21世紀(jì)以來,我國以先進(jìn)煤氣化技術(shù)為代表的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,關(guān)鍵技術(shù)趨于成熟,多個示范工程實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)行,技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化均已走在世界前列,F(xiàn)代煤化工不僅可以提供清潔油品、天然氣等清潔能源產(chǎn)品,還可以延伸發(fā)展烯烴、芳烴、乙二醇等石油替代產(chǎn)品。2015年以來,國際油價大幅走低引發(fā)國內(nèi)能源和化工產(chǎn)品價格大幅下滑,使現(xiàn)代煤化工的經(jīng)濟(jì)性受到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn),現(xiàn)代煤化工重大項(xiàng)目前期進(jìn)展緩慢。面向未來,隨著技術(shù)進(jìn)步和工程經(jīng)驗(yàn)日益豐富,現(xiàn)代煤化工還將進(jìn)一步提高技術(shù)水平,提高工業(yè)成熟性和盈利能力,并將積極探索煤炭分質(zhì)分級綜合利用、油氣電熱化多聯(lián)產(chǎn)等更加高效的生產(chǎn)模式,努力向更高層次邁進(jìn)。
1現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模
截至2015年底,我國投入運(yùn)行的煤制油(直接液化和間接液化)產(chǎn)能258萬t/a,煤炭轉(zhuǎn)化能力約900萬t;煤制天然氣產(chǎn)能31.05億m3/a,煤炭轉(zhuǎn)化能力約1400萬t;煤制烯烴產(chǎn)能404萬t/a(不包括甲醇制烯烴),煤炭轉(zhuǎn)化能力約1700萬t;煤制乙二醇產(chǎn)能約160萬t/a,煤炭轉(zhuǎn)化能力約287萬t。目前,中國已投產(chǎn)的主要現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目情況見表
序號 | 項(xiàng)目名稱 | 地點(diǎn) | 規(guī)模/萬t•a-1 | 說明 |
一 | 煤制油示范項(xiàng)目 | |||
1 | 神華煤炭直接液化項(xiàng)目 | 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 | 108 | 2010年下半年穩(wěn)定運(yùn)行,目前負(fù)荷80%以上 |
2 | 神華煤炭間接液化項(xiàng)目 | 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 | 18 | 試運(yùn)行后暫停 |
3 | 伊泰煤炭間接液化項(xiàng)目 | 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 | 16 | 2009年投產(chǎn),負(fù)荷90%~110% |
4 | 潞安煤炭間接液化項(xiàng)目 | 山西長治 | 16 | 2009年投產(chǎn) |
5 | 兗礦榆林煤炭間接液化項(xiàng)目 | 陜西榆林 | 100 | 2015年投產(chǎn) |
二 | 煤制天然氣示范項(xiàng)目 | |||
1 | 大唐克旗煤制天然氣項(xiàng)目 | 內(nèi)蒙古克什克騰旗 | 40億m3/a | 2012年底一期13.3億m3/a建成投產(chǎn) |
2 | 慶華伊犁煤制天然氣項(xiàng)目 | 新疆伊犁 | 55億m3/a | 2012年底一期13.75億m3/a建成投產(chǎn) |
3 | 匯能鄂爾多斯煤制天然氣項(xiàng)目 | 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 | 16億m3/a | 一期4億m3/a建成投產(chǎn) |
三 | 煤制烯烴示范項(xiàng)目 | |||
1 | 神華包頭煤制烯烴項(xiàng)目 | 內(nèi)蒙古包頭 | 60 | 2010年投產(chǎn) |
2 | 神華寧煤煤制烯烴項(xiàng)目 | 寧夏,寧東 | 50 | 2011年投產(chǎn) |
3 | 大唐多倫煤制烯烴項(xiàng)目 | 內(nèi)蒙古多倫 | 46 | 2012年正式試生產(chǎn) |
4 | 中煤榆林煤制烯烴項(xiàng)目 | 陜西,榆林 | 60 | 2015 |
5 | 延長中煤煤制烯烴項(xiàng)目 | 陜西,榆林 | 60 | |
6 | 陜煤蒲城煤制烯烴項(xiàng)目 | 陜西,蒲城 | 68 | |
7 | 寧夏寶豐煤制烯烴項(xiàng)目 | 寧夏,銀川 | 60 | 含部分焦?fàn)t氣原料甲醇 |
四 | 煤制乙二醇項(xiàng)目 | |||
1 | 通遼金煤化工煤制乙二醇項(xiàng)目 | 內(nèi)蒙古通遼 | 20 | 2009年投產(chǎn) |
2 | 河南永金濮陽煤化煤制乙二醇項(xiàng)目 | 河南濮陽 | 20 | 2012年投產(chǎn) |
3 | 河南永金安陽煤化煤制乙二醇項(xiàng)目 | 河南安陽 | 20 | 2012年投產(chǎn) |
4 | 河南永金新鄉(xiāng)煤化煤制乙二醇項(xiàng)目 | 河南新鄉(xiāng) | 20 | 2012年投產(chǎn) |
5 | 山東華魯恒升煤制乙二醇項(xiàng)目 | 山東德州 | 5 | 2012年投產(chǎn) |
6 | 新疆天業(yè)乙二醇項(xiàng)目 | 新疆石河子 | 2×5+2×7.5 | 電石尾氣、煤為原料,一期2013年投產(chǎn),二期 2015年投產(chǎn) |
7 | 中石化湖北化肥煤制乙二醇項(xiàng)目 | 湖北枝江 | 20 | 2013年投產(chǎn) |
9 | 鄂爾多斯新杭能源煤制乙二醇項(xiàng)目 | 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 | 30 | 2015年投產(chǎn) |
1.2示范項(xiàng)目運(yùn)行水平不斷提高
通過優(yōu)化工藝技術(shù)、完善管理,我國煤制油、煤制烯烴示范項(xiàng)目運(yùn)行水平不斷提高,基本實(shí)現(xiàn)長周期、滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行,能耗指標(biāo)和環(huán)保水平不斷提高。以神華煤直接液化項(xiàng)目為例,近3a來裝置負(fù)荷保持在80%以上,單位產(chǎn)品綜合能耗由2.12t標(biāo)煤降低到1.69t標(biāo)煤,水耗由設(shè)計值10t降到6t以下。伊泰16萬t/a間接液化項(xiàng)目連續(xù)運(yùn)行6a,裝置負(fù)荷一直保持在90%~110%,單位產(chǎn)品綜合能耗3.62t標(biāo)煤,水耗12.8t。神華包頭煤制烯烴項(xiàng)目連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行5a,年均負(fù)荷率90%以上,單位產(chǎn)品綜合能耗由設(shè)計值5.88t標(biāo)煤下降到5.5t標(biāo)煤,水耗由36.53t降低到30t以下。大唐克旗、新疆慶華、內(nèi)蒙古匯能等煤制天然氣示范項(xiàng)目經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)改造,裝置運(yùn)行時間和負(fù)荷也正在不斷提高。
1.3自主技術(shù)裝備得到廣泛應(yīng)用
經(jīng)過“十二五”期間的發(fā)展,我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和裝備水平進(jìn)一步提高,整體處于世界先進(jìn)水平。一是自主煤氣化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。多噴嘴對置式水煤漿氣化、航天粉煤加壓氣化、水煤漿水冷壁清華爐煤氣化技術(shù)等自主氣化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用;二是先進(jìn)合成技術(shù)取得重大突破。自主開發(fā)的煤直接液化、間接液化技術(shù)、煤經(jīng)甲醇制烯烴技術(shù)和煤制乙二醇技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,流化床甲醇制芳烴技術(shù)完成中試,為后續(xù)工業(yè)化提供了工程依據(jù);三是大型空分、超高壓固體輸送泵、高壓漿液泵、耐腐蝕泵、低溫泵、排渣閥、高差壓減壓閥、低溫閥等關(guān)鍵裝備實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化?傊覈呀(jīng)開發(fā)出以煤為原料生產(chǎn)油氣等能源產(chǎn)品和烯烴、乙二醇等石化基礎(chǔ)原料的工業(yè)化技術(shù),為實(shí)現(xiàn)石化原料多元化開辟了一條新路。
1.4帶動資源地區(qū)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展
現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)具有資源、技術(shù)、資金、人才密集等特點(diǎn),工業(yè)增加值是煤炭直接銷售的4~15倍。“十二五”期間,我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)累計總投資約3500億元,年度可實(shí)現(xiàn)利稅達(dá)100億元以上,直接創(chuàng)造5萬個以上的就業(yè)崗位,間接創(chuàng)造幾十萬個就業(yè)崗位,為農(nóng)村和小城鎮(zhèn)創(chuàng)造了大量的就業(yè)機(jī)會,推動了裝備制造、基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)和相關(guān)服務(wù)業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,帶動了資源地區(qū)將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,拉動了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
1.5培養(yǎng)了一批骨干企業(yè)和人才隊(duì)伍
通過現(xiàn)代煤化工示范項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營,我國培養(yǎng)了以中科合成油、華東理工大學(xué)為代表的一批科研開發(fā)機(jī)構(gòu);形成了以天辰、五環(huán)和東華工程公司等為代表的一批設(shè)計建設(shè)隊(duì)伍;造就了以神華集團(tuán)、中國慶華集團(tuán)為代表的一批運(yùn)營管理企業(yè);帶動了以沈鼓集團(tuán)、杭氧為代表的一批裝備制造單位。相關(guān)從業(yè)人員超過10萬人,基本形成了專業(yè)齊全、相互配套、結(jié)構(gòu)合理的人才隊(duì)伍。
2存在問題
我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展已取得了一定成就,但在技術(shù)優(yōu)化、資源利用、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等方面仍然面臨一些問題。
2.1工藝技術(shù)尚需進(jìn)一步優(yōu)化
我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)自主核心技術(shù)和裝備的水平仍需提高,甲烷化等部分核心技術(shù)、關(guān)鍵裝備和材料仍依賴進(jìn)口。工藝流程和技術(shù)集成尚需優(yōu)化升級,裝置規(guī)模還需進(jìn)一步統(tǒng)籌協(xié)調(diào),有待形成典型的系列化規(guī)模。循環(huán)水、空分等裝置設(shè)計余量普遍偏大,增加了項(xiàng)目的投資、能耗和水耗,今后還需進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。環(huán)保技術(shù)進(jìn)步滯后于日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求,技術(shù)瓶頸導(dǎo)致環(huán)保問題突出。污水零排放所需的部分關(guān)鍵技術(shù)尚未工業(yè)化,濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶及雜鹽無害處理技術(shù)的實(shí)用性和長期安全性有待驗(yàn)證。資源綜合利用水平還有較大提升空間,節(jié)能節(jié)水技術(shù)還需提高,低位熱能、油灰渣等缺少高效利用方式。
2.2煤化工產(chǎn)業(yè)布局難度大
現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目單體規(guī)模大,煤炭資源、水資源需求量大,對項(xiàng)目所在地煤炭資源、水資源支撐條件要求高。然而我國煤炭資源與水資源逆向分布,中西部地區(qū)煤炭資源豐富,但水資源相對匱乏。行業(yè)內(nèi)外對于“運(yùn)煤”還是“運(yùn)水”存在較大爭議,煤化工產(chǎn)業(yè)布局難度大。
2.3環(huán)境保護(hù)和碳排放壓力大
現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目采用先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn),污染物和碳排放強(qiáng)度可以得到有效控制,但由于項(xiàng)目規(guī)模大,排放總量仍相對較大。在廢水方面,現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)廢水經(jīng)過技術(shù)處理后,可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放,但由于項(xiàng)目多建設(shè)在西部地區(qū),當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)脆弱,環(huán)境承載力差,沒有納污水體,廢水必須實(shí)現(xiàn)“零排放”。目前高濃鹽水存在處理費(fèi)用高和廢鹽如何再利用的問題,有機(jī)廢水的處理回收技術(shù)還需要更多的工程化驗(yàn)證。2015—2016年,蘇新能源煤制天然氣項(xiàng)目、浙能新天伊犁煤制天然氣項(xiàng)目、潞安長治煤制油項(xiàng)目的環(huán)評報告均經(jīng)歷了多次論證、反復(fù)修改和二次審批,充分顯示了有關(guān)政府環(huán)境部門對現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目環(huán)保問題的高度重視。
2.4盈利能力受能源價格影響大
現(xiàn)代煤化工以生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品為主。與石油化工路線相比,由于生產(chǎn)流程長、工藝相對復(fù)雜、單位投資強(qiáng)度大,固定成本在總成本中占比高,在油價較高、石油化工產(chǎn)品價位較高時,現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。而當(dāng)油價下行至50美元/桶以下,現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的成本優(yōu)勢將會遇到極大的挑戰(zhàn)。
3發(fā)展趨勢
現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)作為煤炭清潔高效利用的重要方式,仍需繼續(xù)開展升級示范,不斷提高技術(shù)水平和系統(tǒng)優(yōu)化集成水平,提高能源轉(zhuǎn)化效率,降低資源消耗和污染物排放,降低工程造價,通過技術(shù)創(chuàng)新和管理進(jìn)步提高產(chǎn)業(yè)競爭力,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。“十三五”期間,現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)要更加注重發(fā)展質(zhì)量和效益,不斷完善自主創(chuàng)新升級技術(shù),圍繞能效、環(huán)保、節(jié)水及技術(shù)裝備自主化等內(nèi)容開展產(chǎn)業(yè)化升級示范工程,通過技術(shù)升級、精細(xì)化生產(chǎn)管理等措施,以應(yīng)對低油價帶來的效益沖擊。“十三五”期間,我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)如下。
3.1扎實(shí)做好已投產(chǎn)的示范工程達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)
神華鄂爾多斯煤炭直接液化項(xiàng)目,大唐克旗、慶華伊犁和內(nèi)蒙古匯能煤制天然氣項(xiàng)目,大唐多倫煤制烯烴項(xiàng)目等將繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化,消除設(shè)備和工藝瓶頸,探索示范工程的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律,盡快實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)、達(dá)標(biāo),并使示范工程早日達(dá)到“安穩(wěn)長滿優(yōu)”。要適時進(jìn)行重大示范項(xiàng)目工程標(biāo)定,將示范工程的物耗、能耗、水耗以及廢水、廢氣、固體廢棄物的排放量、產(chǎn)品質(zhì)量等主要指標(biāo)進(jìn)行總結(jié)和歸納,查找分析存在的問題,為后序項(xiàng)目建設(shè)提供借鑒和指導(dǎo)。
3.2適時推進(jìn)升級示范工程的有序建設(shè)
(1)煤炭直接液化。在總結(jié)神華鄂爾多斯一期工程運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,適時開工建設(shè)二期和三期工程,重點(diǎn)示范煤直接液化的技術(shù)升級,并對一期工程進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。
(2)煤炭間接液化。在總結(jié)伊泰、潞安、神華16~18萬t/a和兗礦100萬t/a項(xiàng)目運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,完成神華寧東400萬t/a煤炭間接液化項(xiàng)目、潞安長治100萬t/a煤炭間接液化項(xiàng)目的建設(shè)和投產(chǎn)。其它煤炭間接液化項(xiàng)目將穩(wěn)步開展前期工作,隨油價走勢擇機(jī)建設(shè)。煤炭間接液化項(xiàng)目發(fā)展重點(diǎn):示范高溫鐵基漿態(tài)床費(fèi)托合成、高溫鈷基漿態(tài)床費(fèi)托合成、費(fèi)托合成反應(yīng)熱回收利用、費(fèi)托合成水處理、費(fèi)托合成油精制和特殊產(chǎn)品精細(xì)后加工、新型費(fèi)托合成催化劑生產(chǎn)與應(yīng)用、大型費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器設(shè)計與制造、煤分級液化及配套技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)百萬噸級裝置產(chǎn)業(yè)化和關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化。
(3)煤制天然氣。大唐阜新煤制天然氣項(xiàng)目將進(jìn)行資產(chǎn)重組后,擇機(jī)開工建設(shè);浙能新天伊犁煤制天然氣項(xiàng)目將抓緊完成前期手續(xù),盡快啟動項(xiàng)目建設(shè);中海油大同、北控鄂爾多斯、蘇新能源等煤制天然氣項(xiàng)目,將有序開展前期工作。煤制天然氣項(xiàng)目的發(fā)展重點(diǎn):示范高壓固定床氣化、高效甲烷化催化劑、甲烷化反應(yīng)器設(shè)計優(yōu)化、高效凈化、高效酚氨回收、高效污水處理回用等技術(shù),并進(jìn)行煤氣化技術(shù)組合和氣、電、化一體化多聯(lián)產(chǎn)以及大規(guī)模直供電、綜合調(diào)峰技術(shù)的應(yīng)用。
(4)煤制烯烴。中天合創(chuàng)鄂爾多斯、中國石化安徽淮北、青海大美格爾木等煤制烯烴升級示范項(xiàng)目將有序推進(jìn)。煤制烯烴的發(fā)展重點(diǎn):進(jìn)行氣化、凈化、甲醇合成等全流程系統(tǒng)優(yōu)化,形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的完整工藝包,提高大型裝置運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性;開展百萬噸級甲醇制烯烴工程技術(shù)示范,突破碳四回用反應(yīng)器大型化及雙反應(yīng)器能量耦合等技術(shù);建設(shè)清華大學(xué)流化床甲醇制丙烯技術(shù)(FMTP)工業(yè)化示范裝置;結(jié)合電石法聚氯乙烯改造,以煤制烯烴替代電石法聚氯乙烯,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),減少汞污染;示范煤制烯烴與整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)耦合技術(shù),提高全廠能源效率。
(5)煤制乙二醇。目前全國各地已建成的生產(chǎn)裝置已有約300萬t/a,在建的約200萬t/a。自新疆天業(yè)利用電石尾氣生產(chǎn)乙二醇成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來,全國各地新建乙二醇裝置較多。據(jù)不完全統(tǒng)計,規(guī)劃建設(shè)乙二醇生產(chǎn)裝置約500萬t/a。目前,我國每年進(jìn)口乙二醇不足1000萬t,按照此發(fā)展速度,勢必出現(xiàn)乙二醇產(chǎn)能過剩。“十三五”期間,在國際油價走勢尚不明朗的情況下,新建的乙二醇項(xiàng)目是否存在競爭力,還需要慎重探討、謹(jǐn)慎決策。
3.3大力提升裝備國產(chǎn)化能力
在重大示范工程中,開展投煤量2000~4000t/d的大型煤氣化爐和大型空分裝置國產(chǎn)化示范,重點(diǎn)突破大型甲醇合成塔、甲烷化反應(yīng)器、大型壓縮機(jī)、關(guān)鍵泵閥等裝備自主化瓶頸。
3.4大力提高清潔生產(chǎn)和碳利用水平
加強(qiáng)高濃度有機(jī)廢水和高濃鹽水等處理處置技術(shù)、固體廢物資源化和揮發(fā)性有機(jī)物污染控制技術(shù)的開發(fā)及示范,減少污染物的排放。積極探索CO2減排途徑,深入開展CO2驅(qū)油、驅(qū)氣示范。
3.5加快完善標(biāo)準(zhǔn)化工作體系
盡快制定科學(xué)的現(xiàn)代煤化工標(biāo)準(zhǔn)體系。積極開展標(biāo)準(zhǔn)化制、修訂工作,加快和提高標(biāo)準(zhǔn)的制、修訂數(shù)量及質(zhì)量,強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)與市場的關(guān)聯(lián)度。