煤化工高水耗問題難解

作者： 2015年01月16日 來源： 瀏覽量：
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煤化工受到水耗制約，可以從兩個(gè)方面來理解。 　　 　　一方面，我國的產(chǎn)煤區(qū)通常處于缺水地區(qū)，或即使有水源也缺乏納污能力。我國昆侖山—秦嶺—大別山一線以北地區(qū)的煤炭資源占全國的90.13%，以南地區(qū)只占9.7%;
煤化工受到水耗制約，可以從兩個(gè)方面來理解。
　　
　　一方面，我國的產(chǎn)煤區(qū)通常處于缺水地區(qū)，或即使有水源也缺乏納污能力。我國昆侖山—秦嶺—大別山一線以北地區(qū)的煤炭資源占全國的90.13%，以南地區(qū)只占9.7%;而我國水資源分布也以昆侖山—秦嶺—大別山一線為界，以南水資源豐富，占78.6%，以北水資源短缺，只占21.4%。而一個(gè)30億立方米/年煤制天然氣企業(yè)需要耗新鮮水1500萬立方米/年;一個(gè)60萬噸/年煤制烯烴企業(yè)每年也需要至少1320萬立方米新鮮水，這對(duì)于缺水地區(qū)而言，是要擠占其他方面用水的。
　　
　　另一方面，如果制取同樣的化工產(chǎn)品，用石油化工工藝路線，會(huì)比煤化工的水耗低得多。以烯烴為例，石油化工用石腦油制乙烯，噸乙烯耗水量為6～7立方米/噸，而煤制乙烯則噸乙烯耗水量高達(dá)60立方米/噸(煤化工習(xí)慣按噸烯烴耗水算，為30立方米/噸烯烴，但其中乙烯和丙烯各占一半，故折算成乙烯要加倍)。
　　
　　當(dāng)然，有人會(huì)說，這兩種工藝沒有可比性。因?yàn)槊夯ひ悦簽樵?，首先要將煤氣化，然后再合成不同的化工產(chǎn)品，當(dāng)然能耗、水耗均會(huì)高一些。這一點(diǎn)我們應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，但是如果有數(shù)量級(jí)上的差異(煤化工路線比石油化工路線高10倍)，那就不僅是工藝路線本身的問題了。
　　
　　高水耗為何難以降下來?
　　
　　煤化工之所以戴上“高水耗”的帽子，一直取不下來，原因是多方面的，下面舉出幾個(gè)重要的原因。
　　
　　原因之一：示范項(xiàng)目為保工藝過關(guān)，犧牲了能耗和水耗的優(yōu)化要求。由于現(xiàn)代煤化工第一批大型工業(yè)化項(xiàng)目開發(fā)階段，最核心的要求是打通流程，順利拿到產(chǎn)品，而非節(jié)能節(jié)水，所以在公用工程配置上，只是盡量滿足工藝要求，談不上優(yōu)化。例如，某煤制烯烴廠設(shè)計(jì)時(shí)為了保證自主研發(fā)的核心MTO技術(shù)放大成功投產(chǎn)，各個(gè)配套技術(shù)均采用國外引進(jìn)的成熟技術(shù)：煤氣化用的GE水煤氣加壓氣化技術(shù)，凈化用林德公司的低壓甲醇洗技術(shù)，甲醇合成用戴維的甲醇合成技術(shù)，MTO是中科院大連化物所的專利技術(shù)，聚乙烯/聚丙烯是陶氏化學(xué)公司的UNIPOL技術(shù)。在這種拼盤的條件下，總體設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的公用工程系統(tǒng)處于被動(dòng)滿足各方面要求的境地，談不上優(yōu)化。
　　
　　原因之二：經(jīng)濟(jì)上煤化工由于原料便宜，盈利空間大，掩蓋了高能耗、高水耗的問題。以煤制烯烴為例，根據(jù)亞化咨詢發(fā)布的《煤制烯烴真實(shí)成本與盈利能力分析》報(bào)告，當(dāng)PE/PP市場(chǎng)現(xiàn)貨平均價(jià)格在11500元/噸以上時(shí)，對(duì)比用新疆準(zhǔn)東和淮南的煤制聚烯烴項(xiàng)目可以發(fā)現(xiàn)，由于準(zhǔn)東地處偏遠(yuǎn)，運(yùn)輸不便，因此其原料和能量成本最低，相應(yīng)的其增值稅額和運(yùn)費(fèi)也最高，但準(zhǔn)東仍然憑借極低的煤價(jià)擁有最高的利潤(rùn)空間——噸烯烴營業(yè)利潤(rùn)達(dá)4536元/噸;淮南雖然煤價(jià)最高，但在煤炭產(chǎn)能過剩的大背景下，也有2665元/噸的利潤(rùn)空間。也就是說，銷售價(jià)中的利潤(rùn)率高達(dá)23%～39%。試想，如果每噸化工產(chǎn)品的利潤(rùn)都如此豐厚，多消耗點(diǎn)能源和水的成本可以輕易消化，企業(yè)還有什么積極性來節(jié)能節(jié)水呢?
　　
　　原因之三：技術(shù)原因——設(shè)計(jì)院不掌握過程系統(tǒng)工程的水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)。我國設(shè)計(jì)院中確定新鮮水耗的這部分工作，是由工藝專業(yè)加上給排水專業(yè)來決定設(shè)計(jì)方案的。工藝人員首先想到的是：盡量使用空冷器，給排水人員提供的技術(shù)是“零排放”，而缺乏整體系統(tǒng)優(yōu)化的系統(tǒng)工程室。但從過程系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)看，這是一個(gè)水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化問題，需要全面分析構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)存在的潛力和優(yōu)化程度。
　　
　　我們都知道，我國的一項(xiàng)新技術(shù)從發(fā)明到工業(yè)實(shí)用要經(jīng)歷文獻(xiàn)發(fā)表—將文獻(xiàn)方法制作成計(jì)算機(jī)軟件—國外設(shè)計(jì)公司采用于設(shè)計(jì)—我國設(shè)計(jì)院開始采用等幾個(gè)步驟。這個(gè)步驟從頭到尾往往需要20年時(shí)間，也就是說在節(jié)能節(jié)水系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)方面，我國設(shè)計(jì)院采用的技術(shù)比學(xué)術(shù)界落后了20年;我們現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)，還停留在上世紀(jì)八九十年代學(xué)術(shù)界的水平上，即熱夾點(diǎn)技術(shù)。水夾點(diǎn)技術(shù)是上世紀(jì)末才發(fā)展起來的，我們發(fā)現(xiàn)從2005年以來國際上掀起水網(wǎng)絡(luò)研究的熱潮，每年都有幾十篇論文發(fā)表。這些成果往往先被較小型的咨詢公司所采用，設(shè)計(jì)公司則比較保守，采用得更晚一些。
　　
　　原因之四：煤化工行業(yè)與石油化工行業(yè)不同，十分分散，缺乏垂直領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)能節(jié)水監(jiān)督考核壓力。節(jié)能節(jié)水總體來說不是企業(yè)的經(jīng)濟(jì)行為，只靠經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)是不足以推動(dòng)的，政府及行政垂直推動(dòng)是必不可少的動(dòng)力。
　　
　　當(dāng)前，石油化工行業(yè)在節(jié)能節(jié)水上取得的成績(jī)，主要是靠中石化、中石油等大型國企領(lǐng)導(dǎo)，努力貫徹國務(wù)院節(jié)能節(jié)水的要求，對(duì)所屬企業(yè)大力提倡、嚴(yán)格考核的結(jié)果。在這里，全國大型煉油廠每月均需要上報(bào)噸油耗能耗水的運(yùn)行指標(biāo)，每年都按指標(biāo)好壞進(jìn)行排隊(duì)。中石化近年推行能效倍增計(jì)劃，中石油也在推行煉化能量系統(tǒng)優(yōu)化重大科技專項(xiàng)，每年均有數(shù)億元節(jié)能節(jié)水專款資金投入。此外，石化企業(yè)還在信息化建設(shè)中實(shí)施能量管理系統(tǒng)EMS，使得總部可以對(duì)全國煉油化工企業(yè)的能耗水耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
　　
　　相較之下，我國煤化工企業(yè)高度分散，構(gòu)成復(fù)雜，有大型國營央企，如神華集團(tuán)、大唐能源化工等;有地方國營企業(yè)，如陜西延長(zhǎng)集團(tuán)、內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)、山東兗礦集團(tuán)等;有民營公司，如中國慶華集團(tuán)等。對(duì)于這些企業(yè)，誰來監(jiān)督考核?缺乏統(tǒng)一的行業(yè)組織領(lǐng)導(dǎo)。如果煤化工節(jié)能節(jié)水完全由市場(chǎng)自由競(jìng)爭(zhēng)來推動(dòng)，那就只能憑各企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的自覺了。
　　
　　煤化工并不必然高水耗
　　
　　惠生工程（中國）有限公司技術(shù)總監(jiān)李延生認(rèn)為，通過改良工藝技術(shù)，如應(yīng)用煤制甲醇工藝成套節(jié)能降耗技術(shù)，可以有效降低煤制甲醇項(xiàng)目的水耗。他說，該技術(shù)的核心是甲醇熱泵精餾技術(shù)。熱泵精餾工藝不設(shè)加壓塔，直接壓縮精餾塔（常壓）塔頂精甲醇?xì)怏w，提高塔頂精甲醇?xì)怏w的壓力和冷凝溫度，作為精餾塔塔釜再沸器或中間再沸器的熱源，從而極大節(jié)省了塔釜熱公用工程和塔頂冷公用工程消耗。以年產(chǎn)45萬噸甲醇的煤制甲醇裝置為例，與典型的甲醇雙效精餾、水冷余熱發(fā)電工藝相比，采用煤制甲醇工藝成套節(jié)能降耗技術(shù)，噸甲醇的水耗能降低30%，每年可以節(jié)水167萬噸。
　　
　　據(jù)了解，我國煤炭資源與水資源呈逆向分布，主要蘊(yùn)藏在水資源短缺地區(qū)。其中，只有新疆、云南、貴州地區(qū)的人均水資源可以達(dá)到全國平均水平，其余主要煤產(chǎn)業(yè)區(qū)人均水資源只有全國平均的1/4~1/2。然而，大部分煤化工項(xiàng)目都屬于高耗水項(xiàng)目。有數(shù)據(jù)顯示，煤制甲醇的噸產(chǎn)品耗水量為6~17噸，煤制烯烴的噸產(chǎn)品耗水量為22~32噸，煤制油噸產(chǎn)品耗水量通常都在15~20噸。一個(gè)年產(chǎn)300萬噸的煤制油項(xiàng)目年用水量約為6000萬噸，相當(dāng)于十幾萬人口的水資源占有量。不少業(yè)內(nèi)專家表示，規(guī)劃的“十二五”煤化工項(xiàng)目能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期，不在于資金、煤資源和企業(yè)的投資熱情，而在于水，這些項(xiàng)目每年需要上億噸的水。
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