第一節(jié) 產(chǎn)業(yè)相關的概念范圍
一、定義
煤是遠古植物遺骸,埋在地層下,經(jīng)過地殼隔絕空氣的壓力和溫度條件下作用,產(chǎn)生的碳化化石礦物。如果把它所含有的各種有機物質(zhì)分離出來,加以充分利用,其價值要比單純作為燃料高得多。以煤為原料,經(jīng)過化學加工,生產(chǎn)出各種化工產(chǎn)品的工業(yè)稱為煤化工。煤化工包括煤的一次化學加工、二次化學加工和深度化學加工。煤的焦化、氣化、液化,煤的合成氣化工、焦油化工和電石乙炔化工等,都屬于煤化工的范圍。煤化工主要通過煉焦方式達到綜合利用目的。煤炭經(jīng)過干餾,得到焦炭,同時產(chǎn)生焦爐煤氣、煤焦油、硫氨、吡啶、粗苯、硫磺等。焦爐煤氣又能分離出乙烯、甲烷等。煤焦油含有多種有機化合物,估計單獨存在的化合物有上萬種,是醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成纖維、合成橡膠、塑料、染料等工業(yè)的重要原料。
煤化工開始于18世紀后半葉,19世紀形成了完整的煤化工體系。進入20世紀,許多以農(nóng)林產(chǎn)品為原料的有機化學品多改為以煤為原料生產(chǎn),煤化工成為化學工業(yè)的重要組成部分。第二次世界大戰(zhàn)以后,石油化工發(fā)展迅速,很多化學品的生產(chǎn)又從以煤為原料轉(zhuǎn)移到以石油、天然氣為原料,從而削弱了煤化工在化學工業(yè)中的地位。煤中有機質(zhì)的化學結(jié)構(gòu),是以芳香族為主的稠環(huán)為單元核心,由橋鍵互相連接,并帶有各種官能團的大分子結(jié)構(gòu),通過熱加工和催化加工,可以使煤轉(zhuǎn)化為各種燃料和化工產(chǎn)品。焦化是應用最早且至今仍然是最重要的方法,其主要目的是制取冶金用焦炭,同時副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。煤氣化在煤化工中也占有重要的地位,用于生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣,也用于生產(chǎn)合成氣;煤低溫干餾、煤直接液化及煤間接液化等過程主要生產(chǎn)液體燃料。
煤化學加工包括煤的焦化、氣化和液化。主要用于冶金 行業(yè) 的煤炭焦化和用于制取合成氨的煤炭氣化是傳統(tǒng)的煤化工產(chǎn)業(yè)。
二、煤化工的范疇
煤化工是以煤為原料,經(jīng)過化學加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體,液體,固體燃料以及化學品的過程。從煤的加工過程分,主要包括:干餾(含煉焦和低溫干餾),氣化,液化和合成化學品等。
煤化工利用生產(chǎn)技術中,煉焦是應用最早的工藝,并且至今仍然是沒化學工業(yè)的重要組成部分。煤的氣化在煤化工中占有重要地位,用于生產(chǎn)各種燃料起,是干凈的能源,有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護;煤氣化生產(chǎn)的合成氣是合成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料。煤直接液化,即煤高壓加氫液化,可以生產(chǎn)人造石油和化學產(chǎn)品。在石油短缺時,煤的液化產(chǎn)品將替代目前的天然石油!以上既是在煤化工轉(zhuǎn)化的主要方面。
第二節(jié) 2007年我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
2007年是我國煤化工產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步推進的一年,在國際油價一度沖擊百元大關、全球?qū)μ娲ぴ虾吞娲茉吹男枨笤桨l(fā)迫切的背景下,中國的煤化工 行業(yè) 以其領先的產(chǎn)業(yè)化進度,成為我國未來能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。煤化工 行業(yè) 的投資機遇仍然受到國際國內(nèi)投資者的高度關注,煤化工技術的工業(yè)放大不斷取得突破、大型煤制油和煤制烯烴裝置的建設進展順利、二甲醚等相關的產(chǎn)品標準相繼出臺。
1、相關政策對煤化工發(fā)展仍起主導作用
在國家發(fā)改委《關于加強煤化工項目建設管理,促進 行業(yè) 健康發(fā)展的通知》的引導下,我國煤化工 行業(yè) 有序發(fā)展,煤制油和MTO/MTP示范裝置將在預定時間內(nèi)建成并試運行。受國家禁止新建項目將天然氣用于化工用途的影響,煤制甲醇將成為我國甲醇的最主要來源。而備受關注的《煤化工中長期發(fā)展 規(guī)劃 》自從2006年年底發(fā)布征求意見稿后,正式文件在2007年仍未出臺。
2、神華煤制油裝置建設進展順利
神華集團當今世界第一套煤直接液化工業(yè)化裝置自從2004年8月開工建設以來,進展順利,截止2007年年底已經(jīng)完成工程進度的90%以上,并實現(xiàn)了多項具有里程碑意義的重大技術突破:世界第一套商業(yè)化煤直接液化技術;世界首套納米級煤直接液化催化劑制備成套技術;世界最大最重的加氫反應器制造與吊裝技術;國內(nèi)首套沸騰床加氫(T-STAR)應用技術等。神華直接煤制油示范裝置將于2008年初投產(chǎn)試車。
3、醇醚燃料發(fā)展迅速
2007年我國醇醚燃料取得了長足的發(fā)展,全年建成投產(chǎn)的甲醇和二甲醚裝置分別達到了上百萬噸,并且在建的裝置總規(guī)模也達到了千萬噸級,為醇醚燃料時代的到來奠定了基礎。建設部于10月出臺的《城鎮(zhèn)燃氣用二甲醚》產(chǎn)品標準為二甲醚燃料的民用掃清了障礙。二甲醚的車用也取得了突破性進展,在由上海交大能源 研究 院、申臥客車、上柴集團、上海華誼等九家單位組成的產(chǎn)學研聯(lián)合團隊的推動下,車用二甲醚的試驗取得了成功。
4、自主煤化工新技術開始取得領先
2007年我國煤化工 行業(yè) 逐步擺脫了單一引進技術的現(xiàn)狀,自主知識產(chǎn)權技術蓬勃發(fā)展,有些技術取得全球領先地位。其中以即將實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的神華煤直接制油技術、開工建設2000噸/年催化劑工廠的大連化物所DMTO技術、出口國外的兗礦-華東理工大學水煤漿氣化技術和12月在云南解化投產(chǎn)的甲醇制汽油技術為代表。
5、煤化工裝備 行業(yè) 迎來機遇
煤化工的發(fā)展帶動了煤化工裝備 行業(yè) 的發(fā)展。煤化工裝備 行業(yè) 受市場需求的推動,同時得到了國家主管部門的重視。研制開發(fā)大型煤化工成套設備已被列入今后國家大力發(fā)展的16項重大技術裝備任務之一,大型煤化工成套設備的國產(chǎn)化是重點內(nèi)容。這樣的大背景下,煤化工裝備 行業(yè) 在2007年迎來了良好的發(fā)展機遇。
總體來說2007年我國的煤化工產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。煤制油和煤制烯烴等高投入、高產(chǎn)出的項目即將投入生產(chǎn);醇醚燃料得益于產(chǎn)品標準的出臺蓬勃發(fā)展;自主知識產(chǎn)權技術開始取得領先優(yōu)勢并出口。我國煤化工 行業(yè) 為高油價環(huán)境下的替代能源和化工原料提供了新的選擇,保障了我國的能源安全和經(jīng)濟的和諧發(fā)展。
第三節(jié) 2007年我國發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的原因
一、煤化工業(yè)減輕石油依賴
近年來,中國煉焦、煤氣化制合成氨、甲醇等煤化工業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展,煤炭液化、甲醇制烯烴、二甲醚、煤化工聯(lián)產(chǎn)等新型煤化工技術 研究 與工業(yè)化正在啟動發(fā)展。煤炭能源化工工業(yè)是今后20年的重要發(fā)展方向,引進和開發(fā)自主知識產(chǎn)權技術將成為中國煤化工業(yè)發(fā)展的重要支撐,中國將成為世界最大的煤化工業(yè)國家。這對于我國減輕燃煤造成的環(huán)境污染、減緩我國對國外石油的依賴,均將起到重要作用。
二、煤化工發(fā)展原料來源充足
《能源中長期發(fā)展 規(guī)劃 綱要》剛剛出臺,具有“煤都之稱”的山西省便緊緊跟上,馬上拿出了建設太行山煤化工經(jīng)濟帶來的總體 規(guī)劃 ,該 規(guī)劃 初步確定3-5年內(nèi)總體形成年產(chǎn)600萬噸尿素、200萬噸甲醇及其下游產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模,建成全國最大的尿素、甲醇生產(chǎn)基地。
煤化工項目將來是否受到原料制約,這首先取決于煤化工所消耗的煤炭占煤炭總消費量的比例,發(fā)展煤化工所消耗的煤炭占總消費量的比例很少,消耗量最大的煉焦所占的比例也就在10%。
2004年電煤消費量達9.6億噸,同比增長l億噸以上,電煤占到了煤炭總消費量的一半以上。能不能干煤化工,煤夠不夠不是問題。針對現(xiàn)在到處出現(xiàn)的煤荒,實際上中國并不缺乏煤炭資源,而是豐富的煤炭資源沒有被合理地開發(fā)利用。同時,由于鐵路運力緊張,想按計劃拿到煤很不容易,造成市場上煤炭短缺的表象。此外,中國煤炭儲量的40%以上是高硫煤,而環(huán)保部門又不允許將高硫煤直接用來發(fā)電。所以,目前煤炭資源的短缺是相對的,不是煤炭資源總量的不足。
同時,發(fā)展煤化工應當因地制宜,結(jié)合當?shù)孛禾抠Y源、煤種,合理組合與 規(guī)劃 。像高.硫煤在我國分布廣、價格低,在我國很多地區(qū)禁止開采和使用,發(fā)展煤化工是實現(xiàn)其高效利用的最佳途徑。
利用資源豐富卻閑置少用的高硫煤、焦爐氣等制成二次清潔能源——甲醇、二甲醚來代替石油,可謂是一舉多得。如果煤制油等煤化工項目的選址選擇靠近大的高硫煤產(chǎn)區(qū):并在合理運距內(nèi)集中大量高硫煤,采用我國成熟的氣化水煤漿技術就地造氣,脫除硫化氫,將煤氣造氫、把煤炭液化,可以大大降低投資與成本。
三、發(fā)展煤化工是我國的必然選擇
石油價格每上升10美元會使得下年中國的真實GDP下降0.8個百分點,通貨膨脹率上升0.8個百分點。雖然我國石油能源比例不大,但利用煤化工的替代性降低石油消耗和進口依賴度,是穩(wěn)定我國經(jīng)濟發(fā)展的必然選擇。
從環(huán)境保護來看,使用清潔煤氣化技術后,煤化工能源一體化產(chǎn)業(yè)模式能有效解決常規(guī)發(fā)電廠的二氧化硫和溫室氣體排放問題。生態(tài)平衡和環(huán)境容量是煤化工未來發(fā)展比較關鍵的考慮點,煤制油從根本上說是將一種資源轉(zhuǎn)化成另外一種資源。生產(chǎn)一噸油品需消耗約4噸煤、十噸水,對地區(qū)水資源壓力很大,而水資源超標消耗可能導致生態(tài)失平衡,這與新的國家戰(zhàn)略中的可持續(xù)發(fā)展原則相悖,也是目前發(fā)展煤化工的一個重要限制因素。預計在今后一段時間內(nèi),項目的節(jié)水技術應用是產(chǎn)業(yè)研發(fā)和項目投資的一個重要方向。由于中國煤炭資源和水資源總體為逆向分布,在煤化工 規(guī)劃 時必須要考慮水資源平衡和項目的節(jié)水技術應用。
發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)擁有幾項優(yōu)勢:
1、政府從戰(zhàn)略上考慮,會提高準入門檻,以避免盲目投資,但為鼓勵在能源替代技術和裝備等方面有所創(chuàng)新,會對 行業(yè) 內(nèi)企業(yè)有所優(yōu)惠,先行企業(yè)有望受益并長期保持。
2、煤化工成本遠低于石化產(chǎn)品,具有經(jīng)濟可行性。
3、煤化工可以減少二氧化碳的排放,如若能降低水消耗,完全有替代石化產(chǎn)品的可能。
4、國內(nèi)企業(yè)積累和儲備了相關技術,在引進的基礎上,可以通過技術改造建立核心競爭力,改變在高端石化產(chǎn)品的劣勢局面。
5、由于煤化工建設費用高,但有很好的發(fā)展前景,可以吸引大量民間和國外資本投資,降低資金流動性,改善國內(nèi)經(jīng)濟環(huán)境。
四、新煤化工產(chǎn)業(yè)挑戰(zhàn)石油化工
世界能源進入多元化時代,中國的能源結(jié)構(gòu)是以煤為主?;厥走^去一個世紀的中國化學工業(yè),國家化工 行業(yè) 生產(chǎn)力促進中心總工程師方德巍將其劃分為3個階段:一是1960年以前,化學工業(yè)與煤炭緊密聯(lián)系成為產(chǎn)業(yè)鏈的煤化工時代;二是此后到2000年之間,石油化工崛起發(fā)展的石油化工時代;三是目前開始的,煤炭與化工靠現(xiàn)代化學工程技術重新結(jié)合的新煤化工時代。
以甲醇和二甲醚為主的清潔新能源,應該是新煤化工時代的領軍產(chǎn)品?;趯@個新煤化工時代的厚望與期許,新煤化工產(chǎn)業(yè)鏈將憑借煤炭的資源優(yōu)勢、化工技術和市場運營優(yōu)勢,客觀向壟斷市場40年的石油化工產(chǎn)業(yè)鏈挑戰(zhàn)。
這個挑戰(zhàn)的結(jié)果是:從根本上解除了國家能源危機;為眾多化工產(chǎn)品提供新的能源和原料。更令人興奮的是:中國新煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的技術水準、生產(chǎn)能力、市場需求是全世界有目共睹的,它有望進一步提升中國化學工業(yè)的國際地位。
第四節(jié) 2007年中國煤化工產(chǎn)業(yè)的技術動向 分析
一、三種新型煤化工技術
1、煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的單元技術——煤氣化技術
以魯奇、德士古、殼牌等爐型最為常用,我國先后引進了上述爐型用于生產(chǎn)合成氣和化工產(chǎn)品。采用多組分催化劑,可從合成氣制含60%異丁醇和40%甲醇的混合物,異丁醇脫水成異丁烯,從而可完成由合成氣直接制取甲基叔丁基醚,這是一條很值得重視的由天然氣和煤為原料制取高辛烷值添加劑的技術路線。
2、以煤為原料生產(chǎn)甲醇及多種化工產(chǎn)品
目前國外甲醇生產(chǎn)主要以天然氣為主,從資源背景看,我國煤炭儲量遠大于石油、天然氣儲量,因此在很長一段時間內(nèi)煤炭是我國甲醇生產(chǎn)最重要的原料。目前正在山西交城建設的60萬噸/年焦爐氣制甲醇示范工程和以高硫煤為原料生產(chǎn)甲醇的創(chuàng)新工藝都將使煤制甲醇在全國得到更廣泛的推廣。甲醇作為一種重要的化工原料,通過羰基化可進一步制取醋酸、醋酸酐、甲酸甲酯、甲酸、草酸等重要的化工產(chǎn)品。
西南化工 研究 院現(xiàn)已開發(fā)成功甲醇羰基化制取醋酸、醋酸酐工藝軟件包,在現(xiàn)有20萬噸/年低壓羰基化醋酸裝置的基礎上,正在擴展系列產(chǎn)品,進一步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化;甲醇與亞硝酸在Pd催化劑作用下可反應制取草酸,這是合成草酸的一條新途徑;德國Hu1s公司以甲醇和CO在叔二胺與乙烷作用下進行加壓羰基化反應制得甲酸甲酯(HCOOCH3),轉(zhuǎn)化率為80.7%,選擇性達99.4%。
3、以煤為原料合成烴類
甲醇裂解制烯烴的 研究 工作已進行了多年,中科院大連化物所在此方面的 研究 居世界領先地位,甲醇轉(zhuǎn)化率達到100%,對烯烴的選擇性高達85%~90%;目前合成氣制烯烴已成為費托合成化學中新的 研究 方向之一,一些 研究 結(jié)果已顯示出誘人的工業(yè)化前景,但由于還有一些在轉(zhuǎn)化過程中的核心問題有待解決,因此該項 研究 距離實際工業(yè)化尚有一定距離。
二、煤炭氣化多聯(lián)產(chǎn)技術
煤化工聯(lián)產(chǎn)是指不同煤化工工藝或煤化工與其它工藝的聯(lián)合生產(chǎn),煤化工聯(lián)產(chǎn)是今后產(chǎn)業(yè)進步的方向。它的意義是:可以回收、利用廢棄或排放的資源或能源,同時實現(xiàn)污染治理。如廢渣制建筑材料,廢氣燃燒或轉(zhuǎn)化生產(chǎn)電力、熱力等。還可以通過集成、優(yōu)化不同工藝,提高整體效率和效益,如化工合成與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電聯(lián)產(chǎn)。同時,靈活生產(chǎn)和適應市場需求,如生產(chǎn)電力、熱力與生產(chǎn)液體燃料聯(lián)產(chǎn)。
中國現(xiàn)階段發(fā)展的煤化工聯(lián)產(chǎn)是以煤基發(fā)動機燃料或化工品為主要目標的產(chǎn)品,以生產(chǎn)過程中的廢、余物為原料或燃料,生產(chǎn)電力或熱力作為工廠自用而不是當作產(chǎn)品銷售,實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟目標和社會綜合效益的最優(yōu)結(jié)合。
第五節(jié) 當前中國煤化工產(chǎn)業(yè)存在的問題與對策
一、高耗、低效、高污染、低效益的發(fā)展模式難以為繼
煤化工由于煤的特性造成加工過程長、投資大、污染重等問題,這樣的過程更適宜采用新技術,實施大型化。
二、煤化工氣化技術進步緩慢
煤氣化是煤化工的龍頭和基礎,在相當程度上影響煤化工的效率、成本和發(fā)展。我們追求的應該是高效、低耗、無污染的煤氣化工藝。煤氣化工藝至今已有100多年,煤氣化技術演進的歷程:以氧氣(或富氧)氣化代替空氣氣化,以粉煤代替塊煤、碎煤,以氣流床和流化床代替固定床,由常壓氣化進展到高壓氣化,這些都是煤氣化工藝技術演進升級的重要趨勢。
我國煤氣化工藝的更新進展緩慢。我國亦做過一些煤氣化技術的開發(fā)改進,但真正工業(yè)化的不多。近年來我國恩德爐的改進,灰熔聚爐的開發(fā)均有進展,有的已工業(yè)化,并在繼續(xù)提高。
為積極提高我國煤化工氣化技術,曾引進LURGI爐及TEXICEO爐(三種壓力等級)。但引進后都經(jīng)過更換適應煤種及多項技術改造,經(jīng)歷幾年才正常生產(chǎn)。大型煤氣化技術的穩(wěn)定運行有一定難度。因國產(chǎn)化進展緩慢及其他原因,所引進的技術對煤化工全局氣化技術的改進的帶動作用有限。
三、低水平重復建設嚴重
當前在全國范圍內(nèi)形成甲醇熱,在建和擬建的甲醇裝置能力已超過1千萬噸。眾所共知,世界甲醇市場供過于求。近年內(nèi)世界幾套以廉價天然氣為原料的超大型甲醇裝置投產(chǎn)后,價格將進一步下降。他們的目標市場是向我國出口,屆時國內(nèi)有些甲醇企業(yè)將受到嚴重沖擊。
值得關注的是,大量正在建設或擬建的甲醇裝置其規(guī)模均偏小,新建多數(shù)為10萬~20萬t/a,個別最大的亦只有60萬t/a。甲醇是規(guī)模效益非常明顯的化工裝置。大量的資料表明,煤基甲醇裝置必需依賴于低價煤、大型化、先進技術及低投資,四者緊密結(jié)合的條件下才有國際競爭力。煤基甲醇沒有足夠大的規(guī)模是不具備國際競爭力的。
四、缺乏戰(zhàn)略眼光,技術開發(fā)薄弱
煤資源在我國處于能源的主體地位,問題在于煤轉(zhuǎn)化的技術開發(fā)并沒有放在重要地位,投入關心不夠。最終能替代石油的戰(zhàn)略資源是煤,而要使煤真正能成為石油替代品,必需技術開發(fā)先行,形成自有知識產(chǎn)權的新技術。
20世紀70年代的石油危機,促進了尋求替代能源和潔凈煤技術的開發(fā)。在煤化工發(fā)展低潮時,國外許多大型公司抓住機遇,搞好煤化工新技術開發(fā)的戰(zhàn)略技術貯備。近幾年商業(yè)化的SHELL煤氣化,MTO技術、MTP技術等無不是在近10-20年開發(fā)的,這些新技術開發(fā)經(jīng)過按科學程序、持之以恒的努力。由于我們開發(fā)創(chuàng)新工作不足,今天我們?nèi)孕枰M這些技術,代價很高。
五、解決問題對策
現(xiàn)代煤化工是屬于技術密集型和投資密集型的產(chǎn)業(yè),應采取最有利于提高經(jīng)濟效益的建設及運行方式?,F(xiàn)代煤化工的發(fā)展要堅持一體化、基地化、集約化、大型化、現(xiàn)代化,真正轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式。
1、堅持一體化
就是把大型煤化工裝置和煤礦結(jié)合起來(當然亦可以采取煤-電-化一體化聯(lián)產(chǎn)模式)。把煤氣化裝置建在礦上(或臨近礦區(qū)),力求減少煤炭運耗及運費,實施資源優(yōu)化配置,合理使用煤炭資源(按煤質(zhì)資源優(yōu)質(zhì)優(yōu)用,劣質(zhì)劣用,各得其所)。只有形成煤化工與煤礦一體化的利益機制,才能減少日后的價格、運輸和布局的風險。
2、堅持基地化、集約化
化學工業(yè)內(nèi)在的固有特性適宜于綜合利用和深加工?;厥瞧髽I(yè)群體的集稱?;貎?nèi)集中布置相關企業(yè),可以充分、高效、合理利用各種資源,提高資源配置效率和效益,發(fā)揮企業(yè)的集聚效應。總之,煤化工發(fā)展實施基地化布局最重要的目的是實施以市場為基礎的高度資源優(yōu)化配置,謀求集約化經(jīng)營。
3、堅持大型化、現(xiàn)代化
只有采用一流的技術、一流的設備、一流的管理,建設大型規(guī)模效益的裝置才能形成一流的煤化工基地,謀求跨越式發(fā)展,具備國際競爭力。
免責申明:本文僅為中經(jīng)縱橫 市場 研究 觀點,不代表其他任何投資依據(jù)或執(zhí)行標準等相關行為。如有其他問題,敬請來電垂詢:4008099707。特此說明。