適度發展煤化工 確保國家能源安全

徐耀武，徐利偉，盧永軍

(中國中煤能源集團有限公司煤化工公司籌備組，北京 100120)

1 前言

近些年來，在國際油價持續居高不下的影響下，激發了我國煤化工項目的投資熱情，促進了煤化工產業的快速發展，一批國家重點示范項目陸續投入建設并且在煤制烯烴、煤直接液化制油等方面取得了重大突破和成功。與此同時，由于長期投資過熱，造成了傳統煤化工大量重復建設和產能嚴重過剩的局面。在此背景下，從2009年起國家多次出臺政策加以遏制煤化工盲目發展，對煤化工項目審批實行了嚴控。圍繞著煤化工是否要繼續發展，如何發展，方向是什么等問題，業內存在著很多爭議和不同意見。文章認為在我國適度發展煤化工產業符合中國國情，特別是充分利用大量劣質煤資源替代寶貴的油資源，是實現能源合理利用的一條良好途徑，對保障國家能源安全有重要意義并能發揮有效作用。

2 適度發展煤化工替代部分石油化工很有必要

2.1 稀缺的油氣資源需要倍加珍惜和高效合理利用

和煤炭相比，石油在我國相對稀缺，天然氣更加匱乏，需求卻十分旺盛，而且具有長期的剛性特點。因此，國內不多的油氣資源需要倍加珍惜并應當通過科學合理的分工進行高效利用。

從原理上講，石油化工是把大分子裂解而生產出較小分子，然后聚合成高分子;煤化工是把煤炭氣化的小分子合成分子鏈相對較短的化工產品再聚合成高分子。裂解和聚合均屬于高耗能的過程，因此，分子鏈較長的石油適合加工成分子鏈較長的燃料，而小分子的煤制合成氣更適合生產分子鏈相對較短的基礎化工產品或進一步聚合為烯烴產品。

2.2 石油進口增速過快、對外依賴度太高將威脅我國的能源安全

2010年我國原油進口量2.39億t，同比增長17.4%，進口依存度53.8%，2011年上半年對外依存度達到55.2%，已超過了美國［1］。照此發展下去，我國的能源安全形勢將十分嚴峻。發展煤化工，實施石油替代，能夠減緩甚至減少石油進口壓力，同時對抑制國際油價過快上漲、爭取穩定的國際能源供給環境也具有十分重要的意義。

2.3 煤炭產能較大，劣質煤較多，需要充分加工利用

由于近些年我國經濟高速發展對能源需求迅速擴大，國家和企業加大了對煤炭工業的投資力度，預計“十二五”末煤炭產能將超過40億t，屆時煤炭產能將可能出現過剩，價格趨于平穩。同時，我國每年還生產大量的低熱值褐煤和含硫量超過2%的高硫劣質煤及許多洗選后的中間產品，這些煤炭資源的有效利用單靠火電一個行業是十分困難的，很難得到充分的加工和利用。現代煤化工的技術和工藝大大拓寬了對煤種和煤質的適應性，處理劣質煤也非常適合。此外，目前煤炭行業還存在運輸量大、運輸距離長和直接燃燒污染嚴重的問題，同時面臨著節能和減排的雙重壓力。

以上這些問題通過發展煤化工均能夠得到較好的解決，至少能夠在一定程度上緩解，甚至能夠得到根本性的扭轉。

2.4 煤化工的經濟性好于石油化工，企業投資的積極性高

按照煤炭350元/t和輕質原油每桶75美元的價格計算，煤炭能價比是石油的5.26倍［2］。單純從能價比的角度看，目前的煤炭價格只相當于石油15美元/桶的價格;即使考慮到煤炭利用的一些不利因素，煤化工的經濟性也將遠好于石油化工。另一方面，由于原料緊缺和價格高企，石化行業曾連續數年虧損，即使現在也一直徘徊在微利和虧損的邊緣。按照現有油價，石油化工產品生產成本高于國內煤化工產品，更高于中東地區的石化產品，從長遠看，這種情況可能會更糟。相對而言，企業投資煤化工的積極性遠遠高于石油化工。

2.5 西部地方經濟發展的迫切需要

西部是我國煤炭主產區，經濟欠發達，由于煤炭工業的附加值低，對地方經濟的拉動有限，而煤化工則是提高其附加值的有效方法。由煤到煤化工，產業鏈每延長一個環節，附加值將呈幾何級數增長。因此，在煤炭產地坑口建設煤化工項目，一方面可以有效地促進地方經濟發展，縮小東西部差距;同時，項目的建設過程和建成投入運行后，還會帶動機械制造、維修服務、加工及包裝、商業服務等一批相關產業的發展，有利于促進地方產業結構的調整，完善工業結構和布局，為西部資源型經濟未來的轉型創造條件、打下基礎。

3 幾種主要煤化工項目的可實施性及產品競爭力分析

3.1 煤制烯烴

煤制烯烴是煤化工的新亮點，它是從煤生產甲醇開始，然后再將甲醇轉化成烯烴——這一種最基礎、應用最廣泛的化工原料［3］。煤化工能否全面替代石油化工在很大程度上取決于煤制烯烴的成功和成熟。

煤制烯烴技術包括由甲醇轉化成乙烯、丙烯的MTO技術以及主要生產丙烯的MTP技術。工藝單元有:煤氣化、合成氣制甲醇、甲醇制烯烴、烯烴聚合(聚乙烯、聚丙烯)等。其中煤氣化、合成氣制甲醇、烯烴聚合(聚乙烯、聚丙烯)等技術均有多年成熟工業化裝置的運轉經驗;唯一一個新工段——甲醇制烯烴同石化行業的催化裂化技術十分相似，技術難度較小，經過十幾年的技術攻關，特別是通過神華包頭60萬t/年煤制烯烴項目的驗證，這一技術也已取得成功，逐步具備了商業化推廣的條件。

神華包頭60萬 t/年煤制烯烴項目總投資170億元，產品成本約8 000元/t，財務內部收益率11%，甲醇制烯烴采用了國內具有完全自主知識產權的大連化學物理研究所DMTO技術［4］。

除了神華包頭項目以外，最近神華寧煤采用德國Lurgi公司甲醇制烯烴技術的52萬t/年MTP項目也已順利開車成功，取得了不錯的效果;大唐的46萬t/年MTP項目也已投產;國內還有清華大學的FMTP技術以及國外UOP公司的MTO技術可以選擇，技術上有充分的保證。

此外，從運輸問題考慮，煤制烯烴的聚烯烴產品量僅為用煤量的1/7左右，可大大減少煤炭外運量和降低運輸成本，對解決運輸瓶頸問題非常有效，特別適合我國偏遠地區以及劣質煤較多需要就地轉化的地區建設，產品成本目前比以石油為原料的產品便宜3 000元/t左右，有很強的競爭力。

國內煤制烯烴的突破已引起國際上的廣泛關注，大家普遍認為這是化工行業的一次革命，將會在今后幾年對石化企業產生較大沖擊，同時也為緩解目前國內甲醇產能嚴重過剩開辟了一條新路，是今后煤代油的核心所在。

3.2 煤制天然氣

煤制合成天然氣就是煤經過氣化產生合成氣，再經過凈化處理，最后通過甲烷化合成熱值大于33.5 MJ/Nm3的代用天然氣。

目前全世界唯一一家大型煤制合成天然氣生產企業是位于美國北達科他州的美國大平原公司。國內已獲得國家發展與改革委員會正式核準的煤制天然氣項目共有4個，產能共計151億Nm3/年，分別是大唐內蒙古赤峰項目40億Nm3/年，大唐遼寧阜新項目40億Nm3/年，匯能內蒙古鄂爾多斯項目16億Nm3/年和慶華新疆伊犁項目55億Nm3/年，項目正在建設之中。

煤制合成天然氣的工藝跟合成氨基本相同，國內外均可提供成熟的單元技術，不存在太大的技術障礙。但由于經濟性尚未得到充分的驗證(煤制天然氣的完全成本在1.5元/Nm3左右)，且天然氣的輸送需要配套管網建設等制約因素，需要集國家力量加以支持才能得到廣泛推廣。但隨著人民生活水平提高，供需矛盾加劇，未來天然氣的缺口極大，應及早布點在我國煤炭價格較低且具備建設條件的地區，建設若干煤制天然氣工程，滿足日益增長的天然氣需要。

3.3 煤制甲醇和二甲醚

甲醇生產的工藝路線是煤先經氣化制成合成氣，經凈化后再用合成氣進行甲醇合成反應制成甲醇。二甲醚的工藝路線是以甲醇為原料進行脫水，生成二甲醚。國產甲醇、二甲醚合成分離與提純技術已經十分成熟，并正在向大型化方向發展。

目前全國甲醇的總產能已達4 000萬 t/年，其中一部分產能技術落后，原料成本高，競爭力較差;另一方面甲醇替代汽油直接用作燃料仍處在市場培育期，相關的標準規范和輔助設施尚不健全，加上中東低價天然氣甲醇的沖擊造成了許多產能閑置，是一種不小的潛在資源和有待激活的資產。隨著甲醇制烯烴的推廣，這一局面將會得到改觀。

二甲醚產品目前已達到1 000萬t/年左右的生產和在建規模，現階段產品主要應用于民用燃料，在部分地區為彌補LPG(液化石油氣)不足發揮了一定作用，但成本優勢不明顯;另一方面，由于其揮發性強，材料密封難度大，原本寄予很大希望，但在車用燃料方面的應用尚未得到推廣，限制了它的發展。因此，二甲醚的進一步推廣應用還需國家有關方面加大跨行業的協調和推廣力度。

筆者認為，充分利用好國內已有的甲醇和二甲醚產能，實現多種渠道的石油替代，能夠取得很好的效果。

3.4 煤制乙二醇

乙二醇作為另外一個大宗石化產品，目前都是由石油加工而成。每年我國的市場需求量達到1 000多萬t，而且增長較快，國內目前無法自給自足，長期依賴進口，進口量已連續3年超過500萬t，進口依存度長期保持在50%以上。

隨著通遼金煤化工有限公司采用中科院福建物質結構所與江蘇丹化集團、上海金煤化工公司合作開發的擁有自主知識產權技術建設的20萬 t/年煤制乙二醇工業示范裝置建成投產，生產出合格的乙二醇產品，標志著我國自主研發的萬噸級煤制乙二醇成套技術工業化示范項目獲得重大進展和初步成功，讓人們看到了希望。隨后還有湖北化工研究院、清華大學等單位也陸續推出了煤制乙二醇新工藝。但普遍認為此項技術尚在起步階段，需要時間進一步完善與提高。

一旦煤制乙二醇技術獲得突破，將改變長期依賴進口的局面，也能夠替換大量的石油資源。

3.5 煤制油

煤制油分為直接液化和間接液化兩種不同的路線。直接液化是煤在高溫和加氫等條件下直接變為液體，再進一步制成汽油、柴油等油品;間接液化是煤先經氣化制成合成氣，再用合成氣進行合成制成油品。

理論上講，直接液化流程短、投資省、效率更高，而且特別適合變質程度較輕的褐煤等劣質煤種，有很好的發展前景。作為世界上首個工業化項目，神華鄂爾多斯百萬噸煤直接液化制油工程于2008年建成投產，并經過兩年多的不斷優化改造和完善，實現了安全穩定較長周期運行，已通過了中國煤炭工業協會組織的專家鑒定。

煤炭的間接液化技術相對成熟，而且在南非已有多年的大規模商業實踐，尤其是在當前油價下有很好的經濟效益，但投資稍高，國內也已建成并投產了幾個10萬t規模的示范裝置，目前尚無能達到經濟規模的項目，工程的放大和經濟性考驗有待時日。

總之，煤制油作為戰略技術儲備在中國已達到了目的，隨著經驗的積累正在日趨完善，其最大優點是能夠生產合格的車用燃料直接彌補成品油的不足。

3.6 化肥等傳統煤化工

化肥等傳統煤化工發展較早，生產工藝技術成熟可靠且已充分優化完善，產品的競爭力很強，在國內早已實現對石油化工的完全替代，以石油為原料的化肥企業在20世紀已經全部退出市場。但這些產品的市場已基本飽和，且由于產品附加值較低，遠距離的運輸成本較高，不適宜在我國西部偏遠的煤炭產區更大規模發展。

4 適度發展煤化工，實施煤代油戰略的具體設想和建議

4.1 在正常情況下，用煤化工逐步替代石油化工以節省一部分原油

在我國的石油消費中，目前大約80%用作車用燃料，20%用作原料來生產烯烴等基礎化工產品，這部分產品每年大約消耗1億t左右的原油。包頭煤制烯烴等項目的成功實踐已經證明，在目前石油價格維持在每桶90美元左右的價位下，煤制烯烴的成本比石油制烯烴的成本低得多;以烯烴為主體的傳統石化產業沒有競爭優勢，將逐步被煤制烯烴所替代。這種情況就像當年的石油制化肥、石油制甲醇先后被煤制化肥和煤制甲醇所替代一樣，將是一種必然趨勢。煤化工逐步替代這部分石油化工，可以適當減少原油進口或減緩原油進口量的增長。

4.2 在不利情況下，推廣使用醇醚燃料彌補部分石油燃料的不足

所謂不利情況，是指國際原油價格上漲到每桶100美元以上，甚至更高。在這種情況下，我國大量進口原油的成本太高，所以建議積極推廣使用煤制醇醚燃料，由甲醇替代一部分汽油，以二甲醚替代一部分柴油。按照目前國內4 000萬t/年煤制甲醇產能、1 000萬 t/年左右的煤制二甲醚的已建及在建產能，可以替代2 000萬t/年以上的成品油，相當于替代4 000萬t/年原油。

目前甲醇汽油的部分標準已經頒布，二甲醚標準的發布尚需政府有關部門的推動。隨著對醇醚燃料安全性、環保性的進一步驗證，以及相關標準的制定頒布和應用技術的成熟及推廣，醇醚燃料將在石油補充替代方面起到顯著作用，目前全行業的過剩產能也將得到緩解和消化，而且還能夠有進一步的發展，有望替代原油5 000萬t/年甚至更多。

由于我國進口原油較多，采取以上兩種措施，能夠對國際油價的過快上漲起到一定的抑制作用，為我國經濟發展創造較好的能源供給環境。

4.3 在特殊情況下，一旦石油進口受阻，啟動煤制油工程

所謂特殊情況，是指國際環境出現大的動蕩，我國的原油進口渠道受到封鎖。按照我國現有的石油自給能力和消費需要，我國的國民經濟將無法正常運行。在這種情況下，我們建議在實施上述兩種措施的基礎上啟動煤直接液化和間接液化項目。其中間接液化最有條件，現有的絕大部分煤化工企業都可在短時間內順利轉產，直接生產2 000萬 t/年以上高品質的油品，再根據需要建設一批新的煤直接液化和間接液化生產裝置，滿足車用燃料所需。保證國民經濟在特殊情況下的正常運行。

4.4 無論在任何情況下，現有天然氣化工均應該盡快退出

我國天然氣資源奇缺，隨著人民生活水平的提高，天然氣作為優良的民用燃料，供不應求已成為事實，未來的缺口還將越來越大，甚至直接威脅國家和社會穩定。按有關方面的預測，到2020年我國天然氣的缺口將達到1 000億m3以上［5］。因此，國內現有的天然氣化工生產裝置應該盡快全部退出，其產品全部由煤化工替代，這樣做可以節省約200億m3/年天然氣消耗。不足部分再由煤制天然氣補充。為此，國家需要及早規劃，合理布局，在我國的一些有條件的煤炭產區建設若干個大規模的煤制天然氣項目。力爭做到能夠滿足我國80%以上天然氣的需求，甚至還可以拿出一部分天然氣作為清潔燃料補充部分特殊環境下的車用燃料，實現對石油的間接替代。

以上4項措施的實施可以極大地降低我國石油安全的風險，確保我國國民經濟在各種不利情況下的正常運行，即使不能短時間內全部實施，至少有一個明確的導向也是非常有意義的。

5 煤化工發展備受關注的幾個焦點問題

5.1 行業發展規律及全球化的影響

從世界趨勢看，石化行業正在進行兩個轉移，一個是向新興發展中國家，如中國、印度等國家轉移，另一個是正在繼續向石油富產地區如中東、南美地區集中;一些新興化工企業如沙特沙比克公司等正在逐步取代老牌化工公司如巴斯夫、道化學等，這些都是行業發展的客觀規律，同時也是各國經濟發展和資源特點的具體體現，是一種不以人的意志而轉移的必然趨勢，我國早晚也會步這些發達國家的后塵，被轉移和替代，這一點應引起國家有關部門的重視。

在中國，煤化工比傳統的石油化工更具有競爭力，這一點已經得到大家的普遍認可，國內三大石化企業均已明顯加大、加快了在煤化工方面的投資力度和速度，幾乎所有大型跨國化工企業也都在以獨資、合資或提供技術、裝備的方式參與國內煤化工建設，這都說明大家普遍看好煤化工在中國的發展。這也是全球化情況下，各國優勢資源合理配置的一個有效選擇。

5.2 關稅的影響——新型煤化工產業能更好地抵御降低關稅的沖擊

在天然氣資源富集的國家和地區，天然氣化工產品成本較低，如中東地區的乙烯生產成本僅為我國的30%，甲醇、聚丙烯生產成本分別為我國的50%和75%。即使在目前關稅40%的情況下，產品到岸價亦明顯低于當期國內市場價，已經對國內甲醇企業的運行構成威脅，也是造成去年國內甲醇企業開工率僅有40%的一個重要因素。但是由于石油化工的生產成本高于同類新型煤化工產品成本，隨著甲醇制烯烴技術的推廣，如果進一步降低關稅，首先受到嚴重沖擊的是石油化工而不是煤化工。國內石化烯烴在受到甲醇制烯烴和國外天然氣烯烴的雙重沖擊下，將面臨被淘汰出局的危險。

5.3 碳排放的影響——新型煤化工的碳排放更易捕集和處理

我國煤炭消費量占全球煤炭消費量的比重為46.9%，位居第一。由于受中國能源結構的限制，以煤炭為主的能源消費結構在很長時間內不會改變。煤炭的使用必然要造成一定的碳排放，與其他使用方式相比，煤化工碳排放較少且較為容易處理。因為在煤化工的生產過程中，一是一部分碳參與反應留在了產品里，二是工藝過程產生的高濃度二氧化碳容易捕集。據氣候組織2010年發布的報告稱，火電行業二氧化碳的捕集成本可能要高達50美元/t，占二氧化碳捕集與封存全流程成本的80%左右。而煤化工行業由于其工藝流程的特點，產生的二氧化碳濃度遠高于電廠煙道廢氣，其捕集成本將大大低于電廠(只有電廠的一半左右)，捕集的高濃度二氧化碳還可以用于強化采油或其他商業用途。而其產生的硫化物可以經脫除后，直接回收加工成硫磺或其他硫產品。

5.4 水資源問題——煤化工耗水量并不大，節省少許農業用水即可解決

我國西部總體缺水，但是在黃河中上游部分地區，如河套地區等的農業生產仍為漫灌為主，只需少量投入改為管道灌溉即可節約大量的水資源。相對而言，工業用水總量較少，煤化工所需水量并不大，節省少許農業用水即可完全滿足煤化工用水。

雖然表面上看，煤化工項目動輒年耗水量達千萬立方米，這主要是由于煤化工項目規模較大、流程較長造成的，其單位耗水量并不大，和石油化工相比絕對值差別不大，處理單位煤炭耗水量也僅是火力發電的60%。

另一方面，在煤化工總用水量中，用于化工工藝中消耗的水不足20%，80%以上是循環冷卻水的消耗。這些冷卻水消耗，我們可以通過工藝和技術的途徑減少水的使用量，如將傳統的水冷工藝改為空冷工藝、采用高效冷卻器、采用溴化鋰輔助制冷等可以大幅降低水的消耗;還可以將生產過程中產生的廢水全部回收利用，做到污水零排放。通過這些方式大幅度地減少水資源的消耗是完全有可能的。

總之，在當前全球油氣資源越來越短缺的嚴峻形勢下，利用我國煤炭資源相對豐富的優勢，以及新型煤化工技術趨于成熟的條件，理性而客觀地分析煤化工發展中各方面提出的質疑，正視煤化工替代石油化工凸顯的經濟性，進行能源結構的合理分工，進一步助推煤化工全面替代石油化工的戰略實施，對于國家能源安全將提供有力的保障。

［1］2010年中國原油進口點評［G/OL］.中國行業研究網，2011－2－10.

［2］煤化工產業的發展機遇與風險［G/OL］.中國投資咨詢網，2008－6－5.

［3］朱 平.神華集團新型煤化工產業工業化示范［G］.2009年第四屆新型煤化工國際峰會材料匯編.包頭:2009.

［4］閆國春.神華包頭煤制烯烴示范工程進展［C］//全國煤炭清潔高效轉化利用工業示范總結大會.北京:2010.

［5］韓 悅.煤制合成天然氣技術經濟研討會匯報［C］//首屆煤制合成天然氣技術經濟研討會.北京:2010.