李紅斌

(同煤集團(tuán)大友選煤有限責(zé)任公司挖金灣選煤廠，山西 大同 037000)

引 言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展，我國(guó)能源消耗不斷增加，雖然近些年來(lái)，石油、天然氣等消費(fèi)比重在國(guó)內(nèi)能源占比中有所增加，在我國(guó)能源構(gòu)成中，煤炭仍是占據(jù)主要地位，2016年我國(guó)煤炭消耗占整個(gè)能源消耗比重的62%，這跟我國(guó)的能源賦存中“富煤、貧油、少氣”的特征有較大關(guān)聯(lián)。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)污染問(wèn)題日益成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，煤炭清潔化利用儼然成為一重要研究課題，科學(xué)合理的使用煤炭資源、大力發(fā)展高效清潔煤化工是煤炭清潔利用的重要方式，同時(shí)也符合我國(guó)實(shí)際發(fā)展方向。

煤化工是以煤炭為原料，通過(guò)各種技術(shù)手段生產(chǎn)清潔能源及相關(guān)化工制品的產(chǎn)業(yè)，煤化工典型的產(chǎn)品為煤制油、煤制氣、已二醇等?，F(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)是合理高效清潔利用煤炭的重要形式之一[1]，根據(jù)相關(guān)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，到2020年我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)中，每年煤制油及煤制氣產(chǎn)能可以達(dá)到1 300萬(wàn)t及170億m3，因此，發(fā)展現(xiàn)代清潔煤化工產(chǎn)業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要依靠的就是技術(shù)、工藝的創(chuàng)新，主要技術(shù)包括煤制油技術(shù)、煤制氣技術(shù)及煤制化學(xué)品等技術(shù)內(nèi)容。我國(guó)目前這幾個(gè)方面的技術(shù)均有建成投產(chǎn)現(xiàn)實(shí)案例。

1.1 煤制油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

煤制油技術(shù)主要包括煤的直接液化和間接液化兩種途徑[2]，其中直接液化技術(shù)主要有美國(guó)的HTI、H-Coal、EDS、SRC等技術(shù)工藝，德國(guó)的IGOR技術(shù)工藝、中國(guó)神華煤液化技術(shù)工藝、日本NEDOL技術(shù)工藝、俄國(guó)的FFI低壓加氫技術(shù)工藝，在我國(guó)的典型項(xiàng)目是神華集團(tuán)2008年建成投產(chǎn)的位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯的煤直接液化項(xiàng)目，該項(xiàng)目是世界上第一個(gè)利用煤直接液化技術(shù)的大型煤制油項(xiàng)目；煤炭間接液化技術(shù)主要是先將煤轉(zhuǎn)化成合成氣，然后利用各種催化裝置，將合成氣體轉(zhuǎn)化成油類(lèi)產(chǎn)品，主要技術(shù)工藝有費(fèi)托法、改良費(fèi)托法、丹麥的TIGAS技術(shù)等，間接液態(tài)法生成的合成氣利用上述工藝技術(shù)直接液化成油類(lèi)，間接液化技術(shù)主要典型項(xiàng)目有，2009年投產(chǎn)運(yùn)行的潞安長(zhǎng)治間接液化項(xiàng)目及2016年底成功投產(chǎn)的神華寧煤每年400萬(wàn)t的煤制油項(xiàng)目。

1.2 煤制氣技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

煤制氣技術(shù)同樣分為直接法及間接法兩種技術(shù)工藝[3]，直接法的典型代表工藝為美國(guó)巨點(diǎn)公司的一步法煤制天然氣技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)“藍(lán)光技術(shù)”，該項(xiàng)技術(shù)國(guó)內(nèi)暫未有具體項(xiàng)目；間接法主要技術(shù)工藝有德國(guó)Lugri技術(shù)、英國(guó)DAVY技術(shù)等技術(shù)工藝，在具體的工業(yè)化應(yīng)用中大多采用間接法技術(shù)工藝，我國(guó)的典型的示范性項(xiàng)目有大唐克旗煤制氣項(xiàng)目、慶華伊犁煤制氣項(xiàng)目及匯能煤制氣項(xiàng)目等。

1.3 煤制化學(xué)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

煤制化學(xué)品的主要產(chǎn)物有二甲醚(DME)、甲醇(CH3OH)芳烴、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、乙二醇(EG)等[4]。煤制化學(xué)品較為成熟的技術(shù)有：MTO技術(shù)、德國(guó)的MTP技術(shù)、中科院大連物化所的DMTO技術(shù)、中國(guó)石油化工集團(tuán)的SMTO技術(shù)等技術(shù)工藝。我國(guó)的煤制化學(xué)品項(xiàng)目已有多個(gè)項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行，例如世界首套煤基甲醇制烯烴項(xiàng)目-神華包頭煤化工項(xiàng)目、中石化貴州織金每年60萬(wàn)t的煤制烯烴項(xiàng)目。

2 煤化工項(xiàng)目政策分析

十一五期間我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)處于“野蠻”高速發(fā)展期，各級(jí)政府大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，不考慮環(huán)境，水資源承載能力，不關(guān)注技術(shù)應(yīng)用是否成熟，甚至出現(xiàn)有煤必有煤化工，煤化工項(xiàng)目遍地開(kāi)花的現(xiàn)象，短期內(nèi)，大量煤化工項(xiàng)目立項(xiàng)開(kāi)工，到最后整個(gè)煤化工產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩，部分煤化工項(xiàng)目開(kāi)工率交底，在此背景下國(guó)務(wù)院于2009年出臺(tái)文件，要求3年內(nèi)原則性不再審批煤化工項(xiàng)目。

2011年國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)的文件明確要求，50萬(wàn)t/年的煤制烯烴項(xiàng)目，100萬(wàn)t/年及以下的煤制甲醇項(xiàng)目、煤制二甲醚項(xiàng)目、煤制油項(xiàng)目，20億m3/年的煤制氣項(xiàng)目，20萬(wàn)t/年及以下的煤制乙二醇項(xiàng)目暫停建設(shè)。

2012年到2014年，國(guó)家對(duì)煤化工項(xiàng)目推進(jìn)持謹(jǐn)慎態(tài)度，在推薦重點(diǎn)煤化工項(xiàng)目建設(shè)時(shí)期強(qiáng)調(diào)煤化工項(xiàng)目的環(huán)境保護(hù)及水資源保證等內(nèi)容，2012年頒布的煤炭工業(yè)“十三五”規(guī)劃中要求穩(wěn)步推進(jìn)煤化工項(xiàng)目的建設(shè)，在內(nèi)蒙古等六個(gè)省份選擇煤種合適、水資源相對(duì)較為豐富，環(huán)境承載力滿足要求的的地區(qū)建設(shè) ，2015年將煤制烯項(xiàng)目審核權(quán)下放到省級(jí)發(fā)展改革部門(mén)負(fù)責(zé)，2016年在《現(xiàn)代煤化工“十三五”發(fā)展指南》中提出了要節(jié)能減排、技術(shù)規(guī)模等三個(gè)方面的要求，到2020年我國(guó)煤制油、煤制氣、煤制烯烴等各方面的產(chǎn)能均能得到明顯提升，同時(shí)突破10余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5項(xiàng)～8項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的轉(zhuǎn)化，且2020年煤化工項(xiàng)目的工業(yè)增加值水消耗量、溫室氣體排放量分別較2012年降低10%、5%，能效提高量較2012年提升5%。

3 現(xiàn)代煤化工面臨的問(wèn)題

3.1 水資源制約

煤化工產(chǎn)業(yè)對(duì)水資源的消耗比較嚴(yán)重，成為制約煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，如表1所示，是部分煤化工產(chǎn)品耗水量，我國(guó)煤炭賦存具有北多南少，西多東少的特點(diǎn)[5]，但是，水資源分布確是南多北少，東多西少，煤水存在逆向分布的特征。在我國(guó)確定的13個(gè)大型煤炭基地中，除了云貴及兩淮地區(qū)水資源豐富外，其余11個(gè)地區(qū)均不同程度上缺水。

表1 噸煤化工制品耗水量

3.2 煤制氣技術(shù)對(duì)原煤要求較高

煤制氣技術(shù)是現(xiàn)代煤化工技術(shù)的重要部分，其中固化床煤制氣技術(shù)較為成熟，但是它對(duì)煤體本身的要求比較高，它需要塊煤，同時(shí)對(duì)煤體的熱穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度有較高要求，目前的煤氣化技術(shù)尚不能消耗水分、灰分較大的褐煤，使得大量的劣質(zhì)煤在長(zhǎng)期不能得到較好的消耗[6]。

褐煤的灰分、揮發(fā)分、水分均較高，熱值及熔點(diǎn)較低，我國(guó)的褐煤儲(chǔ)量達(dá)到了1 303億t，約占國(guó)內(nèi)煤炭?jī)?chǔ)量的13%，目前已探明的的區(qū)域中，內(nèi)蒙古東北部地區(qū)的褐煤占到已探明儲(chǔ)量的3/4，西南地區(qū)的云南褐煤儲(chǔ)量占到已探明儲(chǔ)量的1/5。除去褐煤以外，灰分較高、含硫較高的煤炭氣化也是空白區(qū)，隨著煤炭開(kāi)采強(qiáng)度的增加，優(yōu)質(zhì)的煤炭資源儲(chǔ)量不斷降低，隨之而來(lái)的大量劣質(zhì)煤炭產(chǎn)量日益增加，因此，加大對(duì)劣質(zhì)煤綜合利用的研究十分必要。隨著煤礦綜合機(jī)械化水平的不斷提升，礦井綜采設(shè)備得到了普遍使用，原煤中塊煤所占比例越來(lái)越低，粉煤占到比例可以達(dá)到70%以上，10 mm以下的煤粉、劣煤產(chǎn)量不斷的增加，因此，如何高效的使用這些水分、灰分等指標(biāo)較高的劣質(zhì)煤炭，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的全方位合理利用，已經(jīng)成為一個(gè)必要的方向。

3.3 高能耗、效率低、碳排放量大

煤化工行業(yè)的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石油天然氣行業(yè)，以甲醇為例，煤制甲醇的每噸甲醇需要耗能約42 GJ，天然氣制甲醇能耗約為30 GJ，為煤制甲醇能耗的70%。就目前我國(guó)的煤化工發(fā)展現(xiàn)狀而言，每1 t煤制油采用直接液化法則消耗約3 t優(yōu)質(zhì)煤炭，采用間接轉(zhuǎn)化法則消耗約5 t優(yōu)質(zhì)煤炭，并且消耗7 t～11 t水資源，同時(shí)需要排放大量的溫室氣體。以煤制烴為例，若是建設(shè)60萬(wàn)t/年產(chǎn)能的項(xiàng)目，則需要配套的優(yōu)質(zhì)煤炭資源為315萬(wàn)t，水量為2 700萬(wàn)m3，需要的投資將近200億元。如第40頁(yè)表2所示，為部分煤化工產(chǎn)品的能耗統(tǒng)計(jì)情況。

3.4 資金、土地、環(huán)保等因素

首先，煤化工產(chǎn)業(yè)為資金密集型行業(yè)，以煤制烯烴為例，萬(wàn)t的投資額度為3億元，目前國(guó)內(nèi)禁止50萬(wàn)t/a及以下的煤制烯烴項(xiàng)目建設(shè)，若建設(shè)60萬(wàn)t/a的項(xiàng)目，則需要投資將近190億元，同樣，煤制氣的項(xiàng)目投資密度也是較大，億m3投資額度約為6億元，國(guó)家禁止20億m3/a及以下的項(xiàng)目建設(shè)，因此，若上馬新的煤制氣項(xiàng)目，則需要的投資額度至少為120億元；其次，隨著城市化工業(yè)化進(jìn)程的不斷擴(kuò)張，土地資源緊缺的狀況加急，煤化工項(xiàng)目的用地指標(biāo)難以獲??；最后，隨著國(guó)內(nèi)環(huán)境壓力的不斷增加，煤化工產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的污染問(wèn)題日益受到關(guān)注，采用不同的煤質(zhì)，選用不同的生產(chǎn)工藝、不同的產(chǎn)品帶來(lái)的污染各不相同，若以褐煤、煙煤作為原料進(jìn)行煤制氣帶來(lái)的污染程度則遠(yuǎn)高于無(wú)煙煤及焦煤。

表2 部分煤化工產(chǎn)品的能耗情況

4 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)，我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，但現(xiàn)實(shí)發(fā)展歷程中面臨不少問(wèn)題，只有對(duì)煤化工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有技術(shù)工藝手段，煤化工產(chǎn)業(yè)政策及煤化工行業(yè)面臨的問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，以期找出制約煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問(wèn)題，更好的促進(jìn)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。