受關注的煤化工“十三五”規(guī)劃已經形成初稿,規(guī)劃中明確提出,將提高煤炭能效,以控制煤炭行業(yè)的產量,緩解供求矛盾,并開展五類模式升級示范與創(chuàng)新發(fā)展。同時,將推進與石化、油氣等關聯產業(yè)的進一步發(fā)展,以及相關產業(yè)標準的制定。
隨著煤化工“十三五”規(guī)劃的出臺,將倒逼煤化工產業(yè)轉型升級,向質量效益型發(fā)展,依靠技術創(chuàng)新驅動,走出一條資源消耗少,技術含量高,質量效益好,綠色可持續(xù)發(fā)展的新路子。煤化工“十三五”規(guī)劃中,將產品差異化、高端化和高附加值作為發(fā)展方向,重點延伸產業(yè)鏈、拓寬產品幅及開發(fā)新的煤基化學品。
煤化工產業(yè)發(fā)展環(huán)境預期分析
(1)預計“十三五”我國石化產品市場供求將趨向平衡,競爭將日趨激烈,利潤空間會被大幅度擠壓,短缺與暴利時代將過去,產能過剩與市場完全競爭成為新常態(tài)。
(2)由于可再生能源的快速發(fā)展和替代以及中國因經濟結構調整,歐佩克、俄羅斯和美國的供應能力充足,尤其是美國原油進口量在減少。原油需求增速放緩;預計目前和今后一段時期內,世界原油將處于供大于求的狀態(tài),原油價格將保持在較低水平,對石化產業(yè)的影響將錯綜復雜。
(3)資源環(huán)境制約和環(huán)境保護法規(guī)的日益嚴苛,導致投資與成本大幅度增加,競爭力和盈利能力面臨嚴峻挑戰(zhàn)。
(4)創(chuàng)新發(fā)展,打造拳頭產品,提升競爭力、盈利能力和可持續(xù)發(fā)展能力將是“十三五”發(fā)展的有效途徑,而不是一味追求規(guī)模(熱衷于比規(guī)模)和近期目標。
(5)投融資體制發(fā)生較大變化,產業(yè)準入實行負面清單管理方式,下放行政審批權,產業(yè)準入條件放寬,企業(yè)自主投資決策能力增強。
(6)“十三五”煤化工產業(yè)發(fā)展環(huán)境不同于以往,變數較多,面臨較大的挑戰(zhàn),但加大研發(fā)投入,實現創(chuàng)新發(fā)展是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提條件。
煤化工產業(yè)發(fā)展定位
(1)實現自主技術與裝備的突破。
(2)實現產業(yè)化項目穩(wěn)定長周期運行突破。
(3)實現環(huán)境保護解決方案的突破。
(4)實現資源能源綜合利用解決方案的突破。
煤化工產業(yè)發(fā)展前景展望
(1)煤化工產能目標:煤化工今后發(fā)展的最大制約瓶頸是環(huán)保和水資源,決定煤化工發(fā)展規(guī)模。根據環(huán)境容量和水資源承載力,確定煤炭轉化量,至于各種煤化工規(guī)模,由市場決定。
(2)預計到2020年,中國MTO產能將達到1800萬噸/年(30套生產裝置),約占烯烴總產能(7560萬噸/年)的24%。
(3)煤制乙二醇產能達到600萬噸/年(20~30套裝置),約占乙二醇消費量(1750萬噸)的34%。
(4)煤制天然氣產能達到120億立方米/年,約占天然氣消費量(3300億立方米)的4%。煤制油產能達到1400萬噸/年左右(6套裝置),約占成品油消費量(34800萬噸)的4%。
(5)中國擁有世界上最大的石化產品市場規(guī)模,且仍然處于成長過程中。
(6)盡管中國市場蛋糕很大,但要分得一杯羹并獲取較好的受益,必須擁有較強的創(chuàng)新能力和競爭力。
(7)煤化工已開始在石化產品市場中占有一席之地,且顯示出較強競爭力和發(fā)展勢頭。
(8)由于天然氣價格過高,天然氣化工產品正在轉向煤炭路線,焦爐氣化工因焦碳市場低迷,其下游產品生產受到較大影響;
(9)石油路線仍將占據石化產業(yè)主導地位,尤其是在資源環(huán)境約束日益加劇、原油市場供大于求、油價持續(xù)低迷的形勢下,更是如此。
煤化工創(chuàng)新發(fā)展思路簡述
(1)人工光化學合成制氫技術:以水、太陽能和光催化劑為原料生產氫氣和氧氣,與CO2結合生產能源化工產品。
(2)電轉氣技術(P2G):利用富余的風電和太陽能發(fā)電。通過電解水技術制氫,進一步生產甲烷、氫能,也可與CO2結合生產其他能源化工產品,實現電力的儲存。未來風電和太陽能發(fā)電價格分別為0.293元/kwh和0.252-0.315元/kwh ,成本大幅度降低,為P2G和電解水制氫奠定成本基礎;
(3)二氧化碳轉化催化劑,將CO2轉化為一氧化碳和氧氣。美國加利福尼亞大學伯克利分校正在開發(fā)多孔固體材料(COF)催化劑,提高CO2轉化效率。
(4)TiO2光催化分解水制氫技術:目前TiO2是光催化劑最具應用前景的光解水制氫材料,無氟離子電解液可望成為陽極氧化法制備TiO2納米管發(fā)展的第4代。
(5)羰基合成:NPG、TMP、IPA2-PH、MDI、TDI、HDI、“三丙”(丙醛、丙醇、丙酸)、α-MMA、PMMA。
(6)氫氣下游:MIBK 、CHDM、PETG、H2O2、HPPO、PPG、BDO、CPL、HAD、己二腈、PA6、油品加氫。
(7)NH3/尿素:三聚氰胺、DMC、PC、丙烯腈。
(8)甲烷制烯烴( BASF 聯產甲烷利用,除LNG)。
(9)聯合法己內酰胺/己二胺技術(主要原料:天然氣、合成氨、丁二烯、H2),向下游延伸尼龍塑料、簾子線、纖維、薄膜等;無副產,高附加值。
(10)ExSyM SM(主要原料:甲醇、甲苯),向下游延伸聚苯乙烯、ABS、SAN樹脂、K樹脂、SBS等。
(11)費托合成合成高端化學品:液體石蠟、基礎油、白油、α-烯烴共聚單體、烷基苯和氯化石蠟等。
(12)液體石蠟:重要的化工原料,可制得一系列化工產品-烷基苯、氯化石蠟、農藥乳化劑、可降解合成洗滌劑、增塑劑、化肥添加劑等。
(13)烷基苯:主要原料為液蠟和苯,產品主要用于生產表面活性劑之外(用于合成洗滌劑、潤滑油、潤滑油添加劑、油田化學品和香料等領域。
(14)重烷基苯磺酸鹽:是優(yōu)良的油田化學品,主要用作三次采油中的驅油劑、泥漿添加劑和破乳劑等。
(15)白油:具有良好的氧化安定性,化學穩(wěn)定性,光安定性,無色、無味,不腐蝕纖維紡織物;工業(yè)白油主要用于化纖、鋁材加工、橡膠增塑、紡織機械、精密儀器潤滑以及壓縮機密封用油;化妝品級白油主要用做化妝品工業(yè)原料,制做發(fā)乳、發(fā)油、唇膏、護膚脂等;食品級白油適用于食品上光、防粘、脫膜、消泡、密封和拋光等。
(16)α-烯烴共聚單體:主要是丁烯-1、戊烯-1、己烯-1和辛烯- 1等,主要用作聚烯烴樹脂共聚單體,提高產品性能和附加值,增加品種。
(17)CO2制碳酸二甲酯(DMC):以二氧化碳和EO(PO)為原料,生產碳酸二甲酯,用于涂料溶劑、農藥、醫(yī)藥、電子化學品和非光PC樹脂、非光異氰酸酯(MDI、TDI、HDI)等領域。DMC還可用作抗爆劑和甲基叔丁基醚的替代品等領域,國內已有成熟技術和工業(yè)化生產裝置。
(18)碳酸二苯酯(DPC):由苯酚和碳酸二甲酯進行酯交換反應制得。反應壓力為常壓,反應溫度為100-250℃,首先是苯酚和DMC發(fā)生酯交換反應生成碳酸苯甲酯(MPC),MPC再發(fā)生歧化反應生成DPC。
(19)醋酐路線DPC:由醋酐和苯酚反應生成醋酸苯酯,醋酸苯酯再與碳酸二甲酯進行酯交換反應生成碳酸二苯酯。實驗室數據為:醋酸苯酯產率>95%,碳酸二甲酯轉化率95%以上,碳酸二苯酯收率95%以上;DPC純度99.5%以上,達到聚碳酸酯的合成要求。
(20)2-丙基庚醇( 2-PH):正丁烯在專用催化劑存在下與CO進行羰基合成反應,生成戊醛,戊醛進一步縮合加氫得到2-丙基庚醇。2-丙基庚醇主要用于生產特種增塑劑。鄰苯二甲酸二庚酯(DPHP)與DOP相比,用其加工的PVC塑料制品具有更好的耐熱性、低揮發(fā)性、毒性小、耐油性、耐水性和不黏性,在塑料玩具和食品包裝材料方面具有很好的市場前景。2-丙基庚醇與環(huán)氧乙烷反應可生產烷氧基表面活性劑,作為合成洗滌劑活性組份。神華包頭MTO項目和陜西蒲城MTO項目的碳四利用都規(guī)劃建設2-丙基庚醇項目,已同英國DAVY簽署合同。
(21)異壬醇( INA):正丁烯二聚得到辛烯,辛烯與CO進行羰基合成反應,生成異壬醛,異壬醛進一步加氫得到異壬醇;主要專利商有?松夹g、Oxeno工藝、Johnson Matthey工藝和臺灣南亞塑膠等。異壬醇應用領域:PVC塑料增塑劑(DINP )。國際玩具業(yè)協會認為PVC玩具常用增塑劑DINP對兒童沒有危險。DINP具有較好的抗老化性、抗遷移性、抗萃取性和耐高溫性能,廣泛用于各類軟質PVC制品。如電線電纜、薄膜、PVC皮革、玩具、鞋材、封邊條和護套等。2010年我國DINP進口量達到10萬噸。茂名石化乙烯發(fā)展增效項目中包括16萬噸/年異壬醇裝置(含8萬噸/年MTBE裝置)。
(22)煤基多元醇:甲醇→ MTO/MTP →丙烯羰基合成→正丁醛/異丁醛。
(23)正丁醛+甲醛→ 三羥甲基丙烷(TMP):用于醇酸樹脂涂料、聚氨酯涂料、泡沫塑料、印刷油墨、高級潤滑油、松香酯和炸藥、光聚合型感光樹脂、表面活性劑等領域。
(24)異丁醛+甲醛→ 新戊二醇(NPG):主要用于生產粉末涂料用聚酯樹脂、聚氨酯泡沫塑料、彈性體增塑劑高級潤滑油添加劑等。
(25)甲醛+乙醛→ 季戊四醇(PER):精細化工中間體,廣泛用于醇酸樹脂涂料、航空潤滑油、聚氨酯起始劑、PVC熱穩(wěn)定劑、增塑劑、防火劑以及涂料、油墨等方面。
(26)生物基石化產品-BIO-X技術:丁二酸、醋酸、丙烯酸、己二酸、異丁烯、異戊二烯、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、甲乙酮、對二甲苯等。
(27)生物煉制產品:生物柴油、生物烷烴溶劑、纖維素乙醇、高辛烷值調和組分(異丁烯)等。
(28)生物降解塑料:PBS、CO2塑料(PPC)、生物PET、生物PE、聚乳酸、尼龍、聚羥基脂肪酸酯(PHA)等。
(29)煤基化學品技術:煤制烯烴、煤制芳烴、煤制乙二醇等。
(30)天然氣轉化技術:甲烷直接制烯烴、甲烷直接制芳烴。
(31)碳三、四餾分加工技術。
(32)脫氫技術和異構技術。
(33)非光路線技術:非光聚碳酸酯、非光異氰酸酯(MDI、TDI、HDI等)。
(34)新材料:3D打印材料、超材料、電池材料、顯示材料、石墨烯、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維和阻燃纖維等。
(35)特種工程塑料:改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚酰亞胺、尼龍、尼龍612、PPA、PMI(聚甲基丙烯酰亞胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PEN、PSF、聚砜和PCT等。
(36)熱塑性復合材料和熱塑性彈性體:利用煤制烯烴生產的聚乙烯、聚丙烯樹脂資源,建設塑料加工園區(qū),生產改性塑料,用于汽車塑料制品(保險杠、儀表板、車燈、車窗玻璃、內飾等)、包裝材料(BOPP、BOPET)、電子電器零部件、建筑材料等。
汽車用熱塑性塑料品種,PP的用量呈明顯上升趨勢,例如改性PP保險杠已取代了PC/PBT保險杠,改性PP儀表板取代了PC/ABS儀表板,而ABS、PVC的用量則有所下降。目前世界范圍每輛轎車中PP及改性PP的用量在60~90kg;
目前,生產改性塑料的跨國企業(yè)主要有美國的PolyOne、GE、杜邦和道化學,德國的巴斯夫、赫斯特和拜爾,日本的旭化成、大科能、新日鐵、東麗和三菱,韓國的三星、LG、錦湖、現代,法國的ATO 以及荷蘭的帝斯曼等,上述跨國企業(yè)具備較強的研發(fā)及生產一體化優(yōu)勢。
國內生產塑料改性材料的企業(yè)主要有:金發(fā)科技、廣東聚賽龍、浙江俊爾、廣東銀禧、山東道恩、廣州花都科苑、北京聚菱燕、上海普利特、哈爾濱鑫達、南京聚隆、山東道恩等。
十三五升級離不開創(chuàng)新
“十二五”期間,我國提出了煤化工產業(yè)升級示范的發(fā)展思路,主要在技術裝備水平、煤耗、水耗、污染物排放等方面提出了更加嚴格的要求,陸續(xù)同意20多個升級示范項目開展前期工作。但由于多種因素,“十二五”升級示范項目推進緩慢,大多要推遲到“十三五”時期啟動建設。
“十三五”時期是我國現代煤化工由產業(yè)化示范向產業(yè)化發(fā)展的過渡時期,也是提高全行業(yè)技術水平和經濟效益的關鍵時期,創(chuàng)新是這一時期產業(yè)發(fā)展的關鍵。通過技術、產業(yè)組織、產業(yè)布局、管理模式等方面的創(chuàng)新,煤化工作為煤炭清潔高效利用的重要途徑,有望走出一條光明大道。
一是技術創(chuàng)新不能停步。我國煤化工在產業(yè)化技術方面已經走在世界前列,創(chuàng)造了獨特的煤炭清潔轉化利用模式,并具有相當的國際競爭力。比如煤制氮肥在2001年我國加入WTO時還被列為需要采取關稅配額措施保護的弱勢產業(yè),經過10多年發(fā)展,這個產業(yè)不僅沒被沖垮,反而大量出口,中國已成為世界第一大尿素出口國,這都源于行業(yè)不斷的技術創(chuàng)新和降本增效、提高競爭力。這樣的例子還有很多。
目前,我國煤化工行業(yè)已具有一定的規(guī)模,在直接液化、煤氣化、氣體凈化、產品合成(油品、甲醇、氨、乙二醇、二甲醚等)、產品加工、副產回收、公用配套等領域已形成了一系列技術成果,具備了持續(xù)創(chuàng)新的基礎。“十三五”時期應依托示范項目,推進技術升級和技術完善,形成一批煤化工核心創(chuàng)新成果。
二是要重視產業(yè)組織模式的創(chuàng)新突破。煤化工發(fā)展目標是為了實現煤炭的清潔高效利用,其產品不僅局限于化學品,產業(yè)也不應僅定位在化工行業(yè),還可以涉及煤炭、油氣、石化、電力、建材、冶金、農業(yè)等方面。比如用煤制氫作為煉廠氫源,會降低煉油廠成本,提高油品質量;集中建設潔凈煤煤氣化島替代建材行業(yè)的分散燃煤,可以大幅降低建材行業(yè)的大氣污染;煤氣化低成本合成氣用于直接還原鐵,可帶動鋼鐵行業(yè)用煤方式的變革;在大型煤化工基地內建設聯產IGCC的發(fā)電裝置,可實現較低成本的潔凈煤燃機發(fā)電,逐步帶動我國發(fā)電方式的變革;煤制烯烴、鹽湖資源開發(fā)與PVC產業(yè)結合,可降低PVC能耗;煤化工的高濃度二氧化碳用于驅油、驅氣、綠藻養(yǎng)殖等產業(yè),可帶動油氣資源開發(fā)和沙漠治理。因此,集約化建設大型煤化工基地,有利于實現煤化工產業(yè)模式創(chuàng)新。
三是產業(yè)布局的創(chuàng)新不能偏廢。要吸收石化產業(yè)和傳統煤化工產業(yè)布局的經驗和教訓,創(chuàng)新布局模式,實現集約化布局、高水平發(fā)展。要立足長遠規(guī)劃,避免出現現有石化園區(qū)與城市發(fā)展的矛盾,預防產業(yè)發(fā)展過程中出現的安全、環(huán)保困境。在煤、水、產品運輸、產業(yè)拓展等條件較好的地區(qū)規(guī)劃布局一批國家級的煤化工基地,為今后幾十年的發(fā)展留下足夠的空間。
四是產業(yè)管理模式創(chuàng)新要有作為。國家目前對煤化工建設項目實行嚴格的核準制度,項目前期工作時間長,企業(yè)耗費的精力多,但對項目實施過程中和建成后的監(jiān)管不足。今后隨著審批體制的改革,煤化工的發(fā)展也將逐漸過渡到“簡化審批、嚴格監(jiān)管”的階段。
從國家層面上講,對于屬于煤炭清潔高效轉化的煤化工總規(guī)模不應設限,在煤炭的消費量中,清潔轉化的比例越高,則越有利于減少煤炭消費總量和減少污染。煤化工規(guī)模主要受限于當地環(huán)境容量、水資源等區(qū)域性指標,是區(qū)域條件的限制,而我國每個區(qū)域的配套條件千差萬別,一定要具體區(qū)域具體對待。
國家對煤化工項目核準時,應重點關注項目是否符合產業(yè)政策、建設地區(qū)是否具備環(huán)境容量條件、是否有重大社會影響、是否達到各項設定標準等,而對技術路線、經濟效益等不再作為關注重點。項目核準應該理解為政府允許干,但是具體何時干、怎么干、如何分期實施等,應賦予企業(yè)自主決定權。因此,“十三五”期間,國家可以多核準一些項目,鼓勵企業(yè)多開展一些研究和探索等方面的創(chuàng)新。