煤化工：四面楚歌，如何脫困？

作者： 2015年11月17日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：
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延長石油集團靖邊45萬噸/年煤油共煉工業(yè)化裝置 　　受產(chǎn)能過剩、需求疲軟影響，近幾年，煤化工企業(yè)的日子每況愈下。尤其是去年以來國際石油價格的大幅下跌，極大地削弱了煤化工產(chǎn)品的成本優(yōu)勢。目前，除化肥、煤制

　　延長石油集團靖邊45萬噸/年煤油共煉工業(yè)化裝置
 
　　受產(chǎn)能過剩、需求疲軟影響，近幾年，煤化工企業(yè)的日子每況愈下。尤其是去年以來國際石油價格的大幅下跌，極大地削弱了煤化工產(chǎn)品的成本優(yōu)勢。目前，除化肥、煤制烯烴尚有一定盈利外，焦化、電石、電石法聚氯乙烯、甲醇、二甲醚、煤制油、煤制氣等均不同程度地出現(xiàn)虧損，有些甚至出現(xiàn)了行業(yè)性巨幅虧損。從長遠看，隨著環(huán)境約束的增大和碳稅啟征的臨近，具有高排碳特征的煤化工行業(yè)受到的沖擊將首當(dāng)其沖，成本增加、競爭力下降將在所難免。
 
　　那么，已經(jīng)四面楚歌的煤化工行業(yè)，如何才能走出當(dāng)前困局、規(guī)避未來束縛、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展呢？11月上旬，參加2015煤炭清潔高效開發(fā)與利用技術(shù)研計會的各位專家給出了建議。
 

　　中國工程院院士 倪維斗
 
　　發(fā)展超超臨界發(fā)電 搞好煤基多聯(lián)產(chǎn)
 
　　無論為了自身可持續(xù)發(fā)展，還是為承擔(dān)國際減排義務(wù)，中國都必須要控制二氧化碳排放。而減少二氧化碳排放最直接、最有效的辦法，就是大幅提高可再生能源比重，減少化石能源尤其是煤這種高碳能源的消耗。但無論是發(fā)達國家?guī)资甑慕?jīng)驗還是中國的實踐均表明：可再生能源在三五十年內(nèi)很難擔(dān)綱能源消費的主角，人類經(jīng)濟社會今后的發(fā)展主要還要依賴化石能源。尤其是中國這樣一個富煤貧油少氣的國家，至少在三五十年內(nèi)煤仍將是主要能源。但大量使用煤炭又的確會引發(fā)十分嚴(yán)重的環(huán)境問題，如何解決這一矛盾呢？我認為應(yīng)該從以下三方面尋求突破：
 
　　一是加快發(fā)展燃煤超超臨界蒸汽發(fā)電。首先，電是最清潔、最高效、最便于配送和輸運、最便于分布式應(yīng)用、最易于和其他能源協(xié)同、最易于控制和高度智能化、最易于和信息技術(shù)高度融合的二次能源，其需求量伴隨著社會的進步和人民生活水平的提高持續(xù)增加；其次，先進的超超臨界發(fā)電技術(shù)能夠真正實現(xiàn)煤炭的高效清潔利用；再次，目前中國電煤占煤炭消費總量的比重僅50%左右，遠低于發(fā)達國家普遍80%以上的水平，與美國98%的占比相差甚遠，具有較大的增長空間。一旦該技術(shù)得到普及，不僅能大幅減少電力行業(yè)的排放和對大氣環(huán)境的影響，還將顯著降低我國發(fā)電行業(yè)的總體成本，為電價下調(diào)打開空間，降低各行業(yè)尤其老百姓的用電成本，刺激電力消費，加快城鄉(xiāng)電氣化進程。
 
　　二是積極開發(fā)IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng))研究與示范。IGCC把高效的燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與潔凈的煤氣化技術(shù)相結(jié)合，即煤→氣化→凈化（脫除灰、硫、氮，直接回收二氧化碳）→干凈的合成氣（一氧化碳+氫氣）→燃氣輪機發(fā)電→排放氣→余熱鍋爐→蒸汽→蒸汽輪機發(fā)電，因此，無論熱能利用效率還是污染物排放，尤其二氧化碳的排放，都顯著優(yōu)于常規(guī)電站，已經(jīng)成為世界主要發(fā)達國家研究的方向。但由于其單位裝機投資較大，經(jīng)濟性較差，目前無法推廣應(yīng)用。建議“十三五”期間，重點研究開發(fā)新技術(shù)，加快技術(shù)優(yōu)化集成，通過技術(shù)創(chuàng)新與工程創(chuàng)新，大幅降低IGCC的投資成本，為煤炭清潔高效經(jīng)濟利用探尋現(xiàn)實路徑。
 
　　三是重點發(fā)展煤基多聯(lián)產(chǎn)。煤基多聯(lián)產(chǎn)是將煤化工、IGCC、城市熱/電/冷聯(lián)供等高度集成耦合，是一個跨行業(yè)的系統(tǒng)工程，能夠?qū)崿F(xiàn)能量流、物質(zhì)流的總體優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)碳氫比的合理優(yōu)化利用、熱量與壓力的梯級利用，減少無謂的化學(xué)放熱與反復(fù)的升/降壓過程，最終實現(xiàn)物質(zhì)的充分利用。其產(chǎn)品包括電力、熱/冷氣、城市煤氣、液體燃料、氧氣、純凈二氧化碳和甲醇等化學(xué)品。還可通過對甲醇的深加工生產(chǎn)更多、附加值更高的化學(xué)品，規(guī)避產(chǎn)品單一帶來的市場與經(jīng)營風(fēng)險。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的純凈二氧化碳，則可用作冷凍保鮮、保護焊、氣肥、碳酸飲料、可降解塑料、驅(qū)油等廣泛領(lǐng)域，或注入地下固化。煤基多聯(lián)產(chǎn)不僅能夠幫助企業(yè)增效提質(zhì)，擺脫環(huán)境魔咒，還可以在碳稅啟征后通過碳交易受益。
 

　　煤炭工業(yè)地下氣化工程研究中心主任 梁杰
 
　　布局煤地下氣化 解決煤化工瓶頸
 
　　煤地下氣化，就是將處于地下的煤炭進行有控制的燃燒并產(chǎn)生可燃氣體的過程。煤地下氣化主要由氣化平臺、進氣通道（通空氣或富氧空氣）、出氣通道（導(dǎo)出粗合成氣）、監(jiān)測控制，以及“三廢”地下處理與控制五大系統(tǒng)構(gòu)成。
 
　　中國煤地下氣化技術(shù)整體處于世界領(lǐng)先水平，現(xiàn)已在全國布局了十多個試驗示范點。其中，14萬立方米/日的安徽劉莊煤礦煤地下氣化試驗裝置、1萬噸/年山西昔陽煤地下氣化制合成氨試驗裝置均實現(xiàn)了連續(xù)2年以上運行，已經(jīng)具備了產(chǎn)業(yè)化推廣的基礎(chǔ)和條件。
 
　　“十三五”期間，國家將在“十二五”資助1億元的基礎(chǔ)上，繼續(xù)支持煤地下氣化技術(shù)的研究，并推動其工業(yè)化進程，將分別在新疆吐哈和內(nèi)蒙古建設(shè)100萬立方米/日和350萬立方米/日工業(yè)化示范項目，前者將配套IGCC系統(tǒng)，后者主要用于生產(chǎn)2萬立方米/日液化天然氣（LNG）和發(fā)電。目前，這兩個項目的可研報告均已經(jīng)通過評審，預(yù)計均可在2017年建成投運。
 
　　煤地下氣化技術(shù)不僅改變了煤炭開采方式，大幅壓縮傳統(tǒng)煤炭開采與輸運費用，還能使原本充當(dāng)煤礦殺手的瓦斯在地下變?yōu)橛行怏w，從而大幅降低了煤化工企業(yè)的用煤成本（包括采購、裝卸與運輸成本）。加之可對褐煤、煙煤、無煙煤、高硫煤實施地下氣化，使化工用煤范圍進一步擴大。更為重要的是，氣化廢渣、廢水、硫化物、氮氧化經(jīng)處理后能夠就近填充于采空區(qū)，極大地緩解了地面氣化令人頭痛的“三廢”問題。
 
　　另外，由于煤與油大多伴生賦存，在油田附近搞煤地下氣化并與化工裝置配套，所產(chǎn)生的純凈二氧化碳可直接用于驅(qū)油，或注入地下堿性水、苦咸水中實現(xiàn)固化，從而使煤化工裝置免繳碳稅，并可通過碳交易和銷售二氧化碳受益，徹底擺脫成本高、環(huán)境約束大、效益差的桎梏。
 

　　中國工程院院士 金涌
 
　　首推煤炭分質(zhì)利用 形成煤電化一體化
 
　　煤的高效清潔轉(zhuǎn)化首推煤炭分質(zhì)利用，因為其通過最低的能量消耗，將煤分解為清潔高熱量的焦炭、煤氣和焦油。煤氣既可燃氣發(fā)電，又可生產(chǎn)諸多化工產(chǎn)品；焦油不僅能生產(chǎn)清潔油品，并進一步加工為航油、基礎(chǔ)油、高級潤滑油，還可與氫氣在等離子體中反應(yīng)生產(chǎn)需求巨大、附加值較高的乙炔；焦炭則可替代民用和工業(yè)窯爐領(lǐng)域大量使用的原煤，大幅減少這兩大排放最嚴(yán)重領(lǐng)域?qū)Υ髿猸h(huán)境的影響。若將煤炭分質(zhì)利用與IGCC、DMTO（甲醇制烯烴）、MTA（甲醇制芳烴）、DMMn（聚甲氧基二甲醚）等耦合，形成煤電化一體化發(fā)展模式，則單位能耗會大幅下降，還能在未來電動車普及時，從電力增長中受益。
 
　　從需求方看，我國石油制烯烴產(chǎn)能嚴(yán)重不足，年進口量上千萬噸；PX進口量在2020年、2025年將高達1200萬噸和1500萬噸。DMMn的市場空間更大，目前，柴油十六烷值普遍只有45~49，燃燒的不完全不僅增加了汽車油耗和消費者負擔(dān)，還會排放大量黑煙，引發(fā)霧霾等環(huán)境問題。但若向柴油中加入20%的DMMn，其十六烷值即可提高至54~58，凝點低于-20℃，變得更加清潔高效。中國每年消耗的柴油超過1.6億噸，按20%添加，年需DMMn超過3000萬噸。按1.2~1.3噸甲醇生產(chǎn)1噸DMMn計算，其成本不足柴油售價的一半，具有較強的競爭力和較高好的盈利能力。因此，在石油價格下跌導(dǎo)致煤化工前景難以預(yù)測的情況下，以煤分質(zhì)利用為龍頭，耦合IGCC和DMTO、MTP、MTA、DMMn無疑是穩(wěn)妥和明智之舉。
 

　　陜煤化集團副總經(jīng)理、國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室主任 尚建選
 
　　煤炭分質(zhì)利用 技術(shù)成果顯著
 
　　煤炭的物理特性和化學(xué)結(jié)構(gòu)都決定了只有分質(zhì)利用，才能用最小的能源消耗取得最大效益，實現(xiàn)煤的高效轉(zhuǎn)化利用。
 
　　依托國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室，陜煤化集團已經(jīng)探索出一條煤炭高效綠色開采與分質(zhì)利用的途徑，提出了以煤為龍頭、熱解技術(shù)為核心，由煤的四級分質(zhì)轉(zhuǎn)化與現(xiàn)代煤化工技術(shù)耦合集成的低階煤綠色高效開采與分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化路線，取得了一系列重大技術(shù)成果。
 
　　其中，氣化—低階煤熱解一體化技術(shù)、低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無煙煤技術(shù)已經(jīng)通過鑒定；塊煤干餾中低溫煤焦油制取清潔燃料技術(shù)、煤焦油全餾分加氫多產(chǎn)中間餾分油成套工業(yè)化技術(shù)實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用；60萬噸/年固體熱載體移動床熱解、50萬噸/年熱解氣載體移動床熱解、5萬噸/年固體熱載體流化床快速熱解、萬噸級氣體熱載體輸送床快速熱解年內(nèi)有望取得階段性試驗成果；100萬噸/年氣化—低階煤熱解一體化示范裝置、60萬噸/年低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無煙煤示范裝置正在編制工藝包。
 
　　業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱解半焦的出路問題，已經(jīng)完成了干焦粉氣化試驗、水焦?jié){氣化試驗、流化床鍋爐半焦燃燒試驗、干焦粉鍋爐燃燒試驗，以及工業(yè)爐和民用爐灶半焦燃燒試驗；正在進行半焦氣化、發(fā)電、高爐噴吹、工業(yè)鍋爐工業(yè)化應(yīng)用示范。
 
　　“十三五”期間，陜煤化將在陜北能源化工基地規(guī)劃建設(shè)億噸級煤炭分質(zhì)高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)示范產(chǎn)業(yè)園。該項目將充分利用陜煤化集團自主創(chuàng)新的煤熱解、煤焦油加氫、石腦油—甲醇耦合制二甲苯、甲醇制烯烴等一系列工藝和環(huán)保技術(shù)，通過煤的分質(zhì)轉(zhuǎn)化和梯級利用，實現(xiàn)高效多聯(lián)產(chǎn)。即根據(jù)煤的不同粒度，采用相應(yīng)的熱解技術(shù)進行分質(zhì)轉(zhuǎn)化為熱解氣、煤焦油和半焦，再與DMTO、費托合成、MEG、石腦油—甲醇耦合制芳烴等工藝技術(shù)耦合，生產(chǎn)電力、高品質(zhì)汽柴油、特種油品、LNG、LPG等高效清潔能源和PP、PE、PBS、橡膠、可降解塑料、精酚、吡啶等化工產(chǎn)品。項目用水來自礦井疏干水，有機廢水用于水焦?jié){制備，高鹽廢水經(jīng)離子交換處理注入鹽井開采鹵水；系統(tǒng)產(chǎn)生的二氧化碳注入附近的煤炭采空區(qū)封存，最終打造一個循環(huán)經(jīng)濟特色明顯、充分體現(xiàn)煤分質(zhì)高效清潔轉(zhuǎn)化的世界級煤分質(zhì)利用示范基地，助推陜煤化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化，實現(xiàn)健康、綠色可持續(xù)發(fā)展。
 

　　國家發(fā)改委能源研究所研究員 姜克雋
 
　　抓緊實施IGCC和CCUS 果斷放棄煤制燃料
 
　　中國承諾2030年二氧化碳排放達到峰值，今后將全力提升天然氣、核能、可再生能源的比重。即便暫時離不開煤炭資源，也應(yīng)通過IGCC和CCUS（碳捕獲、利用與封存）最大限度地減少碳減排壓力。雖然IGCC和CCUS成本較高，但如果將其納入可持續(xù)發(fā)展和碳減排這一戰(zhàn)略框架內(nèi)考慮，則根本不是問題。因為國家只要給予相關(guān)項目一定的補貼或政策優(yōu)惠，高成本的問題就可暫時緩解，而后再通過技術(shù)進步并綜合考慮環(huán)境與碳排放的損失與收益。建議毫不動搖地抓緊推動IGCC和CCUS的研發(fā)與工業(yè)化進程，使其盡快成為煤炭高效轉(zhuǎn)化和碳減排的實用技術(shù)。
 
　　我堅決反對煤制燃料（包括煤制天然氣和煤制油）。根據(jù)模型推導(dǎo)，2025年，全球石油消費量將達到峰值；2030年，中國石油消費量將達到峰值。屆時，中國的城市軌道交通將十分發(fā)達，小轎車將全部改用純電動車，現(xiàn)有的煉油裝置都需尋找出路，煤制油又有什么前景？況且，隨著世界能源結(jié)構(gòu)的變化，國際石油價格將長期保持低位運行，超過80美元/桶的高油價將永遠成為歷史。這種情況下，投資強度大、綜合成本高、又面臨水資源與碳減排約束的煤制油項目，其風(fēng)險將與日俱增。煤制天然氣的前景更差，除了技術(shù)與環(huán)境制約，作為二次能源的利用效率還不如煤超超臨界發(fā)電，產(chǎn)品全生命周期對環(huán)境的影響卻顯著大于煤超超臨界發(fā)電，無論從經(jīng)濟性和環(huán)保性考慮，都是不劃算的。
 

　　陜西煤業(yè)化工集團有限公司董事長 楊照乾
 
　　注重技術(shù)創(chuàng)新 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟
 
　　煤化工企業(yè)之所以陷入困局，除了經(jīng)濟增長乏力、需求下降外，缺少差異化產(chǎn)品是重要原因。為什么沒有差異化產(chǎn)品？因為不注重技術(shù)創(chuàng)新，沒有掌握基礎(chǔ)性、前瞻性的核心技術(shù)。
 
　　以前我們提到技術(shù)創(chuàng)新，習(xí)慣于引進消化吸收再創(chuàng)新。而今，中國的許多技術(shù)與發(fā)達國家差距縮小，有些技術(shù)達到世界先進水平，有些技術(shù)國際領(lǐng)先，此時再想引進消化吸收再創(chuàng)新困難很大：一方面，國外不會再痛快地給我們技術(shù)；另一方面，他們也沒有更多先進技術(shù)給我們。唯一的辦法，就是俯下身子，搞基礎(chǔ)研究，搞技術(shù)創(chuàng)新，搞新產(chǎn)品開發(fā)。
 
　　這一點，陜煤化頗有體會，也取得了一些成果。多年來，我們始終把科技創(chuàng)新放在十分重要的位置。“十二五”以來，我們每年的科技投入都占企業(yè)總收入的4%左右，先后建成煤炭綠色高效開采國家地方聯(lián)合共建工程研究中心、國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室、甲醇制烯烴國家工程實驗室、煤制化學(xué)品國家地方聯(lián)合共建研究中心等4個國家級技術(shù)研發(fā)或工程中心，以及5個省級研究中心、7個省級企業(yè)技術(shù)中心、2個省創(chuàng)新型企業(yè)和4個省創(chuàng)新型試點企業(yè)，取得了一系列重大技術(shù)的突破。
 
　　我們與中科院大聯(lián)化物所等單位聯(lián)合開發(fā)的DMTO、DMTO-Ⅱ等國際領(lǐng)先的工業(yè)化技術(shù)，現(xiàn)已對外許可20套；自主開發(fā)的塊煤干餾中低溫煤焦油制取清潔燃料技術(shù)、煤焦油全餾分加氫多產(chǎn)中間餾分油成套工業(yè)化（FTH）技術(shù)已經(jīng)建成數(shù)套工業(yè)化裝置；自主開發(fā)的煤焦油制芳烴及特種油品（FTH-Ⅱ)、甲醇甲苯耦合制芳烴（TMTA）、甲醇制丁烯聯(lián)產(chǎn)丙烯（CMTX）等工業(yè)化技術(shù)將陸續(xù)進入工業(yè)化示范應(yīng)用。依托國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室開展的煤分質(zhì)開采與利用研究，同樣已經(jīng)開花結(jié)果——目前，有2項粉煤熱解技術(shù)通過了科技成果鑒定，4項先進的煤熱解核心技術(shù)取得重大突破，2項煤焦油深加工技術(shù)實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。另有14項安全高效的煤炭開采技術(shù)由陜煤化提出、實踐、總結(jié)果并推廣應(yīng)用，9項先進采煤技術(shù)正在開發(fā)中。
 
　　陜煤化集團十多年的發(fā)展與實踐證明，只有堅持不懈地技術(shù)創(chuàng)新，企業(yè)才能獲得先進的工藝、差異化特色產(chǎn)品，才會有持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，也才能在激烈的市場競爭中取得較好效益。
 
　　還有煤化工的環(huán)境問題。我的體會是，環(huán)境問題是任何能源化工企業(yè)都無法繞過去的，你做得好，不僅不會受到約束，反而能夠從中受益；否則，就會變成壓力和束縛，甚至被淘汰出局。為實現(xiàn)企業(yè)與環(huán)境生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展，陜煤化始終堅持循環(huán)經(jīng)濟理念布局新項目，升級老企業(yè)。
 
　　在榆林，我們構(gòu)建起塊煤—蘭炭—電石—尾氣發(fā)電—乙炔—聚氯乙烯—電石渣水泥；塊煤—蘭炭—煤氣制氫/尾氣發(fā)電—煤焦油加工的分質(zhì)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈。在黃陵礦區(qū)，我們建成煤炭采選—精煤焦化—矸石發(fā)電—灰渣建材循環(huán)經(jīng)濟多聯(lián)產(chǎn)示范園區(qū)。在彬長礦區(qū)，我們建成大佛寺這一全國唯一瓦斯零排放礦區(qū)，研制出乏風(fēng)瓦斯發(fā)電技術(shù)，累計生產(chǎn)LNG5000萬立方米，發(fā)電6億千瓦時。正在推動的項目實施后，僅彬長礦區(qū)就會有153億立方米煤層氣被分質(zhì)利用。
 
　　借助循環(huán)經(jīng)濟，我們不僅實現(xiàn)了傳統(tǒng)能源化工的轉(zhuǎn)型升級，還將昔日的“兩高一資”行業(yè)變?yōu)楣?jié)能減排與循環(huán)經(jīng)濟示范基地，在為陜煤化自身帶來安全環(huán)保經(jīng)濟與節(jié)能減排效益的同時，也為整個能源化工行業(yè)探索了經(jīng)濟與環(huán)境生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的現(xiàn)實路徑。
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