由“傳統”逐漸步入“現代”的煤化工行業

讓國慶 西安科技大學 710054

[引言]：社會實踐背景

煤炭能源作為我國能源結構的重要組成，對于確保我國能源供應安全具有至關重要的作用。而煤化工產業作為實現煤炭資源高效利用的有力手段，直接關系到國家的能源戰略發展規劃。為深入了解煤化工行業由“傳統”逐漸步入“現代”的情況，西安科技大學組織暑期大學生赴陜北、神東礦區調研暨紅色研學實踐團利用暑期走訪陜北地區多所煤化工企業，進行實地考察。

一.背景

我國能源結構特點：我國能源資源的基本結構特點是“富煤、貧油、少氣”，基于這個現狀，在未來相當長時間里，煤炭仍將占據我國能源的基礎及主導地位且長期不會改變。

1.煤化工

煤化工是指以煤為原料，經化學加工使煤轉化為氣體、液體和固體燃料以及化學品的過程。煤化工主要包括煤的氣化、液化、干餾，以及焦油加工和電石乙炔化工等。

2.煤化工行業現狀

我國通過技術研發和工程實踐，在多項新型煤化工技術領域取得了突破。如擁有自主知識產權的煤直接液化、煤間接液化、煤氣化、煤制烯烴、甲醇制烯烴、合成氣制乙二醇、煤制芳烴、煤制乙醇等，都整體達到了世界領先或先進水平。

3.煤化工產業的分類

煤化工產業分為傳統煤化工和現代煤化工兩大類。煤化工的產物通常包括：焦炭、合成氨（氮肥等）、電石、煤制甲醇、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制油、煤制天然氣等。焦炭、合成氨、電石屬于傳統煤化工產品，同時也是現階段我國煤化工行業是最主要的產品。煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制油、煤制天然氣則屬于現代煤化工產品，目前在我國屬于高速發展階段。

二.傳統煤化工

1. 定義

傳統煤化工主要指“煤-電石-PVC”、“煤-焦炭”、“煤-合成氨-尿素”三條產業路線，涉及焦炭、電石、合成氨等領域，為農業、鋼鐵等行業提供原材料，如今我國是世界上最大的傳統煤化工生產國。

2.傳統煤化工 2.1 合成氨

中國合成氨主要用于化肥工業,合成氨下游產品主要有尿素、碳酸氫氨、硝酸按等氮肥。經過50多年的發展,氮肥工業已形成品種齊全、布局基本合理、配套相對完善、具有相當生產能力和技術水平的工業部門。從氮肥產量來看,國產氮肥完全可以滿足國內需要,在國際價格合適的時候還有部分出口。從發展趨勢來看,合成氨產業規模增長的幅度已經不大【1】。

2.2 甲醇

經過40多年的發展,目前,中國自主開發的甲醇合成反應器單套生產能力已達30萬噸/年的規模,并具備了建設180萬噸啤超大型甲醇生產裝置的技術基礎。近年來,甲醇產量及消費量快速增長。甲醇燃料是利用工業甲醇或燃料甲醇,加變性醇添加劑,與現有國標汽柴油（或組分油）,按一定體積（或重量比）經嚴格科學工藝調配制成的一種新型清潔燃料,可替代汽柴油,用于各種機動車、鍋灶爐使用。近年來,國際油價高漲推動了中國甲醇投資快速發展,據了解,目前在建的甲醇項目產能在100萬噸/年以上。國內相關部門正在組織對甲醇燃料的應用做進一步研究,相關的標準也在加緊編制當中,隨著配套政策措施的不斷完善甲醇燃料對石油及液化天然氣的替代優勢將愈加顯現。

傳統煤化工早在上個世紀40年代，我國開始擁有傳統的煤化工產業，但規模較小、產品品種也很局限，主要生產合成氨焦炭甲醇電石等。21世紀以來，中國地方經濟發展迅速，資源豐富地區不斷崛起，帶動了傳統煤化工產能的飛速增長，目前已出現產能過剩的現象。三.現代新型煤化工

1.定義

新型煤化工包括煤制甲醇、煤制烯烴、煤制天然氣、煤制乙二醇和煤制油等。新型煤化工以生產潔凈能源和可替代石油化工的產品為主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它與能源、化工技術結合，可形成煤炭——能源化工一體化的新興產業。并且新型煤化工可以低端褐煤為原材料，大大提升了煤炭的經濟價值，因而新型煤化工得到國家的大力支持。目前國內傳統煤化工產能過剩，而新型煤化工則有很大的發展空間【2】。

現代新型煤化工應用煤轉化高新技術，建成未來新興煤炭－能源化產業 結合煤炭資源開發和煤炭生產建設的發展，建成若干大型產業基地或基地群。新型煤化工是煤炭工業調整產業結構，走新型工業化道路的戰略方向。

2.新型煤化工

2.1 煤氣化

煤氣化技術是指把經過適當處理的煤送入反應器如氣化爐內,在一定的溫度和壓力下,通過氧化劑（空氣或氧氣和蒸氣）以一定的流動方式（移動床、流化床或攜帶床）轉化成氣體，得到粗制水煤汽，通過后續脫硫脫碳等工藝可以得到精制一氧化碳氣。

目前，已經工業化的煤氣化技術有3個，分別是以德國魯奇爐為代表的固定床氣化技術，以灰熔聚、U-Gas為代表的流化床氣化技術，以及德士古、殼牌氣化爐為代表的氣流床氣化技術【3】。我國在煤氣化技術方面可以引進相關的技術，學習借鑒，在此基礎上，我國應該加強對于技術的創新與發展，以促進我國煤氣化的長遠發展與進步，只單純的引進技術，是不能創造我國在能源利用上的優勢，也不一定適合中國的能源結構。

2.2 煤液化

煤的液化方法主要分為煤的直接液化和煤的間接液化兩大類。

（1）煤直接液化煤在氫氣和催化劑作用下，通過加氫裂化轉變為液體燃料的過程稱為直接液化。裂化是一種使烴類分子分裂為幾個較小分子的反應過程。因煤直接液化過程主要采用加氫手段，故又稱煤的加氫液化法。

（2）煤間接液化間接液化是以煤為原料，先氣化制成合成氣，然后，通過催化劑作用將合成氣轉化成烴類燃料、醇類燃料和化學品的過程。

對于以煤炭為主要能源資源的我國來說，煤液化技術是實現資源有效利用的途徑之一，煤液化技術的革新與發展對于我國能源資源的開發與利用是至關重要的。近年來，我國煤直接、間接制油產業化示范項目試車相繼成功，產出高品質柴油、石腦油等產品，顯示出煤制油技術的產業化步伐正在加快。

由于煤制油技術工藝相對復雜，我國煤制油工業化生產還處于起步階段，對設備的研制與開發還需繼續探索，同時必須減少水資源的消耗，解決CO2的排放問題。但是，我們應該肯定煤制油技術的進步，并且有信心能提高煤液化的技術研發與利用，提高我國煤制油技術的水平。因此，煤制油項目發展過程中必須選擇廉價的適宜煤種，降低生產成本，并推行多聯產方案，相信在國家做好煤制油工業發展的總體規劃下，必能使煤制油工業得到迅速、經濟、和諧的可持續發展。

2.3 煤制烯烴

煤制烯烴是煤炭利用方面的又一進步。煤制烯烴主要由煤氣化、合成氣制甲醇和甲醇制烯烴3個階段完成，其中煤炭氣化技術、甲醇合成技術都已成熟，關鍵是甲醇制烯烴技術。

煤制烯烴即煤基甲醇制烯烴，是指以煤為原料合成甲醇后再通過甲醇制取乙烯、丙烯等烯烴的技術。中國石油和化學工業協會預計，“十二五”和“十三五”期間中國 乙烯產能的增速將分別達到 4.9%和 5.6%，盡管如此，乙烯仍然無法滿足下游市場的需求，2010年和 2020 年的自給率只有56.4%和 62.1%。 以“煤”代“油”生產低碳烯烴，是實現中國以“煤代油”能源戰略，保證國家能源安全的重要途徑之一。

2.4 煤制天然氣

煤制天然氣技術的發展是有目共睹的，煤制天然氣技術是否能利用非石油生產線上取代石油，解決我國天然氣的供求，對于解決我國能源供求方面的矛盾起著重要的作用。煤制天然氣是指煤氣化生成的合成氣通過CO變換和凈化后，經甲烷化反應生成天然氣的過程 也可將煤氣化和甲烷化合并為一個單元直接由煤生產富甲烷氣體。煤制天然氣是煤炭利用的最有效的途徑，產生的能量達到的效益最高，在所有的煤制能源中最優的產品之一。

2012年8月，太原賽鼎工程公司開發設計的國內第一套煤制天然氣示范項目內蒙古大唐國際克什克騰40億立方米/年煤制天然氣一期甲烷化裝置已連續穩定運行。這一舉動實現了我國在煤制天然氣技術在企業中的運用，為我國天然氣的使用提供了保障。

煤制天然氣可以生產替代石油產品，同時解決我國天然氣供求矛盾，對于能源的利用、企業的發展和人民生活的便利有著重要的意義。煤制天然氣的能量效率最高，是最有效的煤炭利用方式，也是煤制能源產品的最優方式，發展前景看好【4】。

四.新型煤化工發展的優勢特點

（1）以清潔能源為主要產品。新型煤化工以生產潔凈能源和可替代石油化工產品為主，如柴 油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）、電力、熱力等，以及煤化工獨具優勢的特有化工產品，如芳香烴類產品。

（2） 煤炭—能源化工一體化。新型煤化工是未來中國能源技術發展的戰略方向，緊密依托于煤炭資源的開發，并與其它能源、化工技術結合，形成煤炭—能源化工一體化的新興產業。

（3）高新技術及優化集成。新型煤化工根據煤種、煤質特點及目標產品不同，采用不同煤轉化高新技術，并在能源梯級利用、產品結構方面對不同工藝優化集成，提高整體經濟效益，如煤焦化—煤直接液化聯產、煤焦化—化工合成聯產、煤氣化合成—電力聯產、煤層氣開 發與化工利用、煤化工與礦物加工聯產等。同時，新型煤化工可以通過信息技術的廣泛利用，推動現代煤化工技術在高起點上迅速發展 和產業化建設。

（4）建設大型企業和產業基地。新型煤化工發展將以建設大型企業為主，包括采用大型反應器和建設大型現代化單元工廠，如百萬噸級以上的煤直接液化、煤間接液化工廠以及大型聯產系統等。 在建設大型企業的基礎上，形成新型煤化工產業基地及基地群,制砂設備。每個產業基地包括若干不同的大型工廠，相近的幾個基地組成基地群，成為國內新的重要能能源產業。

（5）有效利用煤炭資源。新型煤化工注重煤的潔凈、高效利用，新型煤化工強化對副產煤氣、合成尾氣、煤氣化及燃燒灰渣等廢物和余能的利用。

（6）經濟效益最大化。通過建設大型工廠，應用高新技術，發揮資源與價格優勢，資源優化配置，技術優化集成，資源、能源的高效合理利用等措施，減少工程建設的資金投入，降低生產成本，提高綜合經濟效益,選礦設備。

（7）環境友好。通過資源的充分利用及污染的集中治理，達到減少污染物排放，實現環境友好。

（8）人力資源得到發揮。通過新型煤化工產業建設，帶動煤炭開采業及其加工業、運輸業、建筑業、裝備制造業、服務業等發展，擴大就業，充分發揮我國人力資源豐富的優勢。

五.結語

通過此次暑期實踐對陜北地區化工企業的深入考察學習，在實地觀察中了解煤化工行業由“傳統”逐漸向“現代”步入，在與傳統煤化工的對比學習中，更加認識到現代新型煤化工的八大優勢特點及其發展的趨勢性與必然性。