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煤化工下一步该怎么干
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  【中国化工助剂网】3月底,国家发改委副主任、能源局局长努尔·白克力率队赴山西、内蒙古两地,实地调研煤制油、煤制气项目。按照国家能源局工作计划,今年内将出台《关于有序开展煤制气示范项目建设的指导意见》和《关于稳步推进煤制油产业化示范的指导意见》。媒体对此解读为,白克力的调研活动是为出台这两个《意见》以及为国家制定煤化工“十三五”规划做准备。

  近年来,发展以煤制油、煤制气为主的现代煤化工项目,是一些煤炭富集地区产业转型的主要方向。但是因其高耗能、高耗水、污染排放等问题,国内对煤化工的争议不断,再加之国际油价大幅下降又给煤化工带来冲击。由此看来,我国现代煤化工走到了十字路口,今后该怎样走,各方意见不尽相同。日前,中国工程院院士、清华大学化工科学与技术研究院院长金涌接受了中国化工报记者独家专访,谈了他对发展我国煤化工的一些观点和建设性意见。

  煤化工燃料路径只宜作为技术储备

  中国化工报记者:我们注意到,企业界和学术界对煤制油、煤制天然气一直有不同的声音,政府相关政策也摇摆不定,有人认为这是国家能源战略安全的需要,也有人认为投资和环境风险太大,对此您怎么看?

  金涌:坦率地说,我对发展包括煤制油、煤制天然气在内的煤制燃料路径持保留态度。

  2014年3月9日,中石化湖北化肥年产20万吨合成气制乙二醇工业示范装置产出优质乙二醇产品。该项目是中石化“十条龙”科技攻关项目之一,标志着中石化在煤化工技术自主研发领域取得新的突破。图为乙二醇产品正在装船。 (王卫红 张爱红提供)

  以煤制油为例,煤制油没有产业链,产出的油只能做燃料烧掉。从以煤为燃料变成以油为燃料,这一过程只是把形态变了一下,固体变成液体,但能量损失很大,利用率只有36%左右,能源转化率低,大量的能量损耗掉了;同时污染也比较严重,二氧化碳排放很大,绝对不是一个低碳的路径;加之投资大,国内已经投资的煤制油项目达到上千亿元。

  现在,煤制油项目处于赔钱的状态,如果将来被征收碳税,根本承受不了。而且我认为,石油价格将会在一个较长时期内徘徊在每桶50~60美元之间,高油价时代很难再现,当石油价格在70美元以下时,煤制油就没有利润了。现在有的企业说自己还赚钱,主要是企业有自己的大煤矿,把自己的煤价压得很低,把煤炭的利润吃掉了。所以,煤变油应该不是一个商业行为。

  中国化工报记者:国家已经开展了煤制油示范,也批了不少煤制油项目,您认为煤制油应该怎样定位?

  金涌:我认为,煤制油只能作为一种战略储备,在战争等特殊时期可以派上用场。现在上马煤制油的唯一理由,是我国石油进口太多,石油对外依存度太高了,所以要用煤制油替代。但我国每年石油缺口上亿吨,这个缺口是煤制油替代不了的。再有目前国际石油贸易总量约23亿吨/年,中国进口3亿吨/年,只要进口量低于总贸易量的20%,在经济上是安全的。纵观世界形势,20年内也不会有大的战争,所以从军事上也是安全的。在国家把市场经济作为主导方向之际,用高对外依存作为发展煤制油的理由是有问题的。因此,用煤制油来替代也是不需要的。

  

  图为神华宁夏煤业集团年产400万吨煤炭间接液化示范项目。该项目总投资550亿元,计划2016年建成投产。 (本报记者曲照贵提供)

  纵观全世界,二战后只有南非做过煤制油,原因是当时南非实行种族隔离政策,受到国际社会的经济制裁,遭到全世界封锁,不卖给他油。除此之外,全世界没有一个国家上煤制油,不是人家搞不出来,而是没有效益,所以煤变油不是一个经济行为。比如,美国也是一个富煤国家,但美国人不干煤化工,世界范围内都没有形成煤制油、天然气的潮流,也没有这样一个大的发展趋势。只有中国“疯了”。

  中国坚持发展煤变油,存在三大制约:一是经济性不行,会亏本,大量的投资会变成不良资产。现在还有人在宣传煤制油,这是把大家往“沟”里带。二是碳排放问题。我国和国际社会达成协议,到2030年,中国的二氧化碳排放达到峰值,目前我国二氧化碳排放已超过100亿吨/年,2030年以前就要减少高能耗产业,我认为在此之前恐怕就要上碳税了。因此,煤制油既使现在赚钱,也不会超过10年,二氧化碳排放过高,将来肯定要被征收碳税,一上碳税肯定活不了。三是水资源问题。中国缺水、尤其西部地区更缺乏,煤制油项目耗水量过大,水资源容量也不允许。

  中国化工报记者:从国际上看,低油价几乎成了煤化工的“杀手”,您对国际油价未来的走势怎么看?

  金涌:包括煤制油、煤制气等现代煤化工都是高油价时代的产物,但国际原油价格的回落,对煤化工杀伤力很大,有史为鉴。德国没有石油,主要是煤炭资源,本来德国也是煤化工大国,但在上世纪50年代,国际油价处于每桶20美元以下时,受低油价影响,德国煤化工全军覆没。我国煤化工也可能存在这个问题,前些年国际油价持续飙升,刺激了我国煤化工的发展,但现在油价已经跌破每桶50美元了,跌破了煤制油等多数煤化工项目70美元的盈亏平衡点,所以现在的煤化工企业基本处于亏损状态。短期还好说,如果国际油价较长时期维持在每桶70美元以下,现有的煤化工都会破产。

  而从国际能源战略格局来看原油价格走势,我认为油价将在一个相当长的时期内维持在每桶50~60美元。原因很多,比如美国能源开始自给有余,不从中东买油;现在是沙特等卖家担心市场份额越来越少,所以宁可降价等等。沙特在OPEC中的代表曾明确给出答案,由于油价过高而培育了高成本的岩页油、煤化工等等的成长。而沙特石油成本低,用高成本的产业排挤低成本的产业是不公平的。沙特认为,现在石油替代对其压力越来越大。第一,美国的页岩油出来了;第二,电动车发展很迅速,会对石油的依赖度降低;第三,新能源越来越多;第四,最大的客户美国不要油了,所以当前中东的油基本卖给中国、印度、日本等几个客户。其实,沙特石油每桶卖20美元就能赚钱,过去很长一段时间就是每桶20美元,前些年沙特卖油赚的钱太多了,所以他是能够承受低油价的。沙特就是要用低油价打败页岩油、页岩气、新能源以及煤化工。因此,低油价是煤化工的主要“杀手”。所以,沙特不降产量而认可低价售油,可能有战略思考,这样石油价格上升可能会有较长时间等待。

  中国化工报记者:既然作燃料有风险,您对发展煤制油有什么建议?

  金涌:对煤制油真应该好好想一想,怎么样把煤制油的思路变一变。比如可以做成调和油、石蜡、含氧添加剂、润滑油高16烷值等特种油品,就是一个思路。石油工业里缺的是一些调和油,怎么在油的质量提升和减少污染排放添加剂发挥作用;煤制油如果改做特殊用途的油品,附加值相对较高,对于企业来说,就会是另一番天地。

  中国化工报记者:最近,新任国家能源局局长调研了内蒙古汇能煤制气项目,被认为是国家在释放鼓励发展煤制气的信号,您对此怎么看?

  金涌:煤制天然气有人说好,其实,关键看怎么用。天然气是清洁能源,含氢量高。现在很多城市都在搞煤改气,天然气成了香饽饽。如果用天然气发电,转化效率可以达到60%,投资小,发电效率高,但这是指常规天然气。如果拿煤做成天然气,再去用于发电,这就太不合算了,不如直接烧煤。用煤发电比煤制气发电,能源效益要高得多,投资也小、水耗也少。所以煤制天然气要考虑用处,如果用来发电,国家绝对不应该允许。煤制气发电不仅消耗大,而且煤制天然气本身利润不大,还要分给管输,经济性不合算,还得消耗大量的水资源,从国家能源战略的角度来看,也不合算,因为能源的转化效率太低。

  不仅如此,煤制气二氧化碳排放也很多。大家知道,煤的成分中,氢和碳的比例是1∶1,而天然气里氢和碳的比是4∶1,大量的氢从哪里来?就靠煤释放出二氧化碳的时候释放出氢,所以二氧化碳的排放非常大。如此高昂代价产出的天然气一定要用在刀刃上,比如用于城市居民身上是可以的,哪怕价格贵一点,老百姓也愿意使用。但我更赞成居民尽可能多用电。所我所知,美国一半家庭是用电。家庭用电效率高,如用电暖壶烧开水,功率几乎是100%,而用天然气烧开水,只有30%的热量被利用,70%热量传化为加热室内空气,功率很低。

  煤制气如用在工业窑炉、工业园区需求、玻璃、陶瓷等制作过程也可以,这样可以把小的燃煤锅炉砍掉,改为烧气,可以改善环境;北方取暖锅炉用一些煤制天然气也是可以的,这样污染会少一些。因此,国家对发展煤制气必须有一个战略的考虑,考虑他的总体能源利用效率和市场对价格的承受能力。。

  煤做燃料惟一可行的路径是做半焦,作半焦可以把煤里面有用的化学成分(焦炉气、焦油)先拿出来,用来做化工产品。其半焦做燃料的路径是合算的。总之,煤制油、制天然气路径不是经济行为的,只能作为战略储备考虑。

  高附加值原材料产业有前途

  中国化工报记者:基于我国富煤、贫油、少气的资源状况,既然煤变燃料不是合理的路径,那么煤的合理利用使用路径是什么?

  金涌:煤炭是我国的主要能源,在储量上和资源利用量上,都是非常高的,占到70%左右。而且,估计未来几十年之内不会有大的改变,煤炭还是主角,等到中国页岩气真正形成气候了,可能会有些变化,但现在还看不出来。在这种情况下,怎么利用好煤炭就显得太重要了。

  煤炭利用首选是发电,这在美国和其他国家也是如此。美国也是一个富煤、少油的国家,煤炭主要用于发电。现在超临界发电已经是非常好的技术,能源转化效率达到43%~45%,可以很做到清洁。比如上海外高桥三厂的成功经验表明,只要技术没有问题,只要管理到位,煤炭发电排放可以和天然气发电排放做到同样清洁。这很了不起,中国在这方面是世界上做得最好的国家。所以煤炭发电应该是煤炭利用的首选。

  中国化工报记者:我国传统煤化工发展比较成熟,您对传统煤化工发展怎么看?

  金涌:煤化工也分传统煤化工和新型煤化工。传统煤化工主要以合成氨为主,以及尿素、甲醇及衍生物。我国传统煤化工体量很大,尿素占到全世界产能的1/3,甲醇产能全球第一。但传统煤化工一定要创新发展,要充分利用新技术。比如传统方法生产乙炔污染大、电耗高,新技术采用等离子体制乙炔,煤不经过电石直接生产乙炔,现在已做到千吨级规模,能耗可降30%,应该加快产业化。再比如MTI技术,就是用甲醇做苯、甲苯、二甲苯,目前清华大学与华电合作已通过中试,正在陕西榆林上马100万吨项目,这是国际最先进的技术。还有甲醇做丙烯的MTP技术,目前国内有项目买的德国技术,但德国是落后的固定床技术,国内有的采用流化床新技术。传统煤化工通过技术创新还会有新的发展。

  中国化工报记者:我国政府鼓励的五大类新型煤化工项目,可分为两类,另一类是煤制燃料类,如煤制油、煤制天然气,一类是煤制原料类,如煤制烯烃、煤制乙二醇等。您认为煤制燃料不可取,那么煤制原料路径如何?

  金涌:现在看来,要搞煤化工,就要搞提高附加值的煤化工产品,尽量做化工产品而不是做燃料,目前煤化工作烯烃、芳烃都是初级产品,需要延伸产业链,比如橡胶、化纤、油漆等,往这方面走附加值更高,产业链更长。就是要做到煤的高附加值化,做化工新材料。煤化工将来要以材料工业为主要方向。而实现煤变高附加值的化学品材料,就要看企业的本事了,比如芳烃,变成高附加值的“的确良”、原丝、差别化纤维,可以卖几万元一吨,要尽可能地延长产业链,能延长到什么程度就延长到什么程度,总之要往前走,而且可以替代石油。我国乙烯、苯的缺口都很大,几乎占到一半,乙二醇缺口更是高达60%以上。所以我认为煤化工做材料应该是一个正确的方向。

  未来发展应当做好顶层设计

  中国化工报记者:今年是“十三五”的规划之年,国家正在开展煤化工的“十三五”规划,请问您对政府有何建议?

  金涌:去年,国家有关部门征求关于发展煤化工的意见,请了5个煤化工方面的院士参加座谈会。会上提出搞3000万吨煤制油、500亿立方米天然气,对此有4个院士不认为是煤化工的合理发展方向。我们介绍了一些更好的路径,由于种种原因认可难于统一。随后是大开“路条”,一下子批了很多相关项目。我个人认为相关部门在这个问题上还缺乏战略眼光。国家对发展煤化工的政策还不是很明确。

  政府应该对煤化工的现状实地调研,认真分析,对煤化工的发展路径科学决策,做好顶层设计,这一点非常重要。

  中国化工报记者:具体到“十三五”煤化工发展,您有何建议?

  金涌:“十三五”煤化工该怎么干,我有以下几点建议。

  第一,首先要分清哪些作为战略储备,哪些具有商业价值。煤制燃料应该定位于技术战略储备,大量投资可能会变成不良资产项目。类似战略储备的项目就不能搞商业化,否则吃亏的是自己。当然,经过这么多年方方面面的努力,我国煤化工在全世界搞得最好,技术最先进毋庸置疑。这个技术不要丢掉,应该保持和发展下去,也不要一有任何风吹草动,全部转产或砍掉,那样也不好,留几个示范项目,国家哪怕赔点钱,补贴一下也是可以的,这样把技术和装备保存下来,在长期运行中提高技术水平。煤制燃料包括煤制油、煤制天然气等,都应该作为战略储备项目。

  第二,重点鼓励和发展煤化工做化学品和高新材料的产业路径。比如苯类中的甲苯、二甲苯;烯烃类的乙烯、丙烯,芳烃、烯烃、乙二醇等都是很重要的化工原料,是代替石油路径的,这些每年可以省下千万吨级的石油资源进口。煤化工在这些方面可以对石油进行间接补充。

  第三,要清洁高效利用煤炭,实现节能减排。比如中国肥料都是煤化工做的,如果通过合理使用,能把化肥利用率从35%提高到55%,则每年可节省上千亿元资金,既节约能源,又减少很多污染。我主张大力推广智能化施肥。任何作物吸收肥料的过程是不均匀的,农作物对每一种肥料吸收的过程也不均匀。如果推广使用滴灌技术智能施肥,可以节约一半的水和60%的肥料,在新疆地区则可以节约4成的水,这既可提高水的利用率,又可减少污染和能耗、物耗。还有一个好处,科学施肥可以提高植物的品质。

  第四,做好褐煤提质的规划和利用。我国褐煤储量比较大,由于褐煤灰分、水分大,含的化学成分比较复杂,直接使用往往效果不好,效能不高,还对环境影响大。但如果通过提质,先把褐煤里面有用的化学组分提出来做化工原料,再将提质后的褐煤作为发电等的燃料,最终达到优质煤优用,优质组分优用,分档用、分质用的目的,这个路径应该支持。

  第五,生产一些特殊油品,含氧油品添加剂DMM3-5等,用来提高燃油质量,减少对大气的污染。开发新低能耗的工业技术,如:氢等离子制乙炔生产过程。

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