工程院院士金涌：中国已成世界煤化工高地

人物简介：

　　金涌：清华大学化学工程系教授，清华大学化学科学与技术研究院院长。1935年生于北京，满族爱新觉罗氏。自幼父母双亡，家道中落，曾一度辍学，解放后作为贫困学生获得政府资助，以全优成绩高中毕业，并被选派赴苏联留学，1959年毕业于原苏联苏拉尔工学院。1979年领衔组建清华大学反应工程研究室，1997年当选中国工程院院士。并于2007年获得 美国 化学工程师协会(AICHE)的PSRT流体化讲座教授奖。

　　主要研究领域为液态化化学反应工程学和生态工业工程，担任国际循环流化床系列会议顾问组成员，中国化工学会、中国颗粒学会常务理事，中国生态经济学会副理事长、工业生态经济与技术专委会主任，中国环境学会顾问，以及国家发改委循环经济试点园区规划顾问和评审委员。

    虽然已经年近八旬，但中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌的目光从未离开过自己的专业领域。经历过国内 煤化工 产业几十年来发展的起承转合，他的观点比别人更多了几分冷静。

    “尽量把煤的价值充分体现出来”

    中国的石油资源相对短缺，石油进口对外依存度已经达到58.5%，因为涉及到能源安全，所以石油替代问题就显得非常重要。而煤炭是中国仅有的比较多的资源，所以业界普遍看好用煤来替代石油。这是中国以 煤制油 和 煤制气 为代表的新型煤化工发展的大背景。

    但从世界范围看，实际上这确实是属于中国的特殊情况。因为目前世界范围来讲，石油并不短缺，一般来讲其他国家都没有发展煤化工的强烈愿望。“过去有段时间提出的口号是煤化工要有序发展，煤变油、煤变燃料，主要是用来做技术储备，战争或者急需时再大量建设”。金涌认为，以前对煤化工是有一定制约的，没有大开口子，但是现在情况不同了。

    煤价 进入下行周期后， 煤炭企业 迫切希望拉动煤价，为了安抚煤炭企业，同时考虑到石油进口比例也确实很大，所以国家能源局在年初的内部咨询会上通报的关于煤制油、煤制气的初步规划是，到2020年规划建设3000万吨的煤制油，500亿立方米的煤制气。此消息一出，业界一片沸腾，政策大门进一步打开似乎触手可及。

    “现在几乎凡是有煤的地方就有煤化工。中国煤化工现在是处在爆发期、井喷期”。金涌认为，煤化工井喷的原因，首先是需求，其次是技术的逐渐成熟。

    实际上，中国企业开始进入煤制油产业时， 南非 沙索公司(Sasol)是当时世界上唯一进行大规模煤液化生产合成燃料的企业。而沙索公司开展煤制油的起因，是当时南非因为种族隔离政策受到全世界的制裁和禁运，无法进口石油。有一段时间沙索公司曾一天接待数个来自中国的代表团，中国企业们对煤制油的热情，让沙索自认奇货可居，要价奇高，谈了十来年一直谈不下来。在这个过程中，中国国内就开始自己开发技术，现在煤化工的大量技术基本都已经国产化。而且中国不只是研究，还有了大规模生产经验，这些国外是没有的，“特别是几十万吨的煤化工装置，只有中国有”，中国“已经成了世界煤化工的高地”。

    虽然中国煤炭储量大概是世界的12%，但中国人口占世界的20%，如果按照人均算，约为世界人均水平的一半，而且还有很多煤是采不出来的。“我们的煤也要节约用，也不是多的不得了”，金涌认为，搞煤化工的第一个指导思想就是，要尽量把煤的价值充分体现出来。“一定要想到，煤不只是碳，煤是有机无机的复合物，里面有机的成分有十几种，煤里面还有氢，碳氢比在煤的组成里是1:0.8，就是1个原子的碳有0.8个氢存在。如果煤炭只是烧掉，就把氢也烧掉了。氢实际上是很珍贵的，烧掉很不合算。能不能首先通过拆解，把链拆开，高价高用，就是煤的综合利用”。

    业界还有一种观点是，煤炭的综合利用还应该配合煤的多联产。金涌这样解释煤的多联产：煤先热解，变成半焦，半焦拿来燃烧，产生蒸汽 发电 ，蒸汽轮机的背压还有十几公斤的压力，可以用来供热。半焦热解产出的东西，可以拿来分离煤气作燃料，可以做合成气，变换配比后可以合成甲烷、轻柴油、轻焦油、重焦油....。.这样对煤的利用就是全价的。

    “我们很多院士也在一起讨论，现在煤化工井喷，特别是煤变油，指标都已经分给大煤炭企业了。这样做是不是最好呢？”金涌一直在思考这个问题。

    最明显的问题是，煤化工要多排放几十亿吨的二氧化碳，“虽然城市是清洁了，但是全国总的二氧化碳排放增加了”，而且煤炭转化也会损失很多能量，用煤制气后再发电很不合算。金涌认为，煤制气再发电的效率是百分之三十多，而煤直接燃烧，通过超超临界发电的效率最高可以达到42%~45%。在民用方面，用天然气做饭其实热效率很低，大约70%的热量都散发在空气里浪费了，所以美国虽然天然气产业很发达，但还是有一半以上的家庭 用电 做饭。“还不如改造煤电厂技术，可以实现煤耗很低，很清洁”，金涌认为，煤制气一定要考虑到使用是不是合理。

    相对于煤制油和煤制气，金涌更看好煤制芳烃的前景。芳烃主要用于生产异氰酸酯等，做高档汽车的表面漆、高级泡沫塑料、人造革、各种电器的外壳等高档产品。现在国内的芳烃90%来自石脑油裂解，消费量大概是1400万吨，对外依存度是44%。金涌认为，用煤做芳烃是很好的契机，“中国要开辟煤制芳烃的技术，这个是全世界第一的”。

    “大家都在大规模做同样的东西，而且都是大路货，没有想怎么和使用过程对接。比如聚乙烯，实际上汽车用的都不是纯聚乙烯，都是复配的塑料合金，这个必须做深入研究”。金涌坚信要做高附加值的产品，这才是煤化工应该走的道路。“从甲醇出发可以做成乙烯丙烯，做成三烯三苯等很多原来用石油产生的东西。甲醇的价钱大概现在两三千元一吨，假如做成高档的产品，可以增加几倍十几倍的附加值。所以用煤炭做甲醇，发展三烯三苯往下走，前景很好。如果做成油，一燃烧就没有了，变成二氧化碳了”。“我们现在考察的是万元GDP能耗，假如产品价钱高，万元GDP能耗就降下来了，所以提高附加值是我们减碳，搞低碳经济的一个好抓手”。

    “煤变油是翻山，醇醚是打隧道”

    十多年以来，对于怎么用煤来替代石油作为燃料开汽车，一直有两种不同观点。一种观点支持煤变油，另外一种观点则主张，开车不一定用油，可以用醇醚添加。从技术经济性的角度，金涌更看好煤化工的醇醚路线。“只要可以驱动汽车，为什么一定要是汽油或柴油呢？”

    实际上，最早的醇醚路线是甲醇汽油。甲醇添加到汽油里，如果不超过14%，是感觉不出来的。但是甲醇路线在国内一直没有进入主流。

    从技术角度看，还有一个选择是二甲醚。二甲醚合成也用氢气和二氧化碳作为原料，产品是1份重量的水，2.5份重量的二甲醚。假如是煤变油，合成出来的产品是0.78份重量的油，1份重量的水。所以，二甲醚的用煤量只是煤变油的二分之一，而且1公斤二甲醚的行驶里程数和同等量的柴油一样。金涌表示，二甲醚的排放非常干净，“在排气管后面放一张白纸，跑多远纸都是白的”。不过有个问题是，二甲醚在常温下是气态的，使用必须压缩灌装。

    能不能把二甲醚做成液态的？清华大学的新技术是用煤制造聚甲氧基二甲醚。聚甲氧基二甲醚的沸点可以达到140度，完全可以和柴油调和，提高柴油的十六烷值，成倍地减少pm2.5排放。这项技术的鉴定会已经开过，金涌和谢克昌、汪燮卿、杨启业、郝吉明、陈丙珍等几位院士一起，联名上书政府，建议促进聚甲氧基二甲醚在全国的推广应用。

    金涌这样解释聚甲氧基二甲醚性能优良的原理：现在的柴油机汽油机都需要吸进空气(主要是利用空气中的氧气)才能燃烧，但空气里还有大量氮气，氮气对燃烧不起作用，最后只是加热到高温排出去，白白走过场，浪费了很多能量。而聚甲氧基二甲醚的分子链上带着氧，如同“自带干粮”，所以虽然其燃烧的热值相对低，但十六烷值高，出力并不逊色，就是因为它不需要吸进太多空气。尤其是在空气稀薄、氧气不足的高原和高寒地区，使用聚甲氧基二甲醚更为适合。

     “煤变油是翻山，醇醚是打隧道，当然这个合算”。金涌并不讳言自己的观点，他认为，从能源利用率来看，煤变油“是短视的，是近视眼”，“可是企业家不这么认为，煤变油后立刻就卖给石油公司了，马上就可以赚钱。只要赚钱就行了，管他效率高不高呢”。

    “要解决能源问题，还是要靠改革”

    做了大半生的技术，金涌对技术的局限性有比旁人更深刻的认识。

   他看好的醇醚路线多年来在国内一直未取得大的进展，他认为最大的问题就是遭遇了大公司的垄断和不合作。

    水面之下，市场的暗流涌动其实一直没有停止过。虽然甲醇汽油一直没有大规模推广，但业界公开的秘密是，很多加油站都在偷偷向油品中加入甲醇。这也是在产能过剩的形势下，甲醇一直能维持住相对较高价位的重要原因。但是甲醇汽油一直没有主渠道运营，金涌认为，这终究不是办法，还是要“要引导到正路上去，不要偷偷摸摸干”。

    在 山西 省领导召开的一次会议上，金涌直言不讳的表示，要解决中国的汽车能源问题，不是靠技术，技术已经做了，主要靠政策。因为现在煤制油的产品只能卖给大石油公司，“最后环节堵死了，没有出口，所有的新技术都白搭”。

    他的设想是，假如煤化工企业可以参与经营一些加油站，并有一定决策权，就可以把掺有醇、醚、聚甲氧基二甲醚等醇醚燃料的油品品牌经营，销售渠道就此打开。煤化工企业的油品，直接向市场销售。“转变炼油方式，我们每年就可以多产2000万吨至4000万吨的醇醚搀合组份，而且和煤合成柴油路线相比，能大幅度降低 煤炭消耗 ，提高能源利用率，减少燃烧柴油的pm2.5排放，也能大幅度降低煤化工投资，多渠道解决中国车用燃料短缺的问题”。

    在能源行业里，制度问题滋生的不仅是腐败，还有技术上的落后和不思进取。“我们是搞技术的，可还是相信制度问题是解决中国能源问题更重要的途径”。金涌的切身体会是，“现在要想解决中国能源问题，还是要靠改革”，“实际上结构的问题，政策的问题，比技术的影响更大”。