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权威报告 中国现代煤化工产业进展

  • 来源:《煤炭加工与综合利用》
  • 发布时间:2016-05-26 09:08:53
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   摘要:介绍了我国现代煤化工项目的投产情况以及近年来取得的自主技术装备广泛应用、带动资源地区经济转型发展等业绩;指出煤化工产业仍存在工艺技术需进一步优化、产业布局难度大、环境保护和碳排放压力大、盈利能力受能源价格影响大等问题;提出扎实做好已投产示范工程达标达产、适时推进升级示范工程有序建设的发展趋势。
 
    现代煤化工是以煤炭为主要原料,以生产清洁能源和化工产品为主要目标的现代化煤炭加工转化产业,是实现煤炭清洁高效利用,推进煤炭产业结构调整和发展地方经济的重要途径。
 
    21世纪以来,我国以先进煤气化技术为代表的现代煤化工产业快速发展,关键技术趋于成熟,多个示范工程实现了商业化运行,技术创新和产业化均已走在世界前列。现代煤化工不仅可以提供清洁油品、天然气等清洁能源产品,还可以延伸发展烯烃、芳烃、乙二醇等石油替代产品。2015年以来,国际油价大幅走低引发国内能源和化工产品价格大幅下滑,使现代煤化工的经济性受到了严峻挑战,现代煤化工重大项目前期进展缓慢。面向未来,随着技术进步和工程经验日益丰富,现代煤化工还将进一步提高技术水平,提高工业成熟性和盈利能力,并将积极探索煤炭分质分级综合利用、油气电热化多联产等更加高效的生产模式,努力向更高层次迈进。
 
    一 现代煤化工产业发展现状
 
    1、产业发展初具规模
 
    截至2015年底,我国投入运行的煤制油(直接液化和间接液化)产能258万t/a,煤炭转化能力约900万t;煤制天然气产能31.05亿m3/a,煤炭转化能力约1400万t;煤制烯烃产能404万t/a(不包括甲醇制烯烃),煤炭转化能力约1700万t;煤制乙二醇产能约160万t/a,煤炭转化能力约287万t。目前,中国已投产的主要现代煤化工项目情况见表。

 表1 中国已投产的主要现代煤化工项目情况
 

2、示范项目运行水平不断提高

 
    通过优化工艺技术、完善管理,我国煤制油、煤制烯烃示范项目运行水平不断提高,基本实现长周期、满负荷稳定运行,能耗指标和环保水平不断提高。以神华煤直接液化项目为例,近3a来装置负荷保持在80%以上,单位产品综合能耗由2.12t标煤降低到1.69t标煤,水耗由设计值10t降到6t以下。伊泰16万t/a间接液化项目连续运行6a,装置负荷一直保持在90%~110%,单位产品综合能耗3.62t标煤,水耗12.8t。神华包头煤制烯烃项目连续稳定运行5a,年均负荷率90%以上,单位产品综合能耗由设计值5.88t标煤下降到5.5t标煤,水耗由36.53t降低到30t以下。大唐克旗、新疆庆华、内蒙古汇能等煤制天然气示范项目经过技术攻关改造,装置运行时间和负荷也正在不断提高。
 
    3、自主技术装备得到广泛应用
 
    经过“十二五”期间的发展,我国现代煤化工产业关键技术和装备水平进一步提高,整体处于世界先进水平。一是自主煤气化技术得到广泛应用。多喷嘴对置式水煤浆气化、航天粉煤加压气化、水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术等自主气化技术得到广泛应用;二是先进合成技术取得重大突破。自主开发的煤直接液化、间接液化技术、煤经甲醇制烯烃技术和煤制乙二醇技术实现工业化,流化床甲醇制芳烃技术完成中试,为后续工业化提供了工程依据;三是大型空分、超高压固体输送泵、高压浆液泵、耐腐蚀泵、低温泵、排渣阀、高差压减压阀、低温阀等关键装备实现国产化。总之,我国已经开发出以煤为原料生产油气等能源产品和烯烃、乙二醇等石化基础原料的工业化技术,为实现石化原料多元化开辟了一条新路。
 
    4、带动资源地区经济转型发展
 
    现代煤化工产业具有资源、技术、资金、人才密集等特点,工业增加值是煤炭直接销售的4~15倍。“十二五”期间,我国现代煤化工产业累计总投资约3500亿元,年度可实现利税达100亿元以上,直接创造5万个以上的就业岗位,间接创造几十万个就业岗位,为农村和小城镇创造了大量的就业机会,推动了装备制造、基础设施配套建设和相关服务业的发展,促进了产业结构转型,带动了资源地区将资源优势转化为产业经济优势,拉动了区域经济发展。
 
    5、培养了一批骨干企业和人才队伍
 
    通过现代煤化工示范项目的建设和运营,我国培养了以中科合成油、华东理工大学为代表的一批科研开发机构;形成了以天辰、五环和东华工程公司等为代表的一批设计建设队伍;造就了以神华集团、中国庆华集团为代表的一批运营管理企业;带动了以沈鼓集团、杭氧为代表的一批装备制造单位。相关从业人员超过10万人,基本形成了专业齐全、相互配套、结构合理的人才队伍。
 
    二 存在问题
 
    我国现代煤化工产业发展已取得了一定成就,但在技术优化、资源利用、环境保护、经济效益等方面仍然面临一些问题。
 
    1、工艺技术尚需进一步优化
 
    我国现代煤化工产业自主核心技术和装备的水平仍需提高,甲烷化等部分核心技术、关键装备和材料仍依赖进口。工艺流程和技术集成尚需优化升级,装置规模还需进一步统筹协调,有待形成典型的系列化规模。循环水、空分等装置设计余量普遍偏大,增加了项目的投资、能耗和水耗,今后还需进行设计优化。环保技术进步滞后于日趋严格的环保要求,技术瓶颈导致环保问题突出。污水零排放所需的部分关键技术尚未工业化,浓盐水蒸发结晶及杂盐无害处理技术的实用性和长期安全性有待验证。资源综合利用水平还有较大提升空间,节能节水技术还需提高,低位热能、油灰渣等缺少高效利用方式。
 
    2、煤化工产业布局难度大
 
    现代煤化工项目单体规模大,煤炭资源、水资源需求量大,对项目所在地煤炭资源、水资源支撑条件要求高。然而我国煤炭资源与水资源逆向分布,中西部地区煤炭资源丰富,但水资源相对匮乏。行业内外对于“运煤”还是“运水”存在较大争议,煤化工产业布局难度大。
 
    3、环境保护和碳排放压力大
 
    现代煤化工项目采用先进技术生产,污染物和碳排放强度可以得到有效控制,但由于项目规模大,排放总量仍相对较大。在废水方面,现代煤化工生产废水经过技术处理后,可以实现达标排放,但由于项目多建设在西部地区,当地生态脆弱,环境承载力差,没有纳污水体,废水必须实现“零排放”。目前高浓盐水存在处理费用高和废盐如何再利用的问题,有机废水的处理回收技术还需要更多的工程化验证。2015—2016年,苏新能源煤制天然气项目、浙能新天伊犁煤制天然气项目、潞安长治煤制油项目的环评报告均经历了多次论证、反复修改和二次审批,充分显示了有关政府环境部门对现代煤化工项目环保问题的高度重视。
 
    4、盈利能力受能源价格影响大
 
     现代煤化工以生产石油替代产品为主。与石油化工路线相比,由于生产流程长、工艺相对复杂、单位投资强度大,固定成本在总成本中占比高,在油价较高、石油化工产品价位较高时,现代煤化工项目具有较好的经济效益。而当油价下行至50美元/桶以下,现代煤化工项目的成本优势将会遇到极大的挑战。

    三 发展趋势
 
    现代煤化工产业作为煤炭清洁高效利用的重要方式,仍需继续开展升级示范,不断提高技术水平和系统优化集成水平,提高能源转化效率,降低资源消耗和污染物排放,降低工程造价,通过技术创新和管理进步提高产业竞争力,促进产业与生态环境协调可持续发展。“十三五”期间,现代煤化工产业要更加注重发展质量和效益,不断完善自主创新升级技术,围绕能效、环保、节水及技术装备自主化等内容开展产业化升级示范工程,通过技术升级、精细化生产管理等措施,以应对低油价带来的效益冲击。 “十三五”期间,我国现代煤化工产业发展重点如下。
 
    1、扎实做好已投产的示范工程达标达产
 
    神华鄂尔多斯煤炭直接液化项目,大唐克旗、庆华伊犁和内蒙古汇能煤制天然气项目,大唐多伦煤制烯烃项目等将继续进行优化,消除设备和工艺瓶颈,探索示范工程的运转规律,尽快实现达产、达标,并使示范工程早日达到“安稳长满优”。要适时进行重大示范项目工程标定,将示范工程的物耗、能耗、水耗以及废水、废气、固体废弃物的排放量、产品质量等主要指标进行总结和归纳,查找分析存在的问题,为后序项目建设提供借鉴和指导。
 
    2、适时推进升级示范工程的有序建设
 
    (1)煤炭直接液化。在总结神华鄂尔多斯一期工程运营经验基础上,适时开工建设二期和三期工程,重点示范煤直接液化的技术升级,并对一期工程进行系统优化。
 
    (2)煤炭间接液化。在总结伊泰、潞安、神华16~18万t/a和兖矿100万t/a项目运营经验基础上,完成神华宁东400万t/a煤炭间接液化项目、潞安长治100万t/a煤炭间接液化项目的建设和投产。其它煤炭间接液化项目将稳步开展前期工作,随油价走势择机建设。煤炭间接液化项目发展重点:示范高温铁基浆态床费托合成、高温钴基浆态床费托合成、费托合成反应热回收利用、费托合成水处理、费托合成油精制和特殊产品精细后加工、新型费托合成催化剂生产与应用、大型费托合成浆态床反应器设计与制造、煤分级液化及配套技术等关键技术,实现百万吨级装置产业化和关键设备国产化。
 
    (3)煤制天然气。大唐阜新煤制天然气项目将进行资产重组后,择机开工建设;浙能新天伊犁煤制天然气项目将抓紧完成前期手续,尽快启动项目建设;中海油大同、北控鄂尔多斯、苏新能源等煤制天然气项目,将有序开展前期工作。煤制天然气项目的发展重点:示范高压固定床气化、高效甲烷化催化剂、甲烷化反应器设计优化、高效净化、高效酚氨回收、高效污水处理回用等技术,并进行煤气化技术组合和气、电、化一体化多联产以及大规模直供电、综合调峰技术的应用。
 
    (4)煤制烯烃。中天合创鄂尔多斯、中国石化安徽淮北、青海大美格尔木等煤制烯烃升级示范项目将有序推进。煤制烯烃的发展重点:进行气化、净化、甲醇合成等全流程系统优化,形成具有自主知识产权的完整工艺包,提高大型装置运行稳定性和经济性;开展百万吨级甲醇制烯烃工程技术示范,突破碳四回用反应器大型化及双反应器能量耦合等技术;建设清华大学流化床甲醇制丙烯技术(FMTP)工业化示范装置;结合电石法聚氯乙烯改造,以煤制烯烃替代电石法聚氯乙烯,调整产业结构,减少汞污染;示范煤制烯烃与整体煤气化联合循环(IGCC)耦合技术,提高全厂能源效率。
 
    (5)煤制乙二醇。目前全国各地已建成的生产装置已有约300万t/a,在建的约200万t/a。自新疆天业利用电石尾气生产乙二醇成功实现工业化以来,全国各地新建乙二醇装置较多。据不完全统计,规划建设乙二醇生产装置约500万t/a。目前,我国每年进口乙二醇不足1000万t,按照此发展速度,势必出现乙二醇产能过剩。“十三五”期间,在国际油价走势尚不明朗的情况下,新建的乙二醇项目是否存在竞争力,还需要慎重探讨、谨慎决策。
 
    3、大力提升装备国产化能力
 
    在重大示范工程中,开展投煤量2000~4000t/d的大型煤气化炉和大型空分装置国产化示范,重点突破大型甲醇合成塔、甲烷化反应器、大型压缩机、关键泵阀等装备自主化瓶颈。
 
    4、大力提高清洁生产和碳利用水平
 
    加强高浓度有机废水和高浓盐水等处理处置技术、固体废物资源化和挥发性有机物污染控制技术的开发及示范,减少污染物的排放。积极探索CO2减排途径,深入开展CO2驱油、驱气示范。
 
    5、加快完善标准化工作体系
 
    尽快制定科学的现代煤化工标准体系。积极开展标准化制、修订工作,加快和提高标准的制、修订数量及质量,强化标准与市场的关联度。
 
    (文/ 顾宗勤 江苏雎宁人,1982年毕业于南京化工学院无机化工专业,工学学士,石油和化学工业规划院院长,教授级高级工程师,设计规划大师。)

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