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在创新中使煤化工成为朝阳产业--‘十三五’中煤化工如何发展

新闻分类:洁净煤气化来源:点击次数:发布日期:2016-03-31

    摘要:叙述‘十三五’中煤化工发展思路;首先应该确定煤化工的发展方针;煤化工发展的重点是能源;全国用煤量要“总量控制,减东增西”;叙述煤制油、煤制天然气、煤制低碳烯烃、煤制乙二醇等几个主要产品的发展规模;提倡和推进工艺国产化;确实做到环境优先;科研和工程设计要向精细化工大踏步前进;未来五年煤化工仍然是‘朝阳产业’。
    关键词:煤化工,创新,朝阳产业
 
0  序
    经过几十年的艰苦努力,在‘十一五’和‘十二五’期间,我国化学工业从以焦炭、合成氨等传统煤化工向以煤为原料的现代煤化工转变,取得了巨大的成绩。这些成绩主要表现在多种煤气化、低温甲醇洗净化、费托合成单元、甲醇制低碳烯烃、煤加氢液化等单元技术实现了重大突破;设备制造实现四化(国产化、大型化、现场化、成套化);从而导致了煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制甲醇、煤制乙二醇等五大成套工艺装置大批建立;甲醇制汽油、煤制低碳醇、煤制芳烃、甲醇经醋酸制乙醇等工业化试验有良好进展,现代煤化工的技术水平总体上处于国际领先地位。
    十三五即将开始,如何推进我国现代煤化工的发展,是目前大家讨论比较多得问题。
    过去讨论发展规划,基本上是在研究倒规划末年,某种产品应该多少万吨,上多少套装置。实际上,对比五年前,我们认为的发展规划实际上并没有实现,差距很大。现在,我们应该有重起新路:规划应该是一个思路,应该讨论‘发展的原则’、‘优先什么产品’、‘发展到底线或红线’、‘如何去实现’等等。
 
1   确定煤化工的发展方针
    第‘十三五’五年规划中应该澄清煤化工与石油化工的关系,它与石油化工不是冲突的,应该是互补的。
    问题在于以谁为主、谁为辅?这问题要明确,这是因为在社会上有一种意见认为,煤化工要把石油化工挤下去,要抢占市场先机。例如,要生产几千万吨的聚烯烃、芳烃、乙二醇,挤掉石油化工厂。这是非常错误的理论,原油可以生产出几百张种产品,而煤化工行业只有几十种产品。无论如何,生产同一个产品,石油化工在环境、水资源方面,代价比较低,产品成本较高。而煤化工则相反,在环境、水资源方面,代价比较高、产品成本较低。站在国家的立场上来说,环境、水资源比产品成本重要,应该以石油化工为主,煤化工为辅。
    这就是说,国家发展工业要有理论指导,应该确定‘煤化工是石油化工的补充’。否则,公说公有理,婆说婆有理,争论不休,内斗不止。
    这意味着,2015年后我国每年使用原油多于5亿吨,煤少于40亿吨。应该先布局5亿多吨原油的用途,然后布局不足40亿吨煤得用途。进一步压缩煤得用途,减少煤的产量,有利于减少排污,并给子孙多留一点地下资源。
 
2  煤化工发展的重点是能源
    煤化工不能过度发展,这已经成为共识。因此,煤化工的发展要有一个重点,发展什么是需要在下一个五年计划中予以明确的事情。煤化工的产品主要是在能源和化学领域,能源产品是民生问题,化学产品是利润问题。因此,这个问题无外乎要确立民生优先还是利润优先。
    中国是一个近14亿人口的大国,能源需要在一切物质需要之首,有了能源,就有坚强的国防、就有‘吃穿用’的物质基础,国家才能稳定,人民才能营生。因此,煤化工企业要想国家之想,把能源需要放在第一位,坚决维护这个方针。这个问题意味着,不管国际上原油的价格降到多少,由于我国油气资源不够,要自己用煤生产一部分油品和天然气,来补充资源的不足。这不意味着不要化学品,而是把化学品放在第二位。
 
3  全国用煤量要“总量控制,减东增西”
    煤化工的主要资源是煤,煤化工装置只是将煤中约30%左右的碳元素转化为产品,其余约70%的碳元素转化为CO2排入天空。
    目前,国际上为了避免气温升高过度而导致严重的自然灾害,已经就排入大气中的CO2问题达成协议,中美两个世界经济大国首脑都已经作出承诺,共同控制CO2的排放。
    显然,控制CO2的排放的主要焦点是煤的使用量。目前,我国的煤用量已经达到封顶值,控制总煤耗量是下一个五年规划期间国家的重点目标。
    我国目前实行市场经济,如果国家不下达各地区用煤量的控制,任其自由发展,则全国控制总煤量是一句空话。因此,国家必须要给各地一个指标,坚决实施。
    我们认为,在全国用煤量已经达到饱和的情况下,一定要实行“总量控制,减东增西”的原则。这个原则的意思是:在东部地区减少用煤量,而在西部地区,增加用煤量,达到全国总煤量恒定的结果。
这意味着:
    (1)在东部地区,未来年用煤量至少减少30%。也就是说,煤化工的企业不应该再增加了,不宜在新建企业中建设新的煤化工项目,如果石化企业要建新的IGCC,需要用氢气,可以用外购LNG或用自身的重质烃转化来解决,没有必要增加用煤量。
    (2)在西部地区,可以将东部地区节省下来的耗煤量,用于以能源为主的煤化工项目,包括各种煤气化领头的煤制天然气项目,以及包括间接液化、直接液化、煤制甲醇制汽油、以煤制油为主线的分质利用、IGCC等能源项目,适当地安排煤制烯烃、煤制乙二醇项目。
    可见,实施“总量控制,减东增西”是多么重要!希望甘肃政府能够考虑这个意见。
 
4 几个主要产品的发展问题
    煤化工的几个主要产品如煤制油、煤制天然气、煤制低碳烯烃、煤制乙二醇等的发展数量是最受人关心的。在十二五期间,这些项目从小到大、从无到有,发展的速度不是很快,主要原因是这些技术都是在十一五到十二五期间开始示范和成熟的,现在正在建或待批,因此到2014年这些产品的产能和产量不是很大,见表1。

    目前,这几个主要产品的新项目正在积极准备之中,预计到2020年,这些产品的产能和产量见表2。

(1)煤制油
    其中,煤制油项目包括直接液化(含煤油共炼)、间接液化、甲醇制汽油(MTG)、分质利用等多种方法,产品以柴油为主,汽油、石脑油、LNG、SNG为辅的多种油品。产能以费托合成为主。产能的估计中包括已建、获批未建、在建、发改委已批和给路条的项目等。这些项目大部分在十三五的后期才能投入生产,而且投入生产后二三年难以达到产能,因此产量不能期望过高。
(2)煤制烯烃
    特别要指出的是,煤制烯烃是目前煤化工最热的产品,这与这个产品的市场价格有关,它的利润比其他项目要大得多,因此投资者最为看重。据报道:“目前中国分别处于运行、试车、建设、前期工作或计划中阶段的煤(甲醇)制烯烃项目总计约60个,项目的业主实力、审批进度、建设现状、下游规划和资源配套等进行深入研究[b],认为其中建成投产可能性超过50%的项目有45个,将于2019年形成2821万吨/年煤(甲醇)制烯烃产能”。然而,目前国内烯烃的市场的缺额约为1500万吨,因此到2020年,烯烃的产能将过剩。
(3)煤制气
    煤制气项目在十二五期间已批151亿Nm3,待批520亿Nm3,而以新疆为主的地方则有更多的要求。据报道,新疆维吾尔自治区发改委计划[c],在2015年新疆重点推进13个煤化工项目,其中10个是煤制气项目,累计产能400亿立方米吨/年。
    就目前已经投产的煤制气项目来看,运行情况不尽人意,主要是投资大、污染严重,社会反应强烈。这个问题产生于两个错误观念:(1)用褐煤作煤制气的原料(2)用鲁奇炉作煤气化的工艺。在劣质原料和环保低效工艺的支持下,煤制气的好事没有办好。因此,发展煤制气工业要思维创新,走自己的路。特别是业主不要守旧,不要被美国大平原煤制气工厂所筐住,非得跟他走。如果用中等质量的煤作原料和采用以气流床为主的气化工艺,煤制气应该有很好的前途,并且很快为社会接受。
(4)煤制乙二醇
    煤制乙二醇一度曾经是发改委的专批项目,目前已经不用审批了。已经运行比较稳定的是新疆天业集团的5万吨/年装置,今年可以基本上达到设计能力,技术还不能算成熟,接下来应该是放大装置的能力,达到工业化的要求。十三五期间需求量不大,大约为800万吨/年,目前拟建和在建的煤制乙二醇装置大约有二十多个,合计能力约为560万吨左右。20万吨/年乙二醇项目只相当于9万吨/年煤制油的规模,规模太小。实际上,一旦规模为40-50万吨/年的装置建立起来(单线在20万吨以上),全国大约有二十个就够了,很快就要过剩。
 
5  提倡和推进工艺国产化
    从上世纪八十年代开始,我国的现代化学工业开始发展,带动了现代煤化工的发展。
    第一阶段是‘装备国产化’;
    这一阶段就是引进工艺技术。开始从引进设备制造技术逐步发展成为形成自己制造技术。包括购买国外专利制造技术等,例如尿素合成塔、绕管换热器等。到本世纪初,这个阶段基本完成,形成一批国内有较大影响的制造集团。
    第二阶段就是‘工艺技术国产化’;
    这一阶段就是国内自己开发工艺技术。科学院直属院所、原化工部的一些直属研究院所和几个知名的高等学校起了带头作用。开发的技术包括:F-T合成、MTO、变压吸附、低温甲醇洗、MHD净化、多喷嘴水煤浆气化、航天炉、清华炉、合成气制乙二醇等,现在已经初见成效,不少技术已经在煤化工行业中大量使用,逐步成熟,达到和超过世界现今水平。
    第三阶段就是‘工艺技术走向世界’;
在前两个阶段中,许多大型集团靠从国外够买工艺技术来形成生产力,也吸收了少量的国产技术,形成了一些混合国内外技术的成套工艺技术,现在这些国内开发成熟的单元技术在这样的成套工艺技术中运行业绩优良,部分能够做到‘安全、稳定、长周期、满负荷’运行,已经得到肯定。因此,它们正开始迈开步伐,走向国际。具体来说,就是把这些单元技术,向世界上有需求的国家出售,包括一些发达国家,一些化工技术发达的国家,正如‘高铁’一样。
‘工艺技术走向世界’是国家强大的标志,‘十三五’中应该这个问题提到实现中国梦的高度上来认识,建议国家授权石化协会着手开展这项工作。
 
6 确实做到环境优先
    环境优先的含义,是指环境质量应该作为区域内各项工作的基本衡量标准,在其他工作与环境要求有冲突的时候,要服从环境保护的要求。
    实施环境优先战略的区域,一般有两种情况:一是经济比较发达、环境容量资源已得到比较大的开发利用、环境压力比较大的地方;二是在自然条件非常脆弱,难以承载大规模经济开发活动的地区,或是在自然条件非常优越,大规模开发将毁坏良好自然遗产的地区。煤化工的发展基本上属于后者。
    十八大以来,国家提出大力推进生态文明建设。今年4月25日印发的《关于加快推进生态文明建设的意见》,要求”坚持把绿色发展、循环发展、低碳发展作为基本途径”。与此同时,国家也提出开展能源生产和消费革命,新的能源安全观已经开始落实到能源消费总量控制、煤炭消费总量控制和碳排放峰值等国家政策中去。
    面对新要求,煤化工示范项目的环境表现却不如人意。近两年来,一批重点项目被曝光污染和生态问题,甚至引发民众的反对。企业前期匆忙上马,加之后期管理不善,导致公众对化工项目的不满和排斥情绪。这为今后煤化工项目的立项产生了很大的困难。
    环境治理分为‘前端治理’和‘终端治理’。前端治理就是少污染少治理,终端治理就是先污染后治理。
    目前大家关心的是终端治理。煤化工的污染肯定存在,只是多和少的问题。例如由于采用鲁奇气化工艺,污染就比较严重。鲁奇气化的温度低,气化后的气体组成中,有害物资多,水污染问题难处理。气化压力提高后,污染物质更多。寻求投资低、水质处理好、工艺稳定性强、运行费用低的废水处理工艺,最大限度地实现污水回用,已经成为煤制气产业发展的迫切需求。目前采取了化学处理和生物降解并举的办法,和高盐废水蒸发防渗关键技术,问题基本上得到解决。近日,有人对蒸发塘的做法提出不同意见,停止了蒸发塘的使用。
    要真正做到环境优先,应该是加强前端治理。
    然而,要彻底解决问题,应该采用前端治理,即新装置的设计要改变目前的工艺,采用污水少的工艺。例如煤制天然气工艺,可以在煤气化工序尽量少产生污染。这可以从三方面着手:一是采用品质比较好的煤,从而可以采用各种已经成熟的气流床气化技术;二是改进褐煤制浆技术,采用深度研磨等技术,使其制浆浓度达到60%,从而可以采用水煤浆气化技术。三是在鲁奇炉后面加一个二段炉,进一步部分氧化,将焦油、酚、甲烷烧掉,变成合成气,污染严重的问题也就减轻了。
    前端治理就是改进工艺,这需要科研的配合。
 
7 科研和工程设计要向常规化工和精细化工大踏步前进
    人类已经知道的化学品大约有一千万多种,在生产的化学品约有几万种。除了集中产量很高的化合物如甲醇、氨、尿素、乙烯、丙烯、醋酸、甲醛、苯、二甲苯、乙醇、丁醇等,大多数化合物产量很低、属于常规化工和精细化工。因此,常规化工和精细化工的特点是规模小、投资少,收益率高,利润率高与附加价值高。
    我们国家自80年代曾经确定精细化工为重点发展目标以来,发展较为迅速。“八五”期间已建成精细化工技术开发中心10个,年生产能力超过800万吨,产品品种约万种,年产值达900亿元。20世纪末精细化工率达到35%。但是,这与国外发达国家相比差距较大。他们仅就电子工业一项就需精细化学品1.6万种,彩电需7000多种,国内产品配套率都不到20%,其余靠进口。另外从我国常规化工和精细化工产品的质量、品种、技术水平、设备和经验来看,都不能满足许多行业的需求。
    目前我国在煤化工上的科研力量已经不小,许多人(包括高校的博士生)做同样的题目,例如费托合成上的鈷剂和铁剂的研究,乙二醇上的加氢催化剂等,在不同的渠道上使用国家的科研资金做同样的题目,这就是‘我也来做现象’。但是,我们在常规化工和精细化工方面的科研还不足,因此真要建设装置,还是引进。以陕西的‘榆林循环经济煤炭综合利用项目’为例,这个以煤炭为原料,通过煤气化、甲醇制烯烃、烯烃衍生物等的投资1216亿元、218万吨/年精细化工产品项目,其中化工装置23套,采用国外技术19套。其十几项常规化工和精细化工的工艺全部引进。
    常规化工和精细化工的科研,不能靠国家院所(他们的成果是在全国要推广的)。煤化工企业的科研,完全可以向常规化工和精细化工方向发展,其优点是:需求量小,研究成果不必害怕竞争而不去推广;可以满足煤化工企业‘自主知识产权’的想法;规模小,投资少,企业能承担;品种多,选择余地大;公用工程配套方便;中试和工业化试验的操作和管理比较方便。
    放弃与科研院所比拼的思想,做别人没有做的题目,在煤化工企业中发展精细化工支线,这样的科研是大有前途的。
 
8  煤化工仍然是‘朝阳产业’。
    我国的基本策略依然为煤炭是主要能源,我国发展煤化工是符合国情的。中国作为世界第二大经济体,正在向第一经济体过度,不可能完全依靠进口能源。因此,自主发展煤化工是从国家战略层面的考量,国家要求煤化工向煤炭清洁转化是十分必要的。
    我们期待在‘十三五’期间,煤化工有一个比较稳健的发展,坚持示范先行,科学布局,做强做大,煤化工中的重化工、常规化工和精细化工并肩发展,在中国与亚洲各国合作发展的‘一带一路’建设中,作出新的贡献。
    未来的煤化工依然是朝阳产业!