我國煤化工現(xiàn)狀與發(fā)展策略分析

楊 西 劉寶勇

蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院 （甘肅蘭州 730070）

我國煤化工現(xiàn)狀與發(fā)展策略分析

楊 西 劉寶勇

蘭州交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院 （甘肅蘭州 730070）

在我國發(fā)展煤化工是緩解能源供應(yīng)危機的重要途徑。目前，我國正積極從傳統(tǒng)煤化工向現(xiàn)代煤化工轉(zhuǎn)型，但現(xiàn)代煤化工仍處于起步階段，認(rèn)清煤化工在國內(nèi)發(fā)展的特點并加以正確引導(dǎo)尤為重要。分析了煤化工在國內(nèi)發(fā)展的優(yōu)勢與不足，從環(huán)境保護(hù)、技術(shù)、經(jīng)濟等方面提出發(fā)展煤化工的對策與建議。

現(xiàn)代煤化工 傳統(tǒng)煤化工 示范項目 多聯(lián)產(chǎn)

0 前言

隨著我國對原油進(jìn)口依賴度的增加以及國際原油價格的持續(xù)走高，開辟新的能源供應(yīng)渠道迫在眉睫。我國化石能源的特征是“多煤、少油、缺氣”，依靠國內(nèi)相對豐富的煤炭資源，發(fā)展以煤為原料的能源、化工一體化產(chǎn)業(yè)是解決未來能源供應(yīng)問題的可靠途徑。煤化工正是在這種形勢下發(fā)展起來的。

煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使其轉(zhuǎn)化為氣、液、固體燃料以及化學(xué)品的過程。

根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史與成熟度，煤化工可分為傳統(tǒng)煤化工和現(xiàn)代煤化工兩類。其中傳統(tǒng)煤化工主要包括煉焦、煤制甲醇、煤經(jīng)合成氨制尿素以及煤經(jīng)電石制聚氯乙烯（PVC）等；而現(xiàn)代煤化工主要包括煤液化制油、煤氣化生產(chǎn)甲醇進(jìn)而生產(chǎn)烯烴和油品、煤基合成氣甲烷化、煤制乙二醇以及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）等[1]。煤化工產(chǎn)業(yè)鏈如圖1所示。

相較于傳統(tǒng)煤化工污染嚴(yán)重、利用率低、產(chǎn)能過剩等問題，現(xiàn)代煤化工更符合煤炭綠色、高效、低碳的利用方向，并有利于推動石油替代戰(zhàn)略的實施，因而受到煤炭、電力和石化企業(yè)的廣泛關(guān)注。但是現(xiàn)代并不等同于先進(jìn)，仍處于起步階段的現(xiàn)代煤化工的發(fā)展?fàn)顩r堪憂，如果發(fā)展不好，照樣會退出能源利用的舞臺。

本文從我國煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀入手，深入分析了優(yōu)勢與不足，并針對現(xiàn)存的問題提出相關(guān)的發(fā)展策略，以期正確指導(dǎo)未來煤化工的發(fā)展方向，為我國能源高效利用，從煤炭大國走向煤炭強國奠定堅實的基礎(chǔ)。

1 我國煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 我國煤化工的發(fā)展優(yōu)勢

（1）以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)我國的煤炭儲量遠(yuǎn)大于石油、天然氣，這決定了煤炭在能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位。煤炭現(xiàn)在是、將來仍是我國能源的主力軍，這為我國煤化工的發(fā)展提供了有力的先天條件。

（3）我國煤化工技術(shù)日益成熟目前，我國在煤氣化、煤液化、煤制烯烴、煤制乙二醇以及二氧化碳捕集等技術(shù)領(lǐng)域都取得了矚目的成績。如由兗礦集團(tuán)有限公司和華東理工大學(xué)聯(lián)合自主開發(fā)的多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化技術(shù)[2]成功實現(xiàn)了日處理煤量2000 t級爐型，并投入工業(yè)化運行；神華集團(tuán)煤直接液化工藝和新型高效煤液化催化劑使煤的轉(zhuǎn)化率和液化油產(chǎn)率都達(dá)到國際領(lǐng)先水平并已實現(xiàn)商業(yè)化[3]；世界首套以煤為原料生產(chǎn)聚烯烴的神華包頭煤制烯烴項目，采用自主知識產(chǎn)權(quán)的煤經(jīng)甲醇制烯烴（DMTO）工藝及催化劑，奠定了我國在世界煤基烯烴工業(yè)化產(chǎn)業(yè)中的國際領(lǐng)先地位；由中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所與上海金煤化工新技術(shù)有限公司共同研發(fā)的煤制乙二醇新技術(shù)[4]，以褐煤為原料，探索出煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)化新路線。這些自主研發(fā)項目為國內(nèi)煤化工的發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

（4）大型裝備國產(chǎn)化初現(xiàn)成效雖然大型煤化工項目中的一些核心技術(shù)主要依賴于進(jìn)口，但通過我國科研技術(shù)人員的不懈努力，在氣化爐、大型空分、加氫反應(yīng)器等重大設(shè)備的制造方面也獲得了可喜的成績，并逐步與國際先進(jìn)技術(shù)接軌。

1.2 我國煤化工現(xiàn)存的問題

目前，國內(nèi)的煤化工發(fā)展很“熱”。各國政府盡管支持，但并沒有主張“大力”發(fā)展。而我國也多次從宏觀層面對現(xiàn)代煤化工行業(yè)加強指導(dǎo)和控制。如2011年4月12日，發(fā)改委公布的《關(guān)于規(guī)范煤化工產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展的通知》，對幾乎所有煤化工領(lǐng)域內(nèi)的細(xì)分行業(yè)都作出了嚴(yán)格的限制。究其原因，我國的煤化工行業(yè)還存在著一些問題：

（1）低利用、高污染煤成分中，碳多、氫少、雜質(zhì)多，屬于低效高污染能源。我國年產(chǎn)煤約2×109t，而總能源利用率不到50%。現(xiàn)階段我國煤炭利用的主要方式是燃煤發(fā)電和煉焦，其中煤直接燃燒發(fā)電的平均熱能利用率僅為30%，煉焦副產(chǎn)物也未能充分回收，能源利用率約60%～70%[5]。同時，由燃煤造成的酸雨、粉塵、霧霾、CO2排放和硫渣堆積等問題嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，影響人們的生活質(zhì)量。

（2）煤炭消費與產(chǎn)出區(qū)域逆向分布、煤炭資源富足地區(qū)水資源匱乏我國化工產(chǎn)品的消費市場主要分布在東部沿海地區(qū)，而煤炭資源豐富的區(qū)域卻地處西部，兩者必須依靠運輸作為紐帶。此外，產(chǎn)煤大省內(nèi)蒙古、山西、陜西等水資源相對匱乏，而煤化工產(chǎn)業(yè)又都是用水大戶，為保持企業(yè)正常運行，起碼要保證每小時上千噸的新鮮水供應(yīng)。

（3）傳統(tǒng)煤化工矛盾突出早在20世紀(jì)40年代，我國已開始傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)，但由于長期粗放發(fā)展，形成了布局分散、規(guī)模小、產(chǎn)品單一（主要是焦炭、合成氨、甲醇和電石）、深加工產(chǎn)品少等局面[6]，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)煤化工面臨污染嚴(yán)重、節(jié)能減排壓力大、產(chǎn)能嚴(yán)重過剩、技術(shù)和裝備水平低下等系列問題[7]。

（4）現(xiàn)代煤化工處于示范或初始階段，技術(shù)水平有待進(jìn)一步提高現(xiàn)代煤化工技術(shù)含量高、資金投入大，在項目建設(shè)和運行管理上沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗可以借鑒，國內(nèi)當(dāng)前正在運營的項目，如煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣、煤制乙二醇等還都處于試點階段。雖然在煤氣化、甲醇合成塔等示范工程建設(shè)中已取得階段性進(jìn)展，但是在煤氣化技術(shù)與甲醇合成技術(shù)的大型化、綠色低碳產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品與副產(chǎn)品的高附加值綜合利用、廢水處理、系統(tǒng)優(yōu)化集成等方面還存在較大不足[8]。一些關(guān)鍵技術(shù)一直依賴進(jìn)口，而國內(nèi)自主創(chuàng)新技術(shù)如合成氣制乙二醇、合成氣甲烷化、甲醇制芳烴等還有待進(jìn)一步完善并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，這成為制約現(xiàn)代煤化工發(fā)展的瓶頸。

肖成英(1979-)，女，碩士，講師，主要研究方向為非線性泛函分析和數(shù)學(xué)教育。E-mail:77361944@qq.com

此外，國內(nèi)一些企業(yè)以發(fā)展煤化工之名，行圈占煤炭資源之實。一些地方政府也秉承“逢煤必化”的思路，申報煤化工項目就可輕松獲批。為此，國家發(fā)改委將年產(chǎn)50萬t以上甲醇制烯烴、年產(chǎn)100萬t以下煤制甲醇和煤制二甲醚等項目的審批權(quán)統(tǒng)一上收，使現(xiàn)代煤化工短期內(nèi)很難走出示范階段。

（5）市場推廣不足，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)亟待完善部分現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品的質(zhì)量和物化性質(zhì)與傳統(tǒng)石化產(chǎn)品有所區(qū)別，其發(fā)展需要特定的市場條件。目前，醇醚燃料替代車用燃料存在安全隱患，需建立與之適應(yīng)的儲運、銷售網(wǎng)絡(luò)[9]；煤制天然氣受制于管網(wǎng)和入網(wǎng)價格[10]；聚乙烯、聚丙烯等石化產(chǎn)品決定于市場推廣[11]。

（6）存在風(fēng)險現(xiàn)代煤化工屬于高技術(shù)、高投資、高回報同時也是高風(fēng)險的新興產(chǎn)業(yè)。這里的風(fēng)險包括技術(shù)與經(jīng)濟兩個方面。技術(shù)方面的風(fēng)險主要表現(xiàn)在示范工程項目有待長周期穩(wěn)定運行的考驗、“三廢”處理技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與要求嚴(yán)格等；經(jīng)濟方面的風(fēng)險主要表現(xiàn)在企業(yè)的資金投入大，如建設(shè)100萬t/a煤直接液化工程投資約80億～90億元，同等規(guī)模的煤間接液化工程資金投入約90億～100億元。

2 我國煤化工發(fā)展策略

對比分析國內(nèi)煤化工發(fā)展的優(yōu)劣勢不難發(fā)現(xiàn)：在我國發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，應(yīng)該以環(huán)境友好為前提，技術(shù)武裝為后備，提高能源利用率和產(chǎn)品多樣化為主體，走符合我國國情并切實可行的能源發(fā)展之路。

（1）開展?jié)崈裘杭夹g(shù)[12]，提高資源利用率，減少污染物排放燃煤產(chǎn)物是我國大氣污染的主要來源，占我國SO2排放的85%、硝化物排放的67%、CO2排放的80%、煙塵排放的70%。發(fā)展煤化工，首先要過環(huán)境保護(hù)這一關(guān)。這就需要充分考慮環(huán)境承載能力、淘汰落后產(chǎn)能，加強煤的潔凈、高效利用。煤的最優(yōu)利用方式應(yīng)該是高質(zhì)高用、分級利用，即高價值的組分用于生產(chǎn)高附加值煤化工產(chǎn)品，其他部分應(yīng)用于煉鐵或作為燃料。此外，脫硫物（石膏或硫酸銨）、廢氨水、油渣制水煤漿以及產(chǎn)煤氣、合成尾氣、煤氣化及燃燒灰渣廢物和余能的利用也應(yīng)該提上議事日程。

在煤化工行業(yè)的諸多排放物中，CO2并不算污染物，但由其高排放引起的“溫室效應(yīng)”不容小覷，許多學(xué)者對此也進(jìn)行了深入研究。勞旺梅[13]提出收集保存、循環(huán)利用和化學(xué)轉(zhuǎn)化等3種減排技術(shù)。李瓊玖等[14]提出用粉煤純氧化生產(chǎn)合成氣，用水電解配氫合成甲醇或二甲醚煤基液體燃料，使煤制合成氣中的CO得到充分利用，不但可以提高煤炭的利用率，還能減少變換生成的H2與CO2的排放量；李志堅[5]認(rèn)為應(yīng)該從CO2驅(qū)油、采氣，CO2-綠藻-生物柴油，CO2-可再生能源制氫-合成甲醇；CO2制化工產(chǎn)品——干冰、化學(xué)品、可降解塑料、煤氣化等方面開展資源化利用。

水資源的解決方案有引黃工程、南水北調(diào)、水資源置換等，但最基本的解決途徑應(yīng)該是“量水而行”。同時大力提倡廢水、中水、礦井水回用等工藝技術(shù)。必要時允許以能量換水量，推行多效蒸發(fā)技術(shù)[15]。

煤化工行業(yè)的廢水含有大量揮發(fā)酚、氰化物、硫化物及較難降解的有機化合物。姜興濤等[16]提出用蒸發(fā)塘處理煤化工濃鹽水，同時能夠保護(hù)周邊地下水環(huán)境不受影響。葉文旗等[17]提出用高級氧化技術(shù)處理，將廢水中難降解的大分子有機物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)。

（2）進(jìn)一步加大科技創(chuàng)新力度煤化工行業(yè)的發(fā)展需要強有力的技術(shù)支持，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)雖然能解暫時燃眉之急，但非長遠(yuǎn)之計。我國煤化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，吸取國外先進(jìn)經(jīng)驗，不斷加大自主創(chuàng)新能力。這就需要國家正確引導(dǎo)并加大公共財政投入，企業(yè)、科研院所和高等院校積極參與、加強國際間交流與合作，通過開展更高水平的試驗示范，推廣和應(yīng)用提高整個行業(yè)技術(shù)水平。未來技術(shù)開發(fā)的重點包括：先進(jìn)煤氣化技術(shù)、大型空分技術(shù)、合成氣變換與凈化技術(shù)、煤基多聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)、褐煤高效潔凈綜合利用技術(shù)、甲醇芳構(gòu)化技術(shù)、甲醇蛋白產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、煤層氣開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)和60萬t/a以上規(guī)模甲醇合成等基礎(chǔ)技術(shù)。

（3）發(fā)展煤炭-能源-化工一體化將煤炭最大程度地轉(zhuǎn)化為能源及化工產(chǎn)品并實現(xiàn)高效利用，是煤化工的一項重要任務(wù)。

從煤化工各項目在世界發(fā)展的狀況來看，未來主流應(yīng)該是以煤炭氣化為基礎(chǔ)的煤炭-能源-化工多聯(lián)產(chǎn)一體化的新興產(chǎn)業(yè)。多聯(lián)產(chǎn)不僅能夠降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)產(chǎn)品靈活多樣化，還能將煤中污染物最大限度地處理或資源化利用[18]。節(jié)能是決定煤化工經(jīng)濟效益的一個重要標(biāo)志。大型煤化工裝置與整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)或超臨界發(fā)電系統(tǒng)有機集成，將使煤化工進(jìn)入與電力、熱力聯(lián)合節(jié)能的新時代。

此外，煤渣制氧化鋁、二氧化碳制綠藻、合成油等項目的研究也在如火如荼地進(jìn)行，探索煤化工產(chǎn)品及其副產(chǎn)物的綜合利用，對于進(jìn)一步延伸煤化工產(chǎn)業(yè)鏈也必將起到積極的作用。

（4）建設(shè)大型企業(yè)和產(chǎn)業(yè)基地國家針對煤化工的產(chǎn)業(yè)政策，就是推動行業(yè)整合，扶植行業(yè)龍頭企業(yè)，限制小企業(yè)。因此建設(shè)大型企業(yè)，并在此基礎(chǔ)上形成新型煤化工產(chǎn)業(yè)基地和基地群對我國煤化工的發(fā)展具有重要意義。目前，國內(nèi)已形成內(nèi)蒙古、陜西、山東、新疆等為代表的特色循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)，《煤化工產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》提出，計劃在黃河中下游、內(nèi)蒙古東部、黑龍江東部、蘇魯豫皖、中原、云貴和新疆等繼續(xù)打造7大煤化工產(chǎn)業(yè)區(qū)。

（5）秉持謹(jǐn)慎發(fā)展基調(diào)近些年，我國掀起了一股煤化工發(fā)展熱潮，全國各地擬上和新上的煤化工項目不斷增多，投資動輒上百億。在不斷上馬的上百萬噸的甲醇、二甲醚、合成油、MTO等項目中，有些企業(yè)甚至是邊研究、邊設(shè)計、邊施工。我國的煤炭都集中在經(jīng)濟相對落后的地區(qū)，這些地區(qū)政府為了增加地方稅收，促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展，也盲目上馬煤化工項目。然而在現(xiàn)代煤化工受制于技術(shù)與能耗等因素的背景下，這種做法將加劇煤炭供需矛盾、增加節(jié)能減排工作難度進(jìn)而引發(fā)水資源供需失衡。各地規(guī)劃的煤制氣、煤制烯烴項目中，實際開工和具備開工條件的還不到10%。鑒于此，煤化工的發(fā)展應(yīng)秉持謹(jǐn)慎發(fā)展的基調(diào)，政策上除鼓勵煤制合成氨、化肥等成熟產(chǎn)業(yè)以及煤制天然氣、煤制醇醚等示范已取得成效的項目擴大示范范圍外，對電石、焦炭等高能耗產(chǎn)品應(yīng)規(guī)范發(fā)展，對煤質(zhì)、用水量要求高的煤制油特別是直接液化工藝應(yīng)該嚴(yán)格控制。

3 結(jié)束語

煤化工行業(yè)對水、電的需求非常高，污染嚴(yán)重、節(jié)能減排壓力大，其成本只是相較于當(dāng)前石油價格的上漲有所降低，在中國發(fā)展煤化工是不得以而為之。對于傳統(tǒng)煤化工，應(yīng)該將節(jié)能、降耗、減排放在首位，摒棄落后工藝，擴大產(chǎn)品鏈，鼓勵行業(yè)內(nèi)兼并重組；對于現(xiàn)代煤化工，今后將有更多的發(fā)展機會，但應(yīng)該立足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，同時在具備煤資源、水資源、環(huán)境以及交通運輸?shù)葪l件的地區(qū)，合理開發(fā)以煤氣化為核心的煤化工多聯(lián)產(chǎn)示范項目。此外，我國應(yīng)進(jìn)一步加大煤化工技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，從煤種選擇、技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備制造、環(huán)境友好等方面逐步將現(xiàn)有示范工程工業(yè)化，使我國的煤化工行業(yè)充滿生命力與活力。

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Analysis on Status and Development Strategies of Domestic Coal Chemical Industry

Yang Xi Liu Baoyong

The development of coal chemical industry is an important approach of resolving the energy crisis in China.Currently,the traditional coal chemical industry is being transformed into a modern one,which is still in its infancy.It is particularly important to understand the development characteristics of coal chemical industry and provide correct guidance.The advantages and disadvantages of domestic coal chemical industry are analyzed,and some beneficial advices are presented in consideration of environmental protection,technology and economy.

Modern coal chemical industry;Traditional coal chemical industry;Demonstration project;Polygeneration

TQ 53

2014年4月

楊西 女 1980年生 碩士講師 主要研究方向：化學(xué)工藝、煤化工