中国工程院院士金涌：煤化工发展应着眼于解决能源短缺与空气污染问题

“煤化工”在“十三五”规划中需要有准确定位

国家发展改革委已经在做“十三五”规划的前期工作，今年10月召开的十八届五中全会也将研究“十三五”规划——毋庸讳言，能源与环境是“十三五”规划的重要组成部分。“煤炭是我国目前主要能源，预计未来二三十年内仍将唱主角。在‘十三五’规划中，煤化工的发展需要有一个准确的定位。要分清楚哪些应该作为战略储备，哪些具有商业价值。”金涌表示，在油价低位运行的情况下，煤化工做燃料不宜大规模发展(如煤制油)，而是要向做材料的方向发展，如附加值高、产业链长的煤制烯烃、煤制芳烃、煤制乙二醇等。如果非要往燃料方向发展，那么也不应做燃料本身，而是做燃料改性的添加剂如醇、醚、聚甲氧基二甲醚(DMMn)等，使其更清洁、更环保、更便宜、更低碳。

记者：是什么因素决定煤化工中煤制油的路径不可取?

金涌：目前来看，发展煤制油有两大制约因素。一是经济性差。煤制油没有产业链，只是做燃料，只不过是将燃料形态从固体变成液体而已，能量损失却很大，利用率只有36%左右。除了南非在因种族隔离政策时，建了几百万吨/年的装置外，全世界基本上没有哪个国家有煤制油的计划，同时，它二氧化碳排放大，能源转化效率低;投资也大，动辄上百亿元。

当前，有的企业宣称实现了盈利，实际是把煤价压得很低，相当于把煤的利润吃掉了。二是煤制油项目在油价低于65美元/桶以下，无利可图，其寿命目前来看未必能超过10年。因为在中美去年签署的有关应对气候变化和清洁能源合作的联合声明中，中方首次正式承诺2030年前后中国碳排放力争达到峰值。煤制油并非低碳项目，届时一旦附加碳税，本来就雪上加霜的企业根本无法承受。

发展煤制油的唯一理由就是石油替代。而目前世界石油年贸易量约为23亿吨，我国进口量为3亿吨左右，所占份额25%以下在经济上是安全的。煤制油等煤制燃料项目应当作为战略储备，保持技术优势不要丢掉，少数战略储备企业国家给予适当的扶持，把技术、人才留住，以备后需。

记者：煤制油这条路径是不是要抛弃?

金涌：已建成的煤制油企业应该做一些特殊油品，比如润滑油、大比重航空煤油蜡等，此外，还可以做石油添加剂，以提高油品质量。目前来看，炼油产品要提高质量是很难的。以柴油为例，十六烷值越高，燃烧越充分，对PM2.5等减少排放意义重大。

目前柴油的十六烷值普遍在5 0以下，提高十六烷值比较好的一条途径是添加DMMn。添加20%的DMMn，可将柴油的十六烷值提高到近60。我国目前柴油年产量为1.5亿吨，添加20%则需要DMMn约30 0 0万吨。并且DMMn很便宜，1.3吨甲醇就可以生产1吨DMMn，经济性很好。

记者：煤化工中还有煤制气的路径，这条路径怎么样?

金涌：对于煤制天然气，国家也应有个战略考量，应研发催化气化、加氢气化等先进甲烷生产技术，同时要重点考虑煤制气的用途。如民用、工业窑炉用、取暖用等是可行的，也有利于砍掉污染严重的小工业锅炉，但如果用来发电则非常不合算。

记者：您认为煤炭有哪些更好地增值途径?

金涌：实际上，相比于煤制油、煤制气，煤炭有更好的增值途径。煤制甲醇后，可以代替石油生产烯烃和芳烃，补充油气原料的不足，并且完全没有污染。比如大量在建的MTO、MTP等项目，技术已经成熟，甲醇制芳烃(苯、二甲苯)、煤制乙二醇等也都有实践。目前我国乙二醇60%需要进口，烯烃、芳烃每年缺口都在千万吨级，这都可以成为煤化工的机遇。煤化工还可以进入塑料、橡胶等领域，做化纤、做油漆等，甚至可以发展一些特殊的煤化工路线，如生产帘子线用的己二腈。我们现在考察的是万元GDP能耗，假如产品价钱高，万元GDP能耗就降下来了，所以提高附加值是我们减碳、搞低碳经济的一个好抓手。总之，要将其高附加值化，最终产品应该是材料而非燃料。

记者：“十三五”时期除了要对煤化工发展作一个定位外，还需要强调哪方面的问题?“十三五”煤化工发展的总原则是什么?

金涌：需要强调的是，“十三五”时期，煤化工要把“清洁”摆在第一位。煤化工废水的处理问题至今仍然无法彻底解决，零排放还无法实现。目前来看，选择适宜的废弃干矿井固化后进行深埋，防止污染地下水源或许是比较现实的处理方法。总之，煤化工在“十三五”时期有很多可以做的事。总的原则就是能耗要小、产品便宜环保、尽量延长产业链。对不具有经济性的技术，就做战略储备，而不应大规模发展。

几个必须引起重视的问题

在金涌看来，我国对化石能源认识、生产、利用方式等方面存在着自相矛盾、浪费等问题。这些问题必须引起重视。

记者：在您看来，我国对化石能源的认识、生产、利用方面存在哪些问题?

金涌：第一，认为我国油气少、煤多，所以要用煤制油、煤制气可能是一种短视的想法。实际上，我国煤多是自比的结果——我国的煤也不多，也必须节约用、高附加值利用。由于2013年，我们国家石油的对外依存度达到了58%，距离我们当初设定60%的红线已经很接近了。根据中国工程院预测，到2020年我国石油供应的缺口可能在6000万～7000万吨/年。这可能影响我国的能源安全。正是在这样的背景下，业界普遍看好用煤来替代石油或天然气。

这是中国以煤制油和煤制气为代表的新型煤化工发展的大背景，其结果就是煤化工产业呈现井喷。但如果真的用煤填补油和气的缺口，则要多排放近10亿吨二氧化碳，这样，我国在减排上的努力将受其拖累，我国还将承受巨大的国际舆论压力。所以大量用煤制油来解决问题是不现实的，发展电动车技术，替代汽油燃料是世界科技界的共识，它清洁、节能，目前的问题只要政府出台政策可以很快迅速发展到一定规模。

记者：那您认为，我们应该怎么办呢?

金涌：从世界范围看，我国缺油实际上确实是属于我国的特殊情况。因为就目前世界范围来讲，石油并不短缺，一般来讲其他国家都没有发展煤化工的强烈愿望。权衡利弊，与其大量用煤制油、制气，不如买油、买气更清洁。我们在确定了市场经济为主导的地位后，关于对外依存度上限的问题我认为可以再思考。现在国际上石油供应的波动性并不是很大，美国、欧洲现在对石油的进口都趋向稳定，实际上买石油的主要是中国、日本和印度，不是像前些年那么明显地抢油;天然气进口方面，随着俄罗斯天然气将源源不断地输往我国，进口上看来没有多大问题。另外，从技术角度出发，红线(进口上线)实际上也是难于守住的。

第二个问题是，通过延迟焦化工艺获得交通用轻质油产品。目前我国石油主要用于生产汽油、煤油、柴油等液体燃料。2012年我国生产了2.82亿吨成品油，其中有1.2亿吨重质油原料大多是通过延迟焦化工艺获得车用轻质油产品的，并产生了千万吨级石油焦(基本与煤同质)，这与我们进行煤制油是矛盾的。重质油采用加氢裂化生产轻质油要比延迟焦化法多产14%的轻质油现在加氢裂化途径在国际上被广泛采用，大家认为这一技术比较适合我国的重质油加工，可以大大提高能源利用率。如果通过煤炭生产氢气(能源转化效率可以达到70%以上)，为重质油加氢，每年可多产出千万吨成品油，所以国家应鼓励石化企业发展煤制氢和石油加氢产业。

第三个问题是，煤制气再用天然气发电是能效低的方案。为了减少排放，各地都在计划采取的措施，天然气越来越炙手可热。天然气是化石能源中相对最清洁的，现在很多城市都大力推进天然气用于发电或车用燃料，这在天然气供应充足的情况下是没有问题的，但我们现在天然气也是短缺的，这就出现了采用煤制气+天然气发电的路线，但实际上它的能源转换效率不如用煤发电。天然气采用燃气-蒸汽联合循环发电的效率为6 0%，煤制天然气的能源效率也是60%左右，因此，煤经天然气到电能的总效率约为3 6%，而超超临界燃煤发电的效率可以达到45%，这就相当于丢掉了相当一部分能量。事实上燃煤电厂也可以做的很干净，比如像上海外高桥第三电厂在减排方面已经做的非常好了。

记者：那么，煤制气的最佳用途在哪里?煤制天然气民用的节能减排效果如何?

金涌：煤变气有一个地方效果比较好——就是大企业集群内部。比如用天然气、煤气来炼钢，烧陶瓷、烧玻璃。我们发展煤变成天然气，必须要考虑它的用处合理、经济。煤制成天然气供民用固然清洁度高，但家用电器也很清洁。比如用电饭煲做饭，比直燃天然气做饭热效率高50%，用电通过热泵技术为家庭取暖也比用天然气取暖节能。再有我国尚有一亿多吨，在城乡、乡村，小企业用散烧煤，利用效率低，污染大，应该优先采用煤制气，煤制二甲醚燃料替代。

人物简介：

金涌，清华大学化学工程系教授，清华大学化学科学与技术研究院院长。1959年毕业于原苏联苏拉尔工学院。1979年领衔组建清华大学反应工程研究室，1997年当选中国工程院院士。2007年获得美国化学工程师协会(AICHE)的PSRT流体化讲座教授奖。主要研究领域为流态化化学反应工程学和生态工业工程，担任国际循环流化床系列会议顾问组成员，中国化工学会、中国颗粒学会常务理事，中国生态经济学会副理事长、工业生态经济与技术专委会主任，中国环境学会顾问，以及国家发展改革委循环经济试点园区规划顾问和评审委员。