煤化工是否能摘掉“水化工”的帽子

作者： 2015年10月26日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：
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近年來業(yè)內(nèi)人士有一種說法：煤化工就是水化工。這種說法有一定道理。為什么呢?我們可以從以下兩個(gè)現(xiàn)實(shí)問題看出水對(duì)煤化工的重大意義：首先，現(xiàn)代煤化工各種大型工業(yè)示范裝置“十二五”規(guī)劃期間陸續(xù)投產(chǎn)，在打通工藝
　　近年來業(yè)內(nèi)人士有一種說法：煤化工就是水化工。這種說法有一定道理。為什么呢?我們可以從以下兩個(gè)現(xiàn)實(shí)問題看出水對(duì)煤化工的重大意義：首先，現(xiàn)代煤化工各種大型工業(yè)示范裝置“十二五”規(guī)劃期間陸續(xù)投產(chǎn)，在打通工藝路線拿到產(chǎn)品方面大多獲得成功，一批技術(shù)裝置成為煤化工產(chǎn)業(yè)翹楚，但惟有水的問題沒有解決好。一是水耗降不下來，二是廢水處理沒有解決好。
 
　　其次，水的問題已經(jīng)成為發(fā)展煤化工的硬約束。近，無論是國(guó)家出臺(tái)的“水十條”，還是環(huán)保部設(shè)立的環(huán)評(píng)門檻，都對(duì)煤化工用水形成壓力甚至是一票否決，近幾個(gè)煤化工基本建設(shè)項(xiàng)目沒有批準(zhǔn)通過就是例證。
 
　　水耗為什么居高不下?
 
　　一是原料原因。說白了，就是煤便宜。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)石油價(jià)格100美元/桶時(shí)噸煤制烯烴營(yíng)業(yè)利潤(rùn)達(dá)2665～4536元。試想，每噸化工產(chǎn)品的利潤(rùn)如此豐厚，能耗和水耗高的成本就可以輕易消化，還用什么積極性去節(jié)水呢?
 
　　二是技術(shù)原因。工程設(shè)計(jì)中確定水耗部分的大都是由給排水專業(yè)設(shè)計(jì)的，工藝人員不掌握水系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)，而給排水人員又不完全掌握工藝，無法設(shè)計(jì)出水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化。
 
　　三是監(jiān)管原因?？傮w來說，只靠經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)是不足以推進(jìn)節(jié)水的，政府及行政領(lǐng)導(dǎo)垂直推進(jìn)是必不可少的動(dòng)力。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(guó)企貫徹國(guó)務(wù)院節(jié)能節(jié)水要求，對(duì)所屬企業(yè)嚴(yán)格考核的結(jié)果。煤化工行業(yè)十分分散，缺乏垂直領(lǐng)導(dǎo)的節(jié)水監(jiān)督考核壓力。
 
　　四是示范原因。由于現(xiàn)代煤化工第一批大型工業(yè)化開發(fā)階段，核心要求首先是打通流程，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?？梢哉f，示范項(xiàng)目為保工藝過關(guān)，暫時(shí)犧牲了能耗和水耗優(yōu)化要求。
　　以甲醇為例。天然氣制甲醇完全沒有煤裂解造氣的工藝過程，似乎應(yīng)比煤制甲醇耗能耗水都低很多。而且煤制甲醇是傳統(tǒng)工藝，規(guī)模也小，所以開始時(shí)噸甲醇水耗高達(dá)25噸，比天然氣原料的甲醇耗水(約10噸)高得多。但隨著工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)操作逐步成熟優(yōu)化，煤制甲醇水耗逐步下降到17噸/噸。到2008年新一代煤化工裝置投產(chǎn)，水耗降到12噸/噸。2012年，180萬噸甲醇裝置投產(chǎn)，水耗降到了6.99噸/噸，與天然氣制甲醇的耗水差不多。
 
　　從這個(gè)例子可以看出，煤化工的水耗是完全可以降下來的。
 
　　其實(shí)，從上世紀(jì)80年代起，過程系統(tǒng)工程學(xué)界就開始研究化工企業(yè)的節(jié)能節(jié)水集成優(yōu)化方法。英國(guó)Linnhoff提出熱夾點(diǎn)技術(shù)，在煉油化工廠節(jié)能取得顯著效果。1994年Wang和Smith發(fā)表了的廢水小化觀點(diǎn)，提出了直接計(jì)算小新鮮水用量的目標(biāo)值(即小值)方法。后來科學(xué)家又開發(fā)出數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，采用超結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上來尋求新鮮水用量小化的優(yōu)化解。與此同時(shí)，在工業(yè)上的實(shí)際應(yīng)用也蓬勃展開，并取得顯著效益。本世紀(jì)初，過程系統(tǒng)工程方法在我國(guó)化工煉油行業(yè)推廣應(yīng)用以來，已形成一套企業(yè)節(jié)水減排的過程系統(tǒng)工程方法。
 
　　從2004年6月開始，中國(guó)石化股份有限公司內(nèi)部32個(gè)企業(yè)有計(jì)劃、有系統(tǒng)地開展推廣水夾點(diǎn)節(jié)水減排技術(shù)。促使中石化煉油噸水耗從2001年的平均1.8噸下降至2004年的1.15噸，到2012年降到0.55噸，接近國(guó)際先進(jìn)水平的0.50噸，下降了3倍。中國(guó)石油天然氣股份有限公司于2004年制訂《煉化企業(yè)節(jié)水減排優(yōu)化方案的制訂和實(shí)施》企業(yè)規(guī)范，推廣應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，煉油噸水耗從2005年的1.14噸下降至2012年的0.60噸。
 
　　我們?cè)?jīng)將這套在石油化工企業(yè)成熟采用的方法，對(duì)某大型煤制烯烴企業(yè)進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)煤化工企業(yè)節(jié)水潛力巨大。如果按照水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的思路進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)改造，實(shí)施十幾項(xiàng)技術(shù)措施，可以將總體新鮮水消耗下降63%，噸烯烴耗水有可能從原設(shè)計(jì)的32噸下降到10噸以下。這當(dāng)然需要相應(yīng)的技術(shù)改造投資。經(jīng)過粗略計(jì)算，所需要投資費(fèi)用的靜態(tài)投資回收期約2.6年，所以也是合理的。
 
　　以上的例證是要說明：噸產(chǎn)品耗水量成倍下降的潛力和技術(shù)是存在的，問題不是可能不可能，而是想干不想干的問題。
 
　　“水十條”的發(fā)布，意味著工業(yè)節(jié)水減排進(jìn)入一個(gè)新時(shí)期。不論從全面系統(tǒng)方面，還是決心力度方面，均是空前的，對(duì)于煤化工行業(yè)的發(fā)展必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。當(dāng)前煤化工行業(yè)的節(jié)水減排形勢(shì)，很像十幾年前的石油化工行業(yè)一樣，有很大的潛力。大力推廣應(yīng)用過程系統(tǒng)工程方法，是將潛力挖掘出來變成現(xiàn)實(shí)的有效途徑。
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