“定制”煤化工

阅读提示 我国不仅石油短缺，主要的石油化工产品也严重短缺。国外很少做煤化工，我国10年之内已经成了煤化工的技术高地。发展煤化工，和国外的石油化工、天然气化工竞争，最终满足我国对石化产品的需求，这是一个机会。除了经济风险，发展新型煤化工一定要注意几个问题，一是外部条件，二是节能减排，三是煤气化技术选择。

煤化工的利弊之争一直存在。

一方面，中国需要煤化工弥补石油石化产品的不足；另一方面，逢煤必化、一拥而上的势头，确实存在资源和资金浪费的隐忧。另外，煤化工耗水问题和对环境的影响，也让人们对很多项目的可行性进行质疑。

真正从事煤化工研究的专家似乎并不太热衷上述争论，更关注的是什么样的煤化工项目能行得通。

处在竞争和互动关系中

“我们应该有更广的视野，做煤化工，要知道有很强的竞争对手。”在10月举行的中国煤炭清洁高效转化发展高峰论坛上，中国工程院院士、清华大学教授金涌如是说。

金涌说的对手，指的是传统的石油化工和新兴的天然气化工。含碳能源主要用于三方面：工业与民用燃料、运输液体燃料、石化原料。

“石油是主要的化工原料，天然气、煤炭、生物质能都可以作为化工原料，替代一部分石油。我们做煤化工，必须知道邻近这些能源的状态，和我们之间是怎样一个竞争和互动关系。”金涌说。

金涌表示，煤炭、石油、天然气逐渐三分天下。目前，世界石油产量基本稳定，但是好的油，像大庆产的高品质油已经越来越少了，主要炼劣质油。世界石油化工行业产值年增长率约为20%，在石化行业中，石油还是主力，但是炼油的人已经有危机感。

有危机感的一个重要原因是，以乙烷为原料的乙烯比以石脑油为原料的乙烯更有竞争力。美国、中东地区发现了很多乙烷，乙烷脱氢后可以得到乙烯，成本较低。美国和中东地区以乙烷为原料的乙烯所占的比率已经很高了，而中国、日本、韩国生产乙烯的原料主要还是石脑油。

“天然气化工是非常有前途的，主要是投资少、附加值高、污染少，可惜中国天然气非常缺乏。”金涌说，天然气的介入使化工产品成本大大降低，美国页岩气的大量产出对美国经济发展起了很大的作用。

“做煤化工，要考虑与石油化工竞争的问题。煤化工是代替石油化工的，按理讲，煤化工企业生产的产品，都可以以石油或天然气为原料生产。”石油和化学工业规划院院长顾宗勤说，“在石油价格低迷时，煤化工的优越性体现不出来。现在，国际油价为每桶100美元左右，今后石油价格走势如何，难以预测。所以，新上或扩建煤化工项目时，要做好这方面的准备，要计算石油价格达到多少时，煤化工项目可以维持。”

顾宗勤认为，国际油价为每桶70美元至80美元时，煤化工项目可以维持。金涌的判断与此基本相似，国际油价高于每桶70美元、煤价为每吨五六百块钱时，煤化工项目能赚钱。

中国发展煤化工的空间

“2012年，我国石油化学行业进口额为4600亿美元，出口额为1700亿美元，贸易逆差为2900亿美元，是所有工业行业中贸易逆差最大的。”顾宗勤说，石油石化行业巨大的贸易逆差，主要来自石油、天然气和石化产品的进口。

2012年，我国石油产量为2.07亿吨，进口量为2.71亿吨，对外依存度为56.4%，石油进口额达到2200亿美元。顾宗勤预测，到2020年，我国石油消费量将达到5亿吨，对外依存度超过60%。

乙烯是石化行业最重要的基础产品，乙烯产量经常用来衡量一个国家的化工行业发展水平。有了乙烯，可以生产很多其他的化工产品，而且附加值很高。

据顾宗勤介绍，2012年，我国乙烯产量为1514万吨，表观消费量为1656万吨，当量消费量为3190万吨，当量自给率为47.5%。当量消费量，是指乙烯下游产品全部折算成乙烯的量。

除乙烯外，我国其他石化行业基础产品同样短缺。2012年，我国丙烯产量为1500万吨，自给率为63%；PX（二甲苯）产量为715万吨，自给率为56%；以PX为原料的PTA（1，4—苯二甲酸）自给率为79%；乙二醇产量为374万吨，自给率为27.5%。

“前几年，PX项目纯粹被妖魔化，其实技术上没问题。现在，PX、PTA二者加起来每年产量为1000多万吨，非常缺乏。”顾宗勤说。

这就意味着，我国不仅石油短缺，主要的石油化工产品也严重短缺。

近年来，我国天然气产量和消费量年均增长10%以上，供需矛盾突出。

2012年，我国天然气产量为1077亿立方米，进口量为428亿立方米，出口量为30亿立方米（主要是满足香港的需求），表观消费量为1475亿立方米，天然气进口额为161.8亿美元。

日前，国家发改委连发文件，要求有序推进“煤改气”，正是因为天然气供需矛盾突出。

不同地区的天然气价格差异很大，因为运输不便利、成本高。“在工业油气田附近，天然气价格较低。管道输送到末端，价格就很高了，做工业原料就不划算了，只好做民用燃料。液化天然气要求温度很低，成本很高。所以，天然气化工只在原产地比较划算。”金涌说。

这等于基本堵死了大量进口天然气发展化工的路。

“在这种特殊的条件下，中国要发展煤化工了。”金涌说，“要知道煤不是碳，是碳氢化合物，碳氢比是1︰0.8，1个碳原子还有0.8个氢原子，没有必要连氢带碳一块儿烧掉。”

从更广的视野选择煤化工

在发展新型煤化工的路径选择上，要时刻考虑到能源大环境。除了煤炭和煤化工产品的价格变化，以及煤炭和石油、天然气之间的比价变动因素外，还要从煤炭的特性、煤化工技术的特性以及不同能源间转化的效率等方面考虑，做有独特竞争优势的煤化工项目。

新型煤化工是以甲醇为平台来运作的。甲醇可以掺烧制甲醇汽油，可以作为氢源制氢，可以制乙烯、丙烯，也可以只制丙烯，还可以制芳烃。

清华大学在做一个工业示范项目，以甲醇为原料，不产乙烯，只产丙烯。“有什么好处呢？丙烯用天然气生产比较难，因为3个碳分子的丙烷比较少，用天然气制丙烯，竞争力比较低。”金涌说，“丙烯不需要深冷分离，低温的深冷分离技术是需要进口的，而且能耗比较大。丙烯只需要用氮气就能冷却精制。”

最近，被提到较多的是芳烃。目前，97%的芳烃是石脑油裂解得到的。由于石脑油制乙烯的成本比较高，大家觉得石脑油裂解技术会慢慢萎缩，芳烃产量会被连带着慢慢萎缩。

中国芳烃的年消费量为1400万吨，对外依存度为44%，因此芳烃要增加新的来源。清华大学跟华电集团合作，在榆林建了年产1万吨的装置，今年已经试车成功。华电集团准备投资200多亿元，在榆林建设一套年产百万吨的煤制芳烃装置。

在中国，往往有煤的地方没有水，这制约了煤化工的发展。根据这个特性，清华大学在新疆石河子正打造一个节水的煤化工示范项目，走的是炔烃路线。

据了解，在石油被大量利用之前，所有化工都是从炔开始的。炔可以一次到位，比较节水。但是，以前制乙炔采用的是电石法，这个方法能耗大，会产生大量的废渣、废气、废水，所以慢慢不被看好了。

金涌表示，现在准备用等离子法制乙炔，不用石灰石，直接用煤粉，既避免了污染又节约了水。

“从效率来看，直接做燃料用的话，煤炭转化成醇和醚燃料是首选。2吨多煤就可以制1吨二甲醚。而生成1吨柴油的煤耗要4吨多。二甲醚的热值虽然比柴油低30%，但是1吨二甲醚和1吨柴油放在车里，走的里程数是一样的。”金涌解释道，因为柴油是不含氧的燃料，汽缸喷进油后要吸进大量的空气才能完全燃烧，这样就吸进了大量氮气，氮气从低温加热到排出去完全是白做功的。而二甲醚是含氧燃料，吸进的空气很少就可以完全燃烧，所以氮气走过场的能量不需要。在高原地区、高寒地区，非常适宜用二甲醚燃料。

金涌认为，煤将来的主要用处是发电。“煤变成化工的塑料、橡胶、纤维是有利可图的，做成燃料，特别是做成油，是不划算的，从长远看，更不划算。”

采用费托合成工艺生产油品，即煤间接制油，1吨标准煤（热值为29.3吉焦）可获得266千克柴油，燃烧后得到11.87吉焦热量。若将这些油品作为柴油车燃料，按目前柴油发动机能量转化效率30%计算，可获得3.56吉焦轴机械功。同理，1吨标准煤直接液化可获得263千克柴油，最终只能转换为3.3吉焦轴机械功。而如果用煤发电，再按电机效率70%推算，1吨标准煤可转换为9.24吉焦轴机械功。

“从能源利用来看，汽油和柴油是没办法跟电机竞争的。世界的共识是加快纯电动车的发展，将来汽车的方向是电动车，以补充汽油的不足。”金涌说。因此，他认为，煤制油项目不能盲目放量。

需注意的现实问题

“国外很少做煤化工，我国10年之内已经成了煤化工的技术高地。现在，全套煤化工技术，用煤生产三烯三苯，技术上都不成问题。”金涌说，“我们只有煤，发展煤化工，和国外的石油化工、天然气化工竞争，最终满足我国对石化产品的需求，这是一个机会。”

实际上，新型煤化工重要的几个方向，国内均已有项目获得成功。

煤制油方向，神华集团年产108万吨直接液化装置已经开车成功。神华集团、伊泰集团、潞安集团的3套间接液化装置已开车成功。

煤制天然气方向，大唐集团在赤峰的项目和庆华集团在伊犁的项目都已经开车了。

煤制烯烃方向，神华集团包头项目、宁煤项目，大唐集团多伦项目，中石化濮阳项目，早已试车成功，其中神华集团包头项目和宁煤项目实现了盈利。

甲醇制芳烃方向，清华大学和华电集团合作的首套装置今年已试车成功。

今年，国家发改委相继批复了多个煤制天然气、煤制烯烃项目。全国多个煤炭产地，尤其是西部富煤地区，发展煤化工的势头不减。

顾宗勤建议，除了经济风险，发展新型煤化工一定要注意几个问题，一是外部条件，二是节能减排，三是煤气化技术选择。

外部条件主要包括煤资源、运输条件和水资源。煤资源包括煤炭的数量、煤质和价格。“很多煤化工项目都倒在煤上，为什么？设计时煤质非常好，但生产时煤质就比较差。”顾宗勤说，除此之外，煤化工项目的煤源最好是本地的，是一个煤田的，假如来自多个煤田也应该是煤质相近的。不提倡用外地煤，加上运输成本，发展煤化工就不划算了。

有的地方虽然有煤炭资源，但是煤价太高的话，也不适宜发展煤化工。“煤价为每吨500元以上的，不要干煤化工。”顾宗勤说。山东兖矿集团原董事长王信也曾表示，兖矿集团的实践证明，在东部经济发达地区不适合搞煤化工。

水资源，包括水资源的数量、水质和水价。顾宗勤说：“不要跟农业、居民争水，建个化工厂，争不过农业，争不过居民，这是实打实的。当地要有一定容量的纳污条件，要有蒸发塘。另外，要关注与当地生态挂钩的问题。”

在运输方面，顾宗勤建议尽量依靠铁路，不能依靠汽车。如果煤化工厂建在西部，产品要尽量做成固体的，市场都在东南，液体的运不出来。神华集团包头项目生产的是聚乙烯、聚丙烯，都是固体。煤制天然气尽量靠天然气管道，自建管道的成本代价是巨大的。此外，没有环境容量的地方不要发展煤化工，煤化工肯定要排放的。

“选择煤气化技术，一定要考虑清楚，不同的炉各有特色，选错了炉，就跟家里盖房子一样朝向盖错了，永远改不过来。”顾宗勤说，“哥儿几个上煤化工项目，总得相互看看自己的优势在哪里，如果项目在工艺上没有优势，上了也是白搭。”

另外，社会效益也是一个不容忽视的因素。现在政府批复一个项目，看重的社会效益，不仅包括对环境的影响，还包括对社会的贡献、就业、税收、带动地方经济等方面。