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现代煤化工:破立之间
2019-02-04      1460
        2016年12月28日,神华宁煤集团400万吨/年煤炭间接液化项目产出油品庆祝仪式在宁东能源化工基地项目区举行。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平对项目建成投产作出重要指示。这一重大利好,为蛰伏中的现代煤化工产业注入了一针兴奋剂,也让2017年的煤炭行业,在倍受关注的去产能之外,多了一个亮点。
        技术突破曙光初现
        传统煤化工产业历史悠久,实际上,现代化工就是起源于煤化工。由于我国资源禀赋特点,煤炭是我国能源、化工原料的主要提供者,在我国国民经济发展、能源安全中起到了毋庸置疑的重要作用。然而,技术的限制使得煤炭利用成为环境生态的主要污染源,未来,以技术进步解决困难、发展新一代煤化工成为出路。
        现代煤化工致力于煤的经济、高效、洁净转化和利用,产品主要包括煤(甲醇)制烯烃过滤器、煤制乙二醇过滤器、煤(甲醇)制芳烃过滤器、煤制油过滤装置、煤制天然气过滤设备等。通过传统煤化工的完善及过程强化,新技术的开发、提高与完善,系统的集成、耦合,逐步形成了仍处于发展中的现代煤化工。将煤化工与煤电项目结合,可以大幅度提高能源转化效率。在常规动力系统中,即便采用超超临界锅炉,煤炭的能量转化效率也只有39%,而如果将常规动力系统与煤化工结合,采用以煤气化为基础的多联产技术,能量转化效率预计可以达到52%。
        现代煤化工项目投资额巨大,例如神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目的投资预算达到了550亿元。在经济性方面现代煤化工显示出劣于石油化工的特征。因此,煤化工产业化发展缓慢,也在一定程度上制约了相关技术研发速度。尽管如此,煤化工近年来依然取得了一些关键性的技术突破。
        煤气化是现代煤化工的关键,同时也是现代煤化工的难点,它的产能成为制约煤化工产能的决定性因素。为了强化气化过程,我国相关企业在多个示范项目中积极探索新型技术与新型工艺,目前已经将气化炉的日处理能力提升到了3000吨以上,正在向4000吨级别发展,得益于技术进步,上述神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目只需安装28台气化炉。
        煤气化过程另外一个难题在于应对复杂多样的煤炭资源。我国开采的煤炭大都为低变质煤,而且以高碱煤居多,气化前预处理是保证现代煤化工工艺正常进行的前提。国内某煤制气项目之所以在投产初期遭遇意外,就是因为对煤炭组成、性质及其对气化过程的影响认知不足,高碱煤中的钾、钠等碱性物质在高温下挥发,侵蚀了反应炉内壁。大规模发展现代煤化工产业,对煤炭进行深度表征分析,采取适当的预处理手段,是不必可少的环节。可喜的是,对于这些需要解决的问题,目前有诸多科研团队正在进行研究攻关。
        经济性方面劣势,要求现代煤化工尽量压缩转化步骤。以煤制烯烃为例,先要将煤炭气化、净化,用合成气生产甲醇,然后再用甲醇生产烯烃,生产流程很长,而每增加一个环节,就会有一部分效率损失。那么,能不能直接用合成气生产烯烃呢?目前,权威杂志《自然》已经确认,我国已经在煤气化直接制烯烃研究中获得了重大突破,在新型复合催化剂作用下,可以直接将煤气化产生的合成气,高选择性地一步反应获得低碳烯烃,颠覆了90多年来煤化工一直沿袭的费-托路线。诚然,相关技术离产业化应用尚有一段距离,但至少让现代煤化工企业看到了解决问题的曙光。
        总体上来说,我国现代煤化工技术已经处于世界优秀水平,不过,全产业链的技术成熟度仍然有待进一步提高。由于国内外经济发展处于低潮、能源需求不旺,也由于某些新型煤化工技术的验证、工业示范须待时日,过程的洁净度待提升,还受限于煤化工发展所需的水资源,我国现代煤化工目前实际上处于一个蛰伏期。经过这段技术探索与积累期,应该会迎来比较大的发展。这个大发展不一定表现在体量与产能方面,可能是技术层面的巨大突破。而一旦相关技术取得突破,经济性、环境污染等问题都可能会迎刃而解。
        环保尺度需拿捏
        当前,我国石油对外依存度超过60%,能源安全是一个不得不考虑的问题。石油的用途有两个方面,一是作为燃料使用,二是作为化工原料,世界范围内90%的化学品来源于石油。对于富煤贫油少气的我国来说,发展现代煤化工产业,可以从燃料与原料两个方面,用煤炭部分地取代石油,具有重要的战略意义。正因为如此,国家一直非常重视煤化工技术进展与产业发展,在2016年的国家重点研发计划试点专项中,现代煤化工相关技术研究被列为煤炭清洁高效利用和新兴节能技术研究的重要内容。
        特殊的资源赋存条件,决定了现代煤化工产业发展的必要性。但是,在产业发展过程中一定要理性,避免决策不当对产业发展进程的干扰。
        相关企业要理性。我国企业做事容易出现“一窝蜂”的跟风现象,对现代煤化工产业良性发展也构成了一定威胁,煤制烯烃产业目前就已经出现了产能过剩局面。在煤炭企业普遍亏损、急于寻找出路的当下,它们对现代煤化工项目的关注度普遍提高,在这个时候,对“大干快上”的发展方式一定要慎之又慎,企业在做出投资决策之前,对市场规模、技术研发进程与自身竞争力的理性判断显得尤为重要。
        相关政策制定者也要理性,尤其是在环保问题上,一方面,需要摒弃前些年为了经济增长而忽略环境保护的做法,另一方面,也不能矫枉过正,在“谈煤色变”的社会环境中,监管当局需要拿捏政策的尺度。不可否认,在现有技术条件下,现代煤化工存在一定污染,尤其是污水处理上存在难度,但只要是严格管理,严格控制生产流程,污染物排放是可以控制的。在制定相关环保标准时要具有严肃性,让企业在经过努力研发后能够达标,同时将不努力的企业剔除出去。否则,标准太低,达不到督促企业技术进步的目的;标准太高,企业或者选择退出或者像大众汽车一样选择造假,都不利于整个产业的发展。
        中国石油经济技术研究院发布的《2050年世界与中国能源展望》认为,未来煤化工用煤量仍有一定增长空间,约为1.5亿吨油当量。环保部也在此前对现代煤化工项目环评审批再度开闸,再加上神华宁煤项目的突破,这或许为煤化工行业带来一丝曙光,现代煤化工产业需要抓住机会,不断克服阻力,在困境中寻找突破,方能实现良性发 展。