中國現代煤化工產業的現狀與展望_中國氮肥網 - 生產技術
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     中國現代煤化工產業的現狀與展望
    2014-01-02 | 編輯:enablesite | 【
            近年來,在高油價和現代煤化工技術不斷發展的推動下,中國現代煤化工產業發展迅速,舉世矚目。本文在介紹中國現代煤化工產業發展現狀的基礎上,展望中國現代煤化工產業的發展前景。
           1 在高油價下中國現代煤化工產業具有一定的發展優勢  
           1.1 世界油氣資源緊缺、煤炭資源較為豐富,為現代煤化工的發展創造了條件 近年來,盡管受到國際金融危機的影響,全球一次能源消費增長趨緩,但在世界經濟緩慢復蘇的推動下,全球一次能源消費總體呈穩步增長的態勢。2002-2011年的10年間,全球一次能源消費年均增長2.8%,石油和天然氣消費年均增長分別為1.2 %和2.8%,煤炭消費年均增長4.8%,連續10年成為消費增長最快的一次能源。 可以說,煤炭需求的增長成為推動一次能源需求增長的主要動力。眾所周知,相對于石油、天然氣資源,世界煤炭資源較為豐富。據統計,2011年全球原油探明儲量約為2 343億噸,儲采比為54.2年;天然氣探明儲量約為208.4萬億立方米,儲采比為63.6年;而煤炭的探明儲量約為8 609.4億噸,儲采比為112年。 2011年,全球一次能源消費結構中,石油占33.1%,煤炭占30.3%,天然氣占23.7%,核能、水電等約占12.9%。由此可見,相對豐富的煤炭資源為煤化工的發展提供了資源條件。就中國而言,富煤缺油少氣的資源特征十分顯著。 截至2010年底,中國煤炭保有查明資源儲量13 412億噸。截至2011年底,中國原油剩余經濟可采儲量約為24.4億噸,儲采比為12年;天然氣剩余經濟可采儲量約29 061億立方米,儲采比29年。 近年來,隨著國民經濟的平穩較快發展,中國能源消費保持較快增長趨勢,特別是交通運輸燃料快速增長和石化產品需求的大幅增長,使得油氣資源緊缺的矛盾更加突出。2002-2011年,中國一次能源消費年均增長9.1%。2011年,一次能源消費達34.8億噸標準煤。 其中,煤炭約占68.8%,石油和天然氣約占23.2%。在此期間,中國石油消費以年均7.4%的速度增長,而原油產量年均增長僅2.2%,2011年中國石油對外依存度已經超過56%。發展替代資源,減少對石油資源的依賴,客觀上為中國煤化工產業的發展創造了機遇。   

            1.2 原油價格高位震蕩,現代煤化工產業具有一定的成本優勢 近幾年國際原油價格,在全球石油供應鏈遇到“瓶頸”,加上美元貶值、地緣政治因素及投機因素的多重作用下,持續高位震蕩。布倫特原油價格已從2005年的平均55美元/桶上升到2011年的111.3美元/桶,2008年7月竟達到了147美元/桶的歷史最高點,2012年以來原油價格一直在80~110美元/桶的高位震蕩。 在高油價以及不考慮環境成本的情況下,在煤炭資源及水資源豐富地區發展煤制油、煤制烯烴等現代煤化工產品具有一定的成本優勢。從神華集團鄂爾多斯108 萬噸/年直接液化煤制油項目和包頭60 萬噸/年煤制烯烴項目的實際運營情況看,2011年在原油價格為110美元/桶、煤炭價格為350~450元/噸的情況下,兩個項目合計實現收入121 億元,凈利潤13.7 億元。未來隨著項目運營日益成熟,成本有望進一步下降,盈利還有一定的提升空間。
           1.3 中國現代煤化工已具備產業化發展的技術基礎 由于高油價和國民經濟需求的推動,大量的企業、科研院所、工程設計單位投身到現代煤化工技術的研發之中,促進了中國現代煤化工技術自主開發的進展。煤氣化裝置不斷向大型化、清潔化發展,煤直接液化和間接液化、煤基甲醇制烯烴等工業示范裝置成功投產,煤制乙二醇示范裝置正在試運行,煤制天然氣項目積極推進等,都為現代煤化工產業的發展奠定了良好的技術基礎。 隨著現代煤化工技術的逐漸成熟與完善,生產效率的不斷提高,必將會使其生產成本不斷降低,從而使現代煤化工產業在高油價下相對常規石油資源具有一定的發展優勢。     
           2 中國現代煤化工產業發展現狀
           2.1 傳統煤化工總體呈現產能過剩的局面 早在20世紀40年代,中國就開始有傳統煤化工產業,但規模小,產品單一,產品主要包括焦炭、合成氨、電石和甲醇。近年來,隨著中國地方經濟的迅速發展和資源豐富地區的崛起,傳統煤化工部分產品產能增長較快,中國傳統煤化工總體上呈現產能過剩的局面。2011年,中國焦炭消費量約3.8億噸,產能約5.6億噸/年,產量約4.2億噸,裝置平均開工率約68%;電石總產能約2 500萬噸/年,產量約1 750萬噸,裝置平均開工率約70%;甲醇消費量約2 796萬噸,產能高達5 148萬噸/年,產量約2 227萬噸,裝置平均開工率僅43%。 值得注意的是,在中國的甲醇生產中,有約70%是以煤炭為原料。甲醇作為新型煤化工的重要中間體,近年來受到了眾多投資者的青睞。預計2012年,中國甲醇產能過剩將進一步加劇。
           2.2 現代煤化工產業呈現較快發展勢頭 近年來,在高油價的推動下,中國現代煤化工產業得到較快發展,在煤液化合成油、煤制天然氣、煤基甲醇制烯烴、煤制乙二醇等方面取得了突破性進展。
             2.2.1 煤直接液化首條百萬噸級工業示范生產裝置建成投產,實現長周期運行 神華集團在內蒙古鄂爾多斯市分兩期投資建設總規模為500萬噸/年的煤直接液化工程。2008年12月30日,一期工程的先期工程100萬噸/年煤直接液化合成油裝置一次投料試車成功,生產出合格油品和化工品。截至目前,該裝置的連續運行時間已突破4 400小時。該項目的成功建成,標志著我國已成為世界上首個建成大規模工業化煤直接制油項目的國家,驗證了我國自主開發的煤直接液化技術在世界上處于領先地位。
           2.2.2 煤間接液化示范工程建成投產 目前我國已建成伊泰、神華、潞安三個規模為16~18萬噸/年的煤間接液化示范項目,均采用中科院山西煤化所自主開發的CTL技術。其中,內蒙古伊泰16萬噸/年煤間接液化項目是我國首個成功運行的煤間接液化項目,于2009年3月試車成功,主要生產柴油、石腦油和LPG等產品。山西潞安集團16萬噸/年煤間接液化項目于2009年7月成功出油,目前該集團正在建設油-化-電聯產示范園區。神華鄂爾多斯18萬噸/年煤間接液化項目于2009年12月一次開車成功。
           2.2.3 煤制天然氣項目正在加緊建設 目前,我國四個煤制天然氣項目獲得國家發改委正式核準,分別是大唐內蒙古赤峰40億立方米/年項目,總投資257億元;大唐遼寧阜新40億立方米/年項目,總投資245.7億元;匯能內蒙古鄂爾多斯16億立方米/年項目,總投資135.5億元;慶華新疆伊犁55 億立方米/年項目,總投資278億元。 盡管在上述項目建成投產后,我國將成為繼美國之后第二個建設煤制天然氣項目的國家。但由于其核心技術甲烷化技術和催化劑還需從國外引進,因此,應加大在該技術領域的研發力度,盡早實現核心技術國產化。  
           2.2.4 煤制烯烴工業示范裝置建成投產
           1)煤基甲醇制烯烴(MTO)工業示范裝置成功投產 中科院大連化物所于2005年在陜西建設了規模為50噸/日(以原料甲醇計)的DMTO-Ⅰ工業化試驗裝置。神華集團采用DMTO 技術,于2010年5月在內蒙古包頭市建成180萬噸/年甲醇、60萬噸/年甲醇制烯烴(MTO)項目,是世界首套百萬噸級煤基甲醇制烯烴大型工業化示范裝置。 中國石化采用具有自主知識產權的SMTO技術,于2011年10月在中原石化建成60萬噸/年甲醇制20萬噸/年烯烴裝置,并投入正常運行。此外,陜西煤化集團目前正采用DMTO-Ⅱ技術在陜西蒲城建設70萬噸/年的煤制烯烴項目。
           2)國內煤基甲醇制丙烯(MTP)技術已完成中試,采用國外技術建設的MTP裝置已進入試產階段 目前,國內從事MTP技術研發的機構主要有中國石化和清華大學等。其中:中國石化已完成固定床MTP技術的中試研究,正在組織進行甲醇進料為150萬噸/年的SMTP裝置工藝包研發,并將在揚子石化建設甲醇進料為5 000噸/年的工業試驗裝置;清華大學聯合中國化學工程集團、安徽淮化集團共同開發了流化床甲醇制丙烯(FMTP)技術。2009年12月,在淮南建設了規模為3萬噸/年甲醇進料的 FMTP中試裝置。 在MTP工業化應用方面,目前國內采用國外技術建設的MTP裝置已進入試產階段。其中:神華寧煤集團在寧夏寧東能源重化工基地建設年產52 萬噸的MTP項目,總投資約195 億元,于2010年10月投料試車成功,產出合格丙烯產品,目前處于試運行階段;大唐多倫在內蒙古錫盟多倫縣建設年產46 萬噸/年的MTP項目,2011年6月開車成功,目前處于試產階段。

             2.2.5 開發出擁有自主知識產權的煤氣化技術 近年來,國內企業積極引進國外先進的煤氣化技術,并在實際應用中推進了技術的成熟和大型化應用。中國石化在與殼牌合資的煤氣化裝置的建設和試生產過程中,不僅解決了很多工藝技術放大過程中的工程技術問題,還采取很多獨創性改進措施實現了裝置的長周期安全穩定生產。 目前,國內在消化吸收國外氣化技術的基礎上,已經開發出多種擁有自主知識產權的煤氣化技術。其中,四噴嘴氣化技術、航天爐氣化技術、非熔渣-熔渣分級氣化技術已成功應用于工業化裝置中。四噴嘴氣化技術還出口到美國。
           2.2.6 煤制乙二醇裝置進入試運行階段 2008年8月,內蒙古通遼金煤化工有限公司采用中科院福建物構所等單位開發的煤制乙二醇成套技術,建設了規模為20萬噸/年的煤制乙二醇項目,并于2009年12月打通流程試生產。后由于工業催化劑性能等問題,產品方案進行了調整,目前仍處于調試整改階段。 中國石化采用所屬上海石化研究院研發的合成氣制乙二醇技術,于2011年4月在揚子石化建成了1 000噸/年的中試裝置。華東理工大學開展了煤制乙二醇催化劑研究,正與上海焦化廠合作,建設1 500 噸/年煤制乙二醇中試裝置。山東華魯恒升、河南鶴壁寶馬集團等企業正在規劃建設10~20萬噸級工業示范裝置。
           2.2.7 煤電汽一體化得到較快發展 煤電汽一體化通過潔凈煤利用和轉化、熱電聯產以及廢棄物綜合利用的優化集成,達到煤炭清潔高效利用的目的。整體氣化聯合循環發電(IGCC)技術作為煤電汽一體化的核心技術,既有高發電效率,資源循環利用,又有較好的環保性能,正在多家企業進行示范應用。 2009年,中國石化的首套IGCC裝置在福建煉油乙烯一體化工程中建成投產。兗礦集團也建成IGCC聯產甲醇和醋酸的示范裝置。國內首個擁有自主知識產權的250 MW的綠色煤電項目——華能天津IGCC電廠示范工程2012年將建成投產。東莞120 MW級IGCC示范工程計劃于2012年年底建成投產。
           3 中國現代煤化工產業發展存在的問題 近年來現代煤化工技術的突飛猛進,推動了國內煤化工項目的建設,但是在看到現代煤化工產業取得的進步和成績的同時,我們必須清醒地認識到以下五方面的問題。
           3.1 現代煤化工發展面臨環境制約 在煤的轉化過程中,必將有大量的碳要以二氧化碳的形式排放出來。例如,以煤為原料生產1噸甲醇,要排放出3.85噸二氧化碳;生產1噸醋酸,要排放出1.81噸二氧化碳;生產1噸直接液化油品,要排放出9.00噸二氧化碳;生產1噸間接液化油品,要排放出10.64噸二氧化碳;而生產1噸烯烴,排放出的二氧化碳高達11.63噸。 2010年我國已成為世界上二氧化碳排放最多的國家,發展煤化工將使我國在二氧化碳減排方面承受更大的國際壓力。因此,發展煤化工必須高度重視二氧化碳的排放問題,及時相應解決碳的封存、捕集以及利用問題(CCUS)。妥善解決二氧化碳的出路和利用是發展現代煤化工的關鍵問題,否則,盲目發展煤化工將與綠色低碳經濟背道而馳。 總之,發展現代煤化工決不能以浪費資源、犧牲環境和破壞生態為代價,發展煤化工必須要充分考慮到生態環境承載能力的制約。
            3.2 現代煤化工發展面臨水資源短缺的制約 我國是水資源嚴重短缺的國家,而且煤炭資源與水資源大體呈逆向分布,煤炭資源豐富的地區多數缺乏水資源。 現代煤化工的發展需要大量的水資源支持。例如,生產1噸直接液化的油品約需耗水10噸,生產1噸間接液化合成油約需耗水11噸,不采用空氣冷卻的甲醇裝置生產1噸甲醇也需耗水5噸左右。 如果不考慮水資源平衡,盲目發展煤化工必將會對當地的水資源以及環境帶來破壞性的影響。因此,有效解決水資源和水處理問題是發展現代煤化工產業的又一基本條件,加強水資源的合理利用和節水技術的開發應用對現代煤化工發展至關重要。
           3.3 現代煤化工發展存在一定的技術和經濟風險 應該看到,在我國現代煤化工工業示范項目中應用的煤化工技術多數為首次進行大規模工業化,仍存在著以下風險:一是盡管示范階段在技術上可行,但尚未經過長周期穩定運行的考驗。二是目前煤化工的三廢處理技術尚不十分完善,距離真正的“零排放”仍有不小距離。三是在工程、技術、經濟等方面尚未得到充分驗證,還需要進一步的集成優化和升級示范,距技術完全成熟還有一定的距離。四是現代煤化工產業具有較高的投資強度。 例如,煤制烯烴萬噸產品的投資約1.6億元,是石腦油烯烴萬噸產品投資的3~5倍;煤制油萬噸產品投資約1.3億元,是原油煉制萬噸產品投資的8~10倍。因此,發展現代煤化工面臨的經濟風險不可忽視。
           3.4 現代煤化工發展受到資源和人才的制約 現代煤化工產業對煤炭資源的消耗非常大,煤制烯烴、煤制油生產噸產品對煤炭的需求量分別為6噸和4噸左右,擁有豐富、廉價的煤炭資源是發展現代煤化工的前提條件。盡管相對石油、天然氣資源,我國煤炭資源較為豐富,但煤炭主要用于發電。 2011年,在我國消費的36.9億噸煤炭資源中,發電約占53%,鋼鐵工業和建材工業合計約占29%,化工僅占4%。未來煤炭仍將主要用于發電,可供現代煤化工產業發展的煤炭資源量有限。即便在部分煤炭資源相對豐富的地區,由于其基礎設施薄弱,發展也受到一定的限制。 現代煤化工屬于技術、人才密集型產業。當前,許多大型現代煤化工技術仍處于示范階段,實現大規模工業化還需要一個過程,需要大量研發、設計、施工、生產、運營等多方面的高素質人才。但是,目前從事煤化工技術研發以及工程應用的人員,大多是從石油化工等其他技術領域轉行而來,因此,高素質人才缺乏也是對現代煤化工產業發展的一個嚴峻挑戰。
           3.5 投資過熱,產業布局不盡合理 近年來,一些地方政府和企業發展煤化工的熱情很高,使煤化工的產業化建設過度超前。一些地區“逢煤必化”的現象較為突出,我國煤化工發展已經出現了低水平重復建設、項目同質化的過熱跡象。 例如,在神華包頭60萬噸/年煤制烯烴項目示范投產成功后,國內一些企業缺乏對技術成熟度和系統運行合理性的考量,先后與中科院大連化物所簽訂了十余套DMTO技術轉讓協議,盲目建設煤制烯烴項目,形成了無序競爭的局面。 據不完全統計,我國已建煤制烯烴(甲醇制烯烴)規模176萬噸/年,地方及企業擬建規模超過3 000萬噸/年;國家已批準開展工作的煤制天然氣規模151億立方米/年,地方及企業擬建規模超過1 000億立方米/年;已建成煤制油規模158萬噸/年,地方及企業擬建規模超過3 000萬噸/年;已建成煤制乙二醇規模20萬噸/年,地方及企業擬建規模超過500萬噸/年。 投資過熱造成了煤化工產業布局不合理。例如,目前多個大型煤化工項目布局在我國中東部的煤炭調入區,這不僅與我國限制在煤炭調入區建設煤化工項目的政策相違背,而且還將面臨原料價格上漲帶來的成本上升風險,以及中東部地區環境容量較小帶來的環保壓力。
             4 中國現代煤化工產業發展展望
            4.1 加強宏觀調控,堅持科學適度、合理布局 為實現現代煤化工產業與社會、經濟、環境及水資源的協調發展,“十二五”期間,我國政府應加大對現代煤化工產業的宏觀調控力度,采取科學適度、穩步推進、合理布局的原則,安排有實力的企業承擔示范項目,對示范成功的項目要及時進行技術與經濟評估,產業化推廣嚴格控制在有資源、有市場、有技術、有競爭力的條件下進行。 與此同時,要通過即將出臺的《煤化工產業發展政策》、《煤化工產業中長期發展規劃》以及《煤化工“十二五”規劃》,從項目建設規模、能源轉化效率、綜合能耗、噸產品新鮮水用量等具體指標對項目進行控制,從項目規模、技術儲備、企業實力等方面提高煤化工行業的準入門檻,鼓勵國內有實力的企業承擔關鍵技術的研發與示范,提高政策執行力,促進煤化工產業持續健康發展。    
           根 據 2 0 1 2 年 發 布 的 《 石 化 和 化 學 工 業“十二五”發展規劃》,現代煤化工產業的發展要按照國家有關產業政策,綜合考慮煤炭、水資源、生態環境、交通運輸、地區經濟發展情況及區域二氧化碳、節能和主要污染物減排指標等綜合條件,在內蒙、陜西、新疆、寧夏、貴州等重點產煤省區,適度布局,并采取集中集約、上下游一體化方式,建設現代煤化工生產基地及煤電化熱一體化示范基地;其余省區,尤其是煤炭調入和基本平衡省區、生態環境脆弱地區、大氣聯防聯控重點區域、主要污染物排放總量超標和節能評估審查不合格的地區,要嚴格限制現代煤化工的發展。
           4.2 堅持綠色低碳、高效轉化,與生態環境和諧發展 在未來相當長一段時期內,煤炭仍然是我國能源供應主體的狀況不會改變,實現煤炭資源的清潔、高效和綜合利用是我國實現可持續發展的必由之路。中國發展現代煤化工要堅持綠色低碳戰略,選擇能源轉化效率高的技術路線,在生產同樣產品的前提下,充分利用合成氣中有效成分,生產資源消耗少、能耗低、碳排放少的替代燃料和化學品。同時,在生產過程中積極采用節能節水新技術,按照循環經濟的要求,實現廢棄物的循環利用,力爭達到“零排放”,實現現代煤化工產業與生態環境的和諧發展。
           4.3 加快開發自主技術,占領現代煤化工領域的技術制高點 中國現代煤化工產業經過多年來的自主創新與發展,在吸取國外先進經驗的基礎上,在煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇等技術領域取得了可喜成績。但同時也應該看到,我們在煤氣化技術的大型化、甲醇合成技術的大型化、綠色低碳產品技術研發、產品與副產品的高附加值綜合利用、廢水處理、系統優化集成等方面還存在較大不足。 為此,中國現代煤化工產業應在已有基礎上,繼續加大自主研究開發力度,建立國家層面的以企業為主體、科研院所和高等院校共同參與、產學研用相結合的研發體系,加強創新與合作,強化科技資源開放共享,大力推進協同創新,有效解決各種工藝技術在工業化過程中面臨的技術瓶頸,占領煤化工領域的技術制高點,努力形成完整的中國現代煤化工產業研發體系。
             4.4 實現與石油化工的有機統籌,大力發展循環經濟 發展現代煤化工,不僅可以生產成品油、石腦油、LPG等石油產品,還可以生產乙烯、丙烯等石化產品,合成天然氣還可以作為煉廠或石化廠的重要燃料。采用IGCC聯產化工產品的方式,不僅能夠清潔、高效地為石化企業供熱、供電、供蒸汽,還能夠聯產化工產品,而且提供氧氣、氮氣和氫氣。 因此,要綜合考慮產品需求與綠色低碳發展,按照“宜油則油、宜煤則煤、宜氣則氣”的原則,加強原料互補、產品優化調合、公用系統共享,實現現代煤化工與石油化工的有機統籌、煤炭-清潔燃料-化工產品-電力的協調發展。
           4.5 加強學科建設,注重人才培養 為有效解決現代煤化工產業發展面臨的專業人才短缺的制約,一要加強現代煤化工學科建設,在高等院校建設煤炭資源利用和煤化工學科,加強師資隊伍建設,從國內外引進高層次人才,穩步提高煤化工基礎研究能力和水平,為中國煤化工產業可持續發展提供人力資源支撐。二要注重企業創新能力建設,不斷加強研發和管理團隊建設,建立起支撐我國現代煤化工產業發展的技術人才和管理人才體系,為現代煤化工產業發展提供人力資源支撐。
           5 結語 展望未來,中國現代煤化工產業的發展,一是將得力于國家的宏觀調控;二是將得力于已經擁有的技術基礎和正在加速發展的市場和人才資源;三是將得力于國家煤化工產業政策的引導和支持;四是將得力于我國較為雄厚的煤炭資源基礎;五是將得力于各級政府的大力支持。 中國現代煤化工產業要堅持以科學發展觀為指導,統籌考慮區域經濟發展以及煤化工發展對水資源和環境等因素的影響,堅持煤油化一體化發展的方針,堅持控制總量、加強自主創新、淘汰落后工藝、保護生態環境、發展循環經濟,實現現代煤化工產業的持續健康發展。
     
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