——訪煤液化及煤化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任孫啟文



　　國(guó)家能源局不久之前召開煤炭清潔利用專家咨詢會(huì)，就今后煤制油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展達(dá)成共識(shí)：煤制油是煤炭清潔利用的重要方向，符合我國(guó)國(guó)情，是保障油氣供應(yīng)安全和推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的迫切需要和現(xiàn)實(shí)選擇，不可原地踏步停止發(fā)展，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)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(gè)結(jié)論，可謂給我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。但是，在我國(guó)，煤制油一直存在投資大、能耗高、產(chǎn)品鏈短等爭(zhēng)議。這些爭(zhēng)議是否會(huì)成為我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路上的攔路虎？中國(guó)化工報(bào)記者就此采訪了煤液化及煤化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任孫啟文。

　　發(fā)展煤制油　有必要，但不能盲目

　　中國(guó)化工報(bào)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(guó)原油還不至于短缺到拿煤炭來補(bǔ)，因此，煤制油在我國(guó)不適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，更適合作戰(zhàn)略性技術(shù)儲(chǔ)備。對(duì)此您怎么看？

　　孫啟文：我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特征是富煤、貧油、少氣。一方面，我國(guó)石油對(duì)外依存度越來越高。2013年，我國(guó)原油進(jìn)口量為2.82億噸，對(duì)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(shí)。另一方面，燃煤污染已給生態(tài)環(huán)境帶來極大壓力。

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

　　孫啟文：對(duì)，發(fā)展煤制油不僅能解決我國(guó)液體燃料短缺的問題，還能實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)方式的多元化。煤制油主要生產(chǎn)國(guó)內(nèi)短缺的柴油，且煤間接液化項(xiàng)目產(chǎn)出的柴油質(zhì)量?jī)?yōu)異，十六烷值高達(dá)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(guó)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(rùn)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(xì)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(zhǎng)鏈-烯烴、高凝點(diǎn)石蠟等。所以，發(fā)展煤制油是符合我國(guó)實(shí)際發(fā)展方向的，而且只有規(guī)模化生產(chǎn)才能滿足國(guó)內(nèi)需求。

　　中國(guó)化工報(bào)記者：正如您所說，國(guó)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(xiàng)目不少。有統(tǒng)計(jì)稱，目前規(guī)劃及在建的煤制油項(xiàng)目全部實(shí)施后，2015年我國(guó)煤制油總產(chǎn)能將達(dá)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(zhǎng)，示范裝置驗(yàn)證后，還要通過大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)，在大型裝備匹配性應(yīng)用及過程優(yōu)化集成方面進(jìn)行驗(yàn)證、技術(shù)攻關(guān)，保障其運(yùn)行穩(wěn)定可靠。此外，還要針對(duì)催化劑的特點(diǎn)，優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)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(guó)化工報(bào)記者：目前，業(yè)界有不少人都擔(dān)心煤制油項(xiàng)目的碳排放問題。您認(rèn)為該如何解決這個(gè)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(gè)產(chǎn)品，平均到每個(gè)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(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)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(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)  低溫/高溫費(fèi)托合成并舉

　　中國(guó)化工報(bào)記者：您曾在世界第一個(gè)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(zhǎng)。1955年，南非沙索公司建成投產(chǎn)世界上第一個(gè)煤制油工廠，規(guī)模為30萬噸∕年；歷經(jīng)近60年的不斷擴(kuò)產(chǎn)和優(yōu)化，現(xiàn)在總產(chǎn)能達(dá)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(dá)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(fèi)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(rùn)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(guó)化工報(bào)記者：他們是如何實(shí)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(fèi)托合成技術(shù)。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，滿足市場(chǎng)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(guó)化工報(bào)記者：沙索公司煤制油項(xiàng)目的利潤(rùn)都是從這些化工產(chǎn)品中獲得的嗎？

　　孫啟文：沒錯(cuò)。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(fèi)，化學(xué)品占40%。去年該公司利潤(rùn)200多億元，化工產(chǎn)品產(chǎn)生的的利潤(rùn)占到70%。

　　中國(guó)化工報(bào)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(duì)，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(fèi)托合成技術(shù)，在生產(chǎn)油品的同時(shí)，還可生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品，既滿足了市場(chǎng)需求，又極大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

　　中國(guó)化工報(bào)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(fèi)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(fèi)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(fèi)托合成和高溫費(fèi)托合成兩種工藝。

　　低溫費(fèi)托合成工藝產(chǎn)品種類相對(duì)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(chǎng)需要生產(chǎn)高品質(zhì)石蠟，如超硬蠟、微晶蠟等。低溫費(fèi)托合成工藝產(chǎn)生的超硬蠟?zāi)�點(diǎn)高達(dá)92℃，國(guó)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(diǎn)62℃的軟蠟，且軟蠟市場(chǎng)已經(jīng)過剩，用量小。低溫費(fèi)托合成還能生產(chǎn)食品級(jí)蠟，且不含硫和其他雜質(zhì)，也不含苯環(huán)、芳香類化合物，對(duì)人體無害，可用于唇膏、護(hù)膚品等。

　　高溫費(fèi)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(dá)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(jìn)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(fèi)托合成產(chǎn)物組成特點(diǎn)決定了高溫費(fèi)托合成工藝在獲得大量油品的同時(shí)，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(fèi)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(fèi)托合成工藝的產(chǎn)能占到700萬噸∕年。

　　中國(guó)化工報(bào)記者：我國(guó)無論是示范項(xiàng)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(guó)煤制油項(xiàng)目是否可以像沙索公司學(xué)習(xí)，全部采用高溫費(fèi)托合成工藝？

　　孫啟文：目前，我國(guó)正在建設(shè)的煤制油示范項(xiàng)目基本以低溫費(fèi)托合成工藝為主，產(chǎn)品種類相對(duì)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(fèi)托合成技術(shù)，我認(rèn)為我國(guó)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(xiàng)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(fèi)托合成聯(lián)產(chǎn)，但重點(diǎn)是高溫費(fèi)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(jià)值。從南非煤制油生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來看，我國(guó)煤間接制油工業(yè)的發(fā)展，宜采取低溫費(fèi)托合成和高溫費(fèi)托合成并舉，大規(guī)模工業(yè)化裝置應(yīng)以高溫費(fèi)托合成為主。

　　中國(guó)化工報(bào)記者：就目前我國(guó)的煤制油項(xiàng)目來看，要實(shí)現(xiàn)化工產(chǎn)品的多樣化，您覺得有難度嗎？

　　孫啟文：其實(shí)，煤制油聯(lián)產(chǎn)化學(xué)品的投資不大，可根據(jù)國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，隨時(shí)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(gè)產(chǎn)品，我國(guó)預(yù)計(jì)只需要15～20年，而且我國(guó)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(shí)現(xiàn)規(guī)�；�發(fā)展　能耗污染問題可緩解

　　中國(guó)化工報(bào)記者：具體來看，實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)、規(guī)�；瘜�(duì)煤制油產(chǎn)業(yè)有什么價(jià)值？

　　孫啟文：其實(shí)，我們通常所說的煤制油只是個(gè)傳統(tǒng)說法。煤制油實(shí)際上是費(fèi)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(dá)到一定規(guī)模后，特別是采用高溫費(fèi)托合成技術(shù)可聯(lián)產(chǎn)100多個(gè)產(chǎn)品，形成大型化、基地化、一體化、精細(xì)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(fèi)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(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、運(yùn)行費(fèi)用，能源利用率也得到提高。采用高溫、低溫費(fèi)托合成聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的500萬噸/年煤制油項(xiàng)目與單一采用低溫費(fèi)托合成技術(shù)的100萬噸/年項(xiàng)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(huì)相應(yīng)減少；同時(shí)，規(guī)�；�也能降低用水成本，提高煤制油的整體效益。從另一個(gè)方面講，煤制油只有大型化、基地化、一體化、精細(xì)化才能突破油價(jià)、煤價(jià)的瓶頸，才能真正體現(xiàn)出該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　中國(guó)化工報(bào)記者：對(duì)于我國(guó)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(guó)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(jì)性，走產(chǎn)品多元化道路；加強(qiáng)過程的環(huán)境控制和管理，實(shí)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(shí)現(xiàn)資源、能源、公用工程和產(chǎn)品的耦合、共享和互補(bǔ)，實(shí)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(xiàng)目的出路。實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�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(jiǎn)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。現(xiàn)任煤液化及煤化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、兗礦集團(tuán)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(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室副理事長(zhǎng)、“十二五”國(guó)家科技部“潔凈煤技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)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(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低溫與高溫費(fèi)托合成煤間接液化技術(shù)，包括費(fèi)托合成催化劑、費(fèi)托合成工藝、三相漿態(tài)床與固定流化床費(fèi)托合成反應(yīng)器及其內(nèi)件、費(fèi)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(xiàng)，承擔(dān)國(guó)家“863”課題5項(xiàng)，國(guó)家“973”計(jì)劃課題2項(xiàng)，取得國(guó)家級(jí)科技成果9項(xiàng)，出版專著1部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文40多篇。