我国现代煤化工产业发展现状及对石油化工产业的影响.pdf

2 0 1 5年第 3 4卷第 2期 化 工 进 展 CHE M I CAL I NDUS TR Y AND E NGI NEE RI NG P ROGRES S 2 9 5 我国现代煤化工产业发展现状及对石油化工产业的影响 黄格省，李振宇，王建明 中国石油天然气股份有 限公司石油化工研 究院，北京 1 0 0 1 9 5 摘要介绍了我 国煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制 乙二醇等几种现代煤化工技术及其产业化发展现状 ， 探讨了现代煤化工的资源消耗、C O 2 排放及产业发展过程 中的相关问题；同时，分析了现代煤化工产能增长对石 油化工产业的影响。结论认为，我国石油对外依存度逐年上升，发展现代煤化工是对石油化工的有益补充，是 发挥我国煤炭资源优势、保障国家能源安全的重要途径；近年来我国现代煤化工取得快速发展，但总体来说产 业发展之路仍在探索之中，需要深入研究、稳步试点、慎重推广。随着我国现代煤化工产能不断释放，其与石 油化工的竞争逐渐凸显，石化企业应注重创新驱动，发挥产品差异化优势，同时降低生产成本，与现代煤化工 企业实现优势互补、互利双赢。 关键词煤化工；技术；产业现状；问题；产能增长；石油化工；影响 中图分类号 T Q 5 3 6 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 06 6 1 3 2 0 1 5 0 2 0 2 9 50 8 DOI 1 0 ． 1 6 0 8 5 ． i s s n ． 1 0 0 0 6 6 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 0 0 1 De v e l o pm e n t s t a t us o f c o a l c he mi c a l i n dus t r y i n Chi na a nd i t s i n flue nc e o n pe t r o c he m i c a l i ndus t r y HU A NG Ge s h e n g，L I Z h e n y u， W ANGJ i a n mi n g P e t r o c h e mi c a l R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e tr o C h i n a C o mp a n y L i mi t e d ，B e i j i n g 1 0 0 1 9 5 ，C h i n a Abs t r a c t S e v e r a l n e w c o a l c he m i c a l t e c h no l o gi e s , i n c l ud i n g c o a l t o o i l ， c o a l t o ol e fin s , c oa l t o g a s a n d c o a l t o g l y c o l ， a n d t h e d e v e l o p me n t s t a t u s i n Ch i n a ，we r e i n t r o d u c e d ． S o me p r o b l e ms a b o u t c o a l c h e mi c a l r e s o u r c e c o n s u mp t i o n， c a r b o n d i o x i d e e mi s s i o n s e t c ．we r e d i s c u s s e d ．Me a n wh i l e ， t h e i n fl u e n c e o n p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y c a u s e d b y c a p a c i t y g r o wt h o f c o a l c h e mi c a l i n d u s t r y wa s a n a l y z e d ． Owi n g t o Ch i n a ’ S d e p e n d e n c e o n f o r e i g n o i l i n c r e a s i n g y e a r b y y e a r ，d e v e l o p me n t o f mo d e m c o a l c he m i c a l i nd us t r y i s a be ne fic i a l s u pp l e me nt t o pe t r o c h e mi c a l i nd u s t r y，a nd i s a n i mpo r t an t wa y t o t a k e a d v a n t a g e o f Ch i n a ’ S r i c h c o a l r e s o u r c e s a n d t o e n s u r e n a t i o n a l e n e r g y s e c uri ty． Mo d e m c o a l c h e mi c a l i n d u s t r y i n Ch i n a h a s ma d e r a p i d d e v e l o p me n t i n r e c e n t y e a r s ，b u t o n t h e wh o l e i t i s s t i l l i n t h e e x pl o r a t ory s t a ge t h e wa y o f de ve l o pme n t n e e d s f u r t h e r s tu d y， t e s t i ng t o b e m a de i n a n o r de r l y ma n n e r ，a n d p r o mo t i o n t o b e ma d e c a r e ful l y ． Wi t h t h e p r o d u c t i o n c a p a c i ty o f mo d e m c o a l c h e mi c a l i nd us t ry i n Chi na c o nt i nu i ng t o i nc r e a s e， c o mpe t i t i o n be t we e n c o a l c he mi c a l i nd us t r y a nd p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y i s b e c o mi n g mo r e a n d mo r e p r o mi n e n t ， t h e r e f o r e p e t r o c h e mi c a l e n t e r p r i s e s s h o u l d p a y a t t e n t i o n t o i n no v a t i o n，g i v e ful l p l a y t o t h e d i f f e r e n t i a t i o n a d v a n t a g e o f p e t r o c h e mi c a l p r o d u c t s ， a n d u l t i ma t e l y b r i n g a b o u t c o mp l e me n t a ry a d v a n t a g e s a n d wi n wi n s i tua t i o n ． Ke y wo r d s c o a l c h e mi c a l i n d u s t ry；t e c h n o l o g y ；d e v e l o p me n t s t a t u s ；p r o b l e m；p r o d u c t i o n c a p a c i ty g r o wt h ； p e tro c h e mi c a l i n d u s t r y ； i n fl u e n c e 收稿 日期2 0 1 4 1 0 1 0 ；修改稿 日期 2 0 1 4 1 1 2 0 。 工学博士，高级工程师。E - ma i l l i z h e n y u p e t r o c h i n a ．c o rn． c a 。 第一作者黄格省 1 9 6 5 一 ，男，高级工程师。联系人李振宇， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 9 6 化 工 进 展 2 0 1 5 年第 3 4卷 我国化石资源禀赋的特点是富煤、 少油、 缺气 。 2 0 1 3年煤炭资源探明储量 1 1 4 5亿吨，占世界探明 储量的 1 3 ． 3 ％，位居世界第三⋯，但石油和常规天 然气资源不足 ，2 0 1 3年石油对外依存度 5 8 ． 1 ％，天 然气对外依存度达到 3 1 ． 6 ％。在近年来高油价、高 气价能源供应背景下，我国对交通运输燃料和石化 产 品的强劲需求，催生了煤制油、煤制烯烃、煤制 天然气、煤制乙二醇等现代煤化工的快速发展，现 代煤化工已经从升级示范进入工业化生产和大规模 产能扩张时期，并逐渐对石油化工产生越来越大的 影响。 1 现代煤 化工产 业发展现状 1 ． 1 煤制 油 煤制油技术分为直接液化和间接液化。直接液 化是将煤制成油煤浆，在 4 5 0 C和 1 0 3 0 MP a下催 化加氢 ，获得液化油，进一步加工成汽油、柴油及 化工产品，其工艺示意图见图 1 。煤直接液化技术 早在 2 0世纪 3 O年代 已在德 国实现工业化，但反应 条件苛刻、产品质量差、成本高。经过不断改进 ， 目前世界上最先进的几种煤直接液化技术主要有德 国的 I G O R工艺、美国碳氢化合物研究公司 HT I 的两段催化液化工艺、 日本的 DE DO L工艺，其反 应条件缓和、油收率高、产品成本相对较低 ，但 国 外 目前均没有建立新的规模化煤直接液化工厂，主 要原因是经济方面的因素而非技术因素【 2 。 】 。 我国早 在 2 0世纪 5 0年代就开始煤直接液化技术 的研究， 通过不断技术攻关， 神华集 团于 2 0 0 8年在 内蒙古鄂 尔多斯建成 1 0 8万吨／ 年煤直接液化装置 ， 作为全球 首套煤直接液化装置 ，经过不断优化改造 ，其运行 水平稳步提高，经济效益 良好 。目前，神华集团第 二、 第三条直接液化煤制油生产线 己开始总体设计， 油品总产能约 2 0 0万吨／ 年，计划于 2 0 1 8年 8月建 成投产【 钔 。 间接液化是将煤气化、净化制成合成气 ，然后 经费托 F T合成工艺制合成油及石化产 品，其工 艺示意图见图 2 。煤间接液化技术有较 宽的煤种适 应性，工艺条件相对缓和，可以通过工艺条件调整 图 1 直接液化工艺示意图 气体 油品 残渣 合成气制备 F T 合成及油品加工 图 2间接液化工艺示意图 燃气 油品 化学品 产品结构，是未来煤制油技术的主要途径。 国外 典型 的工业 化 煤 间接 液化 技 术有 南 非 S a s o l 的费托合成技术、 S h e l l 的 S MDS技术和 Mo b i l 公司的甲醇制汽油 MT G技术 ，其 中 S a s o l 技术 在五十多年的发展过程中不断完善费托合成工艺过 程 ，调整其产品结构 ，已经形成世界上最大的以煤 基合成油品为主导的大型煤化工产业基地[ s j 。我国 煤 间接液化工艺主要采用中科合成油公司自主开发 技术，其中内蒙古伊泰集团 l 6万吨／ 年装置、山西 潞安集团2 1 万吨／ 年装置以及神华鄂尔多斯 l 8万吨／ 年装置均已建成投产。 目前， 神华宁煤 4 0 0万吨／ 年煤炭 间接液化项 目 正在建设，项 目位于宁夏宁东能源化工基地，总投 资约 5 5 0亿元， 采用 GS P粉煤加压气化技术和 中科 合成油油品合成技术 ，计划 2 0 1 7年投入商业化运 营 】 。伊泰集团共有 3个煤制油项 目处于建设或前 期工作，分别位于新疆伊犁 1 0 0万吨／ 年、新疆 乌鲁木齐 2 0 0万吨／ 年、鄂尔多斯准格尔旗 2 0 0 万吨／ 年，2 0 1 7年建成 。山西潞安 位于山西长 治市襄垣县1 8 0万吨／ 年煤制油，总投资二百多亿 元， 项 目于2 0 1 2 年7 月获国家发展与改革委员会“ 路 条 ”，计划 2 0 1 5年建成投产。由兖矿集团和延长石 油集团合资的 1 0 0万吨／ 年项 目 位于陕西榆林， 总投资 1 6 2亿元，目前处于全面建设阶段，预计将 于 2 0 1 5年投产， 项 目采用兖矿集团 自主研发的低温 费托合成油技术和油品加工技术 。2 0 1 4年 4月，贵 州毕节 2 0 0万吨／ 年煤制清洁燃料项 目获国家发展 与改革委员会 “ 路条 ”。总体来看， 目前直接液化 煤制油技术 已经成熟 ，间接液化煤制油也具备实现 大规模工业生产的条件。 到 2 0 1 7年， 我 国煤制油产 能将达到 1 2 6 0万吨，其 中直接液化煤制油 3 8 0万 吨／ 年，间接液化 8 8 0万吨／ 年 。 1 ． 2 煤制烯烃 煤制烯烃是将煤气化经合成气生产 甲醇，甲醇 脱水制乙烯或丙烯，最后生产 聚乙烯、聚丙烯。其 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 黄格省等 我 国现代煤化工产业发展现状及对石油 化工产业 的影 响 2 9 7 图 3 6 0 万 吨／ 年煤制烯烃工艺流程示意 典型工艺流程示意见 图 3 【 。在煤制烯烃工艺中， 煤制 甲醇、烯烃聚合技术 已经十分成熟 ，所 以煤制 烯烃 的关键部分在甲醇制烯烃技术 ，包括甲醇制 乙 烯 丙烯 MT O或甲醇制丙烯 MT P 。 目前的 主要工艺有 E x x o n Mo b i l 的 MT O工艺、UOP ／ Hy d r o 的 MT O工艺、L u r g i 的 MT P工艺、中国科学院大 连化学物理研 究所的 DMT O工艺、 清华大学的循环 流化床 甲醇制丙烯 F MT P技术 以及 中国石化集 团的 S MT O技术。目前中国科学院大连化学物理研 究所 的 D MT O工艺己在国内得到广泛推广应用。 煤制烯烃是基于我国煤炭、甲醇资源的现状， 以市场对聚烯烃产品的现实需求做 出的选择。对于 富煤地区，采用煤制烯烃；对于沿海缺煤地区，如 果外购或进 口甲醇价格合理，可采用外购 甲醇直接 制烯烃 。 截止到 2 0 1 4年 7月 ， 我国已建成运行的煤制烯 烃装置有 6套，分别是神华包头 6 0万吨／ 年聚乙烯 及聚丙烯、神华宁煤 5 2万吨／ 年聚丙烯 、大唐多伦 4 6万吨／ 年聚丙烯、陕西延长一 中煤榆林 1 2 0万吨／ 年 聚 乙烯及聚丙烯 、中煤榆林 4 6万吨／ 年聚 乙烯 以及 中国石化集团在濮阳投产 的 2 0万吨／ 年聚乙烯，另 外还有宁波禾元 6 0万吨／ 年和惠生工程公司 2 9 ． 5万 吨／ 年甲醇制烯烃装置 ，合计产能 4 3 3 ． 5万吨／ 年。神 华包头 6 0万吨／ 年煤制烯烃装置是世界首次煤制烯 聚乙烯 碳四 碳五 聚丙烯 硫黄 烃技术的工业化，该装置甲醇制烯烃部分采用中国 科学院大连化学物理研究所开发的 D MT O工艺， 自 2 0 1 1 年成功进入商业化运营以来装置运行稳定 ， 创 造 了良好的经济效益；而且作为全球最大、世界首 套煤制烯烃示范工程，其在技术开发和工程建设过 程 中实现 了三十多台套关键设备和特大型设备的工 业化，设备国产化率达到 8 7 ％以上 】 ，有力带动 了 国内煤制烯烃项 目装备 国产化进程，激励了中国煤 制烯烃产业的发展 ，目前我 国己建成投运的煤制烯 烃装置总体上技术成熟、装置运行 良好。由于神华 包头等煤制烯烃示范装置的成功运行 ，目前我国在 建或计划建设煤制烯烃项 目 包括甲醇制烯烃有 二十多个 ，合计烯烃产能 1 7 6 8万吨／ 年，其中部分 项 目在 2 0 1 5年前后投产， 届时煤制烯烃总产能有望 达到 6 0 0万吨／ 年。 1 ． 3 煤制天然气 煤制天然气是以煤炭为原料生产合成气，经净 化和转化 以后 ， 在催化剂的作用下发生甲烷化反应， 生产热值符合规定的替代天然气 ，也称煤气化转化 技术 ，德国 L u r g i 、南非 S a s o l 、英国 DA VY公司、 芬兰托普索公司等均开发 了此技术。传统煤制天然 气工艺是煤气化、甲烷化两步法工艺， 主要是 L u r g i 工艺 见图 4 【 9 】 ，采用该工艺的全球第一家煤制 天然气工厂美国大平原合成燃料厂于 1 9 8 4年 甲 ，瞳 肉 囱 奉 l囊 固 甲 定 烷 床 化 固 甲 定 烷 床 化 换 热l l l 换热I S N ． G 空 气 浓缩 水c b H 。 图 4 L u r g i 工艺生产 S NG流程示意 图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 9 8 化 工 进 展 2 0 1 5 年 第 3 4卷 在北达科他州建成投产，成为全球煤制天然气技术 的代表性装置。近年来 ，也出现 了直接合成天然气 技术 一步法技术，是将煤气化和 甲烷化合并为 一 个单元直接由煤生产富甲烷气体 ，工艺过程水耗 较少，在缺水地区具有优势，但该工艺在催化剂 回 收方面仍有一些 问题。一步法煤制天然气的典型实 例是美国巨点能源公司 G r e a t P o i n t E n e r g y 开发 的“ 蓝气技术” Bl u e g a s l l 们 。与传统煤制天然气工 艺不同的是，该技术通过对催化反应过程的优化， 实现 了在一个加压流化反应器中催化 3种反应 气 化、 变换和 甲烷化 ， 从而使煤 或其他含碳物质 、 蒸汽及催化 剂可 以在单一反应器 内生产合成天然 气。我 国万向控股有限公司在新疆建设的煤制天然 气项目拟采用巨点公司 B lu e g a s 技术，使该技术可 行性和生产成本得到验证【 1 。相 比一步法直接合成 天然气技术，煤气化转化技术需要的设备较多，投 资较高，但技术成熟 ，甲烷转化率高，技术复杂度 略低 ，因此应用更加广泛，是煤制天然气 中的主流 工 艺 。 我国开展煤制天然气技术研究的单位有中国科 学院大连化学物理研究所、中国煤科学研究总院、 西北化工研究院、华东理工大学等，其研究的重点 是甲烷化催化剂 ，目前已取得一些实质性进展，但 仍有待工业化装置的验证。 目前我国建成投产项 目只有 2个，一个是位于 内蒙古克什克腾旗的大唐集团一期 1 3 _ 3 1 0 I I 1 3 ／ a 煤 制天然气示范项 目 规划产能 4 0 x l O m3 ／ a ，采用 英 国戴维公司甲烷化技术及其催化剂，所产天然气 于 2 0 1 3年 1 2月通过配套输气管线并入 中国石油输 京天然气管网；另一个是位于新疆伊犁州伊宁县的 庆华能源集团一期 1 3 ． 7 5 x 1 0 m ／ a煤制天然气项 目 规划产能 5 5 1 0 m3 ／ a ，采用托普索甲烷化技术 及其催化剂 ，所产天然气也于 2 0 1 3年 1 2 月通过自 建管道接入 中国石油西气东输二线 的伊宁． 霍尔果 斯支线。 2 0 1 3年我国加快 了煤制天然气项 目的审批节 奏，仅在 2 0 1 3年 8月到 2 0 1 4年 2月的 7个月 内， 就有 1 1 家企业与地方政府签订项 目投资合同， 计划 项 目总产能达到 7 8 0 1 0 1T 1 ／ a 。 经统计，全国目前共 有不同阶段煤制气项 目 5 0 J ，其中实际建设中 项 目 5 个 ， 正在做前期工作的项 目 1 6个， 计划中的 项 目 1 8个，另有 2 0 1 3年以来新签约的 1 1 个项 目。 以产能规模统计， 截止 2 0 1 4年 6月， 全国煤制气项 目总计计划产能已经达到 2 2 5 0 1 0 ／ a 。其中，已 投 产 产 能 仅2 7 ． 0 5 x 1 0 m ／ a， 建 设 中 产 能 1 4 3 ． 9 5 1 0 m ／ a ，前期工作项 目产能 6 6 2 1 0 1 T I ／ a ， 计划中项 目产能 6 3 7 1 0 m ／ a ，新近签约项 目产能 7 8 0 x 1 0 mj ／ a [ J 。从项 目个数来看，5 0个煤制气项 目中新疆项 目2 5个，内蒙古项 目 1 9个，山西 2个 ， 宁夏、甘肃、辽宁和安徽各 1 个。尤其值得关注的 是， 2 0 1 3年新疆准东煤制天然气项 目获得国家发展 与改革委员会“ 路条” ，目前已经开始项 目建设，这 是一个 由中国石化集团及新疆民企广汇能源等近十 家合作伙伴共同投资的超大型煤制天然气工程 ，气 源建设项 目由中国石化集团 8 0 x 1 0 I I 1 3 ／ a 项 目和广汇 能源等社会资本投资的煤制天然气项 目共同构成， 总供气规模达 3 0 0 3 6 0 x 1 0 1 T I ／ a ， 建成后其主产 品 天然气将通过中国石化集 团“ 新粤浙” 输气管道送往 广东、浙江市场 。 总体来看，虽然我国煤制天然气在建及规划项 目众多， 但还缺乏 自主知识产权的成熟甲烷化技术， 因此工业装置仍 需引进国外公司的甲烷化技术；另 外， 我国发展煤制天然气还需要解决好块煤供应 可 用型煤替代块煤 、煤制天然气管网建设、储气库 建设和调峰等问题L 1 。从 己建成运行的大唐克旗一 期装置看 ，其首创的褐煤碎煤加压气化技术 ，虽然 能使 甲烷转化率从 8 ％提高到 1 2 ％，但也存在褐煤 中高含量的碱金属和碱土金属化合物对气化炉内壁 造成腐蚀等问题 ，影响了装置 的长周期运行 ，有待 在今后的示范运行中加 以解决l J 。 1 ． 4 煤制乙二醇及 P E T聚酯 煤制乙二醇生产采用草酸酯加氢法，工艺流程 原理见图 5 [ 1 6 ] 。其工艺过程是煤通过气化、变换、 分离获得合成气 H 2 和 C O，合成气经分离后得 到的 C O先与亚硝酸 甲酯发生羰基化反应 ，生成草 酸二 甲酯，同时产出 NO气体。草酸二 甲酯再加氢 生成乙二醇和 甲醇，通过精制得到乙二醇产品，甲 醇作为草酸酯再生的原料，与羰基化得到的NO在氧 气的作用下生成亚硝酸甲酯作为羰基化的中间原料。 煤 甲醇 图 5 草酸酯加氢法生产乙二醇流程原理示意图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 黄 格省等我国现代煤化工产业发展现状及对石油化工产业 的影 响 中国科学院福建物质结构研究所经过多年努力 开发出煤制乙二醇工艺 ，采用该所技术，江苏丹化 集 团等单位于 2 0 1 0年在 内蒙通辽建成我国首套 2 O 万吨／ 年煤制 乙二醇工业示范装置； 继之， 河南濮阳、 新 乡、安阳、湖北枝江 4套 2 O万吨／ 年 以及华鲁恒 升集团和新疆天业集团 2套 5万吨／ 年装置建成投 运，合计产能 1 1 0万吨／ 年[ 1 7 - 1 8 ] 。在我国煤制乙二醇 装置建成投运初期 ，部分装置运行不稳定、开工率 低，产品紫外透光率达不到聚酯级乙二醇的质量要 求，但经过近几年来的持续改进，这种情况 已经改 变，尤其是进入 2 0 1 4年 以来 ， 大部分煤制乙二醇生 产装置负荷 已经达到 8 0 ％，煤制乙二醇产品已逐渐 被下游聚酯化纤企业接受，例如新疆天业集团 5万 吨／ 年 乙二醇装置运行稳定 ， 其产品在聚酯厂使用情 况 良好，已实现长丝直纺 1 0 0 ％应用 ，瓶片 5 0 ％勾 兑应用[ 1 8 ] 。目前我国规划及在建的煤制乙二醇项 目 有 3 O多个，总产能约 6 0 0万吨／ 年 。多年来 ，受聚 酯产业强劲发展的驱动，我国乙二醇需求量逐年增 加 ，但产量 包括石油乙烯路线生产的乙二醇和煤 制 乙二醇 严重不足， 2 0 1 3年产品 自给率不足 3 0 ％， 因此只有依靠从 中东地区以及加拿大、韩国等国家 进 口，煤制 乙二醇的快速发展可望改变我 国乙二醇 市场现有供应格局，实现 乙二醇 自给 自足。 生 产 P E T 聚酯 的另 一种原料 精对苯 二 甲酸 P T A也可用煤为原料经甲醇制芳烃 MT A路 线生产 ， 因此以煤为原料的 P E T聚酯生产可将乙二 醇与 P T A装置联合 ， 实现聚酯原料完全 自给，以降 低生产成本。 这样，乙二醇与 P T A的生产可共用一 套煤气化和空分装置生产合成气 ，一部分合成气制 甲醇， 并通过 甲醇制芳烃技术生产对二 甲苯 P X， 进而通过氧化工艺合成 P T A；另一部分合成气则用 于生产乙二醇，最终产品是固态的 P E T聚酯，比液 态的乙二醇和 甲醇易于运输 ，产 品附加值也更大。 一 体化的煤制聚酯工艺流程如图 6所示L l 。 如图 6所示， 从煤转化为 P T A需要经过多个工 艺过程 ，其 中的甲醇制芳烃技术尚属 国内空 白，因 此清华大学、中国科学院山西煤炭化学研究所等单 位正在开发该技术。2 0 1 1 年 3月，华 电集 团在陕西 榆林启动 3 0 0万吨／ 年煤基 甲醇制 1 0 0万吨／ 年芳烃 项 目，一期先行建设万吨级煤制芳烃中试装置 ，采 用清华大学的流化床 甲醇制芳烃 F MT A技术 ， 2 0 1 3年 9月该试验取得成功，目前正在推进百万吨 级甲醇制芳烃工业示范装置建设。此外，庆华集团 正在 内蒙古阿拉善盟开发区建设 1 0万吨／ 年 甲醇制 芳烃项 目。由于我 国乙二醇主要消费地在东南沿海 地区，而煤制 乙二醇产地主要在西北的产煤地区， 乙二醇的运力和运费压力较大，因此如果煤基甲醇 制芳烃技术实现工业化 ， 可在煤炭产地实现 乙二醇、 P T A及 P E T一体化生产 ，从而打造从煤． 甲醇． 芳烃／ 乙二醇一 聚酯的煤基芳烃产业链 。 2 煤化工发展 中的几个关键问题探讨 煤化工的优势主要体现在资源和市场需求两个 方面。从资源情况看 ，我国中西部地 区的煤炭资源 比较丰富，煤／ 石油比价低廉 ，特别是坑 口煤价低 ， 发展煤化工具有经济效益。从市场需求看 ，煤化工 产品尤其是煤制烯烃、煤制油、天然气、乙二醇、 芳烃等与石化产品一样具有很大的消费需求，可降 低我国经济发展对石油、 天然气资源的依赖 。 但是， 发展煤化工也存在以下几个方面的关键 问题需要慎 煤气化 H C O 变换 H合成气净化 H甲醇合成 甲 醇制芳烃 c 气 墨 甲醇 精 制 乙二醇 图 6 一体化的煤制聚酯工艺流程示意图 I B T X ．． ． ． ． ．． ． ． ． ．． ． ． ． ．． I ． ．一 甲苯 歧化 二甲苯异构化 l P X i 对二甲苯氧化 I P T A 鍪 盯 缩 聚 反 应 ； 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 0 0 化 工 进 展 2 0 1 5年第 3 4卷 重加 以考 虑 。 1 煤资源分布限制 发展煤化工的首要条件 是要采用价格便 宜的坑 口煤，实行就地转化，这样 才会有经济效益。我国煤炭资源主要分布在华北、 西北地区，远离东部沿海等终端产品消费市场 ，煤 资源外运成本高，如果将煤炭经长途运输再发展煤 化工无疑会大大增加原料成本 。 2 水资源限制煤化工是高耗水行业， 解决 水资源问题是发展煤化工 的又一基本条件 。例如， 生产 l t 煤制聚烯烃产品最低耗水 2 2 t ， 最高达到 4 5 t ， l l 天然气 折合 1 3 9 4 m 耗水也在 1 0 t 左右 。一般 达到工业化规模 的煤制烯烃、煤制天然气和煤制油 项 目年耗水量在 2 0 0 0万3 0 0 0万吨，而我国煤炭 资源与水资源呈“ 逆向分布” ，富煤地 区水资源普遍 缺少 ， 大规模建设煤化工项 目会严重影响当地生活、 生产用水。 3 C O 2 排放 问题及环境容量限制从煤炭和 石油的元素组成来看，煤的氢／ 碳原子 比在 0 ． 2 ～1 ． 0 之间，而石油的氢／ 碳原子 比达 1 ． 6 ～2 ． 0 ，以煤替代 石油生产传统的石油化工产品的过程一般都伴随着 氢／ 碳原子 比的调整，从而排放大量的 C O2 ，这是不 可避免的。如果未来征收碳税，将为煤化工企业带 来一定的成本负担 ，增加投资风险，有的产 品甚至 会失去原有的竞争力，因此着手解决煤化工生产过 程的碳捕获与储存 CC S 问题 己刻不容缓 。神华 集团在此方面开展 了深入研究， 从 2 0 1 0年开始在鄂 尔多斯建设并运行 了 1 0万吨／ 年 C C S项 目， 将该公 司直接液化制油装置产生的高浓度 C O2注入地下 1 5 0 0 2 5 0 0 m深度的咸水层 ，实际运行效果良好 ， 有待进一步推广[ 2 们 。此外，发展煤化工还受到所在 地 区环境容量的限制，必须在国家规定的环境容量 范围内发展 。 煤化工排放和能耗较高， 大量的废渣 、 粉尘、高浓盐水、C O 2 、NO x的处理和利用 尚未找 到切实可行的办法，争议比较大 ，给煤化工发展带 来许多不确定性。 4 投资强度高、 风险大 由于煤化工生产工 艺流程长、设备多、公用工程系统复杂，因此装置 投资普遍很高。例如一套 6 0万吨／ 年煤制烯烃项 目 投资需要约2 0 0 亿元， 折合吨乙烯产品投资为3 万～ 3 ． 5万元，为石油路线的 1 ． 5 ～2倍 ；一套 3 0 0万吨／ 年的煤直接制油项 目需要建设投资将近 3 8 0亿元， 是同等规模石油炼制装置的 4 ～5 倍 ； 煤间接制油与 煤直接制油相 比，由于增 加 了煤气化装置 ，因此 需要的建设投 资更大，约为直接液化 的 1 ． 6倍； 而 4 0 x 1 0 m3 ／ a年煤制天然气项 目投资高达 2 5 7亿 元[ 2 1 ] 。 2 0 1 1年 1 O月国务院发布实施的 “ 十二五” 煤 化工示范项 目技术规范 ， 对纳入“ 十二五” 示范的煤 间接液化、煤制天然气、煤制烯烃、煤制 乙二醇等 领域示范项 目的能源转化效率、综合能耗 、吨产品 新鲜水用量加以规定，相关指标控制值见表 l 【 2 】 ； 项 目C O2 排放量详见表 2 【 2 引 。需要指出的是，对于 煤化工装置来说，能量转化效率是指最终 出装置有 效产品 主产物和有用的副产物 的热值之和与进 装置各种原料 煤、电、水、蒸汽、催化剂、溶剂 等热值和之比，而综合能耗是单位产品在生产过 程 中消耗的能量L 2 。一般工业界关心的是综合 能 耗，不是能量转化率，而理论界关心的是能量转化 率，不是综合能耗。 表 1 新型煤化工示范装置煤 、水 消耗及 能量转化效率 表 2 煤化工项目 c o2 排放量 3 现代煤 化工产 能增长趋势及其 对 石油化工的影响 现代煤化工以原料煤 资源丰富、价格低 、产 品 齐全、市场需求旺盛的优势，逐渐成为石油化工的 有益补充。随着我 国现代煤化工技术的不断成熟， 煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇、芳 烃、聚酯等生产装置的建成投运 ，现代煤化工 已经 从产业示范阶段进入大规模产能扩张期，必然对石 油化工产生越来越大的影响。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 期 黄格省等我国现代煤化工产业发展现状及对石油化工产业的影响 3 0 1 1 煤制烯烃 2 0 1 3 年我 国聚 乙烯产 能约 1 3 0 0万吨／ 年 ， 聚丙烯产能 1 5 0 0万吨／ 年 ， 合计 2 8 0 0 万吨／ 年 ，其中煤制烯烃 含 甲醇制烯烃产能 3 0 6万吨／ 年，己占到我 国聚乙烯和聚丙烯总产能的 大约 1 1 ％。2 0 l 4 2 0 1 5年，我国煤制烯烃产能将进 一 步释放 ，预计新增产能 3 l 0万吨／ 年 其中聚丙烯 1 5 0万吨／ 年、聚乙烯 1 6 0万吨／ 年 ，到 2 0 1 5年煤制 烯烃 含 甲醇制烯烃产能有望达到 6 0 0万吨／ 年 以 上，将 占聚乙烯和聚丙烯总产能的大约 2 0 ％。煤制 烯烃 已成为我 国烯烃产能增长的主力军 ，其对石油 烯烃 的生产将产生越来越大的竞争压力。但 同时应 看到 ，煤制烯烃产品一般都是普通聚乙烯和聚丙烯 产品， 现有产品同质化 问题严重 ， 缺 乏高端专用料， 市场竞争力 比较弱，如果大规模发展，企业面临的 竞争压力会越来越大 。 2 煤制乙二醇2 0 1 3年我 国乙二醇表观消 费量约 1 1 9 0万吨／ 年， 装置总产能约 6 0 0万吨／ 年 其 中煤制乙二醇 1 1 0万吨／ 年，但产量 只有 3 5 0万 吨[ 2 6 ] 。目前在建及开展前期工作的煤制 乙二醇项 目 产能达 6 0 0万吨／ 年左右。预计 2 0 2 0年我国乙二醇 需求量将达到 1 7 6 0万吨， 生产能力达到 1 7 0 0万吨／ 年，其中煤制 乙二醇产能将达 7 6 0万吨／ 年 ，占总产 能的 4 5 ％，届时乙二醇产量将达 1 2 5 0万吨，供应 缺 口将逐渐缩小 。我 国石油乙烯路线 乙二醇生产受 到原料来源制约 ，并且装置开工率低，今后乙二醇 新增产能将主要来源于煤制 乙二醇，未来我国石油 乙烯路线乙二醇产品将受到煤制乙二醇和进 口乙二 醇的强烈冲击。 目前国内煤制乙二醇技术并未真正 成熟，影响了装置的稳定运行，因此需要进一步完 善技术、降低新项 目投资风险。 3 煤制天然气 目前我 国煤制天然气在建及 规划总规模达到 2 2 5 0 1 0 m3 ／ a ，实际形成产能只有 2 7 1 0 m ／ a t ， 仅 占1 ． 2 ％； 建设中产能 1 4 4 1 0 m3 ／ a ， 预计在 2 0 2 0年之前投产。 根据 国家发展改革委员会 2 0 1 4 年 2月公布数据 ，2 0 1 3 年我 国国产天然气 1 2 1 0 1 0 m3 ，其中常规天然气 1 1 7 8 1 0 m3 ，页岩气 2 1 0 m ， 煤层气 3 0 1 0 m3 ； 进 口天然气 5 3 4 1 0 m3 ， 表观消费量 1 6 9 2 1 0 m3 ，天然气对外依存度达到 3 0 ． 5 ％。据业 内人士预计【 2 引 ，2 0 1 5年我 国天然气消 费 需 求 量 将 达 到2 3 0