醇實際單位電耗則更低。

1.3原料煤耗

以固定層間歇煤制氣工藝為例，原料煤氣化過程中炭與氣化劑水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2屬于有效反應(yīng)，炭與氧氣反應(yīng)生成CO2的放熱反應(yīng)是為了給前面的有效反應(yīng)提供熱量。生產(chǎn)氨與生產(chǎn)甲醇理論原料煤耗的相對比例可根據(jù)理論消耗原料氣中的CO和H2氣量的高低進行比較，每生產(chǎn)1 t氨理論耗H2量為1 976 m3(標態(tài))，每生產(chǎn)1 t粗甲醇理論耗(H2+CO)量為1 887 m3(標態(tài))，因此可簡單估算出：每生產(chǎn)1 t粗甲醇的理論原料煤耗是生產(chǎn)1 t氨理論煤耗的95.5%，每生產(chǎn)1 t粗甲醇理論煤耗低于生產(chǎn)1 t氨。假設(shè)生產(chǎn)1 t氨原料煤耗為1 200 kg，則生產(chǎn)1 t粗甲醇原料煤耗為1 146 kg。當醇氨比達20%，以總氨核算噸氨原料煤耗約為1 189 kW·h，與單純的生產(chǎn)氨相比噸氨原料煤耗降低11 kW·h；當醇氨比達60%，總氨單位原料煤耗可降至1 170 kg，噸氨原料煤耗下降30 kg。醇氨比每提高1%，噸氨原料煤耗下降約0.5 kg。

2　醇氨比對總氨產(chǎn)量的影響

高壓機為容積式壓縮，在開機臺數(shù)和運行負荷基本不變的前提下，無論醇氨比指標的高低，高壓機所輸送氣體的總體積是不變的，但總氨產(chǎn)量是不同的。由于每生產(chǎn)1 t粗甲醇所耗氣量低于生產(chǎn)1 t氨所耗氣量，兩者理論氣耗比為0.764∶1，因此，醇氨比提高，總氨產(chǎn)量會明顯增加。

只考慮原料氣耗不同進行簡單估算，生產(chǎn)1 t粗甲醇和1 t氨，兩者實際氣耗比按0.75∶1估算，假設(shè)單純生產(chǎn)氨產(chǎn)量為1，通過一個簡單的二元一次方程式即可估算出不同的醇氨比對應(yīng)不同的產(chǎn)量：當醇氨比達20%，總氨產(chǎn)量可達1.053，與單純生產(chǎn)氨相比總氨產(chǎn)量提高了5.3%；當醇氨比達60%，總氨產(chǎn)量可達1.177，與單純的生產(chǎn)氨相比總氨產(chǎn)量提高了17.7%。

無論是單純生產(chǎn)氨還是聯(lián)醇工藝，煤氣爐所產(chǎn)出的原料煤氣中只有CO和H2屬于有效氣體；N2來源于空氣，N2對生產(chǎn)氨來說也屬于有效成分，原料煤氣中含量較高的CO2屬于無效成分。以固定層間歇煤氣工藝為例，單純生產(chǎn)氨原料煤氣中的CO2體積分數(shù)一般為7%～9%；聯(lián)醇工藝隨著醇氨比的提高，原料煤氣中的CO2含量會逐步降低，當醇氨比達60%，原料煤氣中CO2體積分數(shù)為5%～6%，與單純生產(chǎn)氨相比降低了2%～4%。由于無效成分CO2含量降低，總氨產(chǎn)量必然會提高，因此，當醇氨比達60%，與單純生產(chǎn)氨相比總氨產(chǎn)量提高19.7%～21.7%；醇氨比每提高1%，總氨產(chǎn)量增加約0.35%。年產(chǎn)200 kt規(guī)模的合成氨系統(tǒng)聯(lián)產(chǎn)甲醇，醇氨比提高至60%，相當于總氨生產(chǎn)能力增加至270 kt。總之，總氨產(chǎn)量增加，使總氨單位固定費用降低，進而可使總氨單位成本下降。

3　成本核算及財務(wù)結(jié)算中存在的問題

聯(lián)醇工藝隨著醇氨比的提高，總氨產(chǎn)量明顯增加，單位電耗及原料煤耗都有不同程度下降，必然會使總氨生產(chǎn)成本下降，但這并不是單純生產(chǎn)氨帶來的結(jié)果，而是因為醇氨比提高、甲醇產(chǎn)量增加所致，但成本降低的部分在目前的總氨成本核算中無法在甲醇產(chǎn)品成本上得到體現(xiàn)，只能體現(xiàn)在總氨成本上，所以很容易被誤認為甲醇和合成氨的成本是相同的。

當甲醇產(chǎn)品的市場價格低于合成氨產(chǎn)品時，有些決策者往往會盲目采取降低醇氨比的措施，其初衷是為了實現(xiàn)企業(yè)效益的最大化，但有時結(jié)果恰恰相反，降低醇氨比后效益不增反減，最終使企業(yè)蒙受損失。因醇氨比指標不是恒定不變的，甲醇與氨產(chǎn)品的產(chǎn)量和比例無法固定，其中的可變因素很多，目前還沒有一個簡便、可靠、準確的方法分別真實地核算出甲醇和氨的實際成本。

4　實際運行數(shù)據(jù)分析

聯(lián)醇工藝所生產(chǎn)的粗甲醇如果企業(yè)自身代替精甲醇直接作為下游產(chǎn)品的原料使用，粗甲醇價格可按精甲醇價格×粗甲醇中甲醇含量計算；如果粗甲醇加工為精甲醇外售，粗甲醇價格=精甲醇價格×粗甲醇中甲醇含量-精餾費用，精餾費用200元/t。不同企業(yè)有一定差異，河北凱躍化工集團有限公司(以下簡稱凱躍公司)粗甲醇全部代替精甲醇作為下游產(chǎn)品的原料使用。以下根據(jù)凱躍公司2014年10月和2015年10月實際運行數(shù)據(jù)進行分析。

4.1甲醇市場較好、醇氨比變化對效益的影響

2014年10月，精甲醇市場價為2 388元/t、液氨為2 245元/t，從數(shù)字上看甲醇價格高于液氨價格，因此普遍會認為甲醇市場較好，醇氨比應(yīng)按較高指標控制，才能獲得較好的效益。

4.1.1高醇氨比效益情況

2014年10月，總氨產(chǎn)量23 713 t，其中液氨6 256.2 t、粗甲醇14 370.7 t、碳酸氫銨11 023 t、氨水(質(zhì)量分數(shù)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、碳酸氫銨463.5元/t、氨水268.3元/t計，粗甲醇全部代替精甲醇作為下游產(chǎn)品的原料使用，折算價格為2 149元/t。將碳酸氫銨及氨水等全部折算為總氨，合計總氨銷售均價為2 115.8元/t。如果將粗甲醇加工為精甲醇外售，粗甲醇價格為1 949元/t(扣除精餾費用)，總氨銷售均價應(yīng)為1 994.6元/t。

2014年10月總氨生產(chǎn)成本1 801.1元/t(見表1)，全月毛利潤約746萬元。如果將粗甲醇加工為精甲醇外售，全月毛利潤約459萬元。

表1　2014年10月總氨生產(chǎn)成本對比

注： 1)按原料煤970元/t、燃料煤600元/t、電價0.4元/(kW·h)計，月其他消耗163.4萬元、固定成本513.4萬元。

4.1.2假設(shè)降低醇氨比，預(yù)計效益情況

假設(shè)2014年10月將醇氨比下降至50.0%，粗甲醇和液氨產(chǎn)量變化，其他產(chǎn)品產(chǎn)量不變，預(yù)計總氨產(chǎn)量22 910 t，其中液氨8 599 t、粗甲醇11 455 t、碳酸氫銨11 023 t、氨水(質(zhì)量分數(shù)11.9%)1 942 t。產(chǎn)品售價不變，粗甲醇全部代替精甲醇作為下游產(chǎn)品的原料使用，折算價格為2 149元/t。將碳酸氫銨及氨水等副產(chǎn)品全部折算為總氨，合計總氨銷售均價預(yù)計為2 146元/t。如果將粗甲醇加工為精甲醇外售，粗甲醇價格為1 949元/t，總氨銷售均價預(yù)計為2 046元/t。

醇氨比降至50%之后，預(yù)計2014年10月總氨生產(chǎn)成本為1 839.8元/t(見表1)。粗甲醇代替精甲醇使用，預(yù)計全月毛利潤約702萬元。如果將粗甲醇加工為精甲醇外售，預(yù)計全月毛利潤約472萬元。

4.1.3比較結(jié)果

2014年10月甲醇市場較好，將粗甲醇代替精甲醇作為原料使用，醇氨比由60%降至50%，企業(yè)的毛利潤從746萬元下降至701萬元，毛利潤下降了45萬元，降幅達6%，說明降低醇氨比會使企業(yè)效益下降，提高醇氨比指標可使企業(yè)效益增加。

如果將粗甲醇精餾后作為精甲醇外售，醇氨比由60.6%降至50.0%，企業(yè)毛利潤由459萬元提高至472萬元，毛利增加13萬元，增幅達3%，說明降低醇氨比會使企業(yè)效益增加，提高醇氨比指標反而會使企業(yè)效益下降。

從以上分析可得出結(jié)論：雖然甲醇市場較好，企業(yè)只有將粗甲醇直接作為精甲醇使用，提高醇氨比指標才能使企業(yè)獲得較好的效益；如果將粗甲醇加工為精甲醇外售，只有降低醇氨比指標，企業(yè)才能獲得更好的效益。雖然兩者同是聯(lián)醇工藝，醇氨比指標變化，但其結(jié)果是截然不同的。

4.2甲醇市場較差、醇氨比對效益的影響

2015年10月，精甲醇市場價為1 792元/t、液氨為2 011元/t，從數(shù)字上看甲醇價格明顯低于液氨價格，因此一般認為甲醇市場較差，醇氨比必須按較低的指標控制，企業(yè)才能獲得較好的效益。

4.2.1較低醇氨比指標效益情況

2015年10月，總氨產(chǎn)量22 973 t，其中液氨8 316.7 t、粗甲醇11 163.4 t、碳酸氫銨11 890 t、氨水(質(zhì)量分數(shù)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、碳酸氫銨506元/t、氨水230元/t計，醇氨比指標與2014年相比下降12%，粗甲醇全部代替精甲醇作為下游產(chǎn)品原料使用，折算價格為1 613元/t。將碳酸氫銨及氨水等副產(chǎn)品全部折算為總氨，合計總氨銷售均價為1 782.8元/t。如果將粗甲醇加工為精甲醇外售，粗甲醇價格為1 413元/t，總氨銷售均價應(yīng)為1 685.6元/t。

2015年10月總氨生產(chǎn)成本1 742.4元/t(見表2)，月毛利潤約93萬元。若將粗甲醇加工為精甲醇外售，月毛利潤約-130萬元(虧損)。

表2　2015年10月總氨生產(chǎn)成本對比

注： 1)按原料煤800元/t、燃料煤500元/t、電價0.5元/(kW·h)計，月其他消耗為163.4萬元、固定成本513.4萬元(非實際數(shù)據(jù)，調(diào)整為2014年同期相同金額，以便于有可比性)。

4.2.2假設(shè)提高醇氨比，預(yù)計效益情況

假設(shè)2015年10月將醇氨比升至60.0%，粗甲醇和液氨產(chǎn)量變化，其他產(chǎn)品產(chǎn)量不變，預(yù)計總氨產(chǎn)量23 880 t、液氨6 390 t、粗甲醇14 328 t、碳酸氫銨11 890 t、氨水(質(zhì)量分數(shù)11.9%)2 782 t，產(chǎn)品售價不變。粗甲醇全部代替精甲醇作為下游產(chǎn)品的原料使用，折算價格為1 613元/t。將碳酸氫銨及氨水等副產(chǎn)品全部折算為總氨，合計總氨銷售均價預(yù)計為1 766.6元/t；如果將粗甲醇加工為精甲醇銷售，粗甲醇價格為1 413元/t，總氨銷售均價預(yù)計為1 646.6元/t。

預(yù)計2015年10月將醇氨比由48.6%提高至60.0%的總氨生產(chǎn)成本為1 697.2元/t，粗甲醇代替精甲醇使用，預(yù)計全月毛利潤約165萬元。如果將粗甲醇加工為精甲醇外售，預(yù)計全月毛利潤約-121萬元(虧損)。

4.2.3假設(shè)進一步降低醇氨比，預(yù)計效益情況

假設(shè)2015年10月將醇氨比由48.6%降低至38.6%，粗甲醇和液氨產(chǎn)量變化，其他產(chǎn)品產(chǎn)量不變，預(yù)計總氨產(chǎn)量22 169 t，其中液氨10 450 t、粗甲醇 8 557 t、碳酸氫銨11 890 t、氨水(質(zhì)量分數(shù)11.9%)2 782 t；產(chǎn)品售價不變。粗甲醇全部代替精甲醇作為下游產(chǎn)品的原料使用，折算價格為1 613元/t。將碳酸氫銨及氨水等副產(chǎn)品全部折算為總氨，合計總氨銷售均價預(yù)計為1 852元/t；如果將粗甲醇加工為精甲醇銷售，粗甲醇價格為1 413元/t，總氨銷售均價預(yù)計為1 775元/t。

預(yù)計2015年10月將醇氨比由48.6%降低至38.6%的總氨生產(chǎn)成本為1 783.6元/t氨，粗甲醇代替精甲醇使用，預(yù)計全月毛利潤約151萬元。如果將粗甲醇加工為精甲醇外售，預(yù)計全月毛利潤約-19萬元(虧損)。

4.2.4比較結(jié)果

2015年10月甲醇市場較差，將粗甲醇直接作為精甲醇使用，醇氨比由48.6%升至60.0%，企業(yè)毛利潤預(yù)計可由93萬元提高至165萬元，毛利潤增加了72萬元，增幅達77%；當醇氨比由48.6%下降至38.6%，企業(yè)毛利潤預(yù)計由93萬元提高至151萬元，毛利潤增加了58萬元，增幅高達62%；同理，醇氨比由48.6%進一步下降至28.6%，企業(yè)的毛利潤預(yù)計可由93萬元提高至140萬元，毛利潤增加了47萬元，增幅達50%，醇氨比下降至28.6%與醇氨比38.6%相比效益并沒有增加，反而有所下降。

如果將粗甲醇精餾后作為精甲醇外售，醇氨比由48.6%提高至60.0%，企業(yè)的毛利潤從虧損130萬元降至虧損121萬元，增減變化很小；醇氨比由48.6%下降至38.6%，企業(yè)的毛利潤從虧損130萬元增加至虧損19萬元，減虧111萬元，毛利潤增幅達85%；醇氨由48.6%下降至28.6%，企業(yè)的毛利潤預(yù)計可由虧損130萬元增加至盈利16萬元，毛利潤增加了146萬元，毛利潤增幅達112%。由此可見，隨著醇氨比下降，企業(yè)效益明顯增加。

當甲醇價格較低時，如果企業(yè)自身將粗甲醇直接作為精甲醇使用，維持較高的醇氨比指標，仍能獲得較好的效益。只有當甲醇的價格低于液氨價格很多、相差很懸殊時，降低醇氨比指標才有利；其醇氨比臨界點或者說最佳醇氨比指標，可根據(jù)市場變化、 企業(yè)實際狀況及具體成本構(gòu)成情況進行詳細估算。

4.3數(shù)據(jù)分析匯總

通過以上分析可以看出：即使粗甲醇市場價格低于液氨價格，提高醇氨比后，甲醇產(chǎn)量增加、液氨產(chǎn)量降低，總氨銷售均價雖然下降，但醇氨比提高，使總氨產(chǎn)量增加、總氨成本下降；只要總氨成本降幅高于總氨銷售均價降幅，企業(yè)獲得的效益就會增加；反之，就會降低。

醇氨比提高總氨成本下降主要來源于單位電耗下降和單位固定費用下降2個部分，單位電耗下降的部分或者體現(xiàn)為燃料煤耗下降，原料煤耗變化影響很小。由于2015年電價大幅上漲，所以2015年因醇氨比提高，總氨成本下降的幅度明顯高于2014年，2015和2014年同比的2組數(shù)據(jù)實際電耗的變化與前面理論分析結(jié)果較為吻合，原料煤耗與煤質(zhì)有很大關(guān)系。2015年10月醇氨比下降，與2014年同比原料煤耗也有所下降，與前面分析結(jié)果存在差異，主要原因是2015年的原料煤質(zhì)明顯好于2014年。

5　結(jié)語

不同企業(yè)有著各自不同的實際情況，如原料煤及動力電等原材物料的價格及質(zhì)量差異，成本結(jié)算分攤的固定費用金額不同。有些企業(yè)因受裝置自身的限制無法將醇氨比指標控制得很高或很低，有些企業(yè)需將粗甲醇精餾進一步加工為精甲醇后作為商品甲醇外售，有些企業(yè)不需要精餾可直接將粗甲醇代替精甲醇作為甲醛、二甲醚等產(chǎn)品的原料使用；同一企業(yè)不同階段的醇氨比指標控制也有較大差異，比如：市場產(chǎn)品價格變化、原料煤及動力電等原材物料價格及質(zhì)量發(fā)生較大變化，設(shè)備狀況發(fā)生變化、固定費用大幅調(diào)整等。同樣是為了實現(xiàn)企業(yè)效益最大化，雖然是相同的聯(lián)醇工藝，不同企業(yè)選擇的醇氨比指標是不同的，同一企業(yè)不同的階段醇氨比指標也不是完全相同的。

目前，粗甲醇直接代替精甲醇作為生產(chǎn)甲醛、二甲醚等產(chǎn)品的原料，技術(shù)已非常成熟，將粗甲醇作為精甲醇使用，與單獨使用精甲醇相比不增加下游產(chǎn)品的成本，相當于提升了粗甲醇的價值。即使甲醇的市場價格低于液氨較多，選擇較高的醇氨比指標，充分發(fā)揮聯(lián)醇工藝的優(yōu)勢，企業(yè)仍能獲得較好的效益。醇氨比指標每次大幅調(diào)整，對生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備及人員都是一次嚴峻的考驗，極有可能造成生產(chǎn)的較大波動，進而導(dǎo)致較長時間的產(chǎn)量低、消耗高、成本上升。企業(yè)決策者不能完全按照目前的總氨成本核算結(jié)果來盲目調(diào)整醇氨比，應(yīng)結(jié)合企業(yè)自身的實際情況，包括設(shè)備狀況進行全面綜合的分析來確定相對穩(wěn)定、科學、合理的醇氨比指標，以最大限度地發(fā)揮聯(lián)醇工藝的優(yōu)勢，真正實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。

2016- 01- 10)