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清洁高效转化煤 分质分级利用煤
笔者:您认为该怎样发展现代煤化工?
金涌:发展煤化工要有大视野、新理念。
所谓大视野,就是用战略眼光看待煤化工尤其是现代煤化工。这其中必须明确两个概念。
一是无论传统煤化工还是现代煤化工,都是中国为适应富煤贫油少气的资源禀赋的无奈之举。在全球尚处于油气时代的背景下,煤化工只能是石油天然气化工的补充,不可能取代石油化工或与其争夺市场。那样既不利于现代煤化工发展,也不利于油气化工发展,还会带来环境生态问题、重复建设和投资浪费。
二要清醒认识到所谓“富煤”,只是相对于油气资源而言的,并不是说煤炭资源多得用不完。事实上,中国人均煤炭资源量仅为世界平均水平的一半,容不得肆意开发和浪费,必须备加珍惜。我们要管好煤、用好煤,科学合理地规划包括现代煤化工在内的各种煤炭利用方式和途径。
有了上述认识,就能着眼长远,更加关注煤化工技术进步与储备技术的先进可靠性,而非急于扩大现代煤化工规模;就能用全球视野看待中国的能源安全问题,即只要中国有能力方便地进口油气资源,就应尽量进口,并控制包括现代煤化工在内的所有用煤规模;就不会再报怨国家煤化工政策忽冷忽热,而应扎实细致地做好发展现代煤化工的基础工作,为行业未来发展做好准备。
所谓新理念,即不能人为局限于传统煤化工和现代煤化工,而应把凡是以煤为原料转换为其他产品的过程都叫煤化工。这其中既包括传统煤化工和现代煤化工,也包括IGCC、超超临界发电、碳纤维以及碳素材料、碳纤维衍生品和下游领域。比如核工业用的碳棒、航空航天领域用的高强度复合碳材、新能源汽车领域用的蓄电池等,都与煤化工产品有关。这种认识上的转变,使我们从煤制化学品这一狭窄的领域扩大到航空航天、军工、船舶、核工业、新能源汽车、高效清洁发电、城市热电联供等更广阔领域,为煤化工与相关行业跨界耦合多联产扫清认识障碍,促进行业健康可持续发展。
笔者:您对现代煤化工还有什么详细的看法和建议?
金涌:我认为,发展现代煤化工要以煤炭清洁高效转化为目标,以燃料向原料转变为重点,以煤炭分质分级利用为方向。要规模化发展煤制烯烃、煤制芳烃和煤制乙二醇,谨慎发展煤制气,限制煤制油。
这是因为,相比石油和天然气,现有技术条件下煤炭再怎么转化,都没有石油天然气化工更清洁、更节能,必须瞄准能够使煤炭高效清洁转化的前沿技术进行联合攻关,才能最终打破制约煤化工健康发展的环境影响大、能耗高这一瓶颈问题。
而从几大现代煤化工产品市场供需格局看,中国烯烃年缺口达上千万吨,芳烃及乙二醇缺口也均在数百万吨。巨大的需求和供需缺口,使这些产品暂无产能过剩之虞。且与石油路径相比,即便在目前较低的油价情况下,煤制烯烃、芳烃、乙二醇仍然具有一定的成本优势,具备规模化发展的条件。
煤制油则不然,按热值计算,1吨油只比1吨标煤高30%。但以目前的工艺技术,4~5吨煤才能生产1吨油品,无论经济效益、能量转换效率都较低。加之生产过程还要排放大量二氧化碳,如果“十三五”期间开征碳税,同时严格加征燃油消费税,在油价中短期仍将低位运行的情况下,煤制油项目将很难盈利。因此,不应再扩大煤制油规模,而应将其作为战略性技术储备,搞几套工业化示范试验装置,由国家给予一定补贴,支持其技术优化升级,以备特殊情况发生时,能够迅速形成应有的规模,保障国家战略安全。
退一步讲,即便要搞煤制油,也不能再搞普通的燃料油,而应搞航油、基础油、润滑油、超硬蜡等高端特色且是石油化工难以生产的油品,以增强项目的盈利能力。
另外,若从治理雾霾及社会综合效益考虑,与发展煤制油相比,发展煤—甲醇—油品改良剂更合理。比如煤经甲醇生产聚甲氧基二甲醚(DMMn)。目前,机动车尾气对PM2.5的贡献率近三分之一,其重要原因是国产柴油的十六烷值较低、燃烧不充分。若向柴油中加入含氧的DMMn,就能显著提升柴油十六烷值和燃净率,减少颗粒物排放和PM2.5产生。
至于煤制天然气,应坚持能进口尽量进口、谨慎发展的原则。虽然单从能源转化效率看,煤制气在几条现代煤化工路径中是比较高的,但其市场需求及项目的经济性存在较大变数。比如将煤制天然气用于工业窑炉、小型燃煤锅炉的改造,既能显著减少大气污染,整个过程能源利用率也较高,还能取得好效益;但若将煤制气用于居民燃气,居高不下的价格将很难被老百姓接受;若用于发电,其经济环保等综合效益还不如进口天然气发电,甚至比不上煤直接燃烧发电。目前,全球天然气价格步入下降通道,国产天然气与进口气价已经倒挂,煤制然气风险正在增大。
更何况,国内已经上马或将要建设的煤制天然气项目,基本借鉴美国大平原煤气化厂所用的合成气甲烷化技术(即两步法技术)。为了从气化气中获得较多甲烷,企业普遍采用鲁奇炉,而鲁奇气炉最大的问题,就是运行过程会产生大量含酚、焦油等难处理的废水,这已成为制约煤制气项目正常运行盈利的一大瓶颈。建议新建项目眼光放远,尽可能采用先进环保的新工艺。
比如,河北新奥集团联手美国巨点能源公司开发的煤高效催化加氢甲烷化技术,利用催化剂在加压流化气化炉中一步合成煤基天然气,其粗煤气中甲烷含量高达50%,每消耗1立方米氢气就可多产1立方米天然气。且气化炉的原料适应范围广,整个装置工艺流程简单、投资省、单位产品煤炭和氧气消耗均较两步法工艺大幅降低,生产成本也较低,经济效益与节能减排效果十分显著。
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