煤化工發(fā)展新趨勢

楊銳

【摘 要】世界能源格局日趨緊張，第二次世界大戰(zhàn)以后，煤化工在化學(xué)工業(yè)中的地位被削弱。進入21世紀以來，新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主，它與能源、化工技術(shù)結(jié)合，可形成煤炭-能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。

【關(guān)鍵詞】新型煤化工 甲醇 MTG工藝

煤化工開始于18世紀后半葉，19世紀形成了完整的煤化工體系，進入20世紀，許多以農(nóng)村產(chǎn)品為原料的有機化學(xué)品多改為以煤為原料生產(chǎn)，煤化工成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。煤中有機質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)是以芳香族為主的稠環(huán)為單元核心，由橋鍵互相連接，并帶有各種官能團的大分子結(jié)構(gòu)，通過熱加工和催化加工，可以使煤轉(zhuǎn)化為各種燃料和化工產(chǎn)品。第二次世界大戰(zhàn)以后，石油化工發(fā)展迅速，很多化學(xué)品的生產(chǎn)又從以煤為原料轉(zhuǎn)移到以石油、天然氣為原料，從而削弱了煤化工在化學(xué)工業(yè)中的地位。進入21世紀，從市場上看，石油資源短缺，油價一直高位運轉(zhuǎn)，以煤化工產(chǎn)品替代石油是一種趨勢；從戰(zhàn)略上看，石油是戰(zhàn)略資源，超過1/3靠進口，而且存在有錢買不到的情況，儲備石油很重要；從成本上看，煤制油有明顯的成本優(yōu)勢，利潤空間非常大。

1 中國煤化工發(fā)展現(xiàn)狀

煤化工分傳統(tǒng)和新型兩種，傳統(tǒng)的涉及煤焦化，煤電石，煤合成氨等領(lǐng)域，新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它與能源、化工技術(shù)結(jié)合，可形成煤炭—能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。目前，國內(nèi)傳統(tǒng)煤化工已有很長的歷史，新型煤化工才剛剛起步。

研究煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，研究煤化工對石油化工的替代性，深入探討我國煤化工的發(fā)展戰(zhàn)略、發(fā)展模式和發(fā)展途徑確實是一件涉及煤化工發(fā)展全局的大事。

1.1行業(yè)現(xiàn)狀

化學(xué)工業(yè)是國家基礎(chǔ)行業(yè)，而石油、煤（天然氣的比例較小）對化學(xué)工業(yè)具有兩大功能：燃料、化工原料。化學(xué)工業(yè)是能源大戶，所以國家戰(zhàn)略調(diào)整、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等宏觀環(huán)境的變化都會不同程度地影響煤化工的發(fā)展進程。

目前全球有117家大型煤化工能源一體化工廠，共有385座大型現(xiàn)代氣化爐，總生產(chǎn)能力達到45000兆瓦。以煤氣化為核心的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)能年增長率達5%，高于全球化工產(chǎn)能年均增長率3.6%的水平。國家廠家在近兩年紛紛開始在國內(nèi)物色合適的企業(yè)投資，這主要是抓住項目建設(shè)資金大，國內(nèi)企業(yè)運營經(jīng)驗不足的特點，而在國家開始管制之后，項目審查更為嚴格，這在一定意義上保護了我國煤化工行業(yè)在發(fā)展之初的規(guī)劃較為完善，有效地避免了重復(fù)低效建設(shè)。

1.2能源格局

在“十一五”規(guī)劃已經(jīng)明確我國能源發(fā)展的總體戰(zhàn)略：“堅持節(jié)約優(yōu)先、立足國內(nèi)、煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展，優(yōu)化生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔、安全的能源供應(yīng)體系”。化工行業(yè)要追求資源效益最大化是煤化工的發(fā)展契機，而國家經(jīng)濟戰(zhàn)略的可持續(xù)發(fā)展，使得煤化工必然是在今后的長期發(fā)展中占據(jù)越來越重要的地位。

2 生產(chǎn)技術(shù)

有機化工行業(yè)發(fā)展大致經(jīng)過農(nóng)業(yè)化工、煤化工，石油化工三個階段。隨著技術(shù)進步和原料成本的比較優(yōu)勢，三個階段依次推進。如果僅從產(chǎn)品替代關(guān)系，不從經(jīng)濟性、技術(shù)角度考慮，則煤化工能夠完全取代石化產(chǎn)品。煤化工主要包括傳統(tǒng)的焦化和電石乙炔化工、煤氣化和煤液化。三條產(chǎn)業(yè)鏈中煤化油技術(shù)壁壘最高，而煤氣化應(yīng)用最廣泛，幾乎是所有煤化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。

2.1煤氣化

煤氣化是煤化工產(chǎn)業(yè)的核心所在，應(yīng)用廣泛、發(fā)展成熟。即在缺氧條件下使煤炭不完全燃燒成為氣體，該氣體中主要含有一氧化碳、氫氣和二氧化碳等，可以用為化工原料。而真正降低煤化工產(chǎn)品成本的重中之重是獲得便宜的甲醇，而具有煤炭優(yōu)勢和先進煤氣化技術(shù)是降低甲醇成本的主要手段。

國內(nèi)甲醇裝置多以煤炭為原料，與國際上以天然氣為主的格局不同，但目前計劃開工的項目在1500萬噸以上，預(yù)計2011年的消費量為760萬噸，正常需求增長在15%左右，從 2012年開始甲醇產(chǎn)能面臨嚴重過剩的壓力。

2.2煤液化

煤間接液化，先將煤炭氣化成合成氣，然后再通過費托反應(yīng)以及蒸餾分離得到石腦油、柴油和汽油等終端產(chǎn)品。另外一條煤利用途徑是煤炭的直接液化工藝，目前國際上已經(jīng)開發(fā)出多種直接液化工藝，原理上都比較類似：即在高溫高壓條件下，在溶劑中將較高比例的煤溶解，然后加入氫氣和催化劑進行加氫裂化反應(yīng)，在通過蒸餾分離出油品。直接液化和間接液化技術(shù)互補極強，直接和間接一體化裝置是煤制油產(chǎn)業(yè)化的最佳選擇。在這項技術(shù)上，并無成型經(jīng)驗可以借鑒。

由于煤制油技術(shù)具有很高的壁壘，預(yù)計國家政策將適當(dāng)推廣煤制油技術(shù)，先行企業(yè)能夠在未來可預(yù)期的30余年高油價下受益。中短期內(nèi)，煤制油裝置可能的煤炭需求占煤炭總需求的比例較小，不會導(dǎo)致煤價的大幅度上揚。長期看在生物能源及天然氣的競爭下煤化工也不會被石油化工替代。

3 晉煤MTG工藝的開發(fā)

國家能源權(quán)威機構(gòu)對“十一五”能源綱要的解讀指出：優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)非常重要，以煤炭為主體是現(xiàn)實，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)是方向。目前煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占高達70%的比例，這是由我國的現(xiàn)狀決定的，但并不說明我國能源結(jié)構(gòu)是優(yōu)化的，以石油中心轉(zhuǎn)向以煤中心是適宜的。山西省煤炭保有儲量為2600多億噸，其中三高煤占20%～40%。在“三高煤”儲量中，晉煤集團具有采礦權(quán)登記的及經(jīng)過資源整合的總量為35億噸，如果能實現(xiàn)“三高煤”潔凈化綜合利用，增加了寶貴的能源資源，變廢為寶，符合節(jié)約型社會的基本原則。企業(yè)要合理開發(fā)利用“三高煤”資源，延長衰老礦井服務(wù)年限，盤活固定資產(chǎn)，促進礦區(qū)的安定，于2006年建設(shè)了世界第一座10萬噸/年煤基甲醇合成油（MTG）的示范工廠××煤制油公司， MTG工藝，是鑒于甲醇產(chǎn)量大量過剩大力發(fā)展起來的甲醇制汽油工藝。MTG工藝對原料的純度要求不高，無需將粗甲醇中其他含氧化合物除去就可以用作MTG工藝的原料；副產(chǎn)物液化石油氣和高熱值燃料氣的價值高；產(chǎn)品作為汽油使用時，性能優(yōu)良，其中，一部分為芳香族烴，大部分被甲基化，另一部分是支鏈烴類占多數(shù)的脂肪族烴類。在無四乙基鉛的情況下，產(chǎn)物汽油的辛烷值達90～95。探索煤化工發(fā)展的新途徑，促進我國煤制油的技術(shù)路線向多元化發(fā)展，緩解國家石油資源緊張的局面。是山西省“十一五”規(guī)劃的重點工程之一，也是晉煤集團在鞏固煤炭主業(yè)的同時，不斷延伸產(chǎn)業(yè)鏈，“基礎(chǔ)化工、精細化工、煤制油品”三箭齊發(fā)，打造全國最大的煤化工企業(yè)集團發(fā)展戰(zhàn)略中的關(guān)鍵一環(huán)。

4 可持續(xù)發(fā)展

發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)擁有幾項優(yōu)勢：首先政府從戰(zhàn)略上考慮，會提高準入門檻，以避免盲目投資，但為鼓勵在能源替代技術(shù)和裝備等方面有所創(chuàng)新，會對行業(yè)內(nèi)企業(yè)有所優(yōu)惠，先行企業(yè)有望受益并長期保持。其次煤化工成本遠低于石化產(chǎn)品，具有經(jīng)濟可行性。再次，煤化工可以減少二氧化碳的排放，如若能降低水消耗，完全有替代石化產(chǎn)品的可能。第四，國內(nèi)企業(yè)積累和儲備了相關(guān)技術(shù)，在引進的基礎(chǔ)上，可以通過技術(shù)改造建立核心競爭力，改變在高端石化產(chǎn)品的劣勢局面。第五，由于煤化工建設(shè)費用高，但有很好的發(fā)展前景，可以吸引大量民間和國外資本投資，降低資金流動性，改善國內(nèi)經(jīng)濟環(huán)境。