Gassforedling i industrielle klynger nye muligheter

Transkript

1 Gassforedling i industrielle klynger nye muligheter Gassmaks-konferansen Trondheim, mai 2009 Elisabeth Tangstad 1

2 Innhold Et nytt prosjekt for evaluering av alternativ bruk av naturgass Hvordan gjøre gassbasert produksjon av ulike produkter mer attraktivt? Hvor stor del av Norges gassproduksjon kan brukes som råstoff for petrokjemiske og metallurgiske produkter? Eksempler på gassbaserte industriklynger med ulike integrasjonseffekter Lønnsomhetsbetraktninger ved fremstilling av petrokjemiske produkter i en stor industriklynge 2

3 Gassbasert industri i Norge Gassforedling - et kommersielt alternativ til gasseksport? Utfordringer Lønnsomhet Konkurranse fra andre land Muligheter Utviklingen av gassmarkedet Politisk stabilitet Transportkostnader til energimarkedet Ved mangel på eksportløsninger BASF IT Services 3

4 Hvordan bedre mulighetene? Produksjon av petrokjemiske og metallurgiske produkter kan gjøres mer attraktivt ved Industriklynger/integrasjon av prosesser Storskala prosesser Etablering av verktøy/metodikk for evaluering av integrerte gassbaserte industriklynger for produksjon av verdifulle petrokjemiske og metallurgiske produkter 4

5 Evaluering av alternativ bruk av naturgass i Norge et tverrfaglig prosjekt under oppseiling Evaluere potensialet til integrerte industrielle gassbaserte klynger hvor både petrokjemiske og metallurgiske prosesser inngår Vurdere muligheter i forhold til teknisk utforming av klynger, bedriftsøkonomi, miljø, tilgjengelighet av gass og samfunnsøkonomi Utvikling av metodikk/verktøy Første milepæl: Etablere et industri/forskningsrådsprosjekt (Gassmaks/Petromaks) 5

6 Metodikk/verktøy for evaluering av smart industriell utnyttelse av gass Evaluering av klyngemodeller Utvikling av klyngemodeller (prosesser, integrering, marked etc.) Teknisk evaluering (simulering etc.) Miljømessig potensial Leveranse av gass (teknisk-økonomiske aspekter) Bedriftsøkonomisk evaluering (lønnsomhet) Samfunnsøkonomiske aspekter (samfunnsinvesteringer/effekter for lokalmiljø/samfunn) Muligheter både for store gassbrukere, gassprodusenter og myndigheter 6

7 Naturgass forbruk i Norge - nåsituasjonen Europa, USA 99 mrd m 3 /år Annen bruk 0.3 mrd m 3 /år Industriell foredling 0.7 mrd m 3 /år* *+ bruk av våtgass 100 mrd m 3 /år Europa, USA 80 mrd m 3 /år Annen bruk 5 mrd m 3 /år Industriell foredling 15 mrd m 3 /år Naturgass forbruk i Norge fremtidig scenario? 7

8 Verdiskapingspotensiale Et eksempel Direkte salg/eksport av 15 bcm gass i energimarkedet = ca 24 mrd NOK Produktverdi gjennom gasskonvertering = ca 70 mrd NOK (forsiktig estimat) Innenlands, lønnsom naturgassbasert fremstilling av verdifulle produkter avhenger av Klyngemodell Integrasjon av prosesser Gasspris Infrastruktur Lønnsom foredling Miljø-aspekter Prosesskapasiteter Tilgjengelighet av gass Lokasjon etc. 8

9 Globalt marked Derivater av naturgass Projisert vekst i etterspørsel Product Global Growth in Growth in Market Demand Demand mm to nnes/yr %/yr m m tonnes/yr Acetic acid 11,08 3,8% 0,421 Acrylic acid 5,0 3,7% 0,185 Acrylonitrile 6,2 2,0% 0,124 Ammonia 180 2,5% 4,5 Butanediol 1,5 2,0% 0, 03 n-/iso-butanol (and butyric acid) 6 1,5% 0, 09 Carbon black 10,0 5,0% 0, 50 Dimethyl carbonate 0,8 7,0% 0, 06 Dimethyl ether 0,6 5,0% 0, 03 Ethylene oxide 19 5,4% 1, 03 Formaldehyde 26 2,0% 0, 52 Formic acid 0,7 3,3% 0,02 Gasoline ,4% 14,5 Hydrogen peroxide 2,2 5,0% 0, 11 Methanol 38 6,0% 2, 28 Middle distillates ,2% 15,6 Nitric acid 50 5,0% 2,5 Polyethylene, HD 30 3,0% 0,9 Polyethylene, LD 21 2,0% 0, 42 Polyethylene, LLD 18 3,0% 0, 54 Polypropylene 32 5,5% 1, 76 Propanol (and propanoic acid) 3 2,0% 0, 06 Propylene oxide 6,5 3,0% 0, 20 Urea 25 3,0% 0, 75 Vinyl acetate 6 3,7% 0, 22 Vinyl chloride 41 3,5% 1, 44 9

10 Innledende markedsbetraktninger basert på store mengder gass 15 mrd m 3 gass/år (= CH 4 ) 10 mill tonn CH 4 Første tilnærming: Fremstilling av 10 mill tonn produkter Økt etterspørsel av petrokjemiske produkter: 48 mill tonn/år Antar maks. realistisk markedsandel: 25% 12 mill tonn 15 mrd m 3 gass brukt til fremstilling av petrokjemiske og metallurgiske produkter i Norge er mye i forhold til markedet for produktene men kan ikke påstå at det ikke er mulig Størrelsen på industriklyngemodellene vil bli bestemt i samarbeid med partnerne i prosjektet 10

11 Kort avstand til markedet vil bedre muligheten for lønnsom foredling 100 % ROW Americas Europe 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % 11 Approx. regional demand (%) Acetic acid Acrylic acid Acrylonitrile Ammonia Butanediol n-/iso-butanol (and butyric acid) Carbon black Dimethyl carbonate Dimethyl ether Ethylene oxide Formaldehyde Formic acid Gasoline Hydrogen peroxide Methanol Middle distillates Nitric acid Polyethylene, HD Polyethylene, LD Polyethylene, LLD Polypropylene Propylene oxide Urea Vinyl acetate Vinyl chloride

12 Prosessklynge basert på naturgass Olefiner C CO2 -innfangning og lagring Si Fe Energi Mg Al Ti Hydrogen Ammoniakk Naturgass Syntesegass H 2 O/O 2 /N 2 Polyolefiner LNG Bioprotein Diesel Varme Fiskeoppdrett Metanol DME Olefiner 12

13 Grader av integrering Enkeltstående prosesser Felles infrastruktur Tett integrering av prosesser Kompleksitet 13 Potensial for positive økonomiske effekter forutsatt høy regularitet

14 Eksempel 1 Syngass via steam reforming: Metanol H2O Reformer H2/CO = 2 Metanol MTO Olefiner Polymer ization NG Metan LPG H2O Reformer Carbon Black WGS H2/CO = 3 Karbon H2 CO2 separasjon GTL H2 CO2 Diesel Luft Malm N2 GT DRI NH 3 Fe Polyolefiner Energi Stål Stål Ammoniakk Lavtemperatur-varme H2 (rest) Urea Urea Fiskeoppdrett, bioproteiner, 14

15 Eksempel 2 Syngass via partiell oksidasjon: Metanol Luft ASU N2 O2 POX H2/CO = 2 Metanol GTL Diesel MTO Olefiner Polymer ization NG Metan LPG Malm DRI Jern H2, CO, Stål Stål Polyolefiner CO2 GT Energi CO2 Lavtemperaturvarme Fiskeoppdrett, bioproteiner, 15

16 Er det mulig å gjøre en ny gassbasert petrokjemisk industriklynge lønnsom i Norge?! Eks.3 Lønnsomhetsbetraktninger for en teoretisk klynge i svært stor skala Naturgass: 3,4 mrd m 3 /år Prosesser basert på syngass (steam reforming) + metanol Petrokjemiske produkter Metanol Etylene/propylene Polypropylene Eddiksyre Vinylacetat Dimetylkarbonat (stort potensial drivstoff) Dimetyleter (stort potensial drivstoff) tonn/år tonn/år tonn/år tonn/år tonn/år tonn/år tonn/år 16

17 s at $ 2,50 /mmbtu 300 TPD Oxygen or TPY Oxygen at... air separation $ 127 /tonne 0,0 M m3/d NG ATR (incl. air 0 B ft3/year syngas at i ) #DIV/0! /M ft3 (2/1 = H2/CO) #DIV/0! /tonne TPY Carbon Monoxide (CO) at 10,5 M m3/d NG 297 B ft3/year syngas at 11,5 B ft3/y syngas $ 169 /tonne CO Steam Reforming syngas separation (maximum 3 M m3/d) $ /M ft3 $ /M ft3 8,2 B ft3/year Hydrogen at (3/1 = H2/CO) $ 208 /tonne $ 2,22 /m scf H2 9,6 M m3/d NG Combined Reforming TPD MeOH at MeOH synthesis $ 170 /tonne $ 298 /t market value 0,5 M m3/d NG Combined Reforming + DME synthesis 444 TPD DME at $ 544 /tonne? /t market value TPY ethylene and 5000 TPD MeOH TPY propylene at MTO $ 170 /tonne $ 913 /tonne olefin $ 850 /t market value 5000 TPD MeOH TPY propylene at TPY PP MTP Polypropylene $ 170 /tonne $ 896 /tonne $ /tonne $ 900 /t market value $ /t market value TPY MeOH $ 170 /tonne TPY Acetic Acid at Acetic Acid TPY CO $ 565 /tonne $ 169 /tonne $ /t market value TPY MeOH $ 170 /tonne TPY Dimethyl Carbonate at DMC TPY CO $ 817 /tonne $ 169 /tonne? /t market value tpy O2 $ 127 /tonne TPY Acetic Acid $ 565 /tonne TPY Ethylene TPY Vinyl Acetate VAM $ 913 /tonne $ /tonne 28 tpy O2 $ /t market value $ 127 /tonne 0,2 M m3/d NG tonnes/yr Ethane TPY Ethane NGL Separation $ 524 /tonne $ 524 /tonne TPY Vinyl Acetate Speculative tpy O2 VAM $ /tonne $ 127 /tonne $ /t market value 17

18 Bedriftsøkonomisk vurdering et første estimat Transfer price Kostnaden for å produsere et produkt inklusive kapitalkostnad (avkastning og nedskrivning) Tilsvarer den laveste salgsprisen (ekskl. transport, skatt etc.) til et produkt fra et nytt anlegg Antagelser/utgangspunkt ved beregning av transfer price Gass-pris 0.60 og 1.40 NOK/m 3 Location factor 1.3 Return on investment 15% 18

19 Transfer price ved hhv 0.60 og 1.40 NOK/m 3 Produkt Transfer price Markedspris -08 Produktverdi ($/tonn) ($/tonn) (mill. NOK/år) Metanol 170/ Etylene/propylene 913/ via MTO Polypropylene 1342/ via MTP Eddiksyre 565/ Vinylacetat 1542/ Dimetylkarbonat 817/952 (620) (403) Dimetyleter 544/697 (620) (605) 19

20 Case: Metanol-raffineri (1) Metanol-raffineriet viser at enkelte petrokjemiske prosesser kan være verdt å studere nærmere Som hypotetisk case i prosjektet: Hvilken økonomisk effekt vil en forbedring/endring av den tekniske utformingen av klyngen gi? Hvordan motvirke dårligere lønnsomhet ved redusert kapasitet? Nye prosesser (f.eks. produksjon av H 2 O 2 ) I større grad utnytte bi-produkter (f.eks. H 2, N 2, O 2 etc.) Valg av prosess-teknologier Optimalisering av varmeveksling Utnyttelse av spill-varme etc. Hvilke miljømessige konsekvenser vil en slik utbygging medføre? Redusere uønskede biprodukter ved bevisst integrering Redusere utslipp ved å utnytte biprodukter Løsninger for CO 2 -håndtering etc. 20

21 Case: Metanol-raffineri (2) Leveranse av naturgass Ved hvilke lokasjoner kan slike gassmengder leveres? Hvilke leveransebetingelser er gunstige/akseptable for både gassprodusent og gassbrukere? Hvor mange arbeidsplasser vil bli skapt ved utbygging av metanolraffineriet? Direkte og indirekte Skatteinntekter Hvilke investeringer kreves fra samfunnets side? Oppstartsassistanse/tilrettelegging, infrastruktur, opprettelse av koordinerende enhet? Osv. 21

22 Konklusjon Marked Ved å produsere et spekter av ulike petrokjemiske og metallurgiske produkter i Norge, er det marked for et vesentlig avtak av gass Økonomiske betraktninger Det er vist eksempler på petrokjemiske prosesser som i utgangspunktet har et potensial, basert på en relativt høy gasspris (1.40 NOK/m 3 ) og 15% ROI. Integrering av prosesser og/eller gunstige rammebetingelser vil forbedre mulighetene for produksjon av petrokjemiske og metallurgiske produkter i Norge Etablering av metodikk for analyse av integrerte gassbaserte industriklynger for produksjon av petrokjemiske og metallurgiske produkter er viktig for å vise mulighetene for store gassbrukere, gassprodusenter og myndigheter Mulighetene ligger i å kunne evaluere bedriftsøkonomiske, miljømessige og samfunnsøkonomiske aspekter ved integrerte gassbaserte industriklynger i Norge 22

23 Etablering av et samarbeidsprosjekt innenfor hele gassverdikjeden Prosjektpartnerne vil ha en sentral rolle i prosjektet og vil delta i utformingen av det Type petrokjemiske og metallurgiske prosesser Kriterier for evaluering etc. Søknad til Gassmaks/Petromaks En suksessfull gjennomføring = Grunnlag for etablering av en bærekraftig, gassbasert industri! 23

24 Takk til de som har bidratt med innspill, diskusjoner, resultater og finansiell støtte! Porcelli Consultants Duncan Akporiaye, SINTEF MK Shariar Amini, SINTEF MK Thor Bjørkvoll, SINTEF TS Edd Blekkan, NTNU/SINTEF Ivar Dahl, SINTEF MK Håkon Hynne, SINTEF TS Partow Henriksen Pakdel, SINTEF MK Per Torstein Roterud, SINTEF MK Gro Volden, SINTEF TS Bernd Wittgens, SINTEF MK Ole Wærnes, SINTEF MK Jack Ødegård, SINTEF MK Gassmaks Hogne Hongset Tronn Hansen StatoilHydro Yara International Ineos Chlorvinyls ENI Total Shell Alstom Bellona 24