——訪煤液化及煤化工國家重點實驗室主任孫啟文



　　國家能源局不久之前召開煤炭清潔利用專家咨詢會，就今后煤制油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展達成共識：煤制油是煤炭清潔利用的重要方向，符合我國國情，是保障油氣供應(yīng)安全和推動能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的迫切需要和現(xiàn)實選擇，不可原地踏步停止發(fā)展，應(yīng)當(dāng)堅持清潔高效轉(zhuǎn)化、示范先行、科學(xué)合理布局、“量水而行”、自主創(chuàng)新、多元化替代。

　　這個結(jié)論，可謂給我國煤制油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。但是，在我國，煤制油一直存在投資大、能耗高、產(chǎn)品鏈短等爭議。這些爭議是否會成為我國煤制油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路上的攔路虎？中國化工報記者就此采訪了煤液化及煤化工國家重點實驗室主任孫啟文。

　　發(fā)展煤制油　有必要，但不能盲目

　　中國化工報記者：有人認(rèn)為煤制油投資大、能耗高、耗水量大、碳排放量大，且我國原油還不至于短缺到拿煤炭來補，因此，煤制油在我國不適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，更適合作戰(zhàn)略性技術(shù)儲備。對此您怎么看？

　　孫啟文：我國能源結(jié)構(gòu)的特征是富煤、貧油、少氣。一方面，我國石油對外依存度越來越高。2013年，我國原油進口量為2.82億噸，對外依存度逼近60%，且主要化工產(chǎn)品的生產(chǎn)完全依賴原油不現(xiàn)實。另一方面，燃煤污染已給生態(tài)環(huán)境帶來極大壓力。

　　中國化工報記者：也就是說，迫于這些外部壓力，我國發(fā)展煤制油是很有必要的。

　　孫啟文：對，發(fā)展煤制油不僅能解決我國液體燃料短缺的問題，還能實現(xiàn)能源供應(yīng)方式的多元化。煤制油主要生產(chǎn)國內(nèi)短缺的柴油，且煤間接液化項目產(chǎn)出的柴油質(zhì)量優(yōu)異，十六烷值高達75。大功率坦克、潛水艇、艦船和各種戰(zhàn)車需要高質(zhì)量的柴油，這些國防需求是醇醚燃料難以替代的。

　　此外，煤制油不但能生產(chǎn)汽油、柴油、潤滑油、高端的航空燃油等油品，大多數(shù)石油化工產(chǎn)品和高附加值的精細化學(xué)品也可通過煤制油獲得，如石油化工生產(chǎn)中不易得到的高品質(zhì)高碳醇、長鏈-烯烴、高凝點石蠟等。所以，發(fā)展煤制油是符合我國實際發(fā)展方向的，而且只有規(guī)�；�生產(chǎn)才能滿足國內(nèi)需求。

　　中國化工報記者：正如您所說，國內(nèi)不少企業(yè)也看到了煤制油的潛力，在建和規(guī)劃的項目不少。有統(tǒng)計稱，目前規(guī)劃及在建的煤制油項目全部實施后，2015年我國煤制油總產(chǎn)能將達1700萬噸，2020年將突破5200萬噸。

　　孫啟文：煤制油過程工藝復(fù)雜、工藝路線長，示范裝置驗證后，還要通過大規(guī)模擴產(chǎn)，在大型裝備匹配性應(yīng)用及過程優(yōu)化集成方面進行驗證、技術(shù)攻關(guān)，保障其運行穩(wěn)定可靠。此外，還要針對催化劑的特點，優(yōu)化工藝參數(shù)，實現(xiàn)煤制油過程的最優(yōu)化。因此，煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展也不能盲目。

　　中國化工報記者：目前，業(yè)界有不少人都擔(dān)心煤制油項目的碳排放問題。您認(rèn)為該如何解決這個問題？

　　孫啟文：有研究證明，煤制油在萬元GDP排放二氧化碳的產(chǎn)品中不是最高的，煤制油如果能聯(lián)產(chǎn)到100多個產(chǎn)品，平均到每個產(chǎn)品的碳排放量是不高的。二氧化碳主要是煤氣化過程產(chǎn)生的，通過開發(fā)新的煤氣化技術(shù)，減少氣化裝置能耗和二氧化碳排放，能使煤間接制油在過程經(jīng)濟上具有競爭力，在環(huán)境上滿足綠色要求。而且，煤制油產(chǎn)生的二氧化碳，可以通過封存解決。

　　借鑒國外先進經(jīng)驗  低溫/高溫費托合成并舉

　　中國化工報記者：您曾在世界第一個煤制油工廠，也是目前惟一一家大規(guī)模的煤間接制油生產(chǎn)商南非沙索公司工作多年。通過在那兒的工作，您感觸較深的是什么？

　　孫啟文：最深的感觸是他們的產(chǎn)業(yè)鏈長。1955年，南非沙索公司建成投產(chǎn)世界上第一個煤制油工廠，規(guī)模為30萬噸∕年；歷經(jīng)近60年的不斷擴產(chǎn)和優(yōu)化，現(xiàn)在總產(chǎn)能達到了760萬噸∕年，產(chǎn)品有汽油、柴油、石蠟、氨、烯烴、聚合物、醇、醛等，種類已達130多種。

　　而且其產(chǎn)品中氣化裝置只副產(chǎn)2～3種產(chǎn)品，其余全部為費托合成裝置所產(chǎn)，大致可分為六大類。一是燃料油，如汽油、柴油和煤油等；二是烯烴，如乙烯、丙烯、1-己烯和1-辛烯等；三是焦油產(chǎn)品，如酚類、芳烴、燃料油、防腐油等；四是石蠟和潤滑油；五是含氧化合物，如醇類、醛類、酮類、酸類；六是其他產(chǎn)品，如硫黃、硫銨、工業(yè)炸藥、胺類、丙烯腈纖維和甲基-異丁基酮等。

　　中國化工報記者：他們是如何實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化的？

　　孫啟文：沙索公司煤間接液化裝置主要采用高溫費托合成技術(shù)。為了提高經(jīng)濟效益，滿足市場需求，沙索公司越來越重視化學(xué)品的開發(fā)生產(chǎn)，如增加了催化裂化裝置，提高了乙烯和丙烯產(chǎn)量，開發(fā)生產(chǎn)了如合成表面活性劑用的高碳醇、-烯烴、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷和乙氧基化合物等，2008年還建成了1-庚烯提純轉(zhuǎn)化生產(chǎn)1-辛烯的工業(yè)裝置。

　　中國化工報記者：沙索公司煤制油項目的利潤都是從這些化工產(chǎn)品中獲得的嗎？

　　孫啟文：沒錯。他們的煤制油裝置，其油品產(chǎn)量占60%，供應(yīng)了南非約30％的成品油消費，化學(xué)品占40%。去年該公司利潤200多億元，化工產(chǎn)品產(chǎn)生的的利潤占到70%。

　　中國化工報記者：沙索的成功之處，是否也與他們采取的煤制油工藝路線有關(guān)系？

　　孫啟文：對，煤制油工藝路線不一樣，目標(biāo)產(chǎn)品也不一樣。沙索成功的關(guān)鍵是其煤制油裝置基本采用高溫費托合成技術(shù)，在生產(chǎn)油品的同時，還可生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品，既滿足了市場需求，又極大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

　　中國化工報記者：不同的工藝路線，其產(chǎn)品具體有哪些不同？

　　孫啟文：煤直接制油是指煤與氫氣在催化劑的作用下直接發(fā)生費托合成反應(yīng)，其主要產(chǎn)品為汽油、柴油、石腦油；煤間接制油是指先將煤炭氣化，然后再通過費托合成反應(yīng)生產(chǎn)汽油、柴油、煤油、燃料油、液化氣和其他化學(xué)品的工藝過程。而煤間接制油技術(shù)根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物的不同及所采用的催化劑、反應(yīng)器形式和反應(yīng)條件不同，又可分為低溫費托合成和高溫費托合成兩種工藝。

　　低溫費托合成工藝產(chǎn)品種類相對單一，產(chǎn)品以柴油為主，占量75%左右，其余為石腦油、液化氣，也可根據(jù)市場需要生產(chǎn)高品質(zhì)石蠟，如超硬蠟、微晶蠟等。低溫費托合成工藝產(chǎn)生的超硬蠟?zāi)�點高達92℃，國內(nèi)石油路線很難產(chǎn)出。有的煉化企業(yè)最高只能生產(chǎn)凝點62℃的軟蠟，且軟蠟市場已經(jīng)過剩，用量小。低溫費托合成還能生產(chǎn)食品級蠟，且不含硫和其他雜質(zhì)，也不含苯環(huán)、芳香類化合物，對人體無害，可用于唇膏、護膚品等。

　　高溫費托合成工藝產(chǎn)品種類更為多樣化，其產(chǎn)品中不但有汽油、柴油、溶劑油，還有烯烴、烷烴、含氧化合物等，其中烯烴含量達到40%左右，且大部分是直鏈-烯烴。這些產(chǎn)品的附加值比較高。比如，-烯烴在石油路線中產(chǎn)量少，可進一步加工成表面活性劑、聚-烯烴、橡膠填充料等，產(chǎn)物中所含10%的含氧化合物，可分離提純生產(chǎn)醇、醛、酮、酸等化學(xué)品。

　　高溫費托合成產(chǎn)物組成特點決定了高溫費托合成工藝在獲得大量油品的同時，還可以獲得較多的烯烴、含氧化合物等更高附加值的化學(xué)品。這也就是說，高溫費托合成工藝能獲得更多高端化工產(chǎn)品。因此，沙索公司760萬噸∕年的煤制油產(chǎn)能中，高溫費托合成工藝的產(chǎn)能占到700萬噸∕年。

　　中國化工報記者：我國無論是示范項目還是正在建設(shè)的大型煤制油裝置，都是以柴油、汽油、石蠟為主，高附加值的產(chǎn)品還比較少。我國煤制油項目是否可以像沙索公司學(xué)習(xí)，全部采用高溫費托合成工藝？

　　孫啟文：目前，我國正在建設(shè)的煤制油示范項目基本以低溫費托合成工藝為主，產(chǎn)品種類相對單一，致使煤制油裝置產(chǎn)品多樣化受到限制。

　　如采用高溫費托合成技術(shù)，我認(rèn)為我國的煤制油裝置生產(chǎn)120多種產(chǎn)品是沒有問題的。不過，煤制油項目要生產(chǎn)高附加值的多種產(chǎn)品是有條件的。一是在技術(shù)上要采用高溫和低溫費托合成聯(lián)產(chǎn)，但重點是高溫費托合成技術(shù)。二是規(guī)模也要上去�；�工產(chǎn)品種類多了，又有了規(guī)模，才有提取的價值。從南非煤制油生產(chǎn)經(jīng)驗來看，我國煤間接制油工業(yè)的發(fā)展，宜采取低溫費托合成和高溫費托合成并舉，大規(guī)模工業(yè)化裝置應(yīng)以高溫費托合成為主。

　　中國化工報記者：就目前我國的煤制油項目來看，要實現(xiàn)化工產(chǎn)品的多樣化，您覺得有難度嗎？

　　孫啟文：其實，煤制油聯(lián)產(chǎn)化學(xué)品的投資不大，可根據(jù)國際、國內(nèi)市場需求，隨時增加投資建設(shè)，增加生產(chǎn)化工產(chǎn)品，在技術(shù)上也沒難度。

　　不過，煤制油聯(lián)產(chǎn)高端油品、高附加值化學(xué)品不能急，沙索公司用了50多年才把煤制油發(fā)展到了130多個產(chǎn)品，我國預(yù)計只需要15～20年，而且我國的煤制油將來都是新建裝置，能源利用率比沙索公司要高。

　　實現(xiàn)規(guī)�；�發(fā)展　能耗污染問題可緩解

　　中國化工報記者：具體來看，實現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)、規(guī)�；瘜γ褐朴彤a(chǎn)業(yè)有什么價值？

　　孫啟文：其實，我們通常所說的煤制油只是個傳統(tǒng)說法。煤制油實際上是費托合成反應(yīng)，是碳一化工的發(fā)展領(lǐng)域，煤制油單純做油品的概念太低，而達到一定規(guī)模后，特別是采用高溫費托合成技術(shù)可聯(lián)產(chǎn)100多個產(chǎn)品，形成大型化、基地化、一體化、精細化的發(fā)展，符合煤化工的發(fā)展方向。

　　目前，煤制油每萬噸油品投資約為1.3億元，如采用高溫費托合成技術(shù)聯(lián)產(chǎn)120多種產(chǎn)品后，每萬噸產(chǎn)品投資為1.5億元，但是整體效益非常好，降低了各個產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、運行費用，能源利用率也得到提高。采用高溫、低溫費托合成聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的500萬噸/年煤制油項目與單一采用低溫費托合成技術(shù)的100萬噸/年項目相比，能源利用率可從42%提高到47%，萬元GDP二氧化碳的排放量也會相應(yīng)減少；同時，規(guī)模化也能降低用水成本，提高煤制油的整體效益。從另一個方面講，煤制油只有大型化、基地化、一體化、精細化才能突破油價、煤價的瓶頸，才能真正體現(xiàn)出該技術(shù)的經(jīng)濟價值。

　　中國化工報記者：對于我國煤制油產(chǎn)業(yè)今后的發(fā)展方向，您有何看法？

　　孫啟文：我認(rèn)為，今后我國煤制油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向是：提高過程的資源、能源利用效率；提高技術(shù)經(jīng)濟性，走產(chǎn)品多元化道路；加強過程的環(huán)境控制和管理，實現(xiàn)污染物的“零排放”和無害化處理，減少溫室氣體的排放。煤制油還可以與發(fā)電、甲醇生產(chǎn)以及石油煉制等聯(lián)產(chǎn)，最大限度地實現(xiàn)資源、能源、公用工程和產(chǎn)品的耦合、共享和互補，實現(xiàn)資源利用最大化、能源利用高效化、產(chǎn)品種類多元化、生產(chǎn)過程清潔化。

　　總之，我認(rèn)為，規(guī)�；�是煤制油項目的出路。實現(xiàn)規(guī)模化之后，能耗高、耗水多、二氧化碳排放量大等問題都能在一定程度上得到緩解。

　　人物簡介

　　孫啟文，研究員。1982年畢業(yè)于南京化工學(xué)院（現(xiàn)南京工業(yè)大學(xué)），1989年獲華東化工學(xué)院（現(xiàn)華東理工大學(xué)）博士學(xué)位，1993年獲荷蘭皇家格羅寧根大學(xué)博士后�，F(xiàn)任煤液化及煤化工國家重點實驗室主任、兗礦集團有限公司副總經(jīng)理、上海兗礦能源科技研發(fā)有限公司總經(jīng)理、陜西未來能源化工有限公司總經(jīng)理、醇醚酯化工清潔生產(chǎn)國家工程實驗室副理事長、“十二五”國家科技部“潔凈煤技術(shù)”重點專項總體專家組成員。

主要從事反應(yīng)工程、甲醇合成和F-T合成的研究。主持開發(fā)成功了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的低溫與高溫費托合成煤間接液化技術(shù)，包括費托合成催化劑、費托合成工藝、三相漿態(tài)床與固定流化床費托合成反應(yīng)器及其內(nèi)件、費托合成產(chǎn)品加氫提質(zhì)工藝及催化劑等。獲得授權(quán)發(fā)明專利30余項，承擔(dān)國家“863”課題5項，國家“973”計劃課題2項，取得國家級科技成果9項，出版專著1部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文40多篇。