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現代煤化工之一、二、三、四、五
來源:山西省煤化工發展促進中心
時間:2019/6/14


 現代煤化工之一

中國石油和化學工業聯合會副會長 傅向升

 
我國資源稟賦屬多煤缺油少氣,從深化能源革命出發和國家能源戰略安全考慮,形成了今天世界領先的現代煤化工產業。經過多年的創新與發展,我國現代煤化工技術取得突破性進展,一些關鍵技術的水平已居世界領先地位,還積累了非常寶貴的經驗和數據,為我國深化能源革命、強化能源安全戰略以及煤化工與石油化工的互補與協同發展積累了經驗。
 
在全球經濟下行壓力和國際經濟環境不確定性因素不斷增加的情況下,現代煤化工產業發展面臨的困難和挑戰更加復雜多變,現代煤化工的未來發展面臨著諸多挑戰。現代煤化工之未來在高質量發展,現代煤化工產業的近期與遠期、當前與未來都值得我們深思!
 
化學工業及煤化工之極簡史
 
19世紀初,化學及化工技術實現突破,20世紀進入了快速發展時期,化學工業在人類及社會進步方面扮演了極其重要的角色。
 
世界人口大幅增加,人類卻擺脫了忍饑受餓的窘態,且平均壽命大大延長,這都是化學與化工技術進步的貢獻;人們五彩繽紛的華麗衣裳和靚麗的生活環境,都是化學工業合成纖維、染料及涂料、顏料的貢獻;人們汽車出行的方便、高鐵飛馳、航空旅行,都是化學工業合成材料及其復合材料的貢獻;人類月球行走、宇宙探秘以及遠洋深潛,都是化工新材料、專用化學品及特種密封材料的貢獻。甚至可以說自二戰以來,人類共享70多年的世界和平環境,也是人類通過化學技術的進步,掌握了核聚變,為和平所用而帶來的福祉。
 
化學工業的早期就是從煤化工開始的,最早從煤焦油組分開啟了人工合成染料工業,不僅為人們增添了五顏六色,而且紫色也不再只屬于貴族;從煤造氣、合成氨,發展了造福農業、造福人類的化肥工業;從電石經乙炔化工,發展了聚氯乙烯材料以及一系列有機化學品;從煤制甲醇經碳一化學,發展了羰基化醋酸、甲酸及聚乙烯醇乳液(纖維)等系列產品。
 
二戰以后,隨著石油天然氣的產量不斷增加,石化工業邁入了黃金時代,尤其是石化領域的技術與創新快速進步,石化工業展現出了更強的優勢和市場競爭力,全球天然氣為原料的合成氨、甲醇產量很快都超過了煤頭,電石乙炔路線的聚氯乙烯被乙烯氧氯化工藝取代,以煤焦油中的苯、萘為原料的順酐、苯酐都被石油輕烴碳四和煉化產品鄰二甲苯路線替代。今天石化產品的80%以上、有機化學品的90%以上都來自于石油天然氣為原料的石化工業。
 
煤化工產業全球只限于中國和南非,南非是因為嚴重缺乏原油而煤炭資源豐富,又加上上世紀的國際禁運,無奈發展了自己的煤化工產業。當前國際解除禁運以后,南非煤化工產品的重點不再是油品而是主攻化學品。我國是因為資源稟賦屬多煤缺油少氣,石油天然氣的對外依存度又不斷攀升,從深化能源革命出發和國家能源戰略安全考慮,形成了今天世界領先的現代煤化工產業。
 
 
現代煤化工之現狀(之二)
 
現代煤化工是相對于傳統煤化工而言,傳統煤化工一般包括:以煤為原料的電石乙炔產品鏈,以煤為原料的甲醇碳一化學產品鏈,以及大家熟悉的煤氣化合成氨的化肥產業鏈。現代煤化工是指以煤為原料采用先進技術和加工手段生產替代石化產品和清潔燃料的產業,目前有煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇,近兩年又進一步發展了煤制芳烴、煤制乙醇等。
 
經過多年的創新與發展,尤其是在“十三五”期間,按照《現代煤化工產業創新發展布局方案》布局的內蒙古鄂爾多斯、陜西榆林、寧夏寧東、新疆準東4個現代煤化工產業示范區的產業化和升級示范,現代煤化工技術取得突破性進展,煤制油、煤制烯烴、煤制芳烴等一些關鍵技術的水平已居世界領先地位,并積累了非常寶貴的工程化、產業化經驗和實際運行數據。
 
據煤化工專委會統計,2018年現代煤化工產業規模和裝置的長周期穩定運行都穩步提升,能耗、水耗和“三廢”排放不斷降低,產品差異化水平得到改善;煤制油、煤制氣、煤制烯烴和煤制乙二醇四大類已投產項目的累計投資約5260億元,生產主要產品1828.3萬噸,年轉化煤炭約9560萬噸。
 
其中:煤制油2018年總產能為921萬噸/年;全年產量617.5萬噸,較上年度增加294.8萬噸,增幅91.4%;產能利用率67.0%。9個投產項目累計完成投資約1460億元,2018年轉化煤炭約2960萬噸。
 
煤制氣2018年總產能為51.05億立方米/年;全年產量30.1億立方米,較上年度增加3.8億立方米,增幅14.4%;產能利用率59.0%,較上年度增加7.5個百分點。4個投產項目累計完成投資約680億元,2018年轉化煤炭約990萬噸。
 
煤(甲醇)制烯烴2018年新增產能60萬噸/年,總產能達到1302萬噸/年(其中煤制烯烴產能872萬噸/年),全年產量1085.0萬噸(其中煤制烯烴產量762.5萬噸),較上年度增加91.4萬噸,增幅9.2%;產能利用率83.3%(其中煤制烯烴87.4%),較上年度增加3.3個百分點。13個煤制烯烴投產項目累計完成投資約2690億元,2018年轉化煤炭約4730萬噸。
 
煤(合成氣)制乙二醇2018年新增投產項目8個,新增產能174萬噸/年,總產能達到438萬噸/年,增幅65.9%;全年產量243.5萬噸,較上年度增加89.9萬噸,增幅58.5%;產能利用率55.6%。已投產的20個煤(合成氣)制乙二醇項目累計完成投資約430億元,2018年轉化煤炭約880萬噸。
 
現代煤化工之近與遠(之三)

現代煤化工之挑戰
 
在全球經濟下行壓力和國際經濟環境不確定性因素不斷增加的情況下,現代煤化工產業發展面臨的困難和挑戰更加復雜多變,除了受國際原油價格因國際政治環境、大國博弈、地區動蕩等因素影響出現波動,以及耗水量大、原料限煤“一刀切”政策影響以外,現代煤化工的未來發展還面臨著三個突出的挑戰:
 
一是大型產業化成套技術的挑戰。現代煤化工技術方面的進步是顯著的,這也是發達國家和跨國公司十分重視我國現代煤化工發展所關注的焦點。技術創新不斷取得進步,煤制油直接法和間接法都居國際領先水平,煤制乙二醇去年華魯恒升的單套50萬噸/年裝置開車成功;高溫費托合成技術在未來能源建成首套10萬噸/年工業示范裝置,并一次投料成功,今年4月份專家鑒定認為已達到國際領先水平;煤制烯烴技術在劉中民院士的帶領下不斷創新,已研發成功第三代技術,甲醇單耗2.7噸/噸、雙烯收率80.23%,并且能耗、水耗都大大降低;延長的煤油氣共煉技術、陜煤化的低階煤分質利用技術等等都取得了很好的升級示范階段性成果。
 
但是,這些很多都是單項技術的突破,大型成套技術就存在明顯的差距,過去為解決這類問題組織過很多“一條龍”技術攻關項目。現在回過頭來看,工業性試驗做了、產業化示范做了,往往是單項技術水平領先,但是其成套性及其關鍵設備仍然是制約瓶頸。如煤制烯烴,這是現代煤化工項目中具有典型性、開車率最高、效益最好的一個代表,但就已建成的裝置全流程來看:甲醇制烯烴工段都是采用大連化物所劉忠民院士的MTO或DMTO技術,而氣化技術雖然有的采用國內多噴嘴水煤漿氣化技術、加壓粉煤氣化技術等,也有的是采用美國GE公司水煤漿氣化技術,氣體凈化技術采用的是德國林德公司的低溫甲醇洗,甲醇合成工段采用的是英國戴維公司的技術,烯烴分離采用美國ABB魯姆斯和Univation公司的技術,聚丙烯采用美國陶氏公司的技術或英力士的氣相法聚合工藝,高密度聚乙烯采用英力士的淤漿環管技術,線型低密度聚乙烯采用美國Univation氣相流化床聚合工藝,這是矗立在我們面前的一個個障礙。
 
二是應對氣候變化碳排放的挑戰。全球氣候變化是21世紀人類面臨的最復雜的挑戰之一,聯合國氣候變化大會達成的《巴黎協定》為2020年以后全球合作應對氣候變化明確了方向。全世界每年向大氣中排放CO2約340億噸,已遠遠超過大自然自身的平衡能力,降低化石資源利用過程中的CO2排放,進而降低大氣中的CO2濃度已成為全球面臨的重大挑戰。由于我國能源結構一直以煤炭為主,近幾年我國CO2的排放總量居各國首位,因此我國面臨的CO2減排國際壓力巨大。在我國已向聯合國提交中國應對氣候變化國家方案,并承諾到2030年CO2排放達到峰值、單位GDP排放量比2005年下降60%~65%的情況下,更是一個需要高度關注的問題。又加上我國正在積極試點并探索建立碳交易市場,煉化、化肥、煤化工等碳排放量較高的企業將作為石化領域首先納入碳交易市場的行業,這一問題不容忽視,如果處理不好將嚴重制約現代煤化工產業的發展。
 
三是煉化一體化快速發展的挑戰。我國現在是第二石化大國、第一化工大國,中國石化產業對世界石化產業增長的貢獻約38%,2017年中石油云南1300萬噸/年和中海油惠州二期1000萬噸/年相繼投產,2017年中國新增煉油能力占全球新增的70%。大連恒力2000萬噸/年已于2018年12月15日正式投料、今年5月17日全面投產;浙江石化一期2000萬噸/年設備安裝已全部完畢、正在抓緊工程掃尾,將于近期投產;江蘇盛虹1600萬噸/年一體化裝置和中石油揭陽基地都于年前開工,中石化鎮海二期、古雷煉化一體化裝置以及南京、上海、茂湛基地,都在施工過程中,埃克森美孚大亞灣新項目、巴斯夫湛江新材料項目及其揚巴二期等新項目都在緊鑼密鼓的籌備過程中。
 
現代煤化工與石油化工只是原料不同,產品結構都歸于油品、烯烴、芳烴等石化產品鏈,市場的競爭將殊途同歸。以烯烴為例,據《2019重點化工產品產能預警報告》統計,乙烯2019年將新增產能500萬噸/年,總產能將達到3050萬噸/年,其后5年將是乙烯新裝置的密集投產期,預計2025年我國乙烯產能將超過5000萬噸/年;如果乙烷裂解制乙烯項目有所突破的話,其產能將進一步增加。丙烯2019年將新增產能400萬~500萬噸/年,總產能將突破4000萬噸/年,按照在建和擬建的項目預測,2025年總產能將達到5600萬噸/年;如果已公布的在建和擬建的丙烷脫氫45個項目如期建成的話,其總產能將超過6200萬噸/年。
 
現代煤化工之近與遠(之四)
另兩個相關產品,乙二醇由于大型煉化一體化裝置的相繼投產,今明兩年將新增產能600萬噸/年,2020年總產能將達到1662萬噸/年,表觀消費量約1710萬噸,基本平衡;若現有規劃的項目都能建成,2025年總產能將達到2200萬噸/年,屆時表觀消費量也就2230萬噸。對二甲苯(PX)有多套裝置將于近期投產,今年將新增產能896萬噸/年,總產能將達到2275萬噸/年;目前在建的項目11個,產能2080萬噸/年;擬建項目還有6個,產能1060萬噸/年,2025年總產能將達到4400萬噸/年,產銷也將處于飽和狀態。
 
現代煤化工高質量發展之未來
 
我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段,正處在轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力的攻關期。在今年4月召開的2019石化產業發展大會上,石化聯合會會長李壽生在報告中指出“中國石化產業正在進入高質量發展的新階段”,這一基本判斷得到了與會專家和部委領導的認可。2019年是中國石化產業轉型發展跨入嶄新階段的重要轉折,是行業高質量發展的轉折年。現代煤化工之未來也在高質量發展,而現代煤化工高質量發展應把握和突出以下原則和重點:
 
一是經驗和教訓是現代煤化工未來之必要。認真總結“十三五”以來升級示范的經驗十分必要,《現代煤化工產業創新發展布局方案》中指出,現代煤化工技術雖然取得重大突破,但是尚不完全具備大規模產業化的條件,系統集成水平和污染控制技術有待提升,生產穩定性和經濟性有待驗證,行業標準和市場體系有待完善,目前現代煤化工產業整體仍處于升級示范階段。“十三五”還剩一年時間,馬上就要啟動“十四五”國民經濟及各行業和各地區新的發展規劃,在回答“現代煤化工要不要大發展”這個問題之前,我認為首先應作一個必選題“我們的升級示范是否取得了預期的目標”。這是一個很重要的基礎性工作,也是一個根本前提,十分必要!例如,對規劃布局現代煤化工產業示范區、加快推進關聯產業融合發展、突破部分環節關鍵技術瓶頸、提升系統集成優化水平以及大力提升技術裝備成套能力等結果如何?對嚴格項目建設要求、規范審批管理程序、推動資源合理配置、強化安全環保監管等保障措施執行的如何?尤其是示范裝置的開工率、運行穩定性、經濟競爭性如何?產業技術與核心裝備示范的關鍵、產業融合發展的效果、“三廢”排放情況及治理水平以及環境準入條件的要求等等,都要放到國際石化大產業、大背景、大平臺上重點總結,不僅要認真總結成績,更要認真查找差距。這項工作做扎實了,再來回答現代煤化工產業在升級示范的基礎上如何發展?在哪些方面需完善提升、哪些短板必須補齊?
 

二是技術創新是現代煤化工未來之關鍵。現代煤化工領域的技術創新是石化行業“十三五”五大戰略創新的重點之一,前文提到現代煤化工產業面臨關鍵技術的挑戰和制約,尤其是大型產業化成套技術和重大裝備的創新差距更大。下一步在加大原始創新和核心技術關鍵技術創新的基礎上,要重點突出集成創新和產業化技術成龍配套及其優化水平,不斷提升新型氣化技術、MTO及DMTO技術、煤炭直接法/間接法液化技術以及氣體凈化技術、大型低壓甲醇合成技術及其重大裝備的升級與水平。我們不能把世界公認的“世界領先水平”的現代煤化工產業的一套套產業化裝置,建立在“萬國牌”技術和關鍵設備組合甚至是拼裝的基礎上,我們能不能設想“十四五”期間完全立足自主技術和裝備,從氣化技術到烯烴聚合技術全流程的升級示范裝置呢?似乎覺得我們已經具備這樣的基礎和條件;從事科技創新的科學家和工程師們應該有這樣的目標,從事現代煤化工產業的企業家們也應該有這樣的目標!所以創新方面,在認真總結升級示范經驗和教訓的基礎上,突出優勢和短板,集中力量攻克一批制約現代煤化工產業高質量發展的“卡脖子”技術、補短板技術,甚至是顛覆性技術;還應該認真研究組建現代煤化工產業公共創新平臺或技術創新聯盟,并強化創新人才和團隊的培育和成長,通過創新引領煤化工產業高質量發展,實現新的突破。、


 現代煤化工之近與遠(之五)
中國石油和化學工業聯合會副會長 傅向升
三是綠色發展是現代煤化工未來之根本。在全球石化產業結構深度調整的大背景下,綠色發展已是科技革命和產業結構優化升級的主要方向,石化產業由于資源型和能源型的屬性,也決定了其“三廢”排放量居工業領域前列,煤化工產業的特殊性在綠色發展方面更面臨著艱巨的挑戰。現代煤化工領域的CO2排放、用水量及其排放以及難降解廢水高效處理、高含鹽廢水處理處置、結晶鹽綜合利用等,都是社會高度關注的焦點。現代煤化工產業高質量發展要認真貫徹《促進石化產業綠色發展指導意見》的部署,落實《石化產業綠色發展行動方案》及其“六大專項行動計劃”的要求,加強全過程控制管理,降低“三廢”排放強度,提升“三廢”資源化利用水平,推動末端治理向綜合治理轉變,提高產業清潔低碳發展水平;高度重視能量綜合利用、水循環利用、CO2減排及其捕集應用等,尤其是結合產業化示范工程,認真研究煤化電熱以及多聯產的產業融合發展模式及其效果,深入開展CO2驅油驅氣等研究和示范,有條件的地方也可以與高校、中科院院所等聯合開展CO2制化學品等課題研究。現代煤化工產業通過深化綠色制造體系建設,加大培育綠色發展典型企業和園區的示范力度,實現源頭控制、過程清潔和末端治理并重,不斷提升全行業綠色發展的水平。
 
四是產品差異化高端化是現代煤化工未來之首選。我國缺油少氣多煤的資源稟賦決定了現代煤化工產業的發展潛力和空間,去年原油對外依存度高達70.8%,天然氣對外依存度大43.2%;我國石化產品“低端過剩、高端缺乏”的結構性矛盾十分突出。去年我國石化行業的貿易逆差2833億美元,同比大增42.5%,而進口石化產品大多是化工新材料和專用化學品。與現代煤化工產業相關的產品就有:乙烯進口單體258萬噸、聚乙烯進口1402.5萬噸(同比增長18.9%);丙烯進口單體284萬噸,聚丙烯進口440萬噸;乙二醇進口954萬噸,PX進口1590萬噸。又加上我國沿海地區大型石化基地和煉化一體化裝置的大量投產,很多石化產品大量靠進口、自給率低的突出矛盾將會明顯改善,特別是成品油過剩、大宗基礎石化產品過剩、通用性合成材料過剩等狀況會進一步加劇。很多企業都在加大產業鏈的延伸和產品結構的調整力度,都在產品的高端化、專用料等方面下功夫,所以現代煤化工產業的未來發展一定要市場為導向,既與東部大型石化基地做好協同發展,又要與煉化一體化裝置的產品結構做好差異化發展。現代煤化工產品與石化產品有著不一樣的分子鏈結構和自己獨特的性能優勢,在高質量發展的過程中做好差異化和高端化,就會有著自己的市場定位和競爭優勢。
 
五是集群化發展是現代煤化工未來之未來。打造現代產業集群是十九大提出建立現代經濟體系的重要內容,黨中央國務院正在研究立足現有經濟基礎培育世界級產業集群的指導意見或實施方案。石化產業的高質量發展首先要重點培育一批具有全球競爭力的世界一流企業,突出主業做強核心競爭力,全面提升企業的現代化管理水平和國際化經營能力,成為全行業高質量發展的重要支柱。同時,石化產業高質量發展還將依托現有石化園區培育一批具有全球競爭力的石化產業集群,這是發達國家經濟發展的成功實踐和經驗。全國共有石化園區676家,收入在500億元以上的有47家,按照國務院新修訂的《石化產業規劃布局方案》的部署和“科學規劃,布局合理,產業協同,管理高效,集群發展”的思路,現有沿海七大石化基地和榆林、寧東、鄂爾多斯、新疆準東4個西部現代煤化工產業示范區,立足自身優勢,按照東西部優勢互補、差異化發展的原則,突出化工新材料、專用化學品、特種化學品等高端產品鏈,培育配套性強、產業鏈協同性強、產業集聚度高、能量梯級利用的世界級石化產業集群,并積極爭取列入國家試點示范,全力構建石化與現代煤化工產業基地化、園區化和集約化、一體化的高質量發展支撐體系。
 
今年前4個月現代煤化工有喜有憂,總的看產能利用率都高于去年,其中煤制烯烴95.5%(包括甲醇制烯烴的話是89.0%)、煤制油84.7%、煤制氣90.1%、煤(合成氣)制乙二醇71.2%。但是受全球經濟下行壓力不斷增加、國際油價不確定因素增多以及自身因素的影響,效益都不理想,煤制烯烴盈利好些,而煤制油受稅負影響、煤制氣受入網難和入網價格低影響都虧損。變化最大的是煤制乙二醇,從去年11月價格一路下跌,至4月底華東市場跌至4500元/噸左右,較去年同期下跌超過40%,煤制乙二醇裝置多數陷入虧損。然而,從當前的情況看新項目還將不斷投產,預計2019年煤制油總產能保持不變,煤制氣新增投產項目1個,煤制烯烴新增投產項目6個,煤制乙二醇新增投產項目8個。現代煤化工大發展的勢頭不減,東部石化熱、西部煤化熱的“熱度”都處于高溫區,現代煤化工產業的近期與遠期、當前與未來都值得我們深思!
 


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