趙鵬飛，張金生，李麗華，劉花敏

（遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院， 遼寧 撫順 113001）

我國新型煤化工對于石油化工的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

趙鵬飛，張金生，李麗華，劉花敏

（遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院， 遼寧 撫順 113001）

概述新型煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀，面對全球油價(jià)的上漲和原油的緊缺以及傳統(tǒng)煤化工的產(chǎn)能過剩，發(fā)展新型煤化工有助于調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變我國能源消費(fèi)方式。煤制油、MTO、MTP、煤制天然氣以及煤制醇醚燃料等補(bǔ)充著石化行業(yè)的產(chǎn)品。新型煤化工在市場和成本上給石化行業(yè)帶來很多的挑戰(zhàn)，但是也存在一定的機(jī)遇：提高煉油技術(shù)水平和重視環(huán)保; 解決石化行業(yè)產(chǎn)能過剩問題和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu); 降低我國石油對外依存度。

煤化工；石化；燃料

21世紀(jì)，中國的煉油行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，其煉油能力從2005年底的3.25億t/a增長到2013年底為6.14億t/a，年均增長率為11.1%。原油進(jìn)口量達(dá)到了4.14億t/a，原油對外依存度達(dá)到了58.7%，這已經(jīng)達(dá)到了警戒線50%，按照中國煉油行業(yè)的這種速度發(fā)展，遲早有一天會達(dá)到70%高危線。我國的能源結(jié)構(gòu)是“富煤、少油、有氣”。所以通過煤制油、煤制醇醚來解決和發(fā)展汽油、柴油的替代燃料。新型煤化工指的是用煤制取可取代石化產(chǎn)品的清潔燃料，而煤化工發(fā)展迅速，最近10年，全國投資了大量的新型煤化工項(xiàng)目，尤其是山西、內(nèi)蒙和新疆等地，總投資大約3 500多億，總共投資了50多個(gè)項(xiàng)目[1]。到2020年，全國會大范圍的投資煤化工項(xiàng)目，總投資高達(dá)6 000多億。煤化工的快速發(fā)展促進(jìn)石化行業(yè)的技術(shù)提高和結(jié)構(gòu)調(diào)整，石化行業(yè)將會迎來更多的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1 新型煤化工的現(xiàn)狀概述

經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國的煤化工技術(shù)逐漸走向成熟。傳統(tǒng)的煤化工主要是煉焦、煤氣化-合成氨，煉焦是直接把煤在隔絕空氣的情況下加熱到 1 000 ℃，經(jīng)過一系列的物理和化學(xué)變化，最終變成焦炭。煉焦主要用于鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈，目前鋼鐵產(chǎn)業(yè)的低迷，導(dǎo)致煉焦生產(chǎn)的不景氣。煉焦過程中需要大量的熱量，導(dǎo)致能耗高，還會造成空氣和水源的污染。而且傳統(tǒng)煤化工技術(shù)要求低，很多中小型企業(yè)進(jìn)入這一行業(yè)，產(chǎn)能過剩嚴(yán)重。新型煤化工指的是煤氣化和煤液化，煤氣化是指煤與氣化劑作用生成CO、H2、CH4和CO2等，再通過這些基本的化工原料經(jīng)過催化劑合成氨、天然氣、甲醇、二甲醚、醋酸、烯烴等重要的石化原料；煤液化主要有直接液化和間接液化，直接液化是煤和H2、催化劑、溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，直接液化成汽柴油餾分，也叫催化加氫液化；間接液化是煤先進(jìn)行氣化，然后通過催化劑反應(yīng)合成液體油，例如F-T合成和Mobil工藝[2-4]。

新型煤化工技術(shù)要求高，投資規(guī)模大、裝置先進(jìn)，煤的轉(zhuǎn)換率高，經(jīng)濟(jì)效益可觀。一般都是一些大型企業(yè)新建一些煤化工項(xiàng)目，例如神華的煤制油，中煤能源、陜煤能源以及油企巨頭都新建或投產(chǎn)一些煤制烯烴項(xiàng)目。河南煤業(yè)、陽煤集團(tuán)新上了總共360多萬t/a煤制乙二醇項(xiàng)目。全國的煤制天然氣項(xiàng)目也在如火如荼的新建著，大唐國際在內(nèi)蒙、遼寧的煤制天然氣項(xiàng)目已經(jīng)開工建設(shè)，中海油和同煤集團(tuán)40億m3/a已經(jīng)經(jīng)過批準(zhǔn)，蘇新能源塔城煤制天然氣項(xiàng)目首期工程40億m3/a煤制天然氣，遠(yuǎn)期規(guī)劃總規(guī)模260億m3/a煤制天然氣，總投資1 800億元等[5]。

2 新型煤化工的主要流程

我國煤炭含量豐富，煤炭儲量達(dá)到7 241.16億t，可開采量達(dá)到1 145億t，居世界第三。大力發(fā)展煤化工有助于解決我國石化資源短缺，現(xiàn)代新型的煤化工，形成了許多不同流派的技術(shù)路線，如圖1所示。

圖1 新型煤化工的主要流程Fig. 1 The main flow of new coal chemical industry

除煤制甲醇比較成熟外，其他均處于工業(yè)化示范階段，主要路線有：煤制油、MTO、MTP、煤制天然氣以及煤制二甲醇醚燃料等，煤制天然氣的產(chǎn)率低，投資回報(bào)率較差，而煤制乙二醇的催化劑還存在很多問題，煤制二甲醚還是小批量生產(chǎn)，推廣范圍還有待擴(kuò)大[6]。

3 煤化工完善石化產(chǎn)品，燃料結(jié)構(gòu)多元化

我國新型煤化工產(chǎn)品主要有：煤制烯烴、煤制油和煤制乙二醇以及煤制天然氣，煤基醇醚燃料是主要的石油替代燃料，表1是根據(jù)2013年以前我國設(shè)立以及新建和投產(chǎn)的項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2020年我國煤化工產(chǎn)品和產(chǎn)量。完善石化產(chǎn)品，有以下幾點(diǎn)，第一，煤化工的發(fā)展不僅可以生產(chǎn)出汽柴油餾分、石腦油以及天然氣，而且還可以生產(chǎn)甲醇、烯烴等基本石化產(chǎn)品。第二，石化行業(yè)需要大量的氫氣，而通過煤氣化制氫氣技術(shù)的提高，能降低氫氣的成本，從而降低石化行業(yè)的成本。第三，新型煤化工更清潔、更環(huán)保，通過新型煤化工產(chǎn)品對石化行業(yè)的供電、供熱，減少污染物的排放量；煤化工中制取烯烴的時(shí)候，一般經(jīng)過空氣直接氣化，將會生產(chǎn)出很多含氧有機(jī)物，例如：醋酸、乙二醇、甲醇，而石化產(chǎn)品一般生產(chǎn)出來的產(chǎn)品都是烴類，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多元化[7-9]。

表1 2020年我國煤化工產(chǎn)品和預(yù)計(jì)的產(chǎn)量Table 1 2020 China's coal chemical products and expected yield

4 煤化工對石化行業(yè)的挑戰(zhàn)

4.1 成本和市場的挑戰(zhàn)

新型煤化工的發(fā)展主要從兩個(gè)方面給石化行業(yè)帶來挑戰(zhàn)，一是成本的挑戰(zhàn)，因?yàn)閲H油價(jià)持續(xù)上漲，國內(nèi)石油資源短缺，使得煉油行業(yè)的成本越來越高，而因?yàn)橹袊匿撹F行業(yè)不景氣，煤價(jià)持續(xù)下跌，2013年內(nèi)蒙古的褐煤的煤價(jià)100到300元，而新疆的煤炭價(jià)格更低，這就更加決定了煤化工的成本低廉。煤化工的主要問題需水量太大，如表2煤化工產(chǎn)品的耗水量，如果能把煤化工的廢水回收利用，成本將會更低[10]；二是消費(fèi)市場的占有，煤化工產(chǎn)品一定會給石化產(chǎn)品市場一些沖擊，現(xiàn)在很多城市的公交和出租車都用的天然氣，二甲醚是未來很有可能替代汽柴油成為新的燃料，甲醇汽油也在減少石化產(chǎn)品的用量。表3表示2013年煤化工產(chǎn)品替代情況[11]。

表2 煤化工產(chǎn)品的耗水量Table 2 Water consumption of coal chemical products

表3 2013年煤化工產(chǎn)品替代情況Table 3 2013 substitution of coal chemical products

4.2 MTO、MTP技術(shù)提高，將使煤化工與石油化工競爭更加激烈

MTO，即methanel to olefin，就是一套新型煤制甲醇，然后甲醇制烯烴裝置，是代替石油化工生產(chǎn)乙烯和丙烯，進(jìn)而生產(chǎn)聚烯烴，全國新建了很多MTO項(xiàng)目。MTP是指通過甲醇制取丙烯、LPG、乙烯、汽油等產(chǎn)品[12]。隨著技術(shù)的提高，煤炭利用率的加大，當(dāng)煤制甲醇的成本控制在每噸2 100元以下，則MTO乙烯成本與油價(jià)為85美元/桶時(shí)的石油化工生產(chǎn)的乙烯成本相當(dāng)，而現(xiàn)在的油價(jià)基本上是100美元/桶左右，所以煤化工具有相當(dāng)大的競爭力[13]。如果油價(jià)持續(xù)高漲，那么未來的石油的路越走越艱難，不過煤化工目前的技術(shù)還不是很成熟，不能實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、低成本的生產(chǎn)，石化行業(yè)應(yīng)該把握住時(shí)機(jī)，加快發(fā)展的步伐。

5 煤化工對石油化工行業(yè)的機(jī)遇

一是提高煉油技術(shù)水平和重視環(huán)保。要做到提高生產(chǎn)工藝技術(shù)和改善設(shè)備環(huán)境、進(jìn)一步優(yōu)化原料路線。增加加氫裂化或加氫精制等二次加工裝置和制氫裝置來處理污染物和升級產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)一步提高汽油和柴油的品質(zhì)。通過生產(chǎn)方案不斷優(yōu)化，合理配置和利用資源，采用自主研發(fā)的新技術(shù)、新工藝和優(yōu)化組合，從而降低石化產(chǎn)品的成本。石化行業(yè)也會帶來很多的廢棄物，加大廢物的回收利用的研究，爭取變廢為寶[14]。

二是解決石化行業(yè)產(chǎn)能過剩問題和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。2013年國內(nèi)尿素產(chǎn)能達(dá)到8 070萬t，而市場對尿素需求量約為6 500萬t，尿素過剩產(chǎn)能約1 500萬t。我國磷肥上半年產(chǎn)能利用率75%，其中磷酸二銨和磷酸一銨產(chǎn)能過剩一倍以上，還有其他的一些石化產(chǎn)品的消耗量僅為70%左右。新型煤化工快速的發(fā)展有助于石化行業(yè)產(chǎn)品的調(diào)整，石油化工行業(yè)產(chǎn)能過剩的地方盡量減少生產(chǎn)，石化行業(yè)供不應(yīng)求的產(chǎn)品，通過煤化工來補(bǔ)充。

三是降低我國石油對外依存度。2013年我國石油的對外依存度已達(dá)到58.1%，未來這一數(shù)字還會升高，這就迫切需要解決這一問題，尤其是乙烯的產(chǎn)量，受原油和油價(jià)的影響，乙烯的成本價(jià)越來越高，乙烯的效益逐漸降低，而MTO的新出路正好解決這一問題，所以新型煤化工可以緩解中國對外的石油依存關(guān)系[15]。

6 結(jié) 論

綜上所述，煤化工的發(fā)展將對于煉油行業(yè)有很大的影響，它使燃料消費(fèi)結(jié)構(gòu)更加的多元化，促使煉油行業(yè)做出更加適應(yīng)的調(diào)整，減少煉油行業(yè)高消耗的區(qū)域，完善市場經(jīng)濟(jì)。但是，煤化工在一定程度上會影響石化行業(yè)的消費(fèi)量，因?yàn)槊夯さ土某杀?，更會對石油產(chǎn)品帶來很大的打擊。同時(shí)也促進(jìn)石化行業(yè)努力提高技術(shù)、降低成本、注重環(huán)保和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)才會更加的適應(yīng)社會的需求。

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Challenges and Opportunities of China's New Coal Chemical Industry for the Petrochemical Industry

ZHAO Peng-fei, ZHANG Jin-sheng, LI Li-hua, LIU Hua-min
（Liaoning Shihua University , Liaoning Fushun 113001，China）

Development status of new coal chemical industry was introduced. In the face of crude oil shortage and overcapacity of traditional coal chemical industry, to develop new coal chemical industry can facilitate the adjustment of industrial structure and transformation of China's energy consumption. Coal-to-oil, MTO, MTP, coal-to-natural gas, and coal-to-alcohol fuel processes can supply the petrochemical products. The new coal chemical industry on the market and the cost brings a lot of challenges to the petrochemical industry. However, there are some opportunities: One is to raise the level of refining technology and to pay attention to environmental protection, the second is to solve the petrochemical industry overcapacity problem and to adjust industrial structure, and the third is to reduce our dependence on foreign oil.

Coal chemical industry; Petrochemicals; Fuel

TQ 530

A

1671-0460（2014）12-2670-03

2014-06-01

趙鵬飛（1989-），男，山西大同人，在讀碩士。E-mail：153879542@qq.com。

李麗華（1964-)，女，教授，博士，研究方向：新型能源材料化學(xué)。E-mail：llh72@163.com。