關(guān)于我國煤化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線的思考

梁桂玲

摘要:本文從煤化工的含義及相關(guān)概念入手,闡述了當(dāng)前我國煤化工現(xiàn)狀及分類,分析了現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向是發(fā)展新型煤化工,并提出了發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的建議。

關(guān)鍵詞:煤化工 技術(shù) 路線

中國的資源稟賦是油、氣短缺,煤炭相對(duì)豐富。中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):2007年,全國煤炭產(chǎn)量25.23億t;2008年,產(chǎn)量為27.16億t,同比增加1.93億t,同比增長7.65%。2007年我國原油產(chǎn)量18 665.7萬t,2008年原油產(chǎn)量達(dá)1.89億t,海關(guān)總署統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):2008年我國凈進(jìn)口油品近2億t,其中原油進(jìn)口17 472萬t,成品油進(jìn)口2 182萬t,原油對(duì)外依存度已達(dá)48.5%,逼近50%的警戒線水平。2007年,我國天然氣產(chǎn)量693億m3,進(jìn)口量39億m3,表觀消費(fèi)量732億m3;2008年,天然氣產(chǎn)量達(dá)761億m3。據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì),2010年我國煤炭需求量將達(dá)30億t以上;另據(jù)有關(guān)資料介紹,2009年至2011年的3年內(nèi),我國原油目標(biāo)產(chǎn)量分別是1.92億t、1.96億t和1.98億t;天然氣目標(biāo)產(chǎn)量分別為860億m3、1 050億m3和1 200億m3。在我國這樣一個(gè)煤炭資源大國,其主要化工產(chǎn)品完全由石油作原料生產(chǎn)是不現(xiàn)實(shí)的。盡管我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目前面臨一系列問題,例如結(jié)構(gòu)不合理,行業(yè)的中小企業(yè)較多而大型現(xiàn)代化高新技術(shù)企業(yè)較少;布點(diǎn)太多,造成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)雷同;產(chǎn)品附加值較低,有些后續(xù)應(yīng)用技術(shù)沒有跟上等,但發(fā)展煤化工符合我國國情,且國家政策總體上持支持態(tài)度。

一、我國煤化工現(xiàn)狀及分類

(一)我國煤化工現(xiàn)狀

我國煤化工發(fā)展速度相對(duì)較慢,同世界先進(jìn)水平相比,我國的煤焦油工業(yè)較落后,主要表現(xiàn)為設(shè)備加工能力小,工藝水平低,產(chǎn)品品種少,能耗高,環(huán)境污染嚴(yán)重等。造成這種現(xiàn)象的主要原因是煤焦油分散加工,形不成規(guī)模。目前上海正著手籌建國內(nèi)一流的煤焦油蒸餾裝置,必將大大提高技術(shù)水平和生產(chǎn)能力。代表煤化工技術(shù)水平的煤氣化技術(shù)也落后于一些發(fā)達(dá)國家。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,合成氨產(chǎn)量居世界第一,無煙煤或焦碳合成氨的生產(chǎn)能力約占全國合成氨生產(chǎn)能力的65%左右,但生產(chǎn)工藝落后,能耗高,污染嚴(yán)重。我國甲醇的現(xiàn)有生產(chǎn)能力為300萬t/a,其中規(guī)模最大的裝置有上海太平洋集團(tuán)公司以煤為原料的生產(chǎn)裝置,年產(chǎn)20萬t甲醇;齊魯石化公司第二化肥廠引進(jìn)的10萬t/a生產(chǎn)裝置。其余的裝置年生產(chǎn)能力為幾千噸到幾萬噸不等,且技術(shù)落后、規(guī)模小、能耗高。另外,以煤為原料合成碳酸二甲酯、甲酸甲酯等可望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

(二)分類

1. 傳統(tǒng)產(chǎn)品領(lǐng)域

要對(duì)與石油化工路線相比具有比較優(yōu)勢的煤化工的產(chǎn)品領(lǐng)域大力進(jìn)行技術(shù)改造,并促使企業(yè)改制、改組,設(shè)法做強(qiáng)做大,增強(qiáng)國際競爭力。加大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整力度:對(duì)與石油化工路線相比具有劣勢的產(chǎn)品領(lǐng)域宜加速淘汰、關(guān)閉或轉(zhuǎn)產(chǎn);降低高能耗煤化工產(chǎn)品在行業(yè)的比重,收緊、縮減高能耗產(chǎn)品的出口;限制和淘汰一批能耗高,污染重的企業(yè)。

2. 能源替代品

這一部分是煤化工的潛在市場,市場前景廣闊是發(fā)展的重點(diǎn)。以煤制油(直接液化、間接液化)。甲醇的主要潛在市場是作燃料:燃料甲醇(摻燒或全燒);甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚(替代液化石油氣和柴油)中型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的燃料;燃料電池;甲醇制烯烴(MTO);甲醇制丙烯(MTP)。

二、現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向

傳統(tǒng)的煤化工技術(shù)包括焦油化工、煤合成氣化工及電石乙炔化工等等。煤的氣化技術(shù)在煤化工的發(fā)展中占有重要的地位,先進(jìn)的催化合成技術(shù)、分離技術(shù)、生物化工技術(shù)、節(jié)能減排技術(shù)、環(huán)保技術(shù)與大型工業(yè)裝備制造技術(shù)是現(xiàn)代煤化工的發(fā)展基礎(chǔ),新型煤化工技術(shù)就是以煤氣化為龍頭組合應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的化工生產(chǎn)技術(shù),生產(chǎn)可替代石油的潔凈能源和各類化工產(chǎn)品為成品油、甲醇、二甲醚、乙烯、丙烯等,進(jìn)而發(fā)展為煤氣化技術(shù)為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。已經(jīng)形成煤炭——能源——化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。

世界上目前擁有的新型煤化工技術(shù)主要有——煤氣化技術(shù),以煤為原料生產(chǎn)甲醇的技術(shù),煤路線合成烴類的技術(shù)。最令人關(guān)注的是煤制油合成氣生產(chǎn)烯烴的技術(shù),IGCC技術(shù)在國外也是煤氣化技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。我國從上世紀(jì)80年代起開始引進(jìn)國外煤氣化技術(shù),但國產(chǎn)化的煤氣化技術(shù)與國外相比還有較大差距,可以預(yù)見以生產(chǎn)可替代石油的潔凈能源和化工產(chǎn)品為主的現(xiàn)代煤——能源——化工一體化產(chǎn)業(yè),即將在我國興起并得到可持續(xù)發(fā)展。

現(xiàn)代煤化工是屬于技術(shù)密集型和投資密集型的產(chǎn)業(yè),應(yīng)采取最有利于提高經(jīng)濟(jì)效益的建設(shè)及運(yùn)行方式?，F(xiàn)代煤化工的發(fā)展要堅(jiān)持一體化、基地化、大型化、現(xiàn)代化和集約化,真正轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式。

堅(jiān)持一體化。就是把大型煤化工裝置和煤礦結(jié)合起來(當(dāng)然亦可以采取煤—電—化一體化聯(lián)產(chǎn)模式)。把煤氣化裝置建在礦上(或臨近礦區(qū)),力求減少煤炭運(yùn)耗及費(fèi)用,實(shí)施資源優(yōu)化配置,合理使用煤炭資源(按煤質(zhì)資源優(yōu)質(zhì)優(yōu)用,劣質(zhì)劣用,各得其所)。只有形成煤化工與煤礦一體化的利益機(jī)制,才能減少日后的價(jià)格、運(yùn)輸和布局的風(fēng)險(xiǎn)。

堅(jiān)持基地化?；瘜W(xué)工業(yè)內(nèi)在的固有特性適宜于綜合利用和深加工?；厥瞧髽I(yè)群體的集稱?；貎?nèi)集中布置相關(guān)企業(yè),可以充分、高效、合理利用各種資源,提高資源配置效率和效益,發(fā)揮企業(yè)的集聚效應(yīng)。總之,煤化工發(fā)展實(shí)施基地化布局最重要的目的是實(shí)施以市場為基礎(chǔ)的高度資源優(yōu)化配置,謀求集約化經(jīng)營。

堅(jiān)持大型化、現(xiàn)代化。只有采用一流的技術(shù)、一流的設(shè)備、一流的管理,建設(shè)大型規(guī)模效益的裝置才能形成一流的煤化工基地,謀求跨越式發(fā)展,具備國際競爭力。煤化工如不具備國際競爭力,則無法忍受國際油價(jià)波動(dòng),和經(jīng)濟(jì)全球化帶來高度的市場競爭的沖擊。

由于煤本身的固有的特性(碳多氫少,礦物雜質(zhì)多,固態(tài)且難以溶化、溶解等),要把從不清潔的能源轉(zhuǎn)為清潔的化工原料,所經(jīng)過的流程長、環(huán)節(jié)多、技術(shù)要求高、難度大,因而必然導(dǎo)致投資大。煤化工的投資高亦是發(fā)展的制約因素之一。為此,一方面應(yīng)積極采用先進(jìn)技術(shù),發(fā)展規(guī)模裝置,謀求減少單位投資成本,另一方面依靠優(yōu)質(zhì)低價(jià)煤的穩(wěn)定供應(yīng)以及先進(jìn)的節(jié)能降耗技術(shù),謀求降低生產(chǎn)原料成本。經(jīng)濟(jì)效益是考核煤化工能否發(fā)展的最基本因素之一。

三、新型煤化工

新型煤化工是以煤炭為基本原料(燃料),C1化工技術(shù)為基礎(chǔ),以國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市場急需的產(chǎn)品為方向,采用高技術(shù),優(yōu)化工藝路線,充分注重環(huán)境友好,有良好經(jīng)濟(jì)效益的新型產(chǎn)業(yè)。它包括了煤炭液化(直接和間接),煤炭氣化、煤焦、煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烴等技術(shù),以及集煤轉(zhuǎn)化、發(fā)電、冶金、建材等工藝為一體的煤化聯(lián)產(chǎn)和潔凈煤技術(shù)。其中煤炭焦化、煤氣化-合成氨-化肥已經(jīng)是我國主要的煤化工產(chǎn)業(yè),隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和市場的巨大需求,煤炭焦化、煤氣化-甲醇、煤制油、烯烴及下游化工產(chǎn)品也得到了快速發(fā)展。新型煤化工實(shí)際上是建立在傳統(tǒng)煤化工基礎(chǔ)上的,與傳統(tǒng)煤化工密不可分。其特點(diǎn)如下。

(一)以清潔能源為主要產(chǎn)品。新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工產(chǎn)品為主,如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)、電力、熱力等以及煤化工獨(dú)具優(yōu)勢的特有化工產(chǎn)品,如芳香烴類產(chǎn)品。

(二)煤炭-能源化工一體化。新型煤化工是未來中國能源技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向,緊密依托于煤炭資源的開發(fā),并與其它能源、化工技術(shù)結(jié)合,形成煤炭-能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。

(三)高新技術(shù)及優(yōu)化集成。新型煤化工根據(jù)煤種、煤質(zhì)特點(diǎn)及目標(biāo)產(chǎn)品不同,采用不同煤轉(zhuǎn)化高新技術(shù),并在能源梯級(jí)利用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面對(duì)工藝優(yōu)化集成,提高整體經(jīng)濟(jì)效益,如煤焦化-煤直接液化聯(lián)產(chǎn)、煤焦化-煤氣化合成聯(lián)產(chǎn)、煤氣化合成-電力聯(lián)產(chǎn)、煤層氣開發(fā)與化工利用、煤化工與礦物加工聯(lián)產(chǎn)等。同時(shí),新型煤化工可以通過信息技術(shù)的廣泛利用,推動(dòng)現(xiàn)代煤化工技術(shù)在高起點(diǎn)上迅速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。

(四)建設(shè)大型企業(yè)和產(chǎn)業(yè)基地。新型煤化工發(fā)展將以建設(shè)大型企業(yè)為主,包括采用大型反應(yīng)器和建設(shè)大型現(xiàn)代化單元工廠,如百萬噸級(jí)以上的煤直接液化、煤間接液化工廠以及大型聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等。在建設(shè)大型企業(yè)的基礎(chǔ)上,形成新型煤化工產(chǎn)業(yè)基地及基地群。每個(gè)產(chǎn)業(yè)基地包括若干不同的大型工廠,相近的幾個(gè)基地組成基地群,成為國內(nèi)新的重要能源產(chǎn)業(yè)。

(五)有效利用煤炭資源。新型煤化工注重煤的潔凈、高效利用,如高硫煤或高活性低變質(zhì)煤作化工原料煤,在一個(gè)工廠用不同的技術(shù)加工不同煤種并使各種技術(shù)得到集成和互補(bǔ),使各種煤炭達(dá)到物盡其用,充分發(fā)揮煤種、煤質(zhì)特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)量煤炭資源的合理、有效利用。新型煤化工強(qiáng)化對(duì)副產(chǎn)煤氣、合成尾氣、煤氣化及燃燒灰渣等廢物和余能的利用。

(六)經(jīng)濟(jì)效益最大化。通過建設(shè)大型工廠,應(yīng)用高新技術(shù),發(fā)揮資源與價(jià)格優(yōu)勢,資源優(yōu)化配置,技術(shù)優(yōu)化集成,資源、能源的高效合理利用等措施,減少工程建設(shè)的資金投入,降低生產(chǎn)成本,提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。

四、對(duì)發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的建議

(一)煤炭液化技術(shù)

無論是引進(jìn)技術(shù)還是自主開發(fā),建設(shè)煤直接液化或間接液化工廠都需要國內(nèi)有大量技術(shù)配套方面的研究和工程。另外,一次性投資較大也是其共有的特點(diǎn)。因此,現(xiàn)階段國家部署在少數(shù)條件適合的企業(yè)和地區(qū)進(jìn)行工程化和商業(yè)化示范項(xiàng)目,可以在技術(shù)開發(fā)、工程化推進(jìn)以及商業(yè)化運(yùn)作等方面積累豐富的經(jīng)驗(yàn),為今后大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí),開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤液化技術(shù)也是當(dāng)前和未來幾十年產(chǎn)業(yè)化持續(xù)發(fā)展的客觀需求。目前,國內(nèi)擬建的煤液化項(xiàng)目多采取跨行業(yè)、多元化聯(lián)合投資和多渠道融資的方式解決資金籌措問題,這是今后煤液化項(xiàng)目建設(shè)的發(fā)展方向。

(二)甲醇和二甲醚合成技術(shù)

目前,國內(nèi)已經(jīng)建設(shè)或擬建設(shè)的甲醇生產(chǎn)項(xiàng)目很多,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),新上項(xiàng)目的總生產(chǎn)能力不低于1000萬t/a。國外的研究認(rèn)為,甲醇和二甲醚作為代用發(fā)動(dòng)機(jī)燃料(不是少量摻燒),到達(dá)用戶的全成本大于煤基合成油(煤間接液化),同時(shí)二甲醚代替柴油也有相關(guān)技術(shù)問題需要進(jìn)一步研究。因此,今后新建甲醇、二甲醚工程項(xiàng)目應(yīng)充分重視市場需求和供求變化。

(三)煤炭焦化

新建煤炭焦化工程項(xiàng)目應(yīng)立足煤炭企業(yè)原料煤特點(diǎn),采用大型焦?fàn)t和能夠提高焦炭質(zhì)量的先進(jìn)技術(shù)以及必要的環(huán)保技術(shù),以應(yīng)對(duì)未來優(yōu)質(zhì)煉焦煤不足、焦炭市場變化和日益嚴(yán)格的環(huán)保政策帶來的更加激烈的競爭。

(四)煤化工多聯(lián)產(chǎn)

煤液化、煤基甲醇、二甲醚、煤炭焦化等煤化工技術(shù)在單元工藝(如煤氣化和氣體凈化)、中間產(chǎn)物(如合成氣、氫氣)、目標(biāo)產(chǎn)品等方面具有很大的互補(bǔ)性。研究表明,將不同的工藝(包括產(chǎn)品再加工,如甲醇制取醋酸等)進(jìn)行優(yōu)化組合實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn),并與尾氣發(fā)電、廢渣利用等形成綜合聯(lián)產(chǎn),有利于降低工程項(xiàng)目的建設(shè)投資及目標(biāo)產(chǎn)品的平均生產(chǎn)成本,提高整體項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。因此,多聯(lián)產(chǎn)是煤炭企業(yè)今后發(fā)展大型煤化工和能源綜合產(chǎn)業(yè)的技術(shù)方向。

總之,我國發(fā)展新型的煤化工產(chǎn)業(yè)要因地制宜,學(xué)習(xí)世界的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),形成多元化的產(chǎn)品鏈條,增強(qiáng)自身發(fā)展能力和發(fā)展后勁。在發(fā)展重點(diǎn)上,要適應(yīng)市場需求,創(chuàng)造名牌產(chǎn)品,增強(qiáng)市場競爭能力,確立煤化工在世界化工行業(yè)中的地位和作用。

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