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【關(guān)鍵詞】制氫;煤基甲醇 PSA;甲醇深加工
隨著甲醇產(chǎn)量的增大,甲醇產(chǎn)能已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)剩,越來(lái)越多的煤制甲醇廠開(kāi)始考慮甲醇深加工項(xiàng)目,以便提高產(chǎn)品附加值。目前比較多的深加工項(xiàng)目有醋酸、醋酸乙烯、醋酸丁酯及MTO、MTP等,特別是MTO,在神化取得成功后,全國(guó)各地掀起了一股甲醇制烯烴的熱潮,初步統(tǒng)計(jì)全國(guó)在建或擬建的MTO項(xiàng)目有十五六家之多,MTO之后用丙烯、乙烯繼續(xù)深加工,走石油化工路線,可以制得環(huán)氧丙烷、丙烯酸、低密度聚乙烯等,在石油價(jià)格居高不下的今天具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。同時(shí)以煤基甲醇深加工制烯烴也解決了西部運(yùn)輸困難的問(wèn)題,有利于資源合理布置。在MTO及后續(xù)深加工工藝中,都屬于石油化工范疇,需要大量的氫氣,并且純度較高(一般大于95%,甚至99%以上),氫氣的制得是一個(gè)需要大家考慮的問(wèn)題。本文主要針對(duì)煤制甲醇工藝深加工中氫氣的制取工藝進(jìn)行討論。
1.煤制甲醇工藝及工業(yè)制氫工藝簡(jiǎn)介
1.1 煤制甲醇工藝簡(jiǎn)介
一般的煤制甲醇工藝流程為煤或水煤漿加壓進(jìn)入氣化爐然后經(jīng)碳洗塔洗滌進(jìn)入變換爐部分變換調(diào)節(jié)氫碳比后進(jìn)入凈化脫硫脫碳,之后進(jìn)入合成塔合成甲醇,一般分為四個(gè)單元,氣化、變換、凈化、合成。一般能夠作為富氫氣氣源的有變換氣、凈化氣及合成馳放氣,其一般的氣體成分如下:
變換氣氣體及成分:
H2:44%;CO2:34.4%;CO:19.36%;CH4:0.075%;
N2:0.44%;AR:0.1%;H2S:1.3%;COS:0.063%;
MEOH:0;H2O:0.181%。
凈化氣氣體及成分:
H2:67.7%;CO2:1.88%;CO:29.44%;CH4:0.11%;
N2:0.69%;AR:0.15%;H2S:0;COS:0;
MEOH:0.01;H2O:0。
馳放氣氣體及成分:
H2:77%;CO2:1.62%;CO:5.96%;CH4:2.42%;
N2:9.76%;AR:0.34%;H2S:0;COS:0;
MEOH:0.52;H2O:0。
由上表可以看出,由于氣體成分的不同,需要根據(jù)氣源的不同,選擇不同的制氫工藝。
1.2 工業(yè)制氫工藝簡(jiǎn)介
氫氣提純現(xiàn)已工業(yè)化的方法主要有三種:膜分離、低溫法、變壓吸附法。三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),膜分離占地面積小、操作簡(jiǎn)單、開(kāi)工率高,并且功耗少,投資省,缺點(diǎn)是氫氣純度只能到98%(二級(jí)膜分離99%左右);低溫法是將氣體冷凍成液體,再利用精餾的方法進(jìn)行氣體分離,具有氣體純度高,回收率高的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是投資高,并且需要考慮與空分或低溫甲醇洗統(tǒng)一設(shè)計(jì);變壓吸附利用吸附劑進(jìn)行吸附再生獲得高純度的氣體,具有產(chǎn)品純度高、回收率高,操作費(fèi)用低的特點(diǎn),氫氣純度可達(dá)99.5%以上,缺點(diǎn)是閥門切換頻繁,對(duì)閥門的性能、自動(dòng)控制的水平及可靠性要求高。
2.MTO及后續(xù)產(chǎn)品對(duì)氫氣的質(zhì)量要求
MTO及石油化工加氫工藝中,對(duì)氫氣的要求一般純度要求大于99%,下面為一般的規(guī)格要求:
氫氣成分:H2:99.5%;CO+CO2:??10ppm;總烴:??2000ppm;氧:??3ppm;總硫:??0.01ppm。
從三種氫氣提純工藝來(lái)看,要滿足MTO及后續(xù)深加工工藝的要求,即氫氣純度大于99%,單純的深冷或變壓吸附可以達(dá)到,但是能耗相對(duì)較大??紤]深冷需要配套冷量,改造中較難實(shí)現(xiàn),因此后續(xù)工藝一般采用變壓吸附。但由于變壓吸附是高壓吸收,常壓解析,解析氣如果回收利用加壓重新回到甲醇裝置將需要很大的能耗,這樣預(yù)處理就需要考慮全變換或者膜分離,將進(jìn)PSA裝置的非氫氣成分降至最低,以便節(jié)省能耗。
3.煤基甲醇工藝中三種氣源制氫工藝方案介紹
3.1以變換氣為氣源的制氫工藝
變換氣的成分如下:
H2:44%;CO2:34.4%;CO:19.36%;CH4:0.075%;N2:0.44%;
AR:0.1%;H2S:1.3%;COS:0.063%;MEOH:0;H2O:0.181%。
變換氣中含有H2S,需要預(yù)處理進(jìn)行脫硫。由變換氣制氫有兩種工藝路線。方案一:由于氣體中含有大量的CO,在進(jìn)PSA裝置前需要進(jìn)行全變換,以便轉(zhuǎn)化CO,提高進(jìn)氣氫氣濃度,這樣PSA中的解析氣僅含有少量氫氣和一氧化碳,解析氣可以去燃料管網(wǎng)。整個(gè)工藝路線為:
變換氣全變換脫硫脫碳PSA產(chǎn)品氫氣解析氣去燃料管網(wǎng)。
方案二:變換氣經(jīng)過(guò)脫硫后直接進(jìn)入PSA裝置,由于解析氣含有大量的CO,需要增加壓縮機(jī)回收進(jìn)入合成系統(tǒng)。整個(gè)工藝路線為:
變換氣脫硫脫碳PSA產(chǎn)品氫氣 解析氣壓縮機(jī)返回舊裝置變換爐前。
由于PSA為常壓解析,變換氣壓力一般為30-50bar,解析氣增壓回收需要大量的能耗,對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)方案二的投資小于方案一,但操作成本會(huì)有較大的升高。
3.2 以凈化氣為氣源的制氫工藝
凈化氣的成分如下:H2:67.7%;CO:21.88%;CO:29.44%;CH4:0.11%;N2:0.69%; AR:0.15%;H2S:0;COS:0;MEOH:0.01%;H2O:0。
凈化氣中不含H2S,H2濃度也高于變換氣,總體成分優(yōu)于變換氣。在以凈化氣制氫的工藝中也提供兩種方案。方案一:凈化氣經(jīng)水洗后進(jìn)入變換爐進(jìn)行全變換,然后進(jìn)入 PSA裝置,PSA中的解析氣去燃料管網(wǎng)。整個(gè)工藝路線為:
凈化氣全變換PSA產(chǎn)品氫氣解析氣去燃料管網(wǎng)。
方案二:凈化氣經(jīng)過(guò)水洗后直接進(jìn)入PSA裝置,由于凈化氣含有大量的CO,需要增加壓縮機(jī)回收進(jìn)入合成系統(tǒng)。整個(gè)工藝路線為:
凈化氣水洗PSA產(chǎn)品氫氣 解析氣壓縮機(jī)返回舊裝置變換爐前。
同樣由于解析氣需要回收方案二的操作成本會(huì)有較大的升高。
3.3 以合成馳放氣為氣源的制氫工藝
馳放氣的成分如下:
H2:77%;CO2:1.62%;CO:5.96%;CH4:2.42%;N2:9.76%;
AR:0.34%;H2S:0;COS:0;MEOH:0.52%;H2O:0。
馳放氣中不含硫,但含有較高的甲醇,需要進(jìn)行預(yù)處理。在以馳放氣氣制氫的工藝中提供如下方案:馳放氣經(jīng)過(guò)水洗后直接進(jìn)入PSA裝置,PSA中的解析氣去燃料管網(wǎng)。整個(gè)工藝路線為:
馳放氣水洗PSA產(chǎn)品氫氣 解析氣去燃料管網(wǎng)。
4.三種氣源制氫工藝的比較
從上述制氫工藝方案中可以看到,以合成馳放氣直接進(jìn)入變壓吸附制氫,裝置投資最低,并且操作成本較低。適用于馳放氣壓力小于5MPa的裝置,較高的壓力將導(dǎo)致變壓吸附的可靠性變差。同時(shí)如果制氫能力過(guò)大,將會(huì)對(duì)甲醇系統(tǒng)的操作帶來(lái)影響,這在PSA裝置事故停車時(shí)尤為明顯。由于凈化氣的成分由于變換氣,以凈化氣制氫的工藝明顯由于變換氣,投資更低,進(jìn)氣濃度更高。其方案一中所述凈化氣經(jīng)全變換后進(jìn)入變壓吸附裝置的工藝路線具有投資少,操作簡(jiǎn)單可靠、能耗少、成本低的優(yōu)點(diǎn),且其開(kāi)停對(duì)后系統(tǒng)的影響較小,是制氫工藝的首選。
關(guān)鍵詞:煤 化工 能源 發(fā)展
我國(guó)快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在很大程度上依賴于能源,雖然我國(guó)的石油儲(chǔ)量較豐富,但是為部分周邊國(guó)家所窺視,甚至是公然盜取,我國(guó)石油開(kāi)采技術(shù)也稍顯落后,不能快速的進(jìn)行深海開(kāi)采,這就使我國(guó)的石油面臨緊缺的危險(xiǎn)。日益上漲的油價(jià)便是最好的佐證。如果不能找到適當(dāng)?shù)哪茉刺娲罚覈?guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)必深受影響。能替代石油的能源在目前來(lái)看只有兩種:煤和可燃冰??扇急膬?chǔ)量是不存在爭(zhēng)議性的,然而可燃冰在現(xiàn)階段還處于試驗(yàn)階段,開(kāi)采技術(shù)尚未解決,使用技術(shù)的研究更是沒(méi)有開(kāi)展,可見(jiàn)可燃冰只能作為未來(lái)的主要能源,短期內(nèi)沒(méi)法替代石油。而我國(guó)是煤儲(chǔ)量相對(duì)于石油儲(chǔ)量豐富,開(kāi)采技術(shù)和使用技術(shù)都比較發(fā)達(dá),可以作為主要能源從石油到可燃冰的中間替代品。
我國(guó)既是煤炭資源的生產(chǎn)大國(guó)也是煤炭資源的消耗大國(guó),對(duì)于煤炭資源的合理、高效、經(jīng)濟(jì)的利用具有很重大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。煤化工是以煤為基本原理,經(jīng)焦化、氣化、液化以及化學(xué)合成等技術(shù)將煤轉(zhuǎn)化為氣體或者液體以及其他化學(xué)生產(chǎn)的過(guò)程。未來(lái)我國(guó)的煤化工將向煤新型材料和煤制油和煤制天然氣等新型清潔能源方面發(fā)展。
一、煤化工技術(shù)的現(xiàn)狀
世界進(jìn)入能源緊缺時(shí)代后,各國(guó)競(jìng)相加快提高能源利用率。由于儲(chǔ)量等原因,對(duì)煤化工技術(shù)的研究已經(jīng)成為了主要研究方向,煤化工技術(shù)主要指以下幾個(gè)方面:
1.煤液化
煤炭液化技術(shù)包括煤炭的直接液化和間接液化。對(duì)于煤炭的液化技術(shù),我國(guó)尚處于初級(jí)階段,但是其液化產(chǎn)品豐富,市場(chǎng)潛力巨大,煤化工技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。直接液化法是指在一定溫度壓強(qiáng)條件下,直接從液化煤中提前液態(tài)產(chǎn)品的技術(shù)。我國(guó)煤炭階級(jí)液化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)得到了突破性發(fā)展,相關(guān)單位已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)投產(chǎn)。煤間接液化法是指先在一定條件下對(duì)煤氣化生產(chǎn)合成氣,然后在一定溫度壓強(qiáng)和相應(yīng)的催化劑作用下將合成氣轉(zhuǎn)化為其他液態(tài)產(chǎn)品。這項(xiàng)技術(shù)相較于直接液化法稍顯落后。但是其發(fā)展空間仍然寬廣。我國(guó)也將加快煤的直接液化法和間接液化法的研究步伐,使煤的液化技術(shù)趨于成熟。
2.煤焦化
煤焦化技術(shù)相對(duì)于其他技術(shù)更加成熟,其主要研究方向是從煤中提取冶金用的焦炭以及其他化學(xué)化工產(chǎn)品。煤炭焦化技術(shù)是在隔絕空氣的條件下,在焦?fàn)t中對(duì)煉焦煤進(jìn)行加熱,生產(chǎn)焦炭、干餾煤氣、煤焦油以及其他化學(xué)化工產(chǎn)品的技術(shù)。煤焦化技術(shù)在化學(xué)化工中占有重要比重,如干餾煤是生產(chǎn)甲醇、合成氨的主要原料;焦炭用于高爐煉鐵、機(jī)械鑄造、電石生產(chǎn)、價(jià)格鐵合金以及高新科技方面。為解決焦炭和干餾煤供應(yīng)緊張的問(wèn)題,煤焦化技術(shù)正在朝著大面積、全方位、高效益方向發(fā)展。干法熄焦技術(shù)、煤氣脫硫技術(shù)、煤焦化廢水處理等技術(shù)將被大力推廣。一大批的煤焦化工程已經(jīng)開(kāi)始投資建設(shè)。
3.煤氣化
煤氣化技術(shù)是對(duì)煤炭深度轉(zhuǎn)化的技術(shù),在煤化工技術(shù)中占有重要比重,也是衡量一國(guó)煤化工技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn)。煤氣化的主要幾種方式有以下幾種:
3.1 shell煤氣化
Shell煤氣化技術(shù)于20世紀(jì)70年代,屬于氣流床技術(shù),工藝流程包括原料煤的預(yù)處理、煤的加壓和投料、煤的氣化、除塵脫硫等。該技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng),對(duì)原料要求低,適用于大型化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但是shell煤氣化法裝置建設(shè)周期長(zhǎng),煤轉(zhuǎn)化率較低等缺點(diǎn)也是不容忽視的,目前我國(guó)只有部分煤氣化工廠采用此技術(shù)。
3.2 兩段式干煤粉加壓氣化
西安熱工研究院早在1994年就開(kāi)始對(duì)干煤粉氣流床氣化技術(shù)精心研究,在相關(guān)單位和部門的支持下,西安熱工研究院于1997年建成了我國(guó)第一套干煤粉加壓氣化試驗(yàn)裝置并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在此研究基礎(chǔ)之上,西安熱工研究院提出了兩段式干煤粉加壓氣化工藝,在我國(guó)科技部“十五”863計(jì)劃的支持下完成了研究,并通過(guò)國(guó)家科技部的驗(yàn)收。兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加壓氣流床氣化技術(shù),其在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用不受國(guó)際的干擾,應(yīng)用前景廣闊。
3.3 高灰熔點(diǎn)(粉)煤加壓氣化
目前,全國(guó)絕大部分小化肥和化工企業(yè)仍在采用固定床氣化爐,其技術(shù)深受原料的限制,企業(yè)的效益也受到較大影響。采用灰熔聚循環(huán)流床粉煤氣化技術(shù)能很好的解決原料和運(yùn)輸費(fèi)用的問(wèn)題,能在中小企業(yè)中大力推廣。灰熔聚流化床粉煤技術(shù)具有煤種適用性廣,操作溫度適中,操作穩(wěn)定,工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
此外還有航天爐煤氣化、恩德?tīng)t煤氣化、多元料漿煤氣化等煤氣化技術(shù)。
二、合成甲醇技術(shù)
煤制甲醇是在煤氣化的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的,通過(guò)煤氣化得到CO、H2為主的合成氣,在一定的穩(wěn)定、壓強(qiáng)以及催化劑的作用下合成甲醇。甲醇在化學(xué)化工技術(shù)方面也占有重要地位,在國(guó)外主要利用天然氣為原料制作甲醇,考慮到我國(guó)的資源問(wèn)題,我國(guó)主要采用煤為原料制作甲醇。目前,煤制甲醇技術(shù)在我國(guó)技術(shù)較成熟,正向大規(guī)模和高效率方向發(fā)展。未來(lái)的研究將使煤制甲醇技術(shù)更趨環(huán)保、高效。
三、煤化工技術(shù)的意義
由于煤是固體燃料,它與空氣接觸比液體和氣體少,容易產(chǎn)生CO等有毒氣體,不利于煤的充分利用,另外,由于煤中含義部分硫、硝等元素,這部分元素與空氣的反應(yīng)所生成的氣體大都有毒,對(duì)環(huán)境有很強(qiáng)的破壞性。對(duì)煤化工的研究能提高煤的利用率,降低對(duì)環(huán)境的破壞,同時(shí)也能利用煤中的硫硝等化學(xué)元素,做到煤資源的充分利用。使煤成為清潔、高效的能源。對(duì)煤化工產(chǎn)品的發(fā)展也能更低成本地生產(chǎn)化學(xué)化工原料,進(jìn)而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
四、煤化工的發(fā)展趨勢(shì)
煤化工以及有近百年的發(fā)展歷史了,由上世紀(jì)的煉焦技術(shù)到本世紀(jì)的液化技術(shù)與氣化技術(shù),煤化工技術(shù)由簡(jiǎn)入難,由單一到復(fù)雜。煤化工技術(shù)緊隨世界是經(jīng)濟(jì)發(fā)展而發(fā)展,推動(dòng)著世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),煤化工技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方面:(1)繼續(xù)開(kāi)發(fā)煤炭潔凈氣化技術(shù),為煤炭化工發(fā)展提供基礎(chǔ)原料,煤化工技術(shù)在現(xiàn)代煤化工技術(shù)中占有核心地位,世界各國(guó)也將主要研究煤氣化技術(shù);(2)能源安全與環(huán)境保護(hù)將成為影響煤化工產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)。隨著世界各國(guó)環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重,世界對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中影響環(huán)境的因素也將重點(diǎn)關(guān)注,煤化工技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響尤為大,社會(huì)將重點(diǎn)關(guān)注煤化工產(chǎn)業(yè)在環(huán)境中的影響。(3)煤化工將向以煤化學(xué)為產(chǎn)業(yè)鏈的化工產(chǎn)業(yè)深度發(fā)展。新世紀(jì)由于石油的枯竭,煤勢(shì)必將取得石油在化學(xué)方面的地位。
五、總結(jié)
煤化工產(chǎn)業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要比重,在我國(guó)建設(shè)社會(huì)主義和諧社會(huì),堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀的口號(hào)下,煤化工將進(jìn)行一次新的蛻變。將在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到更重要的作用。煤化工將朝著效益、環(huán)保方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]汪家銘.shell煤化氣技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用及前景展望.《氮肥技術(shù)》.2009年第02期
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))
開(kāi)題報(bào)告
題 目: 煤變石油的研究
姓 名:
學(xué) 號(hào):
專業(yè)班級(jí): 06級(jí)化學(xué)系本科班
指導(dǎo)教師:
一、選題依據(jù)(包括選擇課題的背景、選題研究的理論及實(shí)踐意義)
前一段時(shí)間,煤變石油在國(guó)內(nèi)被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng),旋即歸于沉寂。沸沸揚(yáng)揚(yáng)反映了人們對(duì)其技術(shù)內(nèi)涵并不很熟悉,沉寂則反映出人們對(duì)其價(jià)值的不了解,擔(dān)心水變油的誤導(dǎo)事件在神州大地重演。然而,這回可的的確確是真的,這不僅因?yàn)槲覈?guó)已掌握了世界最先進(jìn)的煤炭液化技術(shù),而且———煤變石油真的離我們并不遙遠(yuǎn)。
石油是一種重要的戰(zhàn)略物質(zhì),有了它,船艦可以乘風(fēng)破浪,汽車可以翻山越嶺,飛機(jī)可以穿云透霧……然而,近年來(lái)國(guó)際石油價(jià)格飛漲,供需差距越來(lái)越大。以我國(guó)為例,石油年消費(fèi)量約為2.5億噸,生產(chǎn)能力僅約15億噸,預(yù)計(jì)2005年和2015年消費(fèi)量將超過(guò)2.6億噸和3.1億噸,尤其若干年后石油開(kāi)采枯竭的時(shí)候,這些動(dòng)力和交通工具又該靠什么來(lái)運(yùn)行呢?不必?fù)?dān)心,聰慧的科學(xué)家們?cè)缫褳槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)煤變石油的方案。
許多勘探資料都表明,全世界煤的可開(kāi)采資源是巨大的,其能量值相當(dāng)于石油資源的10倍。煤和石油的形態(tài)、形成歷史、地質(zhì)條件雖然不同,但是它們的化學(xué)組成卻大同小異。煤中約含碳80%~85%,含氫4%~5%,平均分子量在2000以上。石油含碳85%,含氫13%,平均分子量在600以內(nèi)。從組成上看,它們的主要差異是含氫量和分子量的不同,因此,只要人為地改變壓力和溫度,設(shè)法使煤中的氫含量不斷提高,就可以使煤的結(jié)構(gòu)發(fā)行變異,由大分子變成小分子。當(dāng)其碳?xì)浔冉档偷胶褪拖嘟鼤r(shí),則煤就可以液化成汽油、柴油、液化石油氣、噴氣燃料等石油產(chǎn)品了。同時(shí)還可以開(kāi)發(fā)出附加值很高的上百種產(chǎn)品,如乙烯、丙烯、蠟、醇、酮、化肥等,綜合經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
國(guó)際上經(jīng)典的煤變石油工藝是把褐煤或年輕煙煤粉與過(guò)量的重油調(diào)成糊狀(稱為煤糊),加入一種能防止硫?qū)Υ呋瘎┲卸镜奶厥獯呋瘎诟邏焊锛訅旱?0266~70931千帕并加熱到380~500攝氏度的溫度,在隔絕空氣的條件下通入氫氣,使氫氣不斷進(jìn)入煤大分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,從而使煤的高聚合環(huán)狀結(jié)構(gòu)逐步分解破壞,生成一系列芳香烴類的液體燃料和烷烴類的氣體燃料。一般約有60%的煤能轉(zhuǎn)化成液化燃料,30%轉(zhuǎn)化成為氣體燃料。具體來(lái)說(shuō),煤變石油的工藝可分為“直接液化”和“間接液化”兩種,從世界范圍來(lái)看,無(wú)論哪一類液化技術(shù),都有成熟的范例。
“直接液化”是對(duì)煤進(jìn)行高壓加氫直接轉(zhuǎn)化成液體產(chǎn)品。早在第二次世界大戰(zhàn)之前,納粹德國(guó)就注意到了煤和石油的相似性,從戰(zhàn)略需要出發(fā),于1927年下令建立了世界上第一個(gè)煤炭直接液化廠,年產(chǎn)量達(dá)10萬(wàn)噸,到1944年達(dá)到423萬(wàn)噸,用來(lái)開(kāi)動(dòng)飛機(jī)和坦克。一些當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)技術(shù),今天還在澳大利亞、德國(guó)、巴基斯坦和南非等地應(yīng)用。
“間接液化”是煤先氣化,生產(chǎn)原料氣,經(jīng)凈化后再行改質(zhì)反應(yīng),調(diào)整氫氣與一氧化碳的比例。此項(xiàng)技術(shù)主要源于南非,技術(shù)已非常成熟,煤變石油成本已低于國(guó)際油價(jià),但技術(shù)一直嚴(yán)格保密。20世紀(jì)50年代,南非為了克服進(jìn)口石油困難,成立了南非薩索爾公司,主要生產(chǎn)汽油、柴油、乙烯、醇等120多種產(chǎn)品,總產(chǎn)量達(dá)到700多萬(wàn)噸。目前,這家公司的3個(gè)液化廠,年耗煤4590萬(wàn)噸,年產(chǎn)合成油品1000萬(wàn)噸。該公司累計(jì)投資70億美元,現(xiàn)在早已回收了全部設(shè)備投資。此外,俄羅斯、美國(guó)、日本等國(guó)也相繼陸續(xù)完成了日處理150~600噸煤的大型工業(yè)試驗(yàn),并進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)計(jì)。
我國(guó)的煤炭科學(xué)總院對(duì)煤變石油的研究已進(jìn)行了20多年,培養(yǎng)了一支專門從事直接液化技術(shù)研究的科研隊(duì)伍,建成了具有先進(jìn)水平的加氫液化、油品加工和分析檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室,對(duì)幾十種煤樣進(jìn)行了試驗(yàn)和評(píng)價(jià),篩選了國(guó)內(nèi)十幾種適宜液化的煤種,有良好的技術(shù)基礎(chǔ)。1997年,中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所進(jìn)行的煤基合成汽油年產(chǎn)2000噸的工業(yè)試驗(yàn)獲得階段性成果,并通過(guò)了中科院的技術(shù)鑒定,為萬(wàn)噸級(jí)的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。其技術(shù)上也取得了突破:在催化劑的作用下,可用4~5噸煤,經(jīng)過(guò)一系列工藝流程生產(chǎn)出1噸汽油或柴油。
自1997年至今,經(jīng)過(guò)中德、中美、中日政府間的科技合作,進(jìn)行了我國(guó)煤炭直接液化示范廠的可行性研究,結(jié)果表明,在陜西的神府煤田、內(nèi)蒙古的東勝煤田、云南的先鋒煤田,由于煤炭?jī)r(jià)格低廉,設(shè)備大部分可以國(guó)產(chǎn)化,從而可使煤液化油成本大大降低,一桶柴油產(chǎn)品的成本只有15~17美元,遠(yuǎn)低于歐佩克規(guī)定的每桶22~28美元的價(jià)格帶。另一方面,以我們已經(jīng)掌握的催化劑技術(shù),間接液化合成部分的成本可以降低為原來(lái)的六分之一。這就是說(shuō),在煤礦坑口建廠,不要中間環(huán)節(jié),如果合成油規(guī)模達(dá)到百萬(wàn)噸級(jí),按目前市場(chǎng)價(jià),噸油成本將控制在2000元左右,具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。令人欣喜的是,國(guó)家發(fā)改委已批準(zhǔn)在陜西神府煤田和云南先鋒煤田興建兩個(gè)煤液化項(xiàng)目,總投資約200億元,年產(chǎn)油200萬(wàn)噸。國(guó)務(wù)院也已正式批準(zhǔn)神華集團(tuán)(位于神府煤田)關(guān)于煤炭液化的項(xiàng)目建議書(shū),允許其轉(zhuǎn)入可行性研究階段,并將投資追加到250億元。神華集團(tuán)也已與掌握煤炭液化關(guān)鍵技術(shù)的美國(guó)HTI公司簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓意向性協(xié)議,已開(kāi)始初步設(shè)計(jì)工作。該項(xiàng)目建成后,年產(chǎn)油250萬(wàn)噸,每年可創(chuàng)稅收25億元,年實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)25億元,對(duì)降低石油危機(jī)風(fēng)險(xiǎn)有十分重大的意義。
三、研究?jī)?nèi)容與方法
我國(guó)總的能源特征是“富煤、少油、有氣”。2003年我國(guó)總能源消費(fèi)量達(dá)11.783億噸油當(dāng)量,其中,煤炭占67.86%,石油占23.35%,天然氣占2.5%,水電占5.43%,核能占0.83%。我國(guó)擁有較豐富的煤炭資源,2000~2003年探明儲(chǔ)量均為1145億噸,儲(chǔ)采比由2000~2001年116年下降至2002年82年、2003年69年。而石油探明儲(chǔ)量2003年為32億噸,儲(chǔ)采比為19.1年。在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)原油產(chǎn)量只能保持在1.6~1.7億噸/年的水平。煤炭因其儲(chǔ)量大和價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定,成為中國(guó)動(dòng)力生產(chǎn)的首選燃料。在本世紀(jì)前50年內(nèi),煤炭在中國(guó)一次能源構(gòu)成中仍將占主導(dǎo)地位。預(yù)計(jì)煤炭占一次能源比例將由1999年67.8%、2000年63.8%、2003年67.8%達(dá)到2005年50%左右。我國(guó)每年燒掉的重油約3000萬(wàn)噸,石油資源的短缺仍使煤代油重新提上議事日程,以煤制油己成為我國(guó)能源戰(zhàn)略的一個(gè)重要趨勢(shì)。
煤炭間接液化技術(shù)
由煤炭氣化生產(chǎn)合成氣、再經(jīng)費(fèi)-托合成生產(chǎn)合成油稱之為煤炭間接液化技術(shù)。“煤炭間接液化”法早在南非實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。南非也是個(gè)多煤缺油的國(guó)家,其煤炭?jī)?chǔ)藏量高達(dá)553.33億噸,儲(chǔ)采比為247年。煤炭占其一次能源比例為75.6%。南非1955年起就采用煤炭氣化技術(shù)和費(fèi)-托法合成技術(shù),生產(chǎn)汽油、煤油、柴油、合成蠟、氨、乙烯、丙烯、α-烯烴等石油和化工產(chǎn)品。南非費(fèi)-托合成技術(shù)現(xiàn)發(fā)展了現(xiàn)代化的Synthol漿液床反應(yīng)器。薩索爾(Sasol)公司現(xiàn)有二套“煤炭間接液化”裝置,年生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)品700多萬(wàn)噸(薩索爾堡32萬(wàn)噸/年、塞庫(kù)達(dá)675萬(wàn)噸/年),其中合成油品500萬(wàn)噸,每年耗煤4950萬(wàn)噸。累計(jì)的70億美元投資早已收回?,F(xiàn)年產(chǎn)值達(dá)40億美元,年實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)近12億美元。
我國(guó)中科院山西煤化所從20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行鐵基、鈷基兩大類催化劑費(fèi)-托合成油煤炭間接液化技術(shù)研究及工程開(kāi)發(fā),完成了2000噸/年規(guī)模的煤基合成油工業(yè)實(shí)驗(yàn),5噸煤炭可合成1噸成品油。據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃,一個(gè)萬(wàn)噸級(jí)的“煤變油”裝置可望在未來(lái)3年內(nèi)崛起于我國(guó)煤炭大省山西。中科院還設(shè)想到2008年建成一個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)的煤基合成油大型企業(yè),山西大同、朔州地區(qū)幾個(gè)大煤田之間將建成一個(gè)大的煤“煉油廠”。最近,總投資100億美元的朔州連順能源公司每年500萬(wàn)噸煤基合成油項(xiàng)目已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性開(kāi)發(fā)階段,計(jì)劃2005年建成投產(chǎn)。產(chǎn)品將包括辛烷值不低于90號(hào)且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500種化工延伸產(chǎn)品。
我國(guó)煤炭資源豐富,為保障國(guó)家能源安全,滿足國(guó)家能源戰(zhàn)略對(duì)間接液化技術(shù)的迫切需要,2001年國(guó)家科技部”863”計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合啟動(dòng)了”煤制油”重大科技項(xiàng)目。兩年后,承擔(dān)這一項(xiàng)目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要進(jìn)展。與我們常見(jiàn)的柴油判若兩物的源自煤炭的高品質(zhì)柴油,清澈透明,幾乎無(wú)味,柴油中硫、氮等污染物含量極低,十六烷值高達(dá)75以上,具有高動(dòng)力、無(wú)污染特點(diǎn)。這種高品質(zhì)柴油與汽油相比,百公里耗油減少30%,油品中硫含量小于0.5×10-6,比歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)高10倍,比歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)高20倍,屬優(yōu)異的環(huán)保型清潔燃料。
山西煤化所進(jìn)行”煤變油”的研究已有20年的歷史,千噸級(jí)中試平臺(tái)在2002年9月實(shí)現(xiàn)了第一次試運(yùn)轉(zhuǎn),并合成出第一批粗油品,到2003年底已累計(jì)獲得了數(shù)十噸合成粗油品。2003年底又從粗油品中生產(chǎn)出了無(wú)色透明的高品質(zhì)柴油。目前,山西煤化所中試基地正準(zhǔn)備第5次開(kāi)車,計(jì)劃運(yùn)行6個(gè)月左右。目前世界上可以通過(guò)”煤制油”技術(shù)合成高品質(zhì)柴油的只有南非等少數(shù)國(guó)家。山西煤化所優(yōu)質(zhì)清潔柴油的問(wèn)世,標(biāo)志著我國(guó)已具備了開(kāi)發(fā)和提供先進(jìn)成套產(chǎn)業(yè)化自主技術(shù)的能力,并成為世界上少數(shù)幾個(gè)擁有可將煤變?yōu)楦咔鍧嵅裼腿准夹g(shù)的國(guó)家之一。據(jù)介紹,該所2005年將在煤礦生產(chǎn)地建一個(gè)10萬(wàn)噸/年的示范廠,預(yù)計(jì)投資12億~14億元,在成熟技術(shù)保證的前提下,初步形成"煤制油"產(chǎn)業(yè)化的雛形。
據(jù)預(yù)測(cè),到2020年,我國(guó)油品短缺約在2億噸左右,除1.2億噸需進(jìn)口外,”煤制油”技術(shù)可解決6000萬(wàn)~8000萬(wàn)噸以上,投資額在5000億元左右,年產(chǎn)值3000億~4000億元,其中間接液化合成油可生產(chǎn)2000萬(wàn)噸以上,投資約1600億元,年產(chǎn)值1000億元左右。從經(jīng)濟(jì)效益層面看,建設(shè)規(guī)模為50萬(wàn)噸/年的”煤制油”生產(chǎn)企業(yè),以原油價(jià)不低于25美元的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)部收益率可達(dá)8%~12%,柴油產(chǎn)品的價(jià)格可控制在2000元/噸以內(nèi)。而此規(guī)模的項(xiàng)目投資需45億元左右。
目前,包括山西煤化所在內(nèi)的七家單位已組成聯(lián)盟體,在進(jìn)行”煤制油”實(shí)驗(yàn)對(duì)比中實(shí)行數(shù)據(jù)共享;不久將有1.2噸高清潔柴油運(yùn)往德國(guó)進(jìn)行場(chǎng)地跑車試驗(yàn);2005年由奔馳、大眾等廠商提供車輛,以高清潔柴油作燃料,進(jìn)行從上海到北京長(zhǎng)距離的行車試驗(yàn),將全面考察車與油料的匹配關(guān)系、燃動(dòng)性及環(huán)保性等。目前”煤制油”工業(yè)化示范廠的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作正在進(jìn)行之中,預(yù)計(jì)可在2010年之前投入規(guī)模生產(chǎn)。
我國(guó)與南非于2004年9月28日簽署合作諒解備忘錄。根據(jù)這項(xiàng)備忘錄,我國(guó)兩家大型煤炭企業(yè)神華集團(tuán)有限責(zé)任公司和寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司將分別在陜西和寧夏與南非索沃公司合作建設(shè)兩座煤炭間接液化工廠。兩個(gè)間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬(wàn)噸,總投資分別為300億元左右。通過(guò)引進(jìn)技術(shù)并與國(guó)外合資合作,煤炭間接液化項(xiàng)目能夠填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,并對(duì)可靠地建設(shè)“煤制油”示范項(xiàng)目有重要意義。薩索爾公司是目前世界上唯一擁有煤炭液化工廠的企業(yè)。從1955年建成第一個(gè)煤炭間接液化工廠至今已有50年的歷史,共建設(shè)了3個(gè)煤炭間接液化廠,年處理煤炭4600萬(wàn)噸,年產(chǎn)各種油品和化工產(chǎn)品760多萬(wàn)噸,解決了南非國(guó)內(nèi)40%的油品需求。
中科院與神華集團(tuán)有關(guān)”鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)”簽約,標(biāo)志著該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化指日可待。鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)是中科院山西煤化所承擔(dān)的”十五”中科院創(chuàng)新重大項(xiàng)目和國(guó)家”863”計(jì)劃項(xiàng)目,得到了國(guó)家和山西省及有關(guān)企業(yè)的支持。經(jīng)過(guò)兩年多的努力,已經(jīng)研發(fā)出高活性和高穩(wěn)定性鐵系催化劑、千噸級(jí)漿態(tài)床反應(yīng)工藝和裝置等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。截至2004年10月已完成了1500小時(shí)的中試運(yùn)轉(zhuǎn),正在為10萬(wàn)噸/年工業(yè)示范裝置的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)收集數(shù)據(jù),已基本形成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成性創(chuàng)新成果。與神華集團(tuán)的合作,將促進(jìn)對(duì)我國(guó)煤基間接合成油技術(shù)的發(fā)展起到積極的作用。
殼牌(中國(guó))有限公司、神華集團(tuán)和寧夏煤業(yè)集團(tuán)于2004年11月簽署諒解備忘錄,共同開(kāi)發(fā)潔凈的煤制油產(chǎn)品。根據(jù)諒解備忘錄,在為期6到9個(gè)月的預(yù)可行性研究階段,三方將就殼牌煤制油(間接液化)技術(shù)在中國(guó)應(yīng)用的可行性進(jìn)行研究,內(nèi)容包括市場(chǎng)分析、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)估、技術(shù)解決方案和相關(guān)規(guī)定審核以及項(xiàng)目地點(diǎn)的確定。據(jù)了解,神華集團(tuán)和寧夏煤業(yè)集團(tuán)將分別在陜西和寧夏各建設(shè)一座煤炭間接液化工廠。計(jì)劃中的兩個(gè)間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬(wàn)噸,初步估計(jì)總投資各為300億元左右。
云南開(kāi)遠(yuǎn)解化集團(tuán)有限公司將利用小龍?zhí)逗置嘿Y源的優(yōu)勢(shì),建設(shè)年產(chǎn)30萬(wàn)噸甲醇及10萬(wàn)噸二甲醚項(xiàng)目、年產(chǎn)50萬(wàn)噸或100萬(wàn)噸煤制合成油項(xiàng)目,以及利用褐煤間接液化技術(shù)生產(chǎn)汽油。該公司計(jì)劃于2006年建成甲醇及二甲醚項(xiàng)目,產(chǎn)品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化氣。煤制合成油項(xiàng)目因投資大、技術(shù)含量高,解化集團(tuán)計(jì)劃分兩步實(shí)施:2005年建成一套年產(chǎn)1萬(wàn)噸煤制油工業(yè)化示范裝置;2008年建成年產(chǎn)50萬(wàn)噸或100萬(wàn)噸煤制合成油裝置。目前,年產(chǎn)2萬(wàn)噸煤制油工業(yè)化示范項(xiàng)目已完成概念性試驗(yàn)和項(xiàng)目可行性研究報(bào)告。該項(xiàng)目將投資7952萬(wàn)元,建成后將為企業(yè)大型煤合成油和云南省煤制油產(chǎn)業(yè)起到示范作用。
由煤炭氣化制取化學(xué)品的新工藝正在美國(guó)開(kāi)發(fā)之中,空氣產(chǎn)品液相轉(zhuǎn)化公司(空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司與依士曼化學(xué)公司的合伙公司)成功完成了由美國(guó)能源部資助2.13億美元、為期11年的攻關(guān)項(xiàng)目,驗(yàn)證了從煤制取甲醇的先進(jìn)方法,該裝置可使煤炭無(wú)排放污染的轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品,生產(chǎn)氫氣和其他化學(xué)品,同時(shí)用于發(fā)電。1997年4月起,該液相甲醇工藝(稱為L(zhǎng)P MEOH)開(kāi)始在伊士曼公司金斯波特地區(qū)由煤生產(chǎn)化學(xué)品的聯(lián)合裝置投入工業(yè)規(guī)模試運(yùn),裝置開(kāi)工率為97.5%,驗(yàn)證表明,最大的產(chǎn)品生產(chǎn)能力可超過(guò)300噸/天甲醇,比原設(shè)計(jì)高出10%。它與常規(guī)甲醇反應(yīng)器不同,常規(guī)反應(yīng)器采用固定床粒狀催化劑,在氣相下操作,而LP MEOH工藝使用漿液鼓泡塔式反應(yīng)器(SBCR),由空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司設(shè)計(jì)。當(dāng)合成氣進(jìn)入SBCR,它藉催化劑(粉末狀催化劑分散在惰性礦物油中)反應(yīng)生成甲醇,離開(kāi)反應(yīng)器的甲醇蒸氣冷凝和蒸餾,然后用作生產(chǎn)寬范圍產(chǎn)品的原料。LP MEOH工藝處理來(lái)自煤炭氣化器的合成氣,從合成氣回收25%~50%熱量,無(wú)需在上游去除CO2(常規(guī)技術(shù)需去除CO2)。生成的甲醇濃度大于97%,當(dāng)使用高含CO2原料時(shí),含水也僅為1%。相對(duì)比較,常規(guī)氣相工藝所需原料中CO和H2應(yīng)為化學(xué)當(dāng)量比,通常生成甲醇產(chǎn)品含水為4%~20%。當(dāng)新技術(shù)與氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置相組合,又因無(wú)需化學(xué)計(jì)量比例進(jìn)料,可節(jié)約費(fèi)用0.04~0.11美元/加侖。由煤炭生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品可直接用于汽車、燃?xì)廨啓C(jī)和柴油發(fā)電機(jī)作燃料,燃料經(jīng)濟(jì)性無(wú)損失或損失極少。如果甲醇用作磷酸燃料電池的氫源,則需凈化處理。
煤炭直接液化技術(shù)
早在20世紀(jì)30年代,第一代煤炭直接液化技術(shù)—直接加氫煤液化工藝在德國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。但當(dāng)時(shí)的煤液化反應(yīng)條件較為苛刻,反應(yīng)溫度470℃,反應(yīng)壓力70MPa。1973年的世界石油危機(jī),使煤直接液化工藝的研究開(kāi)發(fā)重新得到重視。相繼開(kāi)發(fā)了多種第二代煤直接液化工藝,如美國(guó)的氫-煤法(H-Coal)、溶劑精煉煤法(SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ)、供氫溶劑法(EDS)等,這些工藝已完成大型中試,技術(shù)上具備建廠條件,只是由于經(jīng)濟(jì)上建設(shè)投資大,煤液化油生產(chǎn)成本高,而尚未工業(yè)化。現(xiàn)在幾大工業(yè)國(guó)正在繼續(xù)研究開(kāi)發(fā)第三代煤直接液化工藝,具有反應(yīng)條件緩和、油收率高和油價(jià)相對(duì)較低的特點(diǎn)。目前世界上典型的幾種煤直接液化工藝有:德國(guó)IGOR公司和美國(guó)碳?xì)浠衔镅芯浚℉TI)公司的兩段催化液化工藝等。我國(guó)煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所自1980年重新開(kāi)展煤直接液化技術(shù)研究,現(xiàn)已建成煤直接液化、油品改質(zhì)加工實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)對(duì)我國(guó)上百個(gè)煤種進(jìn)行的煤直接液化試驗(yàn),篩選出15種適合于液化的煤,液化油收率達(dá)50%以上,并對(duì)4個(gè)煤種進(jìn)行了煤直接液化的工藝條件研究,開(kāi)發(fā)了煤直接液化催化劑。煤炭科學(xué)院與德國(guó)RUR和DMT公司也簽訂了云南先鋒煤液化廠可行性研究項(xiàng)目協(xié)議,并完成了云南煤液化廠可行性研究報(bào)告。擬建的云南先鋒煤液化廠年處理(液化)褐煤257萬(wàn)噸,氣化制氫(含發(fā)電17萬(wàn)KW)用原煤253萬(wàn)噸,合計(jì)用原煤510萬(wàn)噸。液化廠建成后,可年產(chǎn)汽油35.34萬(wàn)噸、柴油53.04萬(wàn)噸、液化石油氣6.75萬(wàn)噸、合成氨3.90萬(wàn)噸、硫磺2.53萬(wàn)噸、苯0.88萬(wàn)噸。
我國(guó)首家大型神華煤直接液化油項(xiàng)目可行性研究,進(jìn)入實(shí)地評(píng)估階段。推薦的三個(gè)廠址為鄂爾多斯市境內(nèi)的上灣、馬家塔、松定霍洛。該神華煤液化項(xiàng)目是2001年3月經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的可行性研究項(xiàng)目,這一項(xiàng)目是國(guó)家對(duì)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要戰(zhàn)略措施,是將中國(guó)豐富的煤炭能源轉(zhuǎn)變?yōu)檩^緊缺的石油資源的一條新途徑。該項(xiàng)目引進(jìn)美國(guó)碳?xì)浼夹g(shù)公司煤液化核心技術(shù),將儲(chǔ)量豐富的神華優(yōu)質(zhì)煤炭按照國(guó)內(nèi)的常規(guī)工藝直接轉(zhuǎn)化為合格的汽油、柴油和石腦油。該項(xiàng)目可消化原煤1500萬(wàn)噸,形成新的產(chǎn)業(yè)鏈,效益比直接賣原煤可提高20倍。其副屬品將延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蠟、煤氣等下游產(chǎn)品。這項(xiàng)工程的一大特點(diǎn)是裝置規(guī)模大型化,包括煤液化、天然氣制氫、煤制氫、空分等都是世界上同類裝置中最大的。預(yù)計(jì)年銷售額將達(dá)到60億元,稅后凈利潤(rùn)15.7億元,11年可收回投資。
甘肅煤田地質(zhì)研究所煤炭轉(zhuǎn)化中心自主研發(fā)的配煤液化試驗(yàn)技術(shù)取得重大突破。由于配煤液化技術(shù)油產(chǎn)率高于單煤液化,據(jù)測(cè)算,采用該技術(shù)制得汽柴油的成本約1500元/噸,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。此前的煤液化只使用一種煤進(jìn)行加工,甘肅煤炭轉(zhuǎn)化中心在世界上首次采用配煤的方式,將甘肅大有和天祝兩地微量成分有差別的煤炭以6:4配比,設(shè)定溫度為440℃、時(shí)間為60秒進(jìn)行反應(yīng),故稱為“配煤液化”。試驗(yàn)證明,該技術(shù)可使煤轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.89%,使油產(chǎn)率提高至69.66%,所使用的普通催化劑用量比單煤液化少,反應(yīng)條件相對(duì)緩和。
甘肅省中部地區(qū)高硫煤配煤直接液化技術(shù),已由甘肅煤田地質(zhì)研究所完成實(shí)驗(yàn)室研究,并通過(guò)專家鑒定,達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。同時(shí),騰達(dá)西北鐵合金公司與甘肅煤田地質(zhì)研究所也簽署投資協(xié)議,使”煤制油”產(chǎn)業(yè)化邁出了實(shí)質(zhì)性一步。為給甘肅省”煤制油”產(chǎn)品升級(jí)換代提供資源保障,該省同甘肅煤田地質(zhì)研究所就該省中部地區(qū)高硫煤進(jìn)行”煤制油”產(chǎn)業(yè)化前期研究開(kāi)發(fā)。經(jīng)專家測(cè)定,產(chǎn)油率一般可達(dá)到64.63%,如配煤產(chǎn)油率可達(dá)69.66%。該項(xiàng)目付諸實(shí)施后,將為甘肅省華亭、靖遠(yuǎn)、窯街等礦區(qū)煤炭轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)鏈的延伸積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
神華集團(tuán)”煤制油”直接液化工業(yè)化裝置巳正式于2004年8月底在鄂爾多斯市開(kāi)工。這種把煤直接液化的”煤制油”工業(yè)化裝置在世界范圍內(nèi)是首次建造。神華煤直接液化項(xiàng)目總建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品500萬(wàn)噸,分二期建設(shè),其中一期工程建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品320萬(wàn)噸,由三條主生產(chǎn)線組成,包括煤液化、煤制氫、溶劑加氫、加氫改質(zhì)、催化劑制備等14套主要生產(chǎn)裝置。一期工程主廠區(qū)占地面積186公頃,廠外工程占地177公頃,總投資245億元,建成投產(chǎn)后,每年用煤量970萬(wàn)噸,可生產(chǎn)各種油品320萬(wàn)噸,其中汽油50萬(wàn)噸,柴油215萬(wàn)噸,液化氣31萬(wàn)噸,苯、混合二甲苯等24萬(wàn)噸。為了有效地規(guī)避和降低風(fēng)險(xiǎn),工程采取分步實(shí)施的方案,先建設(shè)一條生產(chǎn)線,裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后,再建設(shè)其它生產(chǎn)線。2007年7月建成第一條生產(chǎn)線,2010年左右建成后兩條生產(chǎn)線。神華集團(tuán)有限責(zé)任公司2003年煤炭產(chǎn)銷量超過(guò)1億噸,成為我國(guó)最大的煤炭生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)。據(jù)稱,如果石油價(jià)格高于每桶22美元,煤液化技術(shù)將具有競(jìng)爭(zhēng)力。
神華集團(tuán)將努力發(fā)展成為一個(gè)以煤炭為基礎(chǔ),以煤、電、油(化)為主要產(chǎn)品的大型能源企業(yè)集團(tuán)。到2010年,神華集團(tuán)煤炭生產(chǎn)將超過(guò)2億噸;自營(yíng)和控股發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬(wàn)千瓦;煤炭液化形成油品及煤化工產(chǎn)品能力達(dá)1000萬(wàn)噸/年;甲醇制烯烴的生產(chǎn)能力達(dá)到1億噸/年。2020年,其煤炭生產(chǎn)將超過(guò)3億噸;電廠裝機(jī)容量達(dá)到4000萬(wàn)千瓦;煤炭液化形成油品和煤化工產(chǎn)品能力達(dá)3000萬(wàn)噸/年。
目前,煤炭直接液化世界上尚無(wú)工業(yè)化生產(chǎn)裝置,神華液化項(xiàng)目建成后,將是世界上第一套煤直接液化的商業(yè)化示范裝置。煤炭間接液化也僅南非一家企業(yè)擁有工業(yè)化生產(chǎn)裝置。美國(guó)正在建設(shè)規(guī)模為每天生產(chǎn)5000桶油品的煤炭間接液化示范工廠。
云南省也將大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè),并積極實(shí)施煤液化項(xiàng)目。云南先鋒煤炭直接液化項(xiàng)目預(yù)可行性研究報(bào)告已于2004年5月通過(guò)專家評(píng)估。項(xiàng)目實(shí)施后,”云南造”汽油、柴油除供應(yīng)云南本省外,還可打入省外和國(guó)際市場(chǎng),同時(shí)也將使云南成為繼內(nèi)蒙古后的第二大”煤變油”省份。云南省先鋒煤炭液化項(xiàng)目是我國(guó)利用國(guó)外基本成熟的煤炭直接液化技術(shù)建設(shè)的首批項(xiàng)目之一。云南煤炭變油技術(shù)將首先在先鋒礦區(qū)啟動(dòng),獲得成功經(jīng)驗(yàn)后在其他地方繼續(xù)推廣。即將興建的云南煤液化廠估算總投資103億元,項(xiàng)目建設(shè)期預(yù)計(jì)4年,建成后年銷售額34億元,年經(jīng)營(yíng)成本7.9億元,年利潤(rùn)13.8億元。云南省煤炭資源較為豐富,但是石油、天然氣嚴(yán)重缺乏。先鋒褐煤是最適合直接液化的煤種。在中國(guó)煤科總院試驗(yàn)的全國(guó)14種適宜直接液化的煤種中,先鋒褐煤的活性最好,惰性組分最低,轉(zhuǎn)化率最高。液化是一個(gè)有效利用云南大量褐煤資源的突破口,潔凈煤技術(shù)是發(fā)展的方向,符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策。”煤變油”將使云南省煤炭資源優(yōu)勢(shì)一躍成為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。一旦”煤變油”工程能在全省推廣,全省150億噸煤就能轉(zhuǎn)化為30億噸汽油或柴油,產(chǎn)值將超過(guò)10萬(wàn)億元。
結(jié)語(yǔ)
潔凈煤技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用正處方興未艾之勢(shì),我國(guó)應(yīng)加大煤炭氣化技術(shù)、煤間接液化和煤直接液化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和推行力度,并引進(jìn)吸收消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù),將我國(guó)潔凈煤技術(shù)和應(yīng)用水平提到一個(gè)新的高度,為我國(guó)能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出新的貢獻(xiàn)。
發(fā)達(dá)國(guó)家為何不搞煤變油?
據(jù)了解,目前南非擁有一套年產(chǎn)800萬(wàn)噸油品的煤變油工廠,是世界上唯一大規(guī)模的煤變油商業(yè)工廠,并為該國(guó)提供了60%的運(yùn)輸油料。其實(shí)美、德、日等發(fā)達(dá)國(guó)家也都有成熟技術(shù),但它們?yōu)槭裁礇](méi)有投入工業(yè)化生產(chǎn)?
據(jù)介紹,早在上世紀(jì)30年代末,由于石油緊缺,德國(guó)就開(kāi)始研究煤制油技術(shù)。二戰(zhàn)前,德國(guó)已建成17個(gè)工廠,生產(chǎn)420多萬(wàn)噸汽柴油。到了40年代末、50年代初,隨著中東大油田的開(kāi)采,低成本的石油大量充斥市場(chǎng),每桶2—10美元。在這種情況下,再搞煤變油在經(jīng)濟(jì)上就很不合算。直到1973年,中東實(shí)行石油禁運(yùn),油價(jià)被炒高,達(dá)到每桶30多美元(相當(dāng)于現(xiàn)在價(jià)格80多美元),這時(shí),大規(guī)模的煤制油研發(fā)又掀起,美、日、德都紛紛投巨資研究,并建設(shè)了試驗(yàn)工廠。但是,在這些國(guó)家,煤變油始終沒(méi)有真正投入商業(yè)運(yùn)行。這是為什么呢?
據(jù)專家測(cè)算,當(dāng)原油價(jià)格在28美元以上,煤變油在經(jīng)濟(jì)上就比較劃算;低于這個(gè)價(jià)格,煤制油就不劃算。因此,上世紀(jì)80年代中期至90年代中期,國(guó)際油價(jià)一直處在低位,煤變油自然不會(huì)受到重視。但是,各國(guó)技術(shù)已相當(dāng)成熟,可以說(shuō)倚馬可待,只要市場(chǎng)需要,就可進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化。直到最近兩年,國(guó)際油價(jià)一再攀升,煤制油重新被各國(guó)提上議事日程。美國(guó)去年起又開(kāi)始搞間接液化,法國(guó)、意大利也開(kāi)始進(jìn)行合作研發(fā)。但從項(xiàng)目啟動(dòng)到開(kāi)工建設(shè),至少需要5年準(zhǔn)備時(shí)間,而油價(jià)頻繁變動(dòng),時(shí)高時(shí)低,人們往往反應(yīng)滯后,使決策舉棋不定。
中國(guó)搞煤變油有優(yōu)勢(shì),但不會(huì)成為油品生產(chǎn)的主方向
專家認(rèn)為,在我國(guó)搞煤變油有著顯著的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)富煤少油,近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,進(jìn)口原油逐年攀升,從1993—2003年10年間,年均遞增15%以上,進(jìn)口依存度越來(lái)越高。10年間,我國(guó)進(jìn)口原油增長(zhǎng)9.18倍,每年花去大量外匯。由于油價(jià)上漲,2004年進(jìn)口原油比上年多支付550億元人民幣。因此,專家認(rèn)為,從我國(guó)能源安全的戰(zhàn)略角度考慮,也應(yīng)該努力想辦法,從多元化出發(fā),解決能源長(zhǎng)期可靠供應(yīng)問(wèn)題,而煤變油是可行途徑之一。
同時(shí),中國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó),西部產(chǎn)煤成本(特別是坑口煤)相對(duì)較低。神華集團(tuán)副總經(jīng)理、神華煤制油公司董事長(zhǎng)張玉卓給記者算了一筆賬:噸煤開(kāi)采成本美國(guó)是20.5美元,神華神東礦區(qū)不到100元人民幣,很顯然,神華煤很有優(yōu)勢(shì)。
此外,中國(guó)投資成本和勞動(dòng)力成本相對(duì)較低。據(jù)估算,年產(chǎn)250萬(wàn)噸柴汽油的生產(chǎn)線,在美國(guó)需投資32億美元,而在中國(guó)僅需20億美元。
據(jù)測(cè)算,神華煤制油項(xiàng)目在國(guó)際原油價(jià)格22—30美元/桶時(shí),即有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。而目前國(guó)際原油價(jià)格長(zhǎng)期在50美元/桶以上。
兗礦的煤炭開(kāi)采成本會(huì)高一些,它搞煤變油劃算嗎?據(jù)兗礦集團(tuán)副總經(jīng)理、煤化工公司總經(jīng)理張鳴林介紹,兗礦坑口煤炭開(kāi)采成本約為100元/噸,在國(guó)際油價(jià)不低于23美元/桶時(shí)具有競(jìng)爭(zhēng)力。
目前,神華在煤制油上已累計(jì)投資數(shù)十億元。張玉卓透露,神華還準(zhǔn)備與南非合作,以間接液化方式生產(chǎn)煤制油,產(chǎn)成品中,將以柴油為主,汽油為輔。今后五六年內(nèi),神華將在煤制油上投資數(shù)百億元,10年后,煤與油在神華將并駕齊驅(qū)??梢钥闯?,神華在煤制油項(xiàng)目上雄心勃勃。
兗礦已累計(jì)投入1.3億元,它的工業(yè)化項(xiàng)目尚未啟動(dòng)。兗礦正在瞄準(zhǔn)汽油市場(chǎng),今年計(jì)劃再投入1億多元,進(jìn)行高溫合成工藝技術(shù)的中試研究,使產(chǎn)成品中汽油占70%,柴油占25%。
目前,煤變油產(chǎn)業(yè)化步伐正在加快。不過(guò),專家認(rèn)為,并非所有煤炭都適合轉(zhuǎn)化成柴汽油,特別是直接液化對(duì)煤種要求很高,我國(guó)只有少數(shù)幾個(gè)地區(qū)的煤炭適合,間接液化對(duì)煤種的適應(yīng)性要寬泛些。因此,煤制油在我國(guó)會(huì)得到一定發(fā)展,但不可能成為油品生產(chǎn)的主方向。
四、研究的主客觀條件
1 煤變油的必要性
迄今為止,人類使用的燃料主要是礦物燃料(也叫化石燃料),包括石油、油頁(yè)巖、煤和天然氣,而用得最多的是石油和煤。自從19世紀(jì)中葉和20世紀(jì)初在美洲和中東發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的石油礦藏以來(lái),人們廣泛使用石油為能源。隨著工業(yè)化程度的提高,石油的用量猛增,僅1968年至1978年這10年間,全世界開(kāi)采的石油就相當(dāng)于過(guò)去110年的開(kāi)采量。全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的石油蘊(yùn)藏量大約為4萬(wàn)億桶,科學(xué)家估計(jì),地球上石油和天然氣資源將在100年內(nèi)枯竭。煤是地殼中儲(chǔ)量最豐富的礦物燃料,全世界煤的可開(kāi)采量估計(jì)要比石油多20~40倍,供應(yīng)年代遠(yuǎn)大于石油。但是,作為燃料,煤有兩大缺點(diǎn):一是不干凈,煤中所含的硫燃燒生成二氧化硫,造成對(duì)大氣和周圍環(huán)境的嚴(yán)重污染;二是從原子結(jié)構(gòu)上看,煤的氫一碳比(H/C)還不到石油的一半,限制了它的綜合利用。
近年來(lái),隨著石油資源日益減少,國(guó)際石油市場(chǎng)動(dòng)蕩不定,給各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)不利影響。人們不會(huì)忘記1973年及1979~1980年兩次石油危機(jī)造成的全球性經(jīng)濟(jì)衰退。同時(shí),由于石油是規(guī)模巨大的石油化工的基礎(chǔ),除用于塑料、纖維、油漆、醫(yī)藥等工業(yè)外,還用于生產(chǎn)食用油脂、蛋白質(zhì)、糖類及合成甘油等基本食品,石油資源的枯竭,必將影響到石化工業(yè)。因此,從經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益來(lái)看,煤經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化(煤變油)再利用是值得提倡的發(fā)展方向。
2 煤變油的可能性
石油是一種氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)碳?xì)浠衔锏幕旌衔?,也可能是由古代的?dòng)植物長(zhǎng)期被埋藏在地下而形成的,儲(chǔ)集在地下的多孔性巖石里。石油中碳?xì)浠衔?包括烷烴、吠樘?頭枷閭?占98%以上。
煤是一種碳質(zhì)巖石,是古代森林由于地殼的變動(dòng)被埋人地下,經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代的生物化學(xué)作用和地質(zhì)作用而形成的。按煤化作用程度的不同,可分為泥炭、褐煤、煙煤和無(wú)煙煤四大類。它是多種高分子有機(jī)化合物和礦物質(zhì)的混合物,其中有機(jī)化合物以碳為主,氫、氧、氮、硫等次之。
由此可見(jiàn),煤和石油都是主要由碳和氫元素組成的,其主要區(qū)別在氫——碳原子比H/C不同。煤的H/C<0.8,而油H/C>1.8。此外,煤是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的復(fù)合體,其基本結(jié)構(gòu)是縮合芳烴為主體的帶有側(cè)鏈和官能團(tuán)的大分子。而油大多數(shù)是以脂肪族的直鏈烴為主,也有環(huán)烷烴類,比煤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多。因此,人類產(chǎn)生了由煤液化轉(zhuǎn)化為油的想法。
我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)煤大國(guó),合理有效地開(kāi)發(fā)煤資源的綜合利用已經(jīng)擺在我國(guó)科學(xué)工作者的面前。另外從國(guó)家安全出發(fā),研究開(kāi)發(fā)煤資源的綜合利用,是一項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策,因而發(fā)展煤變油技術(shù)越發(fā)顯得重要。
3 煤變油的關(guān)鍵是煤液化技術(shù)
要將煤變成油,首先要將煤液化,然后進(jìn)行分解,因而煤變油的關(guān)鍵是煤的液化技術(shù)。
所謂煤的液化,就是將煤通過(guò)化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的過(guò)程,煤的液化可分為直接液化和間接液化兩個(gè)體系
3.1 直接液化
煤直接液化就是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體產(chǎn)品,此項(xiàng)技術(shù)20世紀(jì)初首先在美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和日本實(shí)現(xiàn)。70年生石油危機(jī)后,再一次出現(xiàn)煤直接轉(zhuǎn)化液體燃料油的研究熱潮。到了80年代,煤直接液化的工藝日趨成熟,有的國(guó)家已完成了5000噸舊示范廠或2300噸/B生產(chǎn)廠的設(shè)計(jì)。煤直接液化工藝主要有:
①EDS法(Exxon供氫溶劑法) 是將煤漿在循環(huán)的供氫溶劑中與氫混合,溶劑首先通過(guò)催化器拾取氫原子,然后通過(guò)液化反應(yīng)器“貢獻(xiàn)”出氫,使煤分解。
②氫一煤法是采用沸騰床反應(yīng)器,直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的工藝。
③SRC法是將高灰分、高硫分的煤轉(zhuǎn)化成接近無(wú)灰、低硫的液化工藝。先將溶劑與煤粉制成煤漿,再把煤漿與氫混合后送人反應(yīng)器。
④煤—油共煉將煤與渣油混合成油煤漿,再煉制成液體燃料。由于渣油中含有煤轉(zhuǎn)化過(guò)程所需的大部分或全部的氫,可減少或不用氫氣,從而降低成本
3.2 間接液化
煤的間接液化是先將煤氣化,生產(chǎn)出原料氣,經(jīng)凈化后再進(jìn)行改質(zhì)反應(yīng),調(diào)整氫碳比而成。它是德國(guó)化學(xué)家于1923年首先提出的。
煤間接液化的主要方法稱為費(fèi)托(F--T)合成技術(shù)。該方法先把經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的煤送人反應(yīng)器,在一定溫度和壓力下通過(guò)氣化劑(空氣或氧氣+蒸汽),以一定的流動(dòng)方式轉(zhuǎn)化成CO—H2的合成氣(灰分形成殘?jiān)懦?。如用空氣作氣化劑,可制成低熱值(4.7~5.6兆焦/米3合成氣,用氧氣作氣化劑,可生產(chǎn)中熱值(11.2—13.O兆焦/米3)合成氣。再以合成氣為原料,在催化劑作用下合成碳、氫、氧化合物,例如醇、醛、酮、酯,以及碳?xì)浠衔餆N類或液態(tài)的烴類。從第二次世界大戰(zhàn)時(shí)起到1945年,德國(guó)建立了費(fèi)托合成裝置9套,催化劑由一氧化碳、釷、鎂組成,所得的產(chǎn)物組成為:汽油46%、柴油23%、油3%和石蠟28%。戰(zhàn)后,ARCE公司研制了成分為鐵、硅、鉀、銅的催化劑,所得產(chǎn)物組成為:汽油32%、柴油21%、石蠟烴47%。1955年在貧油的南非SASOL建立了相同工藝的費(fèi)托合成裝置,并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。SASOL公司是世界最大、也是唯一由煤間接氣化再用費(fèi)托合成技術(shù)生產(chǎn)汽油和各種化學(xué)品的公司,擁有員工26000多人,年銷售額達(dá)25億美元。因工藝所需已擁有法國(guó)法液空66900米3/時(shí)、氧氣純度為98.5%的空分設(shè)備12套,74000米3/B十空分設(shè)備1套,總制氧能力達(dá)87萬(wàn)米3/時(shí),號(hào)稱世界上最大的制氧站。僅SASOL I裝置,每年氣化1200萬(wàn)噸煤,需要40萬(wàn)米3/時(shí)、純度為98%的氧氣。而后SASOLⅡ和SASOLⅢ系統(tǒng)先后建成?,F(xiàn)在,該公司是世界上最大的商業(yè)性煤液化廠,已建成3個(gè)廠,采用魯奇氣化爐和F--T合成反應(yīng)器,年產(chǎn)合成液體燃料和化學(xué)品400萬(wàn)噸,年耗煤2700萬(wàn)噸以上。
值得一提的是,據(jù)美國(guó)聯(lián)碳公司研究,用煤生產(chǎn)1噸合成燃料,所需氧氣為0.3~1噸;產(chǎn)量為10萬(wàn)桶/天的合成燃料裝置,需10~20套并聯(lián)安裝的2000—2500噸/天制氧機(jī)。另?yè)?jù)1993年山西省去南非SASOL公司考察,了解到煤的氣化所用氧氣為:1000米3粗煤氣,要用純度99%的氧氣150米3。因而煤氣化及轉(zhuǎn)化所需的大型空分設(shè)備將是很有市場(chǎng)的。
4 煤變油在我國(guó)
利用豐富的煤資源,采用直接和間接煤液化技術(shù),人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了煤轉(zhuǎn)化為油的夢(mèng)想。我國(guó)對(duì)煤的液化及轉(zhuǎn)化也非常重視,1980年重新開(kāi)展煤直接液化研究,1983年和1990年兩次從日本和德國(guó)引進(jìn)的煤直接液化技術(shù)和設(shè)備,至今還在繼續(xù)使用和運(yùn)行,中國(guó)煤種液化特性評(píng)價(jià)和液化工藝的研究及對(duì)費(fèi)托合成的研究也一直在進(jìn)行。對(duì)此,國(guó)家從“六五”起都安排攻關(guān)項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)科研工作者多年的艱苦努力,已有一部分成果接近工業(yè)化的前期,有的研究成果具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性,處于國(guó)際領(lǐng)先地位。
目前我國(guó)在煤制取合成氣方面已取得較好的成果,并正向世界一流技術(shù)水平進(jìn)軍。另外在合成氣制含氧化學(xué)品的技術(shù)和工藝方面也取得了明顯的成果,有的已經(jīng)是產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模,例如合成氣制二甲醚,合成氣制甲醇及下游產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),合成氣制乙醇,聯(lián)產(chǎn)乙醛、乙酸等。特別是改進(jìn)催化劑制備工藝,制備出有高活性特殊功能、特殊選擇性的催化劑,使煤制得的合成氣得以合成出附加值更高的化工原料和化工產(chǎn)品。例如北京化工大學(xué)催化研究室在國(guó)家的支持下,經(jīng)過(guò)多年的努力,所研制的新型物種Fe3C納米粒子催化劑,用于合成氣定向控制轉(zhuǎn)化成丙烯的費(fèi)托催化反應(yīng)中,獲得突破性成果。
納米粒子是20世紀(jì)80年代問(wèn)世的一種新材料,由于它的粒徑小,比表面積大,表面原子占有率高,表面具有未飽和鍵、懸空鍵的特殊電子結(jié)構(gòu)和體相結(jié)構(gòu),使其在光學(xué)性質(zhì)、磁性、導(dǎo)熱以及化學(xué)活性等方面具有奇異的特性,引起當(dāng)代科學(xué)界的重視。北京化工大學(xué)采用激光熱解法,結(jié)合固相反應(yīng)制備的碳化鐵納米粒子催化劑,粒徑在2nm~3nm,比表面積200m2/g,反應(yīng)溫度260~320℃,壓力1.5MPa,合成氣空速為600h-1。在無(wú)原料氣循環(huán)的條件下,在連續(xù)加壓漿態(tài) 床反應(yīng)器中對(duì)催化劑催化性質(zhì)測(cè)試,結(jié)果表 明CO轉(zhuǎn)化率達(dá)98%以上。由于粒子的尺寸效應(yīng),丙烯的選擇性達(dá)82%。同時(shí),由于 催化系統(tǒng)的高度還原性,完全抑制C02的 生成,打破費(fèi)托合成SF產(chǎn)物分布的限制,使CO最大限度轉(zhuǎn)化為高附加值的丙烯,實(shí) 現(xiàn)了充分利用資源的月的。因?yàn)楸┦遣豢?缺少的基礎(chǔ)化工原料,目前大都以石油原料經(jīng)裂解或煉油兩種方式生產(chǎn)。該研究開(kāi)辟了 以煤為資源經(jīng)合成氣一步轉(zhuǎn)化為丙烯的工藝 路線,用以替代價(jià)格日益上漲和資源有限的石油,具有重要戰(zhàn)略意義,也是合理利用地 球資源較好的實(shí)例。經(jīng)成本核算,用此方法 合成的丙烯成本與用石油為原料生產(chǎn)丙烯價(jià)格相當(dāng)或略低,是很有應(yīng)用前景的生產(chǎn)新工 藝。該研究成果處于國(guó)際領(lǐng)先地位,引起了 國(guó)內(nèi)外同行的關(guān)注。
我國(guó)對(duì)煤制甲醇也做了大量工作。甲醇是用含有H2和CO的原料氣制作的,可用 作化工原料、溶劑和燃料。甲醇用作汽車燃 料,可在汽油中摻人5%、15%、25% (M--5、M--15、M口25)或用純甲醇(M-- 100)。甲醇和異丁烯合成甲基叔丁基醚 (MTBE),用作無(wú)鉛汽油辛烷值添加劑;或 直接合成低碳混合醇(甲醇70%,低碳醇 30%),用作汽油辛烷值添加劑。甲醇還可制取合成汽油。目前,我國(guó)甲醇年產(chǎn)能力超 過(guò)60萬(wàn)噸,其中約20%用作燃料。煤用間 接液化制成燃料甲醇已有了成熟技術(shù)。
五、研究進(jìn)度安排
1。寫(xiě)可行性報(bào)告
2。搜集相關(guān)資料
3。開(kāi)始試驗(yàn)研究
4。整理研究結(jié)果
5。寫(xiě)試驗(yàn)總結(jié)
六、主要參考文獻(xiàn)
眾所周知,作為燃料,煤相對(duì)于石油有兩大缺點(diǎn):一是不干凈,煤中所含的硫燃燒生成二氧化硫,造成對(duì)大氣和周圍環(huán)境的嚴(yán)重污染;二是從原子結(jié)構(gòu)上看,煤的氫一碳比(H/C)還不到石油的一半,限制了它的綜合利用。于是有許多科學(xué)家提出了許多轉(zhuǎn)化煤和石油的方法,以達(dá)到利益最大化,危害最小化。
煤和石油都是主要由碳和氫元素組成的,其主要區(qū)別在氫——碳原子比H/C不同。煤的H/C<0.8,而油H/C>1.8。此外,煤是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的復(fù)合體,其基本結(jié)構(gòu)是縮合芳烴為主體的帶有側(cè)鏈和官能團(tuán)的大分子。而油大多數(shù)是以脂肪族的直鏈烴為主,也有環(huán)烷烴類,比煤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多。因此,人類產(chǎn)生了由煤液化轉(zhuǎn)化為油的想法。
①EDS法(Exxon供氫溶劑法) 是將煤漿在循環(huán)的供氫溶劑中與氫混合,溶劑首先通過(guò)催化器拾取氫原子,然后通過(guò)液化反應(yīng)器“貢獻(xiàn)”出氫,使煤分解。
②氫一煤法是采用沸騰床反應(yīng)器,直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的工藝。
③SRC法是將高灰分、高硫分的煤轉(zhuǎn)化成接近無(wú)灰、低硫的液化工藝。先將溶劑與煤粉制成煤漿,再把煤漿與氫混合后送人反應(yīng)器。
④煤—油共煉將煤與渣油混合成油煤漿,再煉制成液體燃料。由于渣油中含有煤轉(zhuǎn)化過(guò)程所需的大部分或全部的氫,可減少或不用氫氣,從而降低成本
⑤費(fèi)托(F--T)合成技術(shù)。該方法先把經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的煤送人反應(yīng)器,在一定溫度和壓力下通過(guò)氣化劑(空氣或氧氣+蒸汽),以一定的流動(dòng)方式轉(zhuǎn)化成CO—H2的合成氣(灰分形成殘?jiān)懦?。
⑥北京化工大學(xué)采用激光熱解法,結(jié)合固相反應(yīng)制備的碳化鐵納米粒子催化劑,粒徑在2nm~3nm,比表面積200m2/g,反應(yīng)溫度260~320℃,壓力1.5MPa,合成氣空速為600h-1。在無(wú)原料氣循環(huán)的條件下,在連續(xù)加壓漿態(tài)床反應(yīng)器中對(duì)催化劑催化性質(zhì)測(cè)試,結(jié)果表 明CO轉(zhuǎn)化率達(dá)98%以上。由于粒子的尺寸效應(yīng),丙烯的選擇性達(dá)82%。同時(shí),由于催化系統(tǒng)的高度還原性,完全抑制C02的 生成,打破費(fèi)托合成SF產(chǎn)物分布的限制,使CO最大限度轉(zhuǎn)化為高附加值的丙烯,實(shí)現(xiàn)了充分利用資源利用。
關(guān)鍵詞:煤化工業(yè);“十二五”時(shí)期;產(chǎn)能過(guò)剩
中圖分類號(hào):F264.省略
一、引 言
我國(guó)是個(gè)富煤、貧油、少氣的國(guó)家。截止2010年底,我國(guó)對(duì)進(jìn)口原油的依存度高達(dá)54%,對(duì)天然氣的依存度為5%。如果單純將石油化工業(yè)作為發(fā)展重點(diǎn),將會(huì)直接威脅國(guó)家的能源安全。所以,發(fā)展煤化工對(duì)我國(guó)有著重要的意義。近年來(lái),我國(guó)煤化工行業(yè)發(fā)展保持與國(guó)民經(jīng)濟(jì)相同的步伐,呈現(xiàn)平穩(wěn)上升趨勢(shì),其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占比重也逐年上升,企業(yè)規(guī)模和資產(chǎn)實(shí)力都有較大幅度增長(zhǎng)。然而,目前我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)存在著不可忽視的矛盾和問(wèn)題,即傳統(tǒng)煤化工行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩與現(xiàn)代煤化工行業(yè)發(fā)展不成熟共存。從傳統(tǒng)煤化工來(lái)看,我國(guó)傳統(tǒng)煤化工行業(yè)面臨著普遍的產(chǎn)能過(guò)剩,如焦炭、電石等行業(yè),嚴(yán)重阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展,降低了產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,同時(shí)也造成了大量的資源浪費(fèi);從現(xiàn)代煤化工來(lái)看,近年來(lái),國(guó)內(nèi)發(fā)展以煤炭為原料生產(chǎn)石油代替產(chǎn)品的現(xiàn)代煤化工的積極性很高,但是現(xiàn)代煤化工行業(yè)仍處于起步探索階段和示范建設(shè)階段,關(guān)鍵技術(shù)和裝備亟待國(guó)產(chǎn)化,且對(duì)資源、環(huán)境等方面要求較高,產(chǎn)業(yè)面臨極大的投資風(fēng)險(xiǎn)。但出于地方財(cái)政和稅收的考慮,一些地方政府急于進(jìn)入該行業(yè),產(chǎn)業(yè)布局的盲目性和隨意性,給煤化工行業(yè)在“十二五”期間的健康發(fā)展埋下新一輪產(chǎn)能過(guò)剩的隱患。為了推動(dòng)煤化工產(chǎn)業(yè)按照“十二五”規(guī)劃健康地發(fā)展,降低我國(guó)石油對(duì)外依存度,確保國(guó)家能源安全,避免重蹈?jìng)鹘y(tǒng)煤化工重復(fù)建設(shè)和產(chǎn)能過(guò)剩的覆轍,有必要探索新時(shí)期防范煤化工行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩的有效途徑[1]。
數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒(2002-2010年)、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公告及網(wǎng)站公布數(shù)據(jù)。
二、我國(guó)煤化工行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r分析
1.傳統(tǒng)煤化工行業(yè)存在產(chǎn)能過(guò)?,F(xiàn)象
我國(guó)是世界上最大的煤化工生產(chǎn)國(guó),煤化工產(chǎn)品種類多、生產(chǎn)規(guī)模較大。煤制合成氨、煤制甲醇、電石和焦炭的產(chǎn)量已位居世界第一位,也是世界上唯一大規(guī)模采用電石法路線生產(chǎn)聚氯乙烯的國(guó)家。
(1)供給狀況。我國(guó)傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)品主要包括焦炭、電石、合成氨和甲醇等四種產(chǎn)品(見(jiàn)表1所示)。由于國(guó)內(nèi)煤多油少氣貧的資源稟賦,傳統(tǒng)煤化工在我國(guó)已有很長(zhǎng)的發(fā)展歷史,主要產(chǎn)品產(chǎn)量多年位居世界第一。2010年,我國(guó)煤化工行業(yè)中焦炭產(chǎn)量累計(jì)為3.88億噸,同比增長(zhǎng)9.13%;電石產(chǎn)量為2 029.3萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)34.99%。合成氨、甲醇產(chǎn)量分別為4 963.12萬(wàn)噸和1 573.98萬(wàn)噸。
從國(guó)內(nèi)焦炭的各省區(qū)生產(chǎn)情況看,山西依然是我國(guó)最為重要的生產(chǎn)區(qū)域,2010年,山西省焦炭產(chǎn)量8 476.30萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)11.10%,占全國(guó)產(chǎn)量比重是21.87%,產(chǎn)量保持全國(guó)第一,但產(chǎn)量比重在下滑。產(chǎn)量?jī)H次于山西省的是河北省,2010年的產(chǎn)量達(dá)到4 988.10萬(wàn)噸,占全國(guó)產(chǎn)量比重是12.87%,產(chǎn)量比重也在下降;另外,山東、河南和內(nèi)蒙古的焦炭產(chǎn)量也較多,占全國(guó)的產(chǎn)量比重分別是8.68%、6.63%和5.46%。
表12005―2010年傳統(tǒng)煤化工行業(yè)主要產(chǎn)品產(chǎn)量單位:萬(wàn)噸,%
數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒(2006―2010年)、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公告及網(wǎng)站公布數(shù)據(jù)。
在生產(chǎn)能力上,2009年我國(guó)焦炭產(chǎn)能高達(dá)4億噸/年以上。2010年,由于《焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件》已成為國(guó)內(nèi)焦化企業(yè)自覺(jué)遵守的基本行為準(zhǔn)則,煉焦落后產(chǎn)能的淘汰進(jìn)程開(kāi)展較好。截至2010年底,我國(guó)先后有五批(257家)焦化企業(yè)符合《焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件》。
2009年我國(guó)電石產(chǎn)能達(dá)到2 200萬(wàn)噸/年,合成氨產(chǎn)能6 000萬(wàn)噸/年,甲醇產(chǎn)能2 600萬(wàn)噸/年以上。2009年9月出臺(tái)的《關(guān)于抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩和重復(fù)建設(shè)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》(國(guó)務(wù)院38號(hào)文)中曾明確指出,“傳統(tǒng)煤化工重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重,產(chǎn)能過(guò)剩30%,在進(jìn)口產(chǎn)品的沖擊下,2009年上半年甲醇裝置開(kāi)工率只有40%左右”。2010年,甲醇產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到3 840萬(wàn)噸/年。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),單純從產(chǎn)量和產(chǎn)能對(duì)比角度考慮,電石、合成氨和甲醇的開(kāi)工率分別為48.73%、82.72%和40.99%,傳統(tǒng)煤化工行業(yè)的開(kāi)工率相對(duì)較低,產(chǎn)能利用率相對(duì)不足??梢哉f(shuō),煤化工業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題并未得到很好地解決。
醋酸是煤氣化后的主要副產(chǎn)品。2005年我國(guó)醋酸產(chǎn)量為137萬(wàn)噸,2010年達(dá)到383.9萬(wàn)噸,增長(zhǎng)非常迅速。目前我國(guó)醋酸企業(yè)超過(guò)20家,產(chǎn)能達(dá)到480萬(wàn)噸。雖然國(guó)內(nèi)產(chǎn)能明顯過(guò)剩,但不少產(chǎn)能仍在建設(shè)中,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)擬在建醋酸產(chǎn)能達(dá)到300多萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)到2011年底僅江蘇省的醋酸就將超過(guò)340萬(wàn)噸。需求增長(zhǎng)無(wú)法跟上產(chǎn)能增加,2010年國(guó)內(nèi)醋酸開(kāi)工率僅6成左右,產(chǎn)能過(guò)剩的情況未來(lái)一兩年內(nèi)仍難以扭轉(zhuǎn)。
(2)需求狀況。2009年,我國(guó)焦炭表觀消費(fèi)量3.526億噸,同比增長(zhǎng)約3 700萬(wàn)噸,增長(zhǎng)11.78%;2010年,焦炭表觀消費(fèi)量達(dá)到3.843億噸,增長(zhǎng)8.99%,是我國(guó)焦炭消費(fèi)歷史上消費(fèi)最多的一年。2010年合成氨實(shí)物量為4 963.2萬(wàn)噸,同比下降2.4%。氮肥是合成氨最重要的下游產(chǎn)品,氮肥的產(chǎn)銷情況影響相關(guān)煤化工產(chǎn)品的需求。2009年氮肥行業(yè)的表觀消費(fèi)量是4 663.78萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)14.4%。2010年,氮肥產(chǎn)量出現(xiàn)下降,產(chǎn)量為4 666.3萬(wàn)噸,主要是因?yàn)樯习肽陜r(jià)格過(guò)低,而下半年遭遇節(jié)能減排政策,導(dǎo)致氮肥企業(yè)開(kāi)工率下降[1](見(jiàn)表2所示)。
表22003―2010年氮肥產(chǎn)量和消費(fèi)情況單位:萬(wàn)噸,%
數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒(2004―2010年)、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公告及網(wǎng)站公布數(shù)據(jù)。
2.現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)處于示范建設(shè)的起步階段
相對(duì)于傳統(tǒng)煤化工,現(xiàn)代煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主,如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料和替代燃料(甲醇、二甲醚)等,它與能源、化工技術(shù)結(jié)合,可形成煤炭―能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。因此,現(xiàn)代煤化工主要包括煤制油、煤制二甲醚、煤制烯烴、煤制乙二醇和煤制甲烷等。目前,全國(guó)擬建及規(guī)劃的煤制烯烴項(xiàng)目規(guī)模達(dá)到2 590萬(wàn)噸、煤制油項(xiàng)目規(guī)模達(dá)到3 370萬(wàn)噸、煤制乙二醇項(xiàng)目規(guī)模達(dá)到369萬(wàn)噸。
(1)煤制油。中國(guó)煤制油行業(yè)已經(jīng)領(lǐng)跑世界,目前有6個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)投產(chǎn)或即將投產(chǎn),發(fā)展速度遠(yuǎn)超過(guò)世界其他國(guó)家和地區(qū)。目前我國(guó)在建和擬建煤制油裝置的公司,主要包括神華集團(tuán)、兗礦集團(tuán)、潞安礦業(yè)集團(tuán)和內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)。其中兗礦、潞安和伊泰采用煤間接液化技術(shù),神華集團(tuán)采用煤炭直接液化工藝,并在寧夏寧東項(xiàng)目采用間接液化工藝。具體來(lái)看,伊泰集團(tuán)的煤制油項(xiàng)目2009年2月開(kāi)車投產(chǎn),設(shè)計(jì)產(chǎn)能480噸/天,當(dāng)年實(shí)際能達(dá)到450―460噸/天,接近達(dá)產(chǎn),截至目前能達(dá)到500噸/天以上。山西潞安集團(tuán)16萬(wàn)噸煤間接液化項(xiàng)目的產(chǎn)能利用率約60%―65%。2010年,神華集團(tuán)的直接液化和中科合成油公司的間接液化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)煤制油技術(shù)得到驗(yàn)證。截至2010年12月,神華煤直接液化裝置累計(jì)投煤超過(guò)6 200小時(shí),開(kāi)工率超過(guò)70%,主要工藝參數(shù)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)值,產(chǎn)品達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
在煤制油生產(chǎn)進(jìn)入長(zhǎng)周期運(yùn)行的同時(shí),產(chǎn)品銷售問(wèn)題已初步得到解決。2010年2月,內(nèi)蒙古伊泰成品油銷售有限公司獲得商務(wù)部賦予的成品油批發(fā)經(jīng)營(yíng)資格,這是繼神華煤制油化工有限公司、神華鄂爾多斯煤制油分公司獲得成品油批發(fā)經(jīng)營(yíng)資格后,我國(guó)煤制油行業(yè)再次獲得成品油批發(fā)經(jīng)營(yíng)資格。
隨著運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累,煤制油示范裝置的成本已經(jīng)得到確認(rèn),而未來(lái)建設(shè)的大規(guī)模商業(yè)化煤制油裝置成本將更低。國(guó)際油價(jià)不斷攀升的趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)成品油定價(jià)機(jī)制使煤制油的經(jīng)濟(jì)性更加可觀。
(2)煤制烯烴。2010年我國(guó)三個(gè)煤制烯烴示范項(xiàng)目已經(jīng)先后建成,并進(jìn)入試車階段。其中神華包頭煤制聚烯烴項(xiàng)目于5月建成,8月投料試車成功,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行。大唐多倫煤制聚丙烯項(xiàng)目和神華寧煤集團(tuán)煤制聚丙烯項(xiàng)目都已建成,并全力進(jìn)行全流程試車工作。隨著上述三個(gè)項(xiàng)目在2011年進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng),我國(guó)可以形成158萬(wàn)噸的煤制聚烯烴產(chǎn)能,其中聚乙烯為30萬(wàn)噸,聚丙烯為128萬(wàn)噸,約占中國(guó)聚烯烴總產(chǎn)能的7%左右。
煤制烯烴項(xiàng)目的成功驗(yàn)證了甲醇制烯烴技術(shù)的可行性,技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。在此基礎(chǔ)上,我國(guó)沿海地區(qū)企業(yè)計(jì)劃利用港口物流條件好、靠近消費(fèi)市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì),開(kāi)發(fā)外購(gòu)甲醇制烯烴項(xiàng)目。寧波禾元、大連大化福佳、浙江興興新能源科技、江蘇盛虹集團(tuán)、正大能源化工等宣布了類似計(jì)劃。其中寧波禾元180萬(wàn)噸甲醇制60萬(wàn)噸烯烴項(xiàng)目已經(jīng)得到銀行貸款支持,并已開(kāi)工建設(shè),計(jì)劃于2012年投產(chǎn)。
目前,我國(guó)計(jì)劃建設(shè)的煤制烯烴(含甲醇制烯烴)項(xiàng)目超過(guò)20個(gè),總產(chǎn)能超過(guò)千萬(wàn)噸。中國(guó)豐富的煤炭資源和煤制烯烴的成本競(jìng)爭(zhēng)力將改變我國(guó)烯烴生產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu),對(duì)中國(guó)的聚烯烴生產(chǎn),以及東北亞(日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣)以石腦油為原料的聚烯烴工業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
(3)煤制乙二醇。近年來(lái)我國(guó)聚酯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展大大提升了對(duì)主要原料精對(duì)苯二甲酸(PTA)和乙二醇的需求,我國(guó)乙二醇的巨大供需缺口和良好的盈利前景使煤制乙二醇成為煤化工發(fā)展的新熱點(diǎn)。采用中科院福建物構(gòu)所技術(shù)的通遼金煤的煤制乙二醇項(xiàng)目于2009年底打通流程,后通過(guò)調(diào)整產(chǎn)品方案具備了聯(lián)產(chǎn)10萬(wàn)噸/年草酸的能力,并于2010年5月產(chǎn)出合格的草酸產(chǎn)品。2010年3月,河南煤業(yè)與丹化科技等簽訂了排他性合作協(xié)議,在洛陽(yáng)孟津、商丘永城、新鄉(xiāng)獲嘉、濮陽(yáng)、安陽(yáng)五地分別建設(shè)20萬(wàn)噸/年煤制乙二醇裝置,預(yù)計(jì)將在兩年內(nèi)率先形成100萬(wàn)噸/年煤制乙二醇產(chǎn)能。目前,國(guó)內(nèi)有近20個(gè)煤制乙二醇項(xiàng)目處于計(jì)劃中,總產(chǎn)能近400萬(wàn)噸/年。一旦煤制乙二醇技術(shù)在商業(yè)化裝置上示范成功,和煤制烯烴一樣,煤制乙二醇也將大幅改變我國(guó)乙二醇生產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)。
雖然我國(guó)的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)處于剛剛起步的示范建設(shè)階段,但是某些新興產(chǎn)業(yè),比如二甲醚、碳酸二甲酯等產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)出典型的階段性過(guò)剩的特點(diǎn)需要引起高度重視。以碳酸二甲酯為例,其一直被西方國(guó)家視為最具發(fā)展前途的綠色環(huán)保產(chǎn)品,但是有關(guān)企業(yè)應(yīng)用研究力度不夠,下游市場(chǎng)開(kāi)發(fā)程度不深,使得潛在的市場(chǎng)無(wú)法如期轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的市場(chǎng)需求,大部分企業(yè)開(kāi)工不足,經(jīng)營(yíng)慘淡。
資料來(lái)源:國(guó)務(wù)院、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、國(guó)家信息中心等
三、 煤化工行業(yè)存在的問(wèn)題及產(chǎn)能過(guò)剩原因分析
1.煤化工業(yè)存在的問(wèn)題分析
(1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)初級(jí)化,資產(chǎn)回報(bào)率分化明顯。我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對(duì)低級(jí),規(guī)模與效益不相匹配,資產(chǎn)回報(bào)差異明顯。以山西省為例,尿素、甲醇、氯堿等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)占山西省化工行業(yè)銷售收入的70%以上,且生產(chǎn)技術(shù)裝置相對(duì)落后,具有領(lǐng)先水平的大裝置比例偏低。粗苯、焦油加工產(chǎn)品的深度加工不足,精細(xì)化工、化工新材料等產(chǎn)業(yè)發(fā)展力度不大,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)初級(jí)化特征明顯。2010年山西省化工行業(yè)資產(chǎn)占全國(guó)化工行業(yè)2.3%,列第12位,利潤(rùn)僅占全國(guó)化工行業(yè)利潤(rùn)0.28%,列第27位,資產(chǎn)回報(bào)率僅為0.81%,而與山西省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)類似的內(nèi)蒙古化工產(chǎn)業(yè)資產(chǎn)回報(bào)率達(dá)3.8%[2]。
(2)傳統(tǒng)煤化工業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題嚴(yán)重。我國(guó)傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題由來(lái)已久,自2006年以來(lái),國(guó)家發(fā)改委曾經(jīng)在2006年7月和9月、2008年10月及2009年9月四次緊急叫停煤化工項(xiàng)目,但是這些并未從根本上解決產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題[2]。
中國(guó)是世界最大的焦炭生產(chǎn)國(guó),焦炭行業(yè)總產(chǎn)能明顯過(guò)剩。盡管淘汰落后產(chǎn)能的工作持續(xù)進(jìn)行,小型焦化企業(yè)逐步淘汰。但是因?yàn)榇笮徒够?xiàng)目不斷投產(chǎn),焦炭產(chǎn)量降不下來(lái),過(guò)剩現(xiàn)象仍十分嚴(yán)重[3]。產(chǎn)能過(guò)剩,加上焦炭處于煤炭行業(yè)的下游和鋼鐵行業(yè)的上游,受到上游煤炭成本高企和下游鋼鐵價(jià)格低迷的雙重?cái)D壓,利潤(rùn)空間狹小。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2004年電石產(chǎn)量?jī)H為204萬(wàn)噸,6年時(shí)間產(chǎn)量增長(zhǎng)了10倍,2010年產(chǎn)量躍升到2 029.3萬(wàn)噸。但由于需求量有限,造成了電石產(chǎn)能過(guò)剩。而電石的技術(shù)水平低、環(huán)境污染等都成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
目前我國(guó)傳統(tǒng)煤化工業(yè)的產(chǎn)能過(guò)剩多表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)性過(guò)剩的特點(diǎn),氮肥產(chǎn)業(yè)是結(jié)構(gòu)性過(guò)剩特征最為明顯的一個(gè)產(chǎn)業(yè),目前我國(guó)氮肥產(chǎn)業(yè)僅尿素產(chǎn)能就過(guò)剩1 000萬(wàn)噸/年以上,接近20套大氮肥裝置,但是一方面我國(guó)仍存在數(shù)百家規(guī)模較小、物耗較高的小氮肥企業(yè);另一方面,我國(guó)的氮肥通用肥多、專用肥少,速效肥多、緩控釋肥少,難以適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。
(3)園區(qū)化水平不高,配套性管理欠缺。目前,我國(guó)很多省區(qū)已經(jīng)形成數(shù)個(gè)集中連片發(fā)展的產(chǎn)業(yè)集群,建立了一批工業(yè)園區(qū),但大多數(shù)僅僅是產(chǎn)業(yè)簡(jiǎn)單集聚,沒(méi)有真正形成一體化,園區(qū)公用工程、輔助設(shè)施不完備。工業(yè)基地和生活服務(wù)區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施及配套項(xiàng)目仍需不斷完善,諸如,內(nèi)部路網(wǎng)框架、配套管網(wǎng)設(shè)施、綠化亮化工程、配套項(xiàng)目取水口、凈水廠、高壓變電站、污水處理廠、統(tǒng)一灰渣場(chǎng)、特勤消防站和自備鐵路等工程,造成園區(qū)基地承載能力相對(duì)較低,使其發(fā)展?jié)摿κ艿街萍s。同時(shí),很多園區(qū)的規(guī)模及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雷同,合作少、競(jìng)爭(zhēng)多。各地政府在政策引導(dǎo)、園區(qū)建設(shè)和管理等綜合配套制度方面還需要進(jìn)行大量工作。
(4)現(xiàn)代煤化工業(yè)發(fā)展受到制約。現(xiàn)代煤化工是一個(gè)特別龐大的系統(tǒng)工程,對(duì)環(huán)境、資源、水資源和交通運(yùn)輸承載能力等要求極高;此外,對(duì)技術(shù)、投資、資金和外部的配套條件要求也比較高,其面臨幾大制約因素:一是現(xiàn)代煤化工技術(shù)研發(fā)處于小規(guī)模試驗(yàn),剛剛進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的階段,大規(guī)模發(fā)展在工程技術(shù)方面受到限制;二是現(xiàn)代煤化工的投資強(qiáng)度大,例如煤制烯烴是石油路線制烯烴投資的兩倍以上,經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)巨大;三是煤化工是高耗水的行業(yè),目前的示范項(xiàng)目年耗水在都在2 000―3 000萬(wàn)噸,而我國(guó)煤資源又集中在中西部,中西部發(fā)展煤化工面臨水資源匱乏的窘境;四是現(xiàn)代煤化工煤炭消耗多,需要靠近西部地區(qū)的煤資源地,而下游一些輕工、紡織產(chǎn)品市場(chǎng)卻都在中東部,產(chǎn)品運(yùn)輸壓力大,遠(yuǎn)距離運(yùn)輸存在安全隱患,如果煤化工作為主要化工產(chǎn)業(yè),那么很難在全國(guó)范圍內(nèi)發(fā)展;五是煤化工產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率不高,技術(shù)仍不成熟;六是現(xiàn)代煤化工碳排放巨大,其發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)矛盾突出。
2.煤化工業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩的原因分析
(1)國(guó)內(nèi)煤多油少氣貧的資源稟賦,傳統(tǒng)煤化工的技術(shù)裝備和產(chǎn)品市場(chǎng)都比較成熟,投資又相對(duì)較低,易成為追求增長(zhǎng)的熱點(diǎn)。同時(shí),由于現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目存在著比較大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和市場(chǎng)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn),一旦上馬一個(gè)項(xiàng)目,投資可以達(dá)到100―200億元,因此出于風(fēng)險(xiǎn)考慮,煤炭資源較為豐富、傳統(tǒng)技術(shù)較為成熟的省區(qū)偏好于大力發(fā)展傳統(tǒng)煤化工行業(yè),造成產(chǎn)能過(guò)?,F(xiàn)象的加?。?]。
(2)國(guó)際油價(jià)波動(dòng)起伏、總體上升,替代石油產(chǎn)品的技術(shù)有所突破。為占領(lǐng)制高點(diǎn)和圈占煤礦資源,現(xiàn)代煤化工頗受投資者的追逐。以內(nèi)蒙古為例,很多大型企業(yè)進(jìn)入對(duì)于內(nèi)蒙地區(qū)財(cái)政稅收以及當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)的拉動(dòng)作用是有限的;另一方面,卻帶走了大量的本地資源,增加了污染。鑒于此,政府于“十一五”期間提出,外來(lái)企業(yè)和當(dāng)?shù)仄髽I(yè)如希望進(jìn)入內(nèi)蒙古開(kāi)發(fā)煤炭資源,均須將其中的50%就地轉(zhuǎn)化。這樣可以解決就業(yè),能夠提高煤化工項(xiàng)目的附加值。政策出臺(tái)后,難以避免一些企業(yè)進(jìn)入內(nèi)蒙發(fā)展煤化工的真實(shí)目的在于劃撥資源。如鄂爾多斯地方政府規(guī)定投資20億元配給1億噸煤炭資源,這樣導(dǎo)致了一些央企和地方大型企業(yè)進(jìn)入到鄂爾多斯投資煤化工項(xiàng)目,如:淄博礦業(yè)、兗州煤業(yè)、神華集團(tuán)以及中國(guó)煙草等。鄂爾多斯地區(qū)的煤炭埋藏比較淺,發(fā)熱值非常高,低硫分、低灰分。這些企業(yè)進(jìn)入煤化工項(xiàng)目,其目的更多在于煤炭資源。就目前的市場(chǎng)行情分析,煤炭直接銷售的利潤(rùn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于做煤化工項(xiàng)目所得到的利潤(rùn)。
(3)片面追求增長(zhǎng)速度,熱衷于鋪攤子、上項(xiàng)目,全面招商引資,一味地追求將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。目前我國(guó)規(guī)劃將煤化工打造成支柱產(chǎn)業(yè)的省份接近20個(gè),其中不乏一些煤炭資源調(diào)入大省和一些已被國(guó)務(wù)院確立為“資源枯竭型轉(zhuǎn)型城市”的地區(qū)。38號(hào)文以后,仍有神華陶氏榆林百萬(wàn)噸煤制烯烴項(xiàng)目、中電投新能察布查爾60億立方米煤制天然氣項(xiàng)目、山西安澤200萬(wàn)噸二甲醚項(xiàng)目、中煤能源鄂爾多斯300萬(wàn)噸二甲醚以及中電投霍城60億立方米煤制天然氣項(xiàng)目等一批煤化工項(xiàng)目奠基或者開(kāi)工。此外,神寧300萬(wàn)噸煤炭間接液化等若干特大型煤化工項(xiàng)目也緊隨其后[3]。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品的規(guī)劃產(chǎn)能更是已達(dá)天文數(shù)字。目前,煤基二甲醚項(xiàng)目的在建以及規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)到4 000萬(wàn)噸/年,大約是2008年全年二甲醚表觀消費(fèi)量的20倍;雖然國(guó)內(nèi)尚無(wú)煤制烯烴的大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),但是國(guó)內(nèi)煤制烯烴的在建以及規(guī)劃產(chǎn)能也已經(jīng)達(dá)到2 000萬(wàn)噸/年;目前國(guó)家有關(guān)部門核準(zhǔn)的煤制天然氣項(xiàng)目不過(guò)4個(gè),產(chǎn)能110億立方米/年左右,但是聞風(fēng)而起的煤制天然氣項(xiàng)目達(dá)到14個(gè),產(chǎn)能接近550億立方米/年。
四、“十二五”防范煤化工業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩的政策取向和實(shí)施對(duì)策
1.煤化工業(yè)政策取向
在煤化工產(chǎn)業(yè)政策選擇和制定上必須充分考慮產(chǎn)業(yè)的“十二五”規(guī)劃和煤化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題的治理和防范。目前,國(guó)家發(fā)改委和能源局、工信部等部門正在聯(lián)合制定《煤炭深加工示范項(xiàng)目規(guī)劃》,這一文件被市場(chǎng)視為是煤化工行業(yè)的“十二五”規(guī)劃。據(jù)了解,按照《煤炭深加工示范項(xiàng)目規(guī)劃》煤化工領(lǐng)域主要還是以試驗(yàn)為主。在審批上,項(xiàng)目審批權(quán)以投資規(guī)模為界,較大的依舊由國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)或備案,部分審批權(quán)被下放地方,而國(guó)家能源局和工信部分別根據(jù)自己的職責(zé)權(quán)限,做相關(guān)的行業(yè)規(guī)劃引導(dǎo)工作。同時(shí),缺水省份或地方將首先被限制上馬煤化工項(xiàng)目,而煤炭?jī)粽{(diào)入的地區(qū)也會(huì)被嚴(yán)格控制發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)。同時(shí)還將規(guī)定,新上煤化工項(xiàng)目,必須嚴(yán)格核算從煤炭到最終產(chǎn)品成本和轉(zhuǎn)換效率,煤價(jià)一律按照市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算,同時(shí)新項(xiàng)目還必須具備一定的減碳措施。新的規(guī)劃鼓勵(lì)更大和更長(zhǎng)鏈條的煤化工項(xiàng)目。要求煤化工產(chǎn)業(yè)實(shí)行園區(qū)化,建在煤炭和水資源條件具備的地區(qū);上馬煤化工的企業(yè)和地方必須有資金、有技術(shù)和有資源。原則上,一個(gè)企業(yè)承擔(dān)一個(gè)示范項(xiàng)目,有條件發(fā)展煤化工的地區(qū)在產(chǎn)品和示范項(xiàng)目上也有嚴(yán)格的數(shù)量限制。工程建成后要嚴(yán)格考核驗(yàn)收總結(jié)。
由此可以看出,我國(guó)煤化工在“十二五”期間核心任務(wù)就是理順行業(yè)的發(fā)展秩序。在傳統(tǒng)煤化工方面,開(kāi)展行業(yè)內(nèi)的重組整合,提高行業(yè)的準(zhǔn)入門檻,鼓勵(lì)行業(yè)內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新,加快淘汰落后產(chǎn)能,嚴(yán)格限制行業(yè)的整體產(chǎn)能,提高資源的綜合利用水平,深挖產(chǎn)業(yè)鏈的下游,提高產(chǎn)品的科技含量與附加值;在現(xiàn)代煤化工方面,則應(yīng)該以示范為主,消化和吸收現(xiàn)代煤化工的關(guān)鍵性技術(shù),加快行業(yè)裝備的國(guó)產(chǎn)化程度,通過(guò)大量的示范試點(diǎn)工程來(lái)驗(yàn)證項(xiàng)目的可行性與合理性,對(duì)于國(guó)家規(guī)劃的煤炭調(diào)入?yún)^(qū)嚴(yán)格限制煤化工的發(fā)展,對(duì)于煤炭資源豐富的地區(qū),綜合考慮資金、技術(shù)和環(huán)境等多方面的因素,有規(guī)劃的發(fā)展現(xiàn)代煤化工。
2.實(shí)施對(duì)策
(1)從嚴(yán)實(shí)施產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)政策。按照煤化工業(yè)“十二五”規(guī)劃,應(yīng)切實(shí)做到單純擴(kuò)大產(chǎn)能的焦炭、電石項(xiàng)目嚴(yán)格限制,不符合準(zhǔn)入條件的焦炭、電石項(xiàng)目禁止立項(xiàng),通過(guò)技術(shù)改造和設(shè)備引進(jìn),加快淘汰焦炭、電石落后產(chǎn)能;對(duì)合成氨和甲醇實(shí)施上大壓小、產(chǎn)能置換等方式,提高競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于本身就屬淘汰之列的項(xiàng)目,即使已經(jīng)在建,若達(dá)不到立項(xiàng)要求,一律禁止開(kāi)工建設(shè)。同時(shí),應(yīng)強(qiáng)化市場(chǎng)機(jī)制,提高準(zhǔn)入門檻,輔以資源稟賦差異化措施,加強(qiáng)環(huán)境安全監(jiān)管,加快淘汰無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力差的落后產(chǎn)能。
對(duì)于現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格限制,確保項(xiàng)目的科學(xué)性,實(shí)現(xiàn)高效率和高效益。示范項(xiàng)目建設(shè)要按照相關(guān)產(chǎn)業(yè)布局原則,實(shí)現(xiàn)園區(qū)化,建在煤炭和水資源條件具備的地區(qū);項(xiàng)目投資方應(yīng)同時(shí)具有資本、技術(shù)和資源等方面優(yōu)勢(shì),工程建設(shè)方案和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)方案必須做到資源利用合理、競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng),并經(jīng)過(guò)充分比選論證。
(2)發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)必須控制產(chǎn)能規(guī)模。“十二五”時(shí)期,我國(guó)現(xiàn)代煤化工是處于“商業(yè)示范與有序推廣相結(jié)合的穩(wěn)步發(fā)展階段”?!笆濉毙袠I(yè)發(fā)展的控制目標(biāo)是,甲醇產(chǎn)能5 000萬(wàn)噸;二甲醚產(chǎn)能1 000萬(wàn)噸,煤制烯烴產(chǎn)能400―500萬(wàn)噸,新建4―5套裝置;煤制油產(chǎn)能500―600萬(wàn)噸,新建3―4套裝置;煤制天然氣產(chǎn)能250―300億立方米,新建1―2套裝置;煤制乙二醇產(chǎn)能100萬(wàn)噸左右,新建2―3套裝置。因此,在控制現(xiàn)代煤化工業(yè)整體產(chǎn)能規(guī)模的同時(shí),應(yīng)合理考慮各個(gè)子行業(yè)和子項(xiàng)目的產(chǎn)能規(guī)模問(wèn)題??梢钥紤]采取資源投入額度管理的方式進(jìn)行控制,如以投煤量為基準(zhǔn),每年批準(zhǔn)的主要產(chǎn)品項(xiàng)目的規(guī)??偭啃枰幸粋€(gè)上限,接近上限或超過(guò)上限時(shí),一律停止審批同類項(xiàng)目。同時(shí),應(yīng)該對(duì)煤炭使用中碳、硫以及渣等主要資源制定利用率考核標(biāo)準(zhǔn),以經(jīng)濟(jì)手段促進(jìn)資源利用的同時(shí)也可節(jié)能減排[5]。
(3)堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃,合理布局,統(tǒng)籌資源配置。“十二五”期間,煤炭?jī)粽{(diào)入地區(qū)要嚴(yán)格控制煤化工產(chǎn)業(yè),煤炭?jī)粽{(diào)出地區(qū)要科學(xué)規(guī)劃、有序發(fā)展,做好總量控制。重點(diǎn)布局在煤炭調(diào)出地區(qū),如山西、陜西、內(nèi)蒙古、河南、寧夏、甘肅和貴州等調(diào)出大省。新上的示范項(xiàng)目要與淘汰傳統(tǒng)落后的煤化工產(chǎn)能相結(jié)合,盡可能不增加新的煤炭消費(fèi)量。同時(shí),應(yīng)適應(yīng)區(qū)域水資源平衡,堅(jiān)持“量水而行”的原則。批準(zhǔn)煤化工項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí),應(yīng)規(guī)定其單位產(chǎn)品的最高能耗和水耗,并作為設(shè)計(jì)依據(jù)和裝置開(kāi)工后驗(yàn)收的決定性指標(biāo)。還應(yīng)適應(yīng)市場(chǎng)需求和運(yùn)輸能力平衡。堅(jiān)持“一體化、基地化、大型化、現(xiàn)代化”原則。合理配置煤資源。盡量做到煤化工用煤不與發(fā)電、民用等其他產(chǎn)業(yè)爭(zhēng)奪煤炭資源,盡量利用褐煤、高硫煤等劣質(zhì)煤為原料[6]。
同時(shí),各省區(qū)不應(yīng)各自為政,合理解決資源區(qū)域內(nèi)水、煤、市場(chǎng)資源的沖突,結(jié)合現(xiàn)代煤化工發(fā)展趨勢(shì),前瞻性提出煤、電、化綜合一體化的超大型煤化工產(chǎn)業(yè)群,嚴(yán)格控制新布設(shè)獨(dú)立的大型火電廠,最終解決能源替代產(chǎn)品與基礎(chǔ)化工產(chǎn)品需求,做到資源充分利用、節(jié)能減排,避免因盲目發(fā)展導(dǎo)致區(qū)域性不可逆的生態(tài)環(huán)境破壞。
(4)走園區(qū)化發(fā)展道路,實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益和協(xié)同效益?!笆濉睍r(shí)期,煤化工行業(yè)抑制產(chǎn)能過(guò)剩,實(shí)現(xiàn)集約化發(fā)展,應(yīng)堅(jiān)持走園區(qū)化發(fā)展道路。走園區(qū)化發(fā)展道路是確?,F(xiàn)代煤化工業(yè)健康發(fā)展,解決和防范產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題的有效途徑。以內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾大路煤化工園區(qū)為例,大路煤化工基地是規(guī)劃的重點(diǎn)工業(yè)園區(qū)之一,是按照一體化、基地化、大型化、現(xiàn)代化和集約化的原則及節(jié)能、降耗、循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念開(kāi)發(fā)建設(shè)的新型煤化工產(chǎn)業(yè)基地。規(guī)劃控制面積230平方公里,規(guī)劃建設(shè)面積87平方公里,分為“一區(qū)三基地”。北部20平方公里重點(diǎn)為產(chǎn)學(xué)研基地及金融商務(wù)區(qū)和為企業(yè)配套的生活服務(wù)區(qū),南部35平方公里為煤制油、甲醇、二甲醚和烯烴產(chǎn)業(yè)基地,東部15平方公里為精細(xì)化工及三廢綜合利用產(chǎn)業(yè)基地,西部17平方公里為煤制天然氣及下游深加工產(chǎn)業(yè)基地。大路煤化工園區(qū)計(jì)劃在5年內(nèi)建設(shè)煤制油、天然氣、烯烴、甲醇、二甲醚、乙二醇、尿素合成氨以及煤化工產(chǎn)業(yè)廢棄物綜合利用等產(chǎn)業(yè)鏈,形成年轉(zhuǎn)化原煤1.5億噸的深加工能力,建成年產(chǎn)600萬(wàn)噸煤制油、220萬(wàn)噸烯烴、200億立方米天然氣、100萬(wàn)噸二甲醚、100萬(wàn)噸乙二醇、52萬(wàn)噸尿素、30萬(wàn)噸合成氨,以及后續(xù)產(chǎn)品、副產(chǎn)品深加工項(xiàng)目。由目前園區(qū)建設(shè)及各項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)上看,大路煤化工園區(qū)很好地實(shí)現(xiàn)了規(guī)模效益和協(xié)同效益的結(jié)合。
(5)重視加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,提高技術(shù)引進(jìn)效率?!笆濉逼陂g,我國(guó)煤化工行業(yè)應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化、完善已成功的工程化技術(shù),實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷運(yùn)行。對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行宏觀調(diào)控,對(duì)于同一種比較復(fù)雜的煤化工技術(shù),全國(guó)應(yīng)先引進(jìn)1―2套,進(jìn)行消化吸收和技術(shù)改造后,再?zèng)Q定是否繼續(xù)引進(jìn)。同時(shí)不斷加強(qiáng)下游產(chǎn)品鏈開(kāi)發(fā)。繼續(xù)突破關(guān)鍵共性技術(shù),保持技術(shù)的全球領(lǐng)先性。同時(shí),應(yīng)控制關(guān)鍵技術(shù)的重復(fù)引進(jìn),鼓勵(lì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)的推廣與使用。集中技術(shù)與資金力量,開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù),如經(jīng)濟(jì)可接受的制氫技術(shù),突破煤化工的氫來(lái)源制約,將實(shí)現(xiàn)煤化工中包括碳在內(nèi)的主要元素利用和單位產(chǎn)能倍增,達(dá)到環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的雙贏,實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面的重大突破。
(6)開(kāi)展戰(zhàn)略規(guī)劃環(huán)評(píng),完善環(huán)評(píng)審批監(jiān)督管理機(jī)制?!笆濉逼陂g,煤化工產(chǎn)業(yè)規(guī)劃應(yīng)進(jìn)行戰(zhàn)略環(huán)評(píng),解決規(guī)劃布點(diǎn)、水資源分布與利用、生態(tài)環(huán)境沖突、環(huán)境承載力等問(wèn)題,對(duì)煤炭資源區(qū)劃分不宜發(fā)展、適度發(fā)展、大規(guī)模發(fā)展等三類區(qū)域,明確煤化工發(fā)展方向,避免誤導(dǎo)地方。原則上優(yōu)先在富煤和富水區(qū)域,建設(shè)坑口煤化工基地,延長(zhǎng)煤化工產(chǎn)業(yè)鏈,盡可能延伸到市場(chǎng)終端產(chǎn)品,減輕化學(xué)品運(yùn)輸壓力和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn);在有一定水資源的富煤區(qū)域,量水而行,鼓勵(lì)建設(shè)大型煤制甲醇項(xiàng)目,可采用甲醇管道運(yùn)輸至市場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行深加工;水資源不豐富的富煤區(qū)域,明確不宜發(fā)展煤化工行業(yè)。從政策層面指導(dǎo)地方健康發(fā)展煤化工,確保煤化工發(fā)展不擠占居民、農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,做到可持續(xù)發(fā)展。
同時(shí),進(jìn)一步完善環(huán)評(píng)的審批監(jiān)管機(jī)制?,F(xiàn)執(zhí)行的環(huán)發(fā)函[2004]164號(hào)文,未詳細(xì)明確煤制油、煤制烯烴等相關(guān)煤化工審批權(quán)限,致使目前煤化工行業(yè)的環(huán)評(píng)審批存在漏洞,造成地方加速審批煤化工項(xiàng)目,推高了產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)煤制油、煤制烯烴等缺少工程實(shí)例的技術(shù),應(yīng)嚴(yán)格限制各地盲目發(fā)展。
(7)建立統(tǒng)一的煤化工行業(yè)信息平臺(tái)。在“十二五”期間,我國(guó)應(yīng)加大力度建立完善統(tǒng)一的、專門的、全國(guó)性的煤化工行業(yè)信息平臺(tái),使行業(yè)內(nèi)各企業(yè)及時(shí)掌握各類煤化工行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)能、銷量、庫(kù)存、在建項(xiàng)目、在建產(chǎn)能、擬建項(xiàng)目、擬建產(chǎn)能等多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo),避免投資決策失誤,從而造成重復(fù)建設(shè),加重產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題。
(8)將治理產(chǎn)能過(guò)剩與兼并重組聯(lián)系起來(lái),提高煤化工產(chǎn)業(yè)集中度。“十二五”時(shí)期,應(yīng)推動(dòng)我國(guó)煤化工行業(yè)優(yōu)勢(shì)企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、跨地區(qū)兼并重組、境外并購(gòu)和投資合作,提高產(chǎn)業(yè)集中度。當(dāng)前煤化工行業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)存在的突出問(wèn)題是產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)不合理,產(chǎn)業(yè)集中度不高,企業(yè)小而分散,社會(huì)化、專業(yè)化水平較低,缺乏具有規(guī)模優(yōu)勢(shì)的大企業(yè)集團(tuán)。而產(chǎn)業(yè)集中度低的直接后果是資源配置效率不高,重復(fù)研發(fā)、重復(fù)建設(shè)問(wèn)題嚴(yán)重,技術(shù)裝備水平和企業(yè)管理水平難以提高。落實(shí)和完善各項(xiàng)政策措施,改進(jìn)管理和服務(wù),如兼并重組企業(yè)在稅收、土地、債務(wù)處理和職工安置等方面。同時(shí)應(yīng)建立健全協(xié)調(diào)機(jī)制,堅(jiān)持市場(chǎng)化運(yùn)作,充分尊重企業(yè)意愿,引導(dǎo)和激勵(lì)企業(yè)自愿、自主參與兼并重組[7]。
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關(guān)鍵詞:全員;成本;目標(biāo);管理
一、開(kāi)展全員成本目標(biāo)管理的背景
1. 成本管理多由財(cái)務(wù)部門一手包辦,財(cái)務(wù)預(yù)算與業(yè)務(wù)工作量預(yù)算脫節(jié),預(yù)算“拍腦袋”現(xiàn)象普遍存在。
2.成本管理指標(biāo)浮于表面,沒(méi)有按照生產(chǎn)過(guò)程設(shè)置科學(xué)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系,成本管理的手段停留在行政命令“硬指標(biāo)”上。
3. 成本管理的觸角沒(méi)有延伸到生產(chǎn)過(guò)程的最小單元和每個(gè)崗位,職工身上沒(méi)壓力,缺乏成本控制主動(dòng)性。
華北分公司近幾年勘探開(kāi)發(fā)規(guī)??焖贁U(kuò)大,油氣產(chǎn)量逐年提高,但同時(shí)也面臨百萬(wàn)噸產(chǎn)能建設(shè)投資不斷增加,油氣操作成本逐年增長(zhǎng),效益呈現(xiàn)下滑態(tài)勢(shì)。面對(duì)嚴(yán)峻的經(jīng)營(yíng)形勢(shì),需要轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)管理觀念,推進(jìn)精細(xì)管理,尤其要強(qiáng)化全員參與成本管理,遏制成本快速增長(zhǎng)、提高經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)現(xiàn)降成本、提質(zhì)量、轉(zhuǎn)方式、增效益。
二、全員成本目標(biāo)管理的原則
1、全面管理原則。要堅(jiān)持“橫向到邊、縱向到底”,從油氣勘探、開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)、銷售,所有節(jié)點(diǎn)均納入成本管理范疇。
2、目標(biāo)管理原則。要結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀并分析成本變化趨勢(shì),引導(dǎo)全體員工以成本預(yù)算對(duì)比為主,橫向與平均水平比差距,縱向與自身比進(jìn)步,確定奮斗目標(biāo)。
3、績(jī)效考核原則。建立科學(xué)合理的成本管理指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,把核心評(píng)價(jià)指標(biāo)和主要評(píng)價(jià)指標(biāo)納入年度經(jīng)營(yíng)績(jī)效考核中,加強(qiáng)考核兌現(xiàn)。
三、實(shí)施全員成本目標(biāo)管理的思路
1、成立組織,落實(shí)責(zé)任。
健全的組織機(jī)構(gòu)是企業(yè)推進(jìn)工作的先決條件,分公司成立了以總經(jīng)理為組長(zhǎng),總會(huì)計(jì)師為副組長(zhǎng),各業(yè)務(wù)處室負(fù)責(zé)人為成員的全員成本目標(biāo)管理領(lǐng)導(dǎo)小組,負(fù)責(zé)組織全員成本目標(biāo)管理工作。
2、完善全員成本目標(biāo)管理體系。
(1)健全成本目標(biāo)控制責(zé)任體系,落實(shí)管理責(zé)任
根據(jù)華北分公司業(yè)務(wù)門類和管理層級(jí)分布的實(shí)際情況,按照職責(zé)清晰、責(zé)權(quán)對(duì)等的原則,完善分層級(jí)和分專業(yè)的成本管理責(zé)任體系,防止出現(xiàn)職責(zé)相互交叉,責(zé)任無(wú)法落實(shí)的情況。
(2)建立成本目標(biāo)管理指標(biāo)體系。
分公司層面設(shè)立了“五個(gè)核心指標(biāo)、八個(gè)主要指標(biāo)、十二項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)”作為全員目標(biāo)管理的指標(biāo)體系;各二級(jí)單位按照生產(chǎn)板塊、科研板塊、輔助板塊不同管控內(nèi)容,建立對(duì)應(yīng)的全員成本目標(biāo)管理指標(biāo)體系。
(3)建立成本節(jié)點(diǎn)監(jiān)控體系。
建立分公司、二級(jí)單位、基層隊(duì)、班站四位一體的成本監(jiān)控體系,設(shè)置統(tǒng)一模式、程序及管理措施,建立四級(jí)成本節(jié)點(diǎn)控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。將成本控制和管理活動(dòng)落實(shí)到每個(gè)環(huán)節(jié)、每個(gè)工作日和每個(gè)崗位,有效優(yōu)化成本管理工作流程;實(shí)時(shí)了解各成本節(jié)點(diǎn)控制情況,及時(shí)掌握具體工作量實(shí)施情況、成本發(fā)生情況,對(duì)成本節(jié)點(diǎn)控制情況做出及時(shí)有效的分析;進(jìn)一步明確基層隊(duì)是成本控制的主體,全面推行成本節(jié)點(diǎn)控制模式,形成了“千斤重?fù)?dān)眾人挑”的濃厚氛圍,將成本控制和挖潛的動(dòng)力傳遞到每一個(gè)操作點(diǎn)、責(zé)任人。
(4)開(kāi)展“對(duì)標(biāo)、追標(biāo)、創(chuàng)標(biāo)”工作。
分級(jí)建立“對(duì)標(biāo)、追標(biāo)、創(chuàng)標(biāo)”平臺(tái),統(tǒng)一 “對(duì)標(biāo)”口徑,及時(shí)、動(dòng)態(tài)公布各項(xiàng)成本管理指標(biāo)的排名情況,排名規(guī)則既考慮絕對(duì)水平,也考慮進(jìn)步情況,發(fā)揮和體現(xiàn)“對(duì)標(biāo)”的正向激勵(lì)作用。通過(guò)對(duì)標(biāo)平臺(tái),讓各單位明確自己努力的方向,激發(fā)先進(jìn)單位繼續(xù)努力、落后單位追趕先進(jìn),不斷創(chuàng)造出新的先進(jìn)成本控制標(biāo)準(zhǔn),全面提升成本目標(biāo)管理水平。
3、完善成本管理激勵(lì)約束機(jī)制,全面調(diào)動(dòng)全員成本管理積極性。
通過(guò)對(duì)各單位核心指標(biāo)、主要成本指標(biāo)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及管理指標(biāo)考核情況進(jìn)行綜合排名。促使后進(jìn)單位在對(duì)標(biāo)中找出差距,剖析原因,在追標(biāo)中改善管理現(xiàn)狀;先進(jìn)單位通過(guò)總結(jié)經(jīng)驗(yàn),形成典型做法。形成“四比”氛圍,比成本預(yù)算符合率、比成本節(jié)點(diǎn)覆蓋率、比成本分析深化率、比管控措施落實(shí)率。
四、近年來(lái)成本管理工作取得的成效
1、初步完成分公司全員成本目標(biāo)管理體系建設(shè)。
結(jié)合各單位、部門職責(zé)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)實(shí)際以及試點(diǎn)單位運(yùn)行情況,以系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)精細(xì)管理為切入點(diǎn),全面推進(jìn)全員成本目標(biāo)管理工作,初步完成系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)管理體系的建設(shè)工作。分公司層面建立了13個(gè)管理系統(tǒng),一級(jí)節(jié)點(diǎn)48個(gè),二級(jí)節(jié)點(diǎn)132個(gè),三級(jí)節(jié)點(diǎn)366個(gè),涵蓋了分公司主要管理環(huán)節(jié)。
2. 做實(shí)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)管理,深入挖掘成本壓縮空間。
在成本管理體系運(yùn)行過(guò)程中,細(xì)化梳理各過(guò)程、各層級(jí)成本,著重井下作業(yè)、燃料、電力、藥劑、注水、運(yùn)輸、租賃等過(guò)程的成本分析。主要是結(jié)合系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)置,從成本節(jié)點(diǎn)的各個(gè)管控環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)化分析,在動(dòng)力結(jié)構(gòu)、藥劑配方、工藝應(yīng)用結(jié)構(gòu)、作業(yè)結(jié)構(gòu)、作業(yè)材料結(jié)構(gòu)、注水制度、低效井生產(chǎn)制度等方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,挖掘成本降低空間,合理利用現(xiàn)有資源。截止2012年,累計(jì)實(shí)現(xiàn)降本1175.76萬(wàn)元。
3.涌現(xiàn)出一批成本管控先進(jìn)做法,以點(diǎn)帶面促進(jìn)分公司整體管理水平提高。
(1)非生產(chǎn)性開(kāi)支“五嚴(yán)五抓”管理法。
嚴(yán)制度、抓標(biāo)準(zhǔn),健全管理制度,硬化支出約束
嚴(yán)指標(biāo)、抓預(yù)算,強(qiáng)化預(yù)算管理,嚴(yán)控非生產(chǎn)性費(fèi)用
嚴(yán)執(zhí)行、抓過(guò)程,多種措施結(jié)合,實(shí)現(xiàn)非生產(chǎn)性費(fèi)用過(guò)程控制。
嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)、抓點(diǎn)控,對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)和控制措施,強(qiáng)化過(guò)程管理
嚴(yán)考核,抓評(píng)價(jià),落實(shí)預(yù)算考核,兌現(xiàn)預(yù)算超支獎(jiǎng)懲
通過(guò)落實(shí)“五嚴(yán)、五抓”管理法,非生產(chǎn)性支出緩慢增加,占收入比例保持在2%以下,且人均非生產(chǎn)性費(fèi)用增長(zhǎng)比例逐年下降,控制在10%以內(nèi)。通過(guò)修舊利廢、強(qiáng)化車輛使用費(fèi)管理、無(wú)紙化辦公等措施,嚴(yán)控人均非生產(chǎn)性費(fèi)用增長(zhǎng)幅度,實(shí)現(xiàn)節(jié)約142萬(wàn)元。
(2)采氣廠甲醇“全過(guò)程”管理辦法 。
針對(duì)甲醇消耗量日益增大現(xiàn)狀,采氣廠通過(guò)對(duì)甲醇使用過(guò)程進(jìn)行深入剖析,總結(jié)出“全過(guò)程管理法”。
根據(jù)甲醇流通的全過(guò)程,劃分為“購(gòu)入―派送―拉運(yùn)―接收―加注―回收凈化”六個(gè)環(huán)節(jié),均制定了相應(yīng)的管理辦法和措施。
峰谷價(jià)差、降低甲醇購(gòu)入成本;庫(kù)存上報(bào)、合理安排甲醇派送;跟車管理、加強(qiáng)拉運(yùn)環(huán)節(jié)監(jiān)管;優(yōu)化考核、確保數(shù)據(jù)真實(shí);多措并舉、提升單井注入效率;工藝優(yōu)化、提高甲醇回收率。通過(guò)甲醇全過(guò)程管理,減少甲醇消耗,實(shí)現(xiàn)降本124萬(wàn)元。
(3)紅河油田“四優(yōu)化三加強(qiáng)”井下作業(yè)管理模式。
紅河油田是典型的“三低”油田,針對(duì)單井產(chǎn)液量低、井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管桿偏磨嚴(yán)重、延9層腐蝕結(jié)垢并存,再加上工藝配套技術(shù)不成熟,造成油井免修期短,維護(hù)作業(yè)工作量大的突出問(wèn)題,不僅嚴(yán)重制約了采油廠油田開(kāi)發(fā)管理水平的提高,而且給成本控制與管理帶來(lái)了巨大壓力。針對(duì)油井維護(hù)作業(yè)居高不下的突出問(wèn)題, 2010年以來(lái),紅河采油廠以延長(zhǎng)檢泵周期為目標(biāo),在系統(tǒng)分析油井倒井關(guān)鍵因素的基礎(chǔ)上,創(chuàng)建了“四優(yōu)化三加強(qiáng)”井下作業(yè)管理模式。主要做法為:優(yōu)化井下作業(yè)管理,建立完善項(xiàng)目管理運(yùn)行機(jī)制;優(yōu)化作業(yè)設(shè)計(jì)管理,從源頭上消除和減少油井故障隱患;優(yōu)化工藝技術(shù)配套,大力推廣應(yīng)用新技術(shù);優(yōu)化油藏動(dòng)態(tài)分析與管理,改善油井生產(chǎn)狀況;加強(qiáng)作業(yè)監(jiān)督管理,努力提高作業(yè)施工質(zhì)量;加強(qiáng)油水井基礎(chǔ)管理,大幅度減少了油井躺井;加強(qiáng)作業(yè)隊(duì)伍管理,建立綜合考評(píng)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)淘汰機(jī)制。
通過(guò)創(chuàng)新管理模式,探索創(chuàng)建分因素控制管理模式,采取針對(duì)性的技術(shù)配套和管理措施,努力提高維護(hù)作業(yè)施工質(zhì)量和油井管理水平,有效減少了油井倒井和無(wú)效低效維護(hù)作業(yè),延長(zhǎng)了檢泵周期,提高了油田開(kāi)發(fā)管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。目前紅河油田平均檢泵周期425天。
(4)全員參與改善經(jīng)營(yíng)管理建議活動(dòng),“小投入大節(jié)約”取得明顯效果。
分公司上下樹(shù)立起“所有成本都可控,成本人人都能控”的思想,將全員成本管理落實(shí)到每一項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)、每一個(gè)工作崗位、每一個(gè)流程環(huán)節(jié),所有員工都積極參與其中、獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策,從成本控制源頭著手,逐步加強(qiáng)成本管理。
結(jié)合精細(xì)化成本管理,開(kāi)展深入廣大基層員工層面的合理化建議活動(dòng),從成本控制和現(xiàn)場(chǎng)操作的源頭,即現(xiàn)場(chǎng)管理人員和操作人員深入挖掘成本控制合理化建議,體現(xiàn)群策群力,體現(xiàn)全員成本目標(biāo)管理。如:?jiǎn)尉M(jìn)水套爐平板法更換為截止閥,采納后降低了閥門損耗量;井下節(jié)流器井等油管不暢通氣井運(yùn)用套采泡排進(jìn)行排液,采納后解決了此類氣井因積液減產(chǎn)的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效;利用油井伴生氣加熱鍋爐同時(shí)利用廢棄油罐用作儲(chǔ)煤罐,降低了煤炭消耗量等。發(fā)揮廣大員工的積極性和創(chuàng)造性,實(shí)現(xiàn)了單位和個(gè)人雙贏的良性循環(huán)。2012年接收改善經(jīng)營(yíng)管理建議200余項(xiàng),評(píng)審立項(xiàng)49項(xiàng),完成25項(xiàng),取得經(jīng)濟(jì)效益166.85萬(wàn)元。
全員成本目標(biāo)管理是一個(gè)長(zhǎng)期的、不斷深入的過(guò)程,不是短期行為,更不是搞運(yùn)動(dòng)。要把全員成本目標(biāo)管理與“比學(xué)趕幫超”、“勞動(dòng)競(jìng)賽”等活動(dòng)結(jié)合起來(lái),以構(gòu)建完善的成本管理機(jī)制為方向,以“建標(biāo)、對(duì)標(biāo)、追標(biāo)、創(chuàng)標(biāo)”為抓手,確保這項(xiàng)工作常態(tài)化,通過(guò)不斷的總結(jié)提升,促進(jìn)成本管理水平持續(xù)提高。(作者單位:中國(guó)石油化工股份有限公司華北分公司財(cái)務(wù)處)
參考文獻(xiàn):
[1]《持續(xù)推進(jìn)全員成本目標(biāo)管理實(shí)施方案(征求意見(jiàn)稿)》-中石化財(cái)務(wù)工作會(huì)討論資料
[2]《搞好全員目標(biāo)成本管理應(yīng)注意的問(wèn)題》-盧輝生《中國(guó)煤炭》2001年12期