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对我国现代煤化工(煤制油)产业发展的思考

作者:高实泰浏览次数: 日期:2013-05-07 18:33:10

     现代煤化工是以煤气化为龙头,优化整合先进化工生产技术,形成煤炭—能源—化工一体化的新兴产业,生产可替代石油的洁净油品及化工产品。发展现代煤化工产业,对于确保我国能源安全、降低石油进口依赖,促进能源结构调整,加快产业自主创新和高新技术开发应用,具有非常重大的战略意义。但煤化工的本质是高能耗、高排放产业,如何降低能耗,减少排放已成为我国煤化工产业可持续发展的瓶颈制约。本文从分析我国煤化工发展的必然性、有利条件及存在的制约因素入手,研究提出我国现代煤化工产业发展的建议措施。

    1 发展现代煤化工(煤制油)产业是优化调整我国能源结构,确保国家能源安全和国民经济可持续发展的必然选择

    1.1 我国能源结构决定了必须大力发展现代煤化工(煤制油)产业 能源是国民经济发展的基础,我国能源结构特点是“富煤、少气、缺油”。目前,我国已经探明石油储量248亿t,天然气储量4.4×104亿m3,煤炭储量超过1×104亿t。2011年中国煤炭产量35.2亿t,原油产量2.01亿t,天然气产量1011.15亿m3,煤炭消费占整体能源消费的70%以上。从储量数据看,煤炭在我国能源消费结构中,将长期占主导地位。从未来我国能源消费结构趋势看,煤炭能源消费比例将逐年降低,石油、天然气消费比例将逐年增加,导致石油供应对外依存度将会逐年增长(2011年已达56.5%)。通过现代煤化工(煤制油)技术,将煤炭转化为各种油品及化工产品,是符合我国能源消费结构特点的战略措施。

    1.2 我国能源消费结构的加速调整和升级,要求加快发展现代煤化工(煤制油)产业 世界能源消费结构先后经历了由薪柴向煤炭、再由煤炭向石油和天然气转化的两次重大升级过程。发达国家在20世纪40年代—50年代完成了升级过程,发展中国家目前处在加速调整升级转换过程。中国经过30年的快速发展,已跨入由煤炭向石油、天然气等消费结构的快速调整升级阶段。因此,发展现代煤化工(煤制油)产业,是中国能源消费结构升级调整的迫切要求。

    1.3 加快现代煤化工(煤制油)产业发展,可有效缓解我国能源供需矛盾与石油供需的巨大缺口 近年来,国内石油消费高速增长与石油低产量之间的矛盾十分突出。2011年,中国已探明的石油储量占世界储量的1.3%,产量占世界总产量的5.6%,而消费量却占世界总量的9.2%。进入21世纪以后,中国国内原油供需缺口迅速扩大,到2011年我国原油净进口量为2.7亿t,原油总消费量达到4.7亿t;2012年我国原油净进口量有可能增至3亿t,原油总消费量可能达到5亿t。据预测,按我国经济年均8%左右的增长速度计算,我国石油年消费量将由2011年的4.7亿t上升到2020年6.1亿t左右,而国内原油最大年产量只可达到2亿t左右,到2020年供需缺口将达到4亿t以上。因此,加快煤化工(煤制油)产业发展,将煤炭转化为急需的油品及石油产品,已成为现实的必然选择。

    1.4 发展现代煤化工(煤制油)产业有利于保障我国能源安全 据预测,到2020年以后,我国石油消费需求的60%~70%要依赖进口。近几年,我国40%以上的进口原油来自中东。中东地区政局不稳,长期战乱,西方国家对中东石油资源加紧争夺控制,对我国石油供应安全造成了重大威胁。尽管中国进口原油渠道多元化取得了进展,实施了国家石油战略储备,可在短期缓解国内石油供需矛盾,但长期看,必须大力发展煤化工(煤制油)产业,以增强应对国际石油供应风险的能力。

    1.5 发展现代煤化工(煤制油)产业,可有效减轻国际油价上涨对中国经济发展的不利影响 据业内专家预测,现在世界石油产量正在接近高峰,预计2030年将达到高峰。第一次经济危机时油价约为30美元/bbl,第二次经济危机时约为70美元/bbl,第三次经济危机时冲高至147美元/bbl,今后世界石油价格还会高位运行,价格至少在70美元/bbl~100美元/bbl,到下一次经济危机时,有可能冲高至200美元/bbl。据国际能源组织预计,原油价格每桶上升10美元,中国GDP增速将会降低0.8%,物价上升0.8%。摩根斯坦利认为,国际原油价格(布伦特)每桶涨1美元,中国的GDP增幅将损失0.06%。据中国国家统计局测算,如果原油每桶上涨10美元,若持续一年,对居民消费价格指数的影响是0.3%~0.4%。大力发展现代煤制油产业,可减轻中国经济和社会发展对国际石油的依赖度,节约大量外汇支出,增加中国的净出口额,促进中国经济增长。

    2 现代煤化工(煤制油)示范项目的建成投产和关键技术的工业化示范,为产业快速发展奠定基础

    2.1 直接液化示范项目成功投产运营 神华鄂尔多斯直接液化示范项目一期工程规模为320万t油品/a,第一条生产线生产能力为108万t/a,采用我国自主知识产权。项目于2004年8月25日开工建设,2008年12月30日投煤试车一次成功,生产出合格柴油、汽油、石脑油和LPG等。该项目是目前世界上第一个超百万吨级的煤直接液化工厂,标志着我国煤直接液化制油技术取得重大突破,为实施石油替代战略奠定了坚实的基础。

    2.2 煤间接液化示范项目取得突破性进展 神华鄂尔多斯煤间接液化示范项目采用我国自主研发的费托合成技术,建设一套年产18万t的间接液化合成油品项目。项目于2007年10月20日开工建设,2009年12月15日打通全流程,投煤试车一次成功,产出合格油品及产品。煤间接液化项目的建成投产,打破了国际对该技术的长期封锁,为我国规模化、商业化使用煤间接液化技术开创了新的途径。另外,伊泰、潞安两套年产16万t间接液化项目也已运行两年,正分别规划建设400万t/a和500万t/a规模的间接液化项目。

    2.3 一批煤制烯烃、煤制天然气示范项目加紧建设投产 神华包头煤制烯烃项目设计年产180万t煤基甲醇联合化工产品。核心技术单元采用我国自主开发的甲醇制低碳烯烃(DMTO)技术,项目主要装置于2006年4月开工建设,2010年10月打通全流程,投料试车一次成功,生产出合格产品。该项目是目前全球最大,并首次采用同类技术建设商业化工厂的示范项目。

    另外,我国中天合创鄂尔多斯两套年产60万t煤制烯烃项目,大唐一套年产60万t煤制烯烃项目、年产40亿m3煤制天然气项目,新疆庆华年产40亿m3煤制天然气项目,内蒙通辽年产20万t乙二醇以及神宁煤制烯烃项目等一批国家示范项目先后建成投产。目前,包括褐煤提质、MTA、低碳混和醇等一批现代煤化工技术正在抓紧研发和工业化示范,为我国加快发展现代煤化工(煤制油)产业积累了技术和经验,创造了有利条件。

    3 我国发展现代煤化工(煤制油)产业的瓶颈

    3.1 煤炭资源制约 现代煤化工(煤制油)产业对原料煤炭的需求量非常大,将面临煤炭资源供给不足的风险。据国家发改委《煤化工产业中长期发展规划》(征求意见稿),到2020年我国煤制油规模将发展到3000万t/a;掺烧于汽油的二甲醚2000万t/a,煤制烯烃800万t/a,煤制甲醇6600万t/a。二甲醚和煤制烯烃由甲醇转化而来,前者转化比例为1.5∶1(质量比),后者转化比例为2.92∶1(质量比),到2020年两者合计共用甲醇将达到5400万t/a。按吨油品及产品消耗煤炭的比率计算,届时约需煤炭4亿t/a左右,占我国煤炭年总产和消耗比重较大。据统计,2011年我国原煤生产总量35.2亿t,同比增加8.7%。煤炭探明储量、产量和消费量分别占全球总量的12.6%、48.3%和48.2%,煤炭产量、消费量占全球将近50%。我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60%、10%和5%。每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的10.30%,欧洲的16.8%。因此,我国煤炭总储量相对较大,但人均可开采储量并不大,产量和消费量又非常巨大,煤化工(煤制油)产业将存在原料煤炭的有效供给不足的风险。

    3.2 水资源制约 据国家发改委《煤化工产业中长期发展规划》(征求意见稿)显示,我国规划煤化工(煤制油)产业园区多数分布在煤炭资源相对集中的中西部地区,将面临水资源严重短缺的风险。中西部煤炭产地人均水资源占有量和单位国土面积水资源保有量仅为全国水平的1/10。煤化工(煤制油)吨产品耗水量通常都在15 t~20 t,一个年产300万t的煤制油项目年用水量将达到6000万t左右,这相当于十几万人口的水资源占有量或100多km2国土面积的水资源保有量[1]。因此,在我国中西部地区规划建设大型现代煤化工(煤制油)产业园区,将面临水资源供给瓶颈制约,对本地区水资源平衡和生态环保造成非常大的影响。

    3.3 环境保护制约 煤化工(煤制油)产业对环境的威胁主要来自产生的废气、粉尘及有毒气体,排出的高浓度污水、硫酸铵污水、含油污水、含盐污水以及废渣等。高浓度煤气洗涤废水含有大量酚、氰化物、油、氨氮等有毒、有害物质。废水中COD一般在5000mg/L左右,氨氮在200mg/L~500mg/L,是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水[2]。若控制不好,排放后将对环境造成严重的危害。另外,目前我国煤化工(煤制油)产业园区、项目大都规划建在煤炭主产区,这些地方的环境容量非常有限,大部分地区排污总量已经用完。

    3.4 CO2排放制约 煤化工(煤制油)关键工艺过程是氢/碳原子比的调整,必将伴随排放大量的CO2。如生产1t甲醇排放CO2约2 t,生产1 t烯烃排放CO2约6t,生产1 t油品排放CO2约8.8 t。根据国家发改委的初步规划,到2020年煤化工(煤制油)产能规模计算,届时所排放的CO2将超过2亿t/a。长期来看,煤化工(煤制油)产业将成为我国CO2排放大户;随着全球气候变暖,环境恶化,我国的CO2排放问题已经引起国际社会的高度关注,我国成为除美国外全球CO2排放量第一的国家[3]。

    4 对我国发展现代煤化工(煤制油)产业的建议

    4.1 强化宏观调控政策,推动现代煤化工(煤制油)产业发展国家相关部门应研究我国煤化工(煤制油)产业发展中存在的问题,总结示范项目经验,尽快出台煤化工产业中长期发展规划,制定相关配套政策,积极推进产业发展,加大自主研发力度,形成具有自主知识产权的工艺技术和关键设备[4];大力培养产业科研队伍,建设国家研发基地;增加示范项目,加快现代煤化工产业园区及项目建设,尽快形成具有国际竞争力的我国现代煤化工(煤制油)产业格局。

    4.2 坚持“一体化、大型化、集约化”原则,进一步科学规划布局我国现代煤化工产业园区 目前,我国一些省市和大型企业已完成煤化工(煤制油)产业园区的研究和规划,一批国家示范项目已建成投产,进入商业运营。考虑到产业特点及对国家经济重大战略意义,国家相关部门应从我国煤炭资源整体优化配置,水资源科学利用,区域生态环境保护,产品及产业链整合,市场布局,交通运输,工程投资和区域经济发展等进行系统分析研究,进一步对全国和区域煤化工(煤制油)产业园区及项目进行整体规划[5]。

    4.3 以煤气化为突破口,大力发展煤化工多联产能源系统 煤气化技术是制约煤化工产业发展的关键。近10年来,我国煤气化技术发展较快,先后研究开发出了一批具有自主知识产权的煤气化技术,如水煤浆加压气化、干粉煤气化、碎煤固定床加压气化、沸腾床等[6]。在此基础上,要进一步紧密结合我国不同地区煤种、煤质特点,加大研发力度,充分利用、整合、集成现有先进技术,形成优势互补,切实降低投资,减少污染,从而创建以煤气化为核心,多单元优化组合,多产品产业链集成,经济技术优化的煤化工(煤制油)能源产业系统。

    4.4 强制推行循环经济机制,确保煤炭转化过程的高效率、低污染和最佳的综合效益 国家应尽快出台产业园区、项目实行循环经济的制度与标准,从园区、项目规划立项审批到全生命周期运营过程,强制推行循环经济标准,不达标不批准。在园区规划设计阶段,必须引入洁净生产机制,形成能量集成、水资源集成、三废治理集成、综合利用集成、信息和基础设施共享机制,达到减排、再用、循环的目标。国家应加快出台节约能源法、循环经济法等相关法规以及相关配套规范标准,例如高耗能产品能耗限额强制性国家标准、节能设计规范、节能基础及方法标准、终端用能产品(设备)能效标准等。

4.5 加快研发CO2综合利用及处置技术,确保现代煤化工(煤制油)产业健康持续发展目前,不少国家都在加快研究碳排放利用及处置技术,其中CO2储存、转化及固化、循环利用技术等已取得了实质性突破,有些技术已经转化为商业运营,我国也有个别机构在做相关研究。碳排放处置是一项涉及学科领域多、技术难度大、投资风险高的课题,国家应制定研发规划,建科研基地,在课题立项、投资、人才引进等方面给予激励优惠政策,下大力量研究解决技术难题,确保我国现代煤化工(煤制油)产业乃至整个国民经济的健康持续发展。

 

    参考文献:

    [1] 曹凤中.水资源制约环保掣肘煤化工能否退潮[N/OL].中国经济导报,2007—07—27.http://info.water.hc360.com/2007/07/27083888072.shtml.

    [2] 王 京.浅析煤化工废水处理工艺[J].广西轻工业,2009(11):99—100.

    [3] 刘延伟.煤化工行业“十二五”发展分析[J].化学工业,2010,28(10):8—10.

    [4] 潘连生.积极采取措施,努力促进以我为主发展现代煤化工[G]//2007’中国煤炭加工与利用技术交流会暨煤化工产业发展研讨会论文集.太原:《煤化工》编辑部,2007:1—6.

    [5] 杜铭华.中国现代煤化工产业健康有序发展的驱动力、方向和重点及关键问题[G]//2007’中国煤炭加工与利用技术交流会暨煤化工产业发展研讨会论文集.太原:《煤化工》编辑部,2007:22—25.

    [6] 谢克昌.国内外煤化工技术的发展和创新[G]//2007’中国煤炭加工与利用技术交流会暨煤化工产业发展研讨会论文集.太原:《煤化工》编辑部,2007:30—31.

 

   Cousideration of the Development of Modern Coal Chemical Industry(Coal Liquefaction)in China

Gao Shitai

(China Shenhua Cosl to Liquid and Chemical Co.,Ltd.,Beijing 100011,China)

 AbstractThe necessity to develop modern coal chemical industry (coal liquefaction)was analyzed based on the facts of our country's energy stock,consumption structure,oil shortage,increase of international oil price,national energy security,etc. A batch of national demonstrationp projects in modern coal chemical industry (coal liquefaction)adopting self developed technology were completed and put into operation. Favorable conditions and advantages as well as bottleneck restricting factors were analyzed. Suggestions with reference to coal chemical industry (coal liquefaction)were also put forward.    

 Key wordscoal chemical industry,coal liquefaction,development,consideration

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该资讯的关键词为:煤化工,煤制油,发展,思考 

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