A04现代煤化工发展概况(5稿)

我国现代煤化工发展概况

0 序

碳一化工是以煤炭、天然气为主要原料生产化工产品的行业，根据生产工艺与产品的不同，可以分为气化、合成、中间产品加工三个层次。

图1 碳一化工工艺三个工业化层次的划分

煤化工是以煤作原料的化学工业，煤化工中有一部分是属于碳一化工的。

近年来把煤化工分为传统煤化工和现代煤化工两个领域。传统煤化工领域是指煤气化后得到的合成氨和甲醇等产品(碳一化工)，以及煤焦化后得到的焦炭、及其下游电石，PVC等产品(焦化工)。

现代煤化工领域是指煤气化后得到的费托合成油品、乙二醇、甲烷等产品，以及甲醇制烯烃后得到的低碳烯烃聚合或精细化工产品、煤加氢液化后得到油品等产品的生产工艺领域(碳一化工)。实际上，我国的现代煤化工还没有形成商业化的产业，尚在示范阶段。

1 “十一五”期间我国煤化工的成就

“十一五”期间，我国的煤化工在科研、设计、生产、制造等方

面均获得了全面的发展，这是中国特有的现象，我们可以向世界宣称：我国的煤化工处于世界领先地位。

1.1 科研投入巨大

我国煤化工发展的一个重要原因是有巨大的科研投入，体现在资金和队伍的扩大。以煤气化技术为例，国家科技部对多种煤气化技术立项支持，从而使多喷嘴气化、两段炉粉煤气化、熔渣－非熔渣气化、航天炉粉煤气化、多元料浆气化、灰熔聚气化等研究取得良好的成果，并投入生产行列。目前我国拥有十几种气化技术，覆盖了水煤浆、粉煤、碎煤等原料的气化，部分技术已经走向世界。包括引进技术在内，中国煤气化技术的知识和经验居世界第一。

中国科学院在实施产业化的过程中，开展了费托合成、甲醇制烯烃、甲醇制汽油、合成乙二醇等几项重大的煤化工科研项目。经过三十年的努力，现在部分已经修成正果，其中费托合成油在工业化示范中取得了令世界震惊的成果。

1.2 单项煤化工技术的突破

在国家科技部的支持下，国内煤化工企业在单项煤化工技术上有重大突破，包括气化、净化、合成气转化和加工，甲醇加工等多个单项技术有重大突破。除了前述的气化技术以外，净化方面的低温甲醇洗、NHD（聚乙二醇二甲醚）脱硫脱碳技术都开发出新流程，并成功地在工业装置上应用。在合成气加工方面，以费托合成为代表的煤制油技术，主要是铁基催化剂浆态床技术，取得了示范厂运行每吨催化剂可以合成1500～1800 t油的先进指标，在世界上遥遥领先。在甲醇加工方面，研制了甲醇制烯烃流态化工艺（DMTO），甲醇制丙烯流态化工艺（FMTP），以及甲醇制汽油的固定床MTG工艺，并且将DMTO 工艺用于煤制烯烃的示范厂中，目前运行情况良好。此外，还开展了煤加氢液化和合成乙二醇的示范研究，目前正在试运行，单项技术的突破为煤化工的发展奠定了基础。

1.3 成套技术的示范

“十一个”期间，我国开展了一项特殊的研究，即建立以单元新工艺为主的成套示范工艺，也就是大家熟知的九个煤化工示范厂，见表1。这些示范厂包括以费托合成为基础的煤制柴油装置、煤直接液化装置、三个煤制天然气装置、煤制烯烃装置、煤制乙二醇装置，二个煤制二甲醚装置。这些装置有五个已经开车试运行，其中伊泰的煤制柴油装置已经通过有关部门的考核。其他装置都在进行一定负荷的运行，总体情况良好。

(1) 神华集团直接液化项目

神华集团在内蒙古鄂尔多斯建设的108万吨/年直接液化煤制油示范项目，采用了煤加氢直接制油技术，产品是低十六烷值的柴油、石脑油和液化气。据报道，2008年12月30日，该装置投料试车，截至2010年8月24日，装置累计投煤时间超过5578小时，累计生产油品52.36万吨，煤转化率达90.94%，蒸馏油收率56%~57%。最长连续运行时间达到4个月，装置负荷率85%，运行平稳。但是据了解，这个项目目前已经改变产品原料，变成煤、煤焦油、天然气共同原料生产柴油等油品。原因是单独直接液化煤不能解决煤渣对管件和设备的冲刷作用而损坏，使之不能长时间运行，目前没有该装置的投入物料和产品能耗数据。

(2) 伊泰集团间接液化项目

伊泰煤制油项目采用中国科学院费托合成的研究成果。这是一套由水煤浆气化、低温甲醇洗、费托合成油、加氢炼制单元组成的煤制柴油装置，年产16万吨油品，产品是高十六烷值的柴油、石脑油和液化气，目前已经达到“安全、稳定、长周期、满负荷”运行的目标。该装置吨油能耗为110 Gj，能量利用率超过40％，吨铁基合成催化剂工业合成油的能力为1500～1800 t，在世界上处于遥遥领先地位，这是中国科学院三代科学家经过三十年努力的结果。由于达到“安稳

长满”的目标，预期很快就要开展规模为百万吨级的大型装置建设，为我国内蒙新疆地区能源工业作出新的贡献。

伊泰煤制油装置已经在2009年3月投入试运行，2010年7月通过国家发改委能源局的考核。截至2010 年10 月，该装置已累计运行8612 小时，生产各类油品10.1118 万吨，其中从5 月25 日到10 月31 日，连续在80%—110%负荷间运行了3816 小时实现了安、稳、长、满、优的运行目标。

我们非常高兴地注意到，我国研制的费托合成成套技术已经取得了非凡的成就，特别是已经在主要指标上超过号称世界煤制油王国的南非SASOL。见表2。

像这样以自主开发核心工艺为主的成套组合技术形成的示范厂运行良好，作为建设超级能源装置的基础，在我国化学工业发展历史上并不多见，因此，伊泰合成油示范厂的安稳长满运行是我国化学工业发展史上的里程碑。

(3)内蒙古通辽金煤化工有限公司乙二醇示范项目

该项目是世界首套煤制乙二醇工业化装置，年产乙二醇20万吨，其中有6条3.3万吨乙二醇合成的生产线。该项目于2009年12月建成试车，煤气化采用常压恩德炉气化，合成乙二醇采用了中科院福建物构所的草酸二甲脂加氢路线。但是目前没有该装置长期运行的数据，据报道这个项目已经改变产品结构，变成与草酸共生项目。特别是其煤气化技术能耗高、污染严重，因此还要继续改进。

(4) 神华集团煤制烯烃项目

神华包头煤制烯烃示范项目年产180万吨甲醇、30万吨聚乙烯和30万吨聚丙烯。自2010 年8月8日投料试车，装置平稳运行，截至9 月29 日，累计生产烯烃产品3万多吨，主要生产装置负荷在90%以上，2011年1 月正式商业化运行。该项目总投资170 亿元，2006 年通过国家发改委核准，2007 年10月开工建设，2010 年8 月试车成功。。2010 年累计生产MTO 级甲醇39 万吨、聚烯烃8.1 万吨。项目采用GE水煤浆煤气化、中科院大连化物所的甲醇制烯烃（DMTO）技术，中石化洛阳工程公司提供工艺反和应器，是目前计划部门大力推广的项目。

(5)内蒙古新奥集团煤制二甲醚

该项目只有投产的报道，其后没有什么实质性的报道。

1.4 传统观念的突破

十多年前，用煤制甲烷的工艺不被煤化工行业接受，原因是我国天然气价格很低，在经济上煤制甲烷是不合理的。但是，这个观念逐渐被改变，天然气的重要性已经被人们逐步认识，要保护我们的环境，解决13亿人民的生活用燃料问题，天然气是非常理想的。由于我们的天然气资源不足，从国外进口比较困难，用煤制甲烷作为补充是一个可靠的途径。与进口天然气相比，煤制甲烷在经济上也是站得住脚的。因此，在“十一五”期间开始建设四个煤制甲烷工厂，总产能为151×108m3/a。这是一项大规模的民生工程，对补充天然气资源不足起到积极的作用。

1.5 传统产品的产能快速增长

我国传统煤化工基础比较庞大，甲醇和二甲醚是煤化工的传统产品，两个传统产品合成氨和甲醇的产能和产量均名列世界前矛。“十一五”期间的产能有明显的增长，以甲醇为例，2005年甲醇产量为535万吨，2010年产量将超过1500万吨，见表3。

由此可见，传统煤化工的主要产品的产能已经过剩，合成氨的开工负荷为80％，基本上还可以，但是甲醇的开工负荷仅为40％，明显过剩。

因此，甲醇企业的结构调整已为行业内所认识，甲醇装置改制氢

和甲烷或者延伸至3M（MTO、MTP、MTG）工艺的问题已提到议事日程上来。由此可见，3M的示范装置或试验装置厂对甲醇行业的结构调整极为重要。

1.6 环境问题受到高度重视

由于煤化工的飞速发展，环境问题越来越突出。煤化工行业过去重点解决硫的排放问题，现在已经认识到CO2的排放也极其重要。煤化工装置中，原料和燃料煤中的碳大约有70%要变成CO2排入大气。另一部分是自己消化的，存在于它的产品中。见表4。

因此，一些大型企业，已经有大规模的植树造林计划，也有企业开展将CO2深埋地下的试验。对环境问题的认识促使企业在环保上增加投入，这是“十一五”期间的重大进步。

1.7 存在的问题不容回避

尽管在“十一五”期间，煤化工的发展取得了举世瞩目的成就，但并非没有缺点，九个示范项目中只有一个费托合成油完成示范。其它项目存在的问题也展示在大家面前，具体有以下。

(1)部分示范厂规模太大，技术不成熟，工程问题很多，使装置久久不能转入正常生产。

(2)在示范厂技术尚不成熟的情况下，急于推广。

(3)在未取得经验的情况下，大批量重复引进同一单元技术。

(4)有些产品在市场需求不明朗的情况下，过度重复建设。

(5)部分媒体的不恰当宣传，为煤化工的过热起着推波助澜的作用。

有问题不要回避，我们应该积极纠正，以利今后的发展。

2 “十二五”展望

“十一五”期间煤化工行业的飞速发展，为下一个五年计划打下了坚实的基础。煤化工行业将以能源产品为主，建立若干个超大型煤制柴油、煤制甲烷工厂，适当兼顾煤制烯烃的3M装置，对甲醇企业进行结构调整，继续完善现有的示范装置，尽量降低对环境的污染，在干旱地区的煤化工企业要千方百计地节水，这些都是下一个五年需要开展的工作。但煤化工是石油化工的补充而不是替代，这一方针将不会改变。

2.1 有序发展，总量控制

第十二个五年计划到来之际，各地都在制订“十二五”的煤化工发展规划。从微观来看，每一个计划都很精致，体现了各地对煤化工发展寄予的深切希望，这些计划都是振兴地方经济的支柱。但从宏观来看，将这些规划集合在一起，一些主要产品的产量简直是一个天文数字，不可能实现如此大的建设工程量，也没有这么大的产品市场。摆在我们面前的是，究竟是局部主导全局，还是全局控制局部。

假定在2015年煤化工的发展失控(见表5)，煤化工产品柴油、甲烷、烯烃、甲醇、二甲醚、醋酸、乙二醇等合计2亿吨，统统运行后一年要用5000大卡的原煤超过7.0亿吨，按照这个规模，仅仅煤化工排放的CO2量为10.8亿吨，用水超过21亿吨。如此庞大的数字不仅不能为全国人民所接受，也不符合我国政府的减排目标。

黄河中游煤化工基地就位于陕蒙宁交界处，这里显然属于严重缺水地区，在这里超大规模发展煤化工必然会挤占农业、生态用水，造成生态环境恶化，危及环境安全。如果这个地区煤化工年用煤超过7.0亿吨，以平均每吨煤耗3 t水计算，需要年耗21.0亿吨水，这是绝对办不到的。

2010年我国煤化工的用煤量是1.5亿吨，如果我们把2020年的煤化工用煤上限设在3亿吨，根据这个指标，确定各地的分指标，可以做到各地既发展又有节制。

但是，据了解“十二五”期间煤炭的规划中，煤化工仅仅为2.3亿吨,见表6。“十二五”期间只能增加化工用煤量8000万吨，在已经批准的四个煤制天然气的项目中，用煤量为4500万吨。再加上其它项目，因此，如果按照这个计划实施，目前已经没有新项目可以设立了。

如果现在开始建设二至三个煤制油厂，到2016年以后开车，到2020年达到用煤3亿吨的目标，其它现代煤化工不能再建了。

由此可见，采取总量控制，即控制原料煤的总量，可以达到有序发展的目的，实现煤化工的良性发展。

另外，我们也要应该防止“北水东调”和GDP工程。

有一些在北方产煤区没有产品市场的项目，应该退出建设。煤化工是耗水量较大的工业，平均吨煤消耗3吨水左右。有一些煤化工项目产品基本上销往东南沿海，实际上是“北水东调”，把稀缺的水资源送到沿海，使西北的生态更加恶化。

所谓GDP工程就是以GDP的增长为目标，产品主要不是满足当地的需要、并不能得到较好的经济效益、具有对环境产生负面影响的项目。这样的项目的经济效益往往是“算”出来的，即通过明显降低原料的价格，提高产品的市场价格来达到的。这类也应该退出建设。

2.2 完善示范，巩固基础

“十一个”期间，国内建设了九个煤化工示范装置，至今只有一个装置通过有关部门的考核，其他装置仍在试运行中。有的装置运行得不尽人意，近期难以达到要求。完善这些装置，需要时间，需要技术上的突破。时间可以等待，技术上能否突破，这不能打保票。化学工业中有成功的先例，也有失败的教训。因此，继续完善这些示范装置，夯实数据，特别是原料消耗定额、产品品质、产量、能耗等关

键数据。示范装置作为21世纪的战略储备，应该谨慎决策，待作出“可以推广”的结论后，再作布点，为时不晚。

近年来，煤化工技术发展得比较快，特别是催化剂和反应器的研究不断出新。以煤制油为例，费托合成的催化剂经过几代的发展，现在已经能够达到吨催化剂生产油品1500-1800吨，而且还在不断改进。浆态床反应器的结构也在不断更新，在提高反应的速率、分离催化剂的能力方面，也在不断改进。这些技术进步，不断体现在示范厂的运行上，从而使产品的能耗不断降低，装置整体的运行时间不断延长。

2.3 突出重点，指向民生

煤化工的发展，重点应该发展什么产品？这在国内各界有不同的看法。这个指向如果不恰当，就会出现某些产品产能过剩，某些产品又紧缺难求的局面。上一个五年中，甲醇就是一例。因此，煤化工的发展指向极为重要，也值得我们探索。

煤化工的发展应该指向民生，指向国民经济发展中民生需求最紧缺的产品。目前国民经济发展中最紧缺的是能源，其中柴油和天然气是至关重要的见表7。

我国有398.4万公里的公路，三千万台柴油机车，担负着运输重任，五亿多家庭渴望使用天然气作为家用燃料。国内油气产量是远远不够的，何况强大的国防需要高性能的柴油支撑。因此，把煤化工的重点指向柴油和甲烷，特别是高性能柴油，作为石油化工的补充，这是国之所望，民之所期。

据此，发展煤制柴油、煤制甲烷，是煤化工的重点和发展方向。正如上面已经提到，在“十二五”期间适当布点，依托“十一五”期间已经成熟的费托合成技术，实现大型国产化的商业示范工程。与此同时，建设好“十一五”期间已经开工的几个煤制甲烷商业化装置，为煤化工转向民生奠定基础。

2.4 结构调整，转移产能

新型煤化工项目仍处于示范建设阶段，各地规划拟建的项目很多，面临投资风险和产能过剩问题，亟待行业引导并规范发展。

煤制烯烃是又一个热门技术，许多人极力推荐，有关规划部门也在各地煤化工发展规划中，作了全力推荐，用于甲醇的产能转移。

煤制烯烃的示范工作取得一定的进展。神华包头示范厂MTO正在联动试车，初步认为效果不错，主要指标好于先前的预期，开车负荷已达90%以上。此外，宁煤的MTP正由单体试车转向联动试车，总体形势看好，但离成功尚有距离。在经济上，煤制烯烃的生产成本较高，一些报道中只计算生产净成本，忽略贷款还本还息。煤制烯烃得到的聚烯烃总成本，难敌石油烯烃，更高于进口聚烯烃。因此，煤制烯烃的市场仅限于西北产煤地区。近期有人提出，甲醇制烯烃可以作为精细化工的导引工艺，是否可行，有待实践检验。

2.5 技术改造，增产节能

我国目前已有相当基础的煤化工装置，已经形成一定的生产能力。这些装置所采用的技术，并非十全十美。如果我们能对这些装置进行节能和增产改造，效果要比新建同等规模的装置更好。例如，山西有个企业，在十年期间将原有的30万t/a合成氨装置，进行节能扩产50%的改造，并不增加总体系列，使合成氨的能耗从61 GJ/t 降至46 GJ/t，总投资仅为新建全套系列的48%。这个办法值得在现有煤化工行业中推广。

2.6降低对外技术依赖度

当前在建的现代煤化工项目过于崇尚国外技术，引进多花钱就多。如某煤制烯烃示范项目，除了甲醇转化制烯烃这一段用的是国产技术，其他工艺大量采用了引进技术装备，见表8。

国内另二套已建成的大型煤制烯烃项目，其技术装备也全部是引进的。这就是煤制烯烃项目投资过高的根本原因。见表9。

其实，现代煤化工的煤制合成气、低温甲醇洗、甲醇低压合成等工艺，国内化工行业早有成熟技术；烯烃分离、乙烯和丙烯的聚合等工艺，国内石化行业也已具备国产化技术。我们的国产化技术水平并不差，投资可减少许多。因此，今后应该强调大量采用国内已经成熟的技术，凡是国内能够做到的，与国外同等水平的技术，不再引进。

2.7 适度发展，稳步前进

在新的五年计划中，煤化工肯定是要发展的，但煤化工不属于低碳经济范畴，它的发展受资源、环境的制约，并不是产能增加得越多越好。有些产品如果国际市场上有低价的成品，从平衡国际贸易的角度出发，适当进口成品，可以节约资源，降低污染，也是值得的。

煤化工是技术密集型、资金密集型产业，目前还有许多关键技术从国外引进，这给企业生产经营造成困难。设备方面，为大型煤化工项目配套的核心反应器、压缩机、关键泵阀等部分主要装备还不能满足要求。

然而，国内许多煤炭企业都涉足煤化工，发生了逢煤必化的局面。其中，有经过科学论证的，也有的很盲目。因此目前煤化工行业的核心问题是过热，解决过热问题已经迫在眉睫。表10是各地“十二五”期间部分煤化工计划项目的不完全统计，仅供参考。

总之，我们应该在科学发展观的指引下，合理解决如何适度发展煤化工的问题。我们相信，在“十二五”期间，我国的煤化工会有一个良性的发展势态，能够起到石油化工的补充作用。