新型煤化工“蹣跚”走來

目前我國原油進(jìn)口依賴度已經(jīng)達(dá)到60%，隨著國內(nèi)大型油田如大慶油田產(chǎn)油率的下降，這種進(jìn)口依賴度增長趨勢仍將蔓延下去，國家能源安全面臨著考驗。相反，我國煤炭資源十分豐富，煤炭生產(chǎn)量占世界的一半左右，已探明的煤炭儲量超過3萬億噸，因此，煤化工行業(yè)的發(fā)展前景可觀。
我國煤炭消費主要集中在發(fā)電、鋼鐵、化工、建材等四大領(lǐng)域，但從煤炭加工增值角度看，煤炭發(fā)電可增值2倍，煤制甲醇可增值約4倍，甲醇進(jìn)一步深加工為烯烴等化工產(chǎn)品則可增值8至12倍。因此，探索符合我國國情的高效率、低排放、長產(chǎn)業(yè)鏈、高附加值的煤炭深加工產(chǎn)業(yè)，是煤炭高效利用的關(guān)鍵，也是我國現(xiàn)代煤化工發(fā)展的重點。延長產(chǎn)業(yè)鏈條、發(fā)展煤化工，不僅煤炭企業(yè)有較高的積極性，很多化工企業(yè)也一直在探索。
我國煤炭資源總量豐富，但人均可采儲量占有量卻較低；煤種齊全，但優(yōu)質(zhì)資源卻很少，再加上資源分布不均，與主}肖費區(qū)呈異向分布的格局短期內(nèi)難以改變。特別是在我國鐵路煤運主要通道的運輸能力已經(jīng)飽和的情況下，在煤炭運輸?shù)?ldquo;瓶頸”體現(xiàn)最突出的“三西”地區(qū)，或在煤炭外運條件更加困難的貴州等交通不便的產(chǎn)煤地區(qū)，發(fā)展煤化工以及探索管道運輸煤化工產(chǎn)品是解決問題的可探討途徑。
長期以來，傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)，如煤制焦炭、煤制電石、煤制甲醇等，存在著產(chǎn)能過剩和重復(fù)建設(shè)的情況，而新型煤化工產(chǎn)業(yè)更多的還在示范階段，難以形成產(chǎn)業(yè)化。進(jìn)入21世紀(jì)以后，國際石油價格持續(xù)上漲和石油對外依存度不斷提高的雙重壓力，催生了國內(nèi)煤制油和煤制烯烴等以石油替代為目標(biāo)的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)。2004年，國內(nèi)第—套煤液化項目開工建設(shè)，大型煤制烯烴項目也開始規(guī)劃，煤制甲醇、電石等煤化工項目成為投資熱點，煤化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期。
全球第一套大型煤制乙烯裝置，采用自主開發(fā)的DMTO工藝，以煤合成甲醇、甲醇裂解制乙烯的技術(shù)路線的中國神華60萬噸／年煤制乙烯工業(yè)裝置于2011年1月成功投產(chǎn)。由于該裝置原料價廉，生產(chǎn)流程短，分離工藝簡單，生產(chǎn)成本明顯低于傳統(tǒng)以石腦油等為裂解原料的乙烯裝置，具有極強(qiáng)的市場競爭力。
中國石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院副院長白頤介紹，現(xiàn)代煤化工和傳統(tǒng)煤化工既有區(qū)別，又密切聯(lián)系，傳統(tǒng)煤化工生產(chǎn)石化產(chǎn)品，現(xiàn)代煤化工則正在朝清潔能源和石化產(chǎn)品并重�，F(xiàn)代煤化工以傳統(tǒng)煤化工為基礎(chǔ)，在規(guī)模和技術(shù)水平上有了大規(guī)模提升，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展又將帶動傳統(tǒng)煤化工轉(zhuǎn)型升級。然而對于新型煤化工的發(fā)展，白頤認(rèn)為，投資不宜過熱，當(dāng)前仍需理性對待。2014年8月，國家能源局下發(fā)的《西部地區(qū)鼓勵類產(chǎn)業(yè)目錄》并未將煤化工列入其中，似乎給煤化工產(chǎn)業(yè)注入了一針鎮(zhèn)靜劑。
國家應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略研究中心主任李俊峰認(rèn)為，環(huán)境污染問題將成為煤化工的致命傷，雖然技術(shù)在不斷發(fā)展，但從目前看污染只是從一個環(huán)節(jié)到另外一個環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)移，并不能從根本上解決污染問題，所以即使是清潔煤化工也要慎重發(fā)展。
投資與環(huán)保等問題成為發(fā)展“瓶頸”
——投資巨大，企業(yè)負(fù)擔(dān)沉重。據(jù)了解，當(dāng)前一個20億立方米／年煤制氣項目前期投入將達(dá)近百億元，對很多企業(yè)來說如此規(guī)模投資不堪重負(fù)。大磨集團(tuán)內(nèi)蒙古多倫煤制聚丙烯、克什克騰煤制天然氣和遼寧阜新煤制天然氣等項目，在2012年底的審計報告稱，大唐集團(tuán)7個煤化工等非主業(yè)投資項目累計完成投資30404億元。
一一環(huán)保問題是項目頻遭爭議的重要方面。據(jù)估計，一個20億立方米的煤制氣工程年用水量可達(dá)到900萬噸。此外，天然氣雖然是一種低碳能源，但是煤制氣項目碳排放則較高，以當(dāng)前的技術(shù)水平，一個40億立方米／年的煤制天然氣廠排放的二氧化碳約2000萬噸／年，而我國已經(jīng)對碳減排做出承諾，因而未來二氧化碳減排是煤制氣工程必須重點考慮的因素。
——煤制天然氣受到運輸?shù)闹萍s。能否并入目前的輸送管道還有待政策的落實，而單個企業(yè)自建管道運輸?shù)某杀咎�高。伴隨中國獲得天然氣渠道的增多，管道建設(shè)競爭壓力日益增大，投資回收時間大幅拉長。
——當(dāng)前全球煤制氣項目成功案例極少。美國的煤制油氣研發(fā)始于20世紀(jì)40年代，但是至今為止只有大平原煤制氣廠一座實現(xiàn)了商業(yè)化運轉(zhuǎn)。主要是受到煤制氣項目投資巨大、天然氣價格相對較低的影響，另外在環(huán)保、技術(shù)等方面尚存瓶頸。
在國家能源局“十三五”中國國際煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃論壇會上，中國煤炭工業(yè)協(xié)會副局長史玉波說，中國如何走循環(huán)、綠色、低碳的發(fā)展道路，需要在煤炭的清潔利用上做文章，研究把資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢，走出一條資源節(jié)約、環(huán)境友好、創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展道路。
CCS為清潔煤化工提供幫助
根據(jù)世界能源署預(yù)測，煤炭在2050年之前，仍然超過風(fēng)能和太陽能的利用，占到很大的二氧化碳比例，正如2012中國國際煤炭發(fā)展高層論壇上世界煤炭協(xié)會首席執(zhí)行官米爾頓·卡特蘭所言，21世紀(jì)依然是一個煤炭的世紀(jì)。我們需要可再生能源，但煤的貢獻(xiàn)相當(dāng)于核能、可再生能源以及天然氣加起來的貢獻(xiàn)，煤炭依然有著戰(zhàn)略性的重要地位。米爾頓·卡特蘭認(rèn)為，煤炭也能夠極大推升能源安全，假如煤炭的利用效率從目前的34%提高到40%，將會減少20億噸二氧化碳的排放。
提倡清潔煤化工，并不是讓煤炭退出市場，而是要更好的利用煤炭，提高煤炭的利用效率，減少二氧化碳以及硫化物等污染物的排放。新型煤化工能夠提高煤炭的利用效率，并且清潔的生產(chǎn)有利于改善環(huán)境。真正的解決方案只能通過技術(shù)來實現(xiàn)。CCS技術(shù)為新型的清潔的煤化工提供了幫助，它可以把二氧化碳進(jìn)行封存和利用。
CCS是Carbon Capture and Storage的縮寫，它是一種將二氧化碳捕獲和封存的技術(shù)，由碳捕集和碳封存兩個部臺組成。碳捕集技術(shù)目前大體上分為三種：燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒捕集。三者備有優(yōu)勢，卻又各有技術(shù)難題尚待解決，呈并行發(fā)展之勢。哪一種先取得突破，哪一種就會成為未來的主流。碳捕集技術(shù)最早應(yīng)用于煉油、化工等行業(yè)，如何讓它在清潔煤化工產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮作用值得探討。
過去20年中，煤炭是世界上增長最快的能源，煤炭現(xiàn)在幾乎占全球能源增加數(shù)量的50%，過去10年中大部分都是來自于發(fā)展中國家。促進(jìn)煤炭利用方式變革，煤化工正在向煤炭深加工的方向轉(zhuǎn)變，煤化工的清潔生產(chǎn)，總體上有利于提高煤的利用效率，減少對環(huán)境的污染。目前，富煤少油缺氣仍然是我國的基本國情，今后50年內(nèi)煤炭仍將是主力能源，煤化工發(fā)展空間和前景依然很大。如何解決遇到的諸多問題讓煤化工產(chǎn)業(yè)清潔、健康地發(fā)展，成為當(dāng)務(wù)之急。
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粗知一下煤化工
煤化工是指以煤炭為原料，經(jīng)化學(xué)加工后使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料及化學(xué)品的過程。按照生產(chǎn)工藝的不同可分為煤焦化、煤氣化和煤液化；其中煤炭焦化為傳統(tǒng)型煤化工，主要產(chǎn)品有焦炭、煤焦油、PVC、合成氨和甲醇等，而新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工產(chǎn)品為主，如煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇等。
煤化工開始于18世紀(jì)后半葉，19世紀(jì)形成了完整的煤化工體系。進(jìn)入20世紀(jì)，許多以農(nóng)林產(chǎn)品為原料的有機(jī)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。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。
煤中有機(jī)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(tuán)的大分子結(jié)構(gòu)，通過熱加工和催化加工，可以使煤轉(zhuǎn)化為備種燃料和化工產(chǎn)品。焦化是應(yīng)用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭，同時副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。煤氣化在煤化工中也占有重要的地位，用于生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣，也用于生產(chǎn)合成氣；煤低溫干餾、煤直接液化及煤間接液化等過程主要生產(chǎn)液體然料。

(來源：石油觀察  作者：王濮，鄒宇清)