我国新型煤化工产业发展现状和趋势展望

作者:钱伯章 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:85 发布时间:2017-02-21
“十三五”期间煤化工需要做好三件事——一是研究低油价条件下新型煤化工发展的机会成本和竞争力;二是加大新型煤化工各项技术创新和工艺优化的力度,拓展发展空间;三是完善和落实煤化工可持续发展措施,做到保护资源、环保和节能。
我国新型煤化工产业发展现状和趋势展望

自“十一五”以来,在石油需求快速攀升而产量增长缓慢、油价高企的背景下,以补充传统石油路线产品为主要方向的我国新型煤化工产业快速步入产业化轨道,陆续建成了3套煤制天然气装置、1套百万吨级煤直接液化装置、4套煤间接液化装置、十余套大型煤/甲醇制烯烃装置和多套煤制乙二醇装置。经过这段时期的努力,我国煤炭液化、煤制烯烃、煤制乙二醇和煤制天然气等示范工程取得了阶段性成果,一批新型煤化工关键技术取得突破,多套大型新型煤化工项目实现商业化运营,大型装备国产化取得初步成果,培养锻炼了技术创新人才和管理队伍。我国新型煤化工产业装置及规模情况见表1。

目前还有煤制油在建项目2个,产能合计500 万t/a。煤制烯烃在建项目4个,产能合计278万t/a,甲醇制烯烃在建项目4个,产能合计183万t/a。煤制乙二醇在建项目十余个,合计产能240万t/a。煤制芳烃产业化进展较为缓慢,目前河南盛润控股集团河南濮阳建设60 万t/a甲醇制芳烃项目和华电集团在陕西榆林百万吨级煤制芳烃项目均停留在前期阶段。

发展现状

示范项目运行日趋稳定

随着新型煤化工示范项目的陆续投产运行,示范项目通过优化工艺技术和完善管理,运行水平不断提高,基本实现长周期、满负荷稳定运行,能耗指标和环保水平不断提高。2015年12月,神华煤直接液化项目第一条生产线通过环保部的竣工环境保护验收。伊泰16万t/a间接液化项目5年装置负荷率一直保持在90%~110%。神华包头煤制烯烃项目4年年均负荷率90%以上,更为可贵的是在2015年油价大幅下跌,石化产品价格疲软的形势下,神华包头煤化工有限责任公司2016年1~11月累计生产初级形态塑料57.68万t,实现营业收入49.59亿元,实现利润3.7亿元,上缴税金7.4亿元。大唐克旗、新疆庆华和内蒙古汇能等煤制天然气示范项目经过技术攻关改造,装置运行时间和负荷正在不断提高。内蒙古通辽金煤化工煤制乙二醇装置逐渐运行稳定,产品符合石油级乙二醇质量标准,受到多家聚酯企业的认可。随着示范项目工业化装置建成投产,通过改造优化,进一步验证了新型煤化工产业在技术路线上的可行性。经过“十二五”期间的发展,我国新型煤化工产业关键技术和装备水平进一步提高,整体处于世界先进水平。

关键技术基本成熟

新型煤化工产业所采用的关键技术包括煤气化、变换、净化、硫回收、直接液化、费托合成(间接液化)、甲烷化、甲醇合成、甲醇制烯烃、合成气制乙二醇和甲醇制芳烃等。其中煤气化、变换、净化和硫回收等早在煤制化肥和甲醇行业得到充分应用和实践,近几年来通过示范装置的建设和投产,新型煤化工产业关键技术等单元技术已逐渐成熟,且部分已实现国产化,为产业的发展提供了有效技术支撑。

在目前投运的装置中,国产碎煤加压气化/水煤浆气化/干粉煤气化技术,国产变换、低温甲醇洗、硫回收、甲醇制烯烃、直接液化/间接液化和合成气制乙二醇技术都不同程度得到应用。在2015年1月9日举行的国家科学技术奖励大会上,由中石化洛阳工程有限公司与中国科学院大连化学物理研究所和陕西新兴煤化工有限公司联合研发的甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术成果荣获2014年度国家技术发明奖(通用项目)唯一的一等奖,充分说明新型煤化工在关键技术上的巨大进步。

工艺路线基本打通

随着新型煤化工装置不断建成投产,通过改造优化,新型煤化工产业全过程技术路线已基本打通,进一步验证了新型煤化工产业在技术路线上的可行性。经过“十二五”期间的发展,我国新型煤化工关键技术和装备水平进一步提高,整体处于世界先进水平。

转向增产精细化工产品

低油价、高煤价和消费税是目前压制煤制油行业的三座大山,2016年全行业业绩表现惨淡,凸显调整转型的迫切要求。

煤间接液化制油装置有一个鲜明的特色,就是不仅能产油,还可以转产附加值高的精细化工产品,如石油化工不易获得的长链α-烯烃和高凝点石蜡等,种类至少有几十种之多。因此,在目前生产油品无利可图的情况下,煤制油企业根据市场需求灵活调整,转产市场需求大且附加值高的精细化工产品,对于提高经济效益、应对市场风险具有很强的现实意义。

煤制油产业求新谋变,不仅应体现在及时灵活调整产业产品结构上,还要体现在产业链思维上。比如,费托合成制取的蜡主要成分为C23~C60烷烃,正构烷烃含量达80%以上,经过精细分割,可将其分成不同熔点的系列精制蜡,通过深加工和精细分割,煤制蜡可以延伸出多条高值产业链。

内蒙古伊泰煤制油公司拥有我国首个采用煤间接液化工艺的16万t/a煤制油装置,2016年该项目共计生产各类油品19.45万t,其中柴油仅33.39 t,占比为0.02%,而正构液体石蜡、重质液体石蜡和正构稳定轻烃等精细化工产品产量占比大幅攀升。在低油价和高煤价的双重挤压下,为提高盈利能力,国内煤制油项目纷纷转向增产高附加值的精细化工产品。

一方面国际油价持续低迷,2016年煤炭价格受去产能驱动价格超预期上涨,另一方面国内成品油消费税居高不下,导致国内煤制油企业的综合成本很高,企业陷入大面积亏损。伊泰集团副总工程师姜建生介绍说,目前柴油产品要交消费税1411元/吨,石脑油2105元/吨,仅消费税一项就占成本接近30%,大幅降低了煤制油项目的盈利能力。

相比之下,生产精细化学品附加值高,并且不需要缴纳成品油消费税。因此,伊泰集团根据市场需求,灵活调整产品结构,新增正构液体石蜡和正构稳定轻烃等精细化工产品,2016年正构液体石蜡占油品中的比例为18.55%、液体石蜡为8.61%、1#重质液体石蜡为15.66%、正构稳定轻烃为14.22%、稳定轻烃为10.27%、费托蜡为18.61%。其中正构液体石蜡主要用于生产二烷基苯磺酸钠,用作各种洗涤剂,用途广、用量大,而目前石化路线的正构液体石蜡产量有限,伊泰集团通过转产正构液体石蜡,填补了市场空缺,创造了可观的经济效益。据悉,目前用于高端消费领域的全精制石蜡价格达到2万元/吨,且销路不愁。

山西潞安集团煤制油项目也另辟蹊径,开发出转产低芳溶剂油、正(异)构溶剂油、液体石蜡、特种蜡的新工艺,通过费托合成间接液化工艺生产Ⅲ+加氢基础油及Ⅳ类高黏度润滑油基础油,其生产的5万t/a全系列高端车用润滑油和5万t/a工业润滑油脂,成为继“昆仑”、“长城”之后,国内第三个利用自有资源独立生产高档基础油、润滑油的民族品牌。

兖矿集团有限公司表示,兖矿煤制油也在筹备生产一些精细化工产品。在当前环境下,煤间接液化技术的发展必须以提高技术经济性为方向,走产品多元化道路,提高调整切换灵活性,从而增强应对市场风险的能力。

业内专家表示,煤间接液化的高温和低温费托合成工艺所能生产的精细化工产品的种类和比例都不尽相同,企业应根据实际情况进行选择。

煤制油产业求新谋变,还需要结合所产精细化工产品的物化特性与市场状况,翔实评估、论证产品需求以及产品链潜力。国内煤制油用的是铁基催化剂,与南非所用的钴基催化剂相比,所产的精细化工产品特点就不尽相同,如国内煤制油副产的混合醇中,甲醇和乙醇占约50%。这些产品要如何高值利用,还需要进一步加以论证。

可以预见,随着国内更多煤制油项目的相继投产,未来煤制油产业或进入新一轮竞争。转变思路,求新谋变,走精细化、差异化和高端化的路子,产业才能挣脱窠臼,迎来更大更好的发展。

煤化工面临的挑线和风险

煤化工面临低油价和环保两大风险,油价高企之时,煤化工项目扎堆上马。但煤化工项目的经济性和环保性,一直是业界争论的焦点问题。

油价低迷的能源格局

油价对煤化工项目的影响不能一概而论。例如,油价在80美元/桶时,煤制油项目在经济性上是有竞争力的。对煤制烯烃项目而言,即使油价降至55美元/桶,其经济性仍与石油化工相当。

美国页岩气革命给中国煤化工发展带来了严峻挑战,表现在两个方面:一是美国页岩气产量增长,其本土天然气价格下跌、进口量下降,对国际油价形成了冲击。二是美国页岩气化工产业链条逐步形成,相关产品出口大增,对中国煤化工产业的影响已经显现。

日益严格的环保要求

另一个挑战来自更加严苛的环保要求。中国煤转化项目的经济性在中长期仍然看好,但长期将受到环境问题制约。

环保部环境工程评估中心表示,通过近10年探索,没有一家企业能做到真正的零排放。举例说,没有一家企业的废水处理系统能够稳定运行并达到设计标准,几乎均进行了多项改造。神华煤制油项目废水处理设施改造多达15项,增加投资近1倍。

产能过剩加剧行业竞争

尽管目前供过于求的迹象十分明显,但现有的在建及待建项目将使煤化工的产能到2020年显著增加。

据介绍,到2018年,中国将有16个煤制油项目投入运行,总产能达到1 978万t/a;到2020年,规划中的煤制油产能为3 000万t/a。从2013年到2016年,有17个煤制气项目获国家发改委路条,这些项目总产能超过772亿m3/a,总投资超过4 000亿元。

未来3年至5年,随着产能陆续释放,中国煤化工产业将面临更加激烈的竞争。

煤炭清洁利用刻不容缓

我国是世界上最大的能源生产国和消费国。基于我国富煤缺油少气能源禀赋特点,今后相当长一段时期内,煤炭仍将占据能源消费主体地位。

当前我国进行能源革命,加快创新煤炭利用模式,开辟煤炭清洁高效利用路线,提高煤炭洁净高效利用程度,是应对大气污染、优化煤炭终端消费结构的现实选择。新型煤化工产业为煤炭清洁利用提供了重要方向,将长期具有生命力。

未来趋势

示范先行是政策主旋律

目前,国家发改委主持编制的《煤化工产业创新布局发展方案》已完成,正在征求意见,国家能源局支持编制的《煤炭深加工发展规划(2016~2020)》正在编制中。

从以前国家发布的一系列涉及新型煤化工的文件以及上述两个规划的基本内容分析,示范先行是国家对新型煤化工产业的政策主旋律。未来新型煤化工产业应在节能、环保的基础上进一步升级示范,已建成项目需进一步完善和改造,提高运行稳定性。已批项目应重点针对承担示范任务稳步推进建设。

基地化布局一体化发展

不同产品工艺中部分流程相同或相近是新型煤化工产业的一大特点。

新型煤化工产业基本都是以煤炭气化为龙头生产合成气,以合成气为原料生产不同的产品。因此新型煤化工产业具有基地化布局一体化发展的内生优势。基地化发展能够提高投资的效率,形成集群效应,发挥规模效益;一体化发展提高产品附加值和耦合集约程度,如煤制天然气副产油品和煤制油产品油品统一加工,煤制芳烃和煤制乙二醇联合发展聚酯产品等。通过基地化一体化发展,最大限度节约投资,提高转化效率,增加抵抗油价波动的能力。

技术成熟度和国产化继续提升

随着新型煤化工的发展,我国煤化工技术的发展日新月异,技术开发十分活跃。煤化工的多数关键技术国内已完全掌握,仅大规模甲烷化等技术国内尚在开发中。

国内对甲烷化研究也十分活跃。北京低碳清洁能源研究所、西南化工研究设计院、大唐国际化工技术研究院、华能集团清洁能源技术研究院和华福工程公司等都在甲烷化催化剂、甲烷化工艺等方面取得不同程度的进展。随着研发工作的深入,我国完全掌握新型煤化工所有技术指日可待,将为我国新型煤化工产业的发展提供强大助力。

产业发展因地制宜

新型煤化工的发展应因地制宜,根据资源、市场和环境等条件选择发展模式。

新疆和鄂尔多斯盆地等煤炭资源集中丰富的地区应以大型煤化工基地模式发展。基地内煤气化、净化、空分和公用工程等新型煤化工产业共用流程及配套设施宜统筹考虑,联合布局,充分发挥协同效应。产品宜以油、气、烯烃和芳烃等大宗产品为主,同时发挥基地发展的规模化效益,充分延伸煤制烯烃/芳烃等石化产品的产业链,上下游一体化发展。中东部地区宜根据当地特点,以多联产项目模式为主发展,重点以氨烃联产、氨油联产、甲醇制烯烃、甲醇制汽油等联产和二次加工为主。从原料和产品优化角度,原料煤中油含量高的宜发展油品等能源型产品,劣质煤宜通过气化发展化工型产品。具备油、煤双重资源优势的地方可以适度发展煤油共炼。

“十三五”期间煤化工应该做好三件事,一是研究低油价条件下新型煤化工发展的机会成本和竞争力;二是加大新型煤化工各项技术创新和工艺优化的力度,拓展发展空间;三是完善和落实煤化工可持续发展措施,做到保护资源、环保和节能。

发展目标

规模目标

预计到2020年,将形成煤制油产能1 200万t/a,煤制天然气产能200亿m3/a,煤制烯烃产能1 600万t/a,煤制芳烃产能100万t/a,煤制乙二醇产600~800万t/a。

技术目标

突破10项重大关键共性技术,完成5~8项重大技术成果的产业化,建成一批示范工程;建设一批高水平协同创新平台,大型现代煤化工示范工程项目投产3年内,基本达到设计指标,实现“安、稳、长、满、优”运行。示范工程和工业化项目的设备国产化率(按设备价值量计)不低于85%。能效、煤耗、水耗和排放等指标全部达到或超过单位产品能源消耗限额的基准值。

节能减排目标

到2020年,现代煤化工产业与2015年相比,实现单位工业增加值水耗降低10%,能效水平提高5%,二氧化碳排放降低5%。

主要任务

优化产业布局

“十三五”期间,要坚持“靠近原料、靠近市场和进入化工园区”的基本原则,按照“量力而行、量水而行和量环境承载能力而行”的布局要求,采用“产业园区化、装置大型化、生产柔性化和产品多元化”的方式,使现代煤化工的发展在总量上得到合理控制,在布局上更加合理,在技术特色上更加突出,努力建设一批具有国际水平的大型化、集约化、上下游一体化,更具环保优势和管理效率的现代煤化工园区和基地。

完善现代煤化工产业布局,统筹考虑区域资源供给、环境容量、生态安全、交通运输和产业基础等因素,结合国家大型煤炭基地开发,以石油替代产品和石油安全应急保障能力建设为重点,在蒙东伊敏、蒙西大路、新疆准东、新疆伊犁、陕北、宁东-上海庙、云贵和安徽两淮等中西部地区建设大型煤化工产业基地,形成与东部石化产业互补的产业格局。

深入开展升级示范

深入评估和总结已建示范项目经验和问题,重点围绕提高项目能效、降低资源消耗和污染排放、提高终端产品性能和附加值、加强体系优化集成、降低投资成本等,稳步开展升级示范。升级示范内容主要包括:高端高附加值产品生产、系统优化配置、新工艺新技术、环保设施升级及节水措施、装备大型化与自主化和二氧化碳减排等。

加强技术和装备创新

加大科技投入,加强产学研用协同创新,围绕制约现代煤化工产业发展的重大关键共性技术和重大装备积极开展科技攻关。开发大型先进煤气化技术;研发高附加值煤制化学品、特种油品新产品,延伸现代煤化工产业链、拓宽产品幅;研究低阶煤清洁高效分级分质利用关键技术,解决工程化问题;优化现代煤化工关键工艺生产条件和流程设计,提高现代煤化工系统集成、分质分级综合利用水平;研发适用于煤化工“三废”特点的先进治理和资源化技术。

推进与关联产业融合发展

按照循环经济的理念,采取煤化电热一体化、多联产方式,大力推动现代煤化工与煤炭开采、传统焦炭产业、盐湖资源开发、化纤、冶金建材和石油化工等产业融合发展,延伸产业链,扩大产业集群,减轻煤炭利用对生态环境负面影响,提高资源转化效率和产业竞争力。

建立标准化技术体系

针对现代煤化工产业发展对标准的迫切需求,结合产业发展趋势,按照基础通用、产品、方法和管理分类,突出重点,明确层级,适度前瞻,统筹协调,构建现代煤化工产业技术标准体系。

重点开展煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制乙二醇和煤制芳烃等现代煤化工示范项目的主副产品、综合能耗、水耗和安全生产规范等标准制订。建立标准化工作协调推进机制,结合标准化体制改革,完善团体标准等标准化建设,提高产业竞争力,推动产业健康有序可持续发展。

稳步推进国际产业合作

结合“一带一路”战略的实施,充分发挥我国现代煤化工技术、装备、工程和人才优势,积极利用境外煤炭资源和环境容量的优势,采取境外煤炭开采转化一体化,境内外上下游一体化,境外重大工程技术装备总承包等方式,深化与沿线煤炭资源国务实合作,通过境外项目合作,缓解国内资源环境压力,带动煤化工技术装备及工程服务“走出去”,促进现代煤化工企业进军国际能源化工市场。

 

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