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观察:煤化工产业7000亿市场大门悄启?

未知 2019-07-25 10:53

  近日据报道,伊泰股份总经理葛耀勇透露,国家发改委等有关部门目前正在审批内蒙古伊泰集团投资建设的200万吨煤制油项目,预计将很快获得审批。不仅如此,据了解,内蒙古、新疆等多个省区的新型煤化工项目(指煤制油和煤制天然气等)正在等待国家发改委和国家能源局的评审,业内人士估计待审批金额可能达到7000亿元。不经意间,一个投资近万亿元的市场大门正悄然开启,这可算是一件大好事,但这样一件大好事却没有迎来业界的欢呼,反而是一片质疑与否定。

  业内人士指出目前我们的煤化工产业极度依赖政策补贴、高耗水、技术不成熟、短期仍难实现商业化。与此同时,新型煤化工项目由于耗水严重,导致原本多煤少水的西部面临更严重的水危机,而位于西部煤电基地的众多煤化工企业,将寻找水源的目光盯住了黄河,这又会带来巨大的环境压力。这一质疑不无道理,这种无规划的追求短期利益的创收方式是不是该停一停呢?

什么是煤化工

  煤化工是指以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。主要包括煤的气化、液化、干馏,以及焦油加工和电石乙炔化工等。

  煤的气化在煤化工中占有重要地位,用于生产各种气体燃料,是洁净的能源,有利于提高人民生活水平和环境保护;煤气化生产的合成气是合成液体燃料、化工原料等多种产品的原料。

  煤直接液化,即煤高压加氢液化,可以生产人造石油和化学产品。在石油短缺时,煤的液化产品将替代目前的天然石油。

  煤的干馏是指煤在隔绝空气条件下加热、分解,生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。

  在煤化工可利用的生产技术中,炼焦是应用最早的工艺,并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。

  煤化工装备种类较多,主要分为动、静两大类。其中,加氢反应器、气化炉、还原炉、换热器、盛运容器等压力容器和管道、阀门等属于静装备,泵、风机、压缩机、空分装备等属于动装备。气化炉是煤化工最为关键的装备,大部分煤化工项目都需要经历煤炭经气化炉转换为合成气这一环节。空分装备也是煤化工的关键装备之一,煤气化及煤液化均需使用大量的高纯度氧气,均具有较高的技术壁垒。

煤化工发展历史

  中国是使用煤最早的国家之一,早在公元前就用煤冶炼铜矿石、烧陶瓷,至明代已用焦炭冶铁。但煤作为化学工业的原料加以利用并逐步形成工业体系,则是在近代工业革命之后。

  18世纪中叶由于工业革命的进展,英国对炼铁用焦炭的需要量大幅度地增加,炼焦炉应运而生。

  1792年,苏格兰人W.默多克用铁甑干馏烟煤,并将所得煤气用于家庭照明。

  1812年,这种干馏煤气首先用于伦敦街道照明,随后世界一些主要城市也相继采用。

  1816年,美国巴尔的摩市建立了煤干馏工厂生产煤气。从此,铁甑干馏煤的工业就逐步得到发展。

  1840年,法国用焦炭制取发生炉煤气,用于炼铁。

  1875年,美国生产增热水煤气用作城市煤气。

  1850~1860年,法国及欧洲其他国家相继建立了炼焦厂。这时的炼焦炉已开始采用由耐火材料砌成的长方形双侧加热的干馏室。室的每端有封闭铁门,在推焦时可以开启,这种炉就是现代炼焦炉的雏形。焦炭虽是炼焦的主要目的产物,炼焦化学品的回收,也引起人们的重视。

  19世纪70年代德国成功地建成了有化学品回收装置的焦炉,由煤焦油中提取了大量的芳烃,作为医药、农药、染料等工业的原料。这时完整的煤化工体系已经形成。

  第一次世界大战期间,钢铁工业高速发展,同时作为火炸药原料的氨、苯及甲苯也很急需,这促使炼焦工业进一步发展,并形成炼焦副产化学品的回收和利用工业。1925年,中国在石家庄建成了第一座焦化厂,满足了汉冶萍炼铁厂对焦炭的需要。

  1920~1930年间,煤低温干馏的研究得到重视并较快发展,所得半焦可作民用无烟燃料,低温干馏焦油则进一步加工成液体燃料。1934年,在中国上海建成拥有直立式干馏炉和增热水煤气炉的煤气厂,生产城市煤气。

  第二次世界大战前夕及大战期间,纳粹德国为了发动和维持战争,大规模开展由煤制取液体燃料的研究工作,加速发展液体燃料的工业生产,煤化工取得了全面而迅速的发展。

  第二次世界大战后,由于大量廉价石油和天然气的开采,除炼焦工业随钢铁工业的发展而不断发展外,工业上大规模由煤制取液体燃料的生产暂时中止,不少工业化国家用天然气代替了民用煤气,以石油和天然气为原料的石油化工飞速发展,致使以煤为基础的乙炔化学工业的地位大大降低,煤化工产业也进入了萧条时期。

  1973年中东战争以及随之而来的石油大幅度涨价,使由煤生产液体燃料及化学品的方法又重新受到重视。欧美等国对此又进行了开发研究工作,并取得了进展。如在煤直接液化的方法中发展了氢煤法、供氢溶剂法(EDS)和溶剂精炼煤法(SRC)等;在煤间接液化法中发展了SASOL法,将煤气化制得合成气,再经合成制取发动机燃料;亦可将合成甲醇再转化生产优质汽油,或直接作为燃料甲醇使用。

  近几年由于化石资源的不断消耗、世界政治经济的不稳定因素的影响,各个国家都在寻找替代的能源来解决石油危机。据1984年世界化石燃料探明的可采储量,煤约占74%,而石油约12%、天然气约10%。

  从资源角度看,煤将是潜在的化工主要原料,煤化工将得到进一步的发展。

世界煤化工产业发展现状

  作为一个能源消耗大国,美国石油对外依存度一度超过50%,有发展煤化工的迫切愿望。从资源层面来说美国的煤炭资源量占全球总量的25%,如果需要,美国还可以就近从煤炭出口大国澳大利亚获得比其他国家更便宜的进口煤炭。其次美国水资源丰富,人均水资源量接近12000立方米,是中国的5.7倍,是世界平均水平的1.6倍。美国地域辽阔,发展煤化工条件便利。从技术层面来说康菲石油、GE能源等公司还掌握了世界先进的煤气化技术,再加上其装备制造业和自动化控制水平国际领先,发展煤化工具有坚实的技术基础。从政策层面看,上世纪70年代的石油危机使美国政府决心实施能源多元化战略,并颁布法令,鼓励发展甲醇、煤气化等有益于国家能源独立的各项工程。至今,美国能源部每年还专门拨款2.5亿美元,支持煤气化相关技术及碳捕集技术研究。

  尽管在发展煤化工产业方面,能源大国美国拥有很多的优势,但是煤化工技术至今还未能得到大力的发展。究其原因,首先环保成本非常高,高昂的排碳费用和近乎苛刻的环保法规,依然令投资者对煤化工项目望而却步;其次除煤炭外,美国的天然气、石油、煤层气、油砂、页岩气等资源同样很丰富,同时美国强大的对外扩张能力使其国内油气采/储比很低,这使其能源安全很有保证。

  除过美国之外,德国拥有世界上新液化工艺最具有代表性的煤直接液化工艺技术,但现今还没有实现工业应用。日本的煤化工工程主要是为了出口,上马项目数量也有限,基本为提高电力效率所考虑。

世界典型煤化工工艺

  1. 俄罗斯煤加氢液化工艺

  俄罗斯煤加氢液化工艺:工艺特点:一是采用了自行开发的瞬间涡流仓煤粉干燥技术,使煤发生热粉碎和气孔破裂,水分在很短的时间内降到1.5%~2%,并使煤的比表面积增加了数倍,有利于改善反应活性。该技术主要适用于对含内在水分较高的褐煤进行干燥。二是采用了先进高效的钼催化剂,即钼酸铵和三氧化二钼。催化剂添加量为0.02%~0.05%,而且这种催化剂中的钼可以回收85%~95%。三是针对高活性褐煤,液化压力低,可降低建厂投资和运行费用,设备制造难度小。由于采用了钼催化剂,俄罗斯高活性褐煤的液化反应压力可降低到6兆帕~10兆帕,减少投资和动力消耗,降低成本,提高可靠性和安全性。

  2. 德国煤液化新工艺

  德国煤液化新工艺:1981年,德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进,建成日处理煤200吨的半工业试验装置,操作压力由原来的70兆帕降至30兆帕,反应温度450摄氏度~480摄氏度;固液分离改过滤、离心为真空闪蒸方法,将难以加氢的沥青烯留在残渣中气化制氢,轻油和中油产率可达50%。

  工艺特点:把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接液化串联在一套高压系统中,避免了分立流程物料降温降压又升温升压带来的能量损失,并在固定床催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化,使碳的损失量降到最小。投资可节约20%左右,并提高了能量效率。

  3. 日本NEDOL工艺

  日本NEDOL工艺由煤前处理单元、液化反应单元、液化油蒸馏单元及溶剂加氢单元等4个主要单元组成。工艺特点:反应压力较低,只有17兆帕~19兆帕,反应温度为430摄氏度~465摄氏度;催化剂采用合成硫化铁或天然硫铁矿;固液分离采用减压蒸馏的方法;配煤浆用的循环溶剂单独加氢,以提高溶剂的供氢能力;液化油含有较多的杂原子,还须加氢提质才能获得合格产品。

  4. 美国HTI工艺

  美国HTI工艺是在两段催化液化法和H-COAL工艺基础上发展起来的,采用近十年来开发的悬浮床反应器和HTI拥有专利的铁基催化剂。工艺特点:反应条件比较缓和,反应温度420摄氏度~450摄氏度,反应压力17兆帕;采用特殊的液体循环沸腾床反应器,达到全返混反应器模式;催化剂是采用HTI专利技术制备的铁系胶状高活性催化剂,用量少;在高温分离器后面串联有在线加氢固定床反应器,对液化油进行加氢精制;固液分离采用临界溶剂萃取的方法,从液化残渣中最大限度回收重质油,从而大幅度提高了液化油回收率。

国内煤化工技术现状

  2008年9月,国家发改委发布《关于加强煤制油项目管理有关问题的通知》,明确规定,除了神华集团的两大煤制油项目外,一律暂停其他煤制油项目的审批。2009 年5 月18日,国务院办公厅发布《石化产业调整和振兴规划》,提到重点抓好上述五类示范工程,探索煤炭高效清洁转化和石化原料多元化发展的新途径,原则上不再安排新的煤化工试点项目。

  今年6月,国家能源局能源节约和科技装备司司长李冶对外透露,国家发改委收到的各地正式上报的大型煤化工项目有104个,投资额已经高达2万亿元,这些项目都计划在这十二五期间开工建设。种种迹象显示,煤化工新建项目审批沉寂了3年之后,有望重新启动。据了解,目前发改委、能源局正在对煤制油等新型煤化工项目进行评审论证,审批金额可能达到7000亿元。

  就在各界期待万亿元的投资大门开启之际,我们却发现煤化工产业要走上商业化道路依然步履维艰。

  首先,目前在建的示范煤化工产业依然面临着极度依赖政策补贴、技术不成熟等多重困局。煤炭直接液化的成本偏高,体现在设备方面,都是从国外引进的,但是引用的过程中,很多装置都是第一次使用,要进行技艺改进就需要更多的成本。

  其次,我国的资源特点不利于煤化工行业的发展,多煤的地方缺水,多水的地方缺煤,除了云南地区,我国主要煤产地大多缺乏水资源,这对煤化工企业来说是致命的缺陷,因为多数煤化工装置的水需求量巨大。

  第三,多数煤化工企业对于环境影响较大,这与我国大力推行环境保护的现状存在冲突。业内人士指出,环境保护问题对煤化工产业的可持续发展存在重大挑战。

  第四,当前我国煤化工行业已出现投资过剩的迹象,当前越来越多的公司涉足煤化工项目,煤化工产业呈无序发展状态。

  此外,目前煤化工技术相对不成熟、投入大、见效周期较长等原因,也成为行业发展受到限制的重要因素。

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