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煤化工精细化之路该怎么走?
编辑:  来源:国家煤化工网   发表时间:2016-11-3 15:20:56  点击:437

即使是正在快速发展的现代煤化工也在最近迎来隆冬,步入了经营困境,投资和盈利能力都大幅下降。而破局之道,就是要坚持精细化发展,延长产业链,提高产品附加值。这已成为业内共识。但精细化之路到底该怎么走?应该向哪些方向发展?还存在哪些制约因素?中国化工报记者连日来进行了相关采访。

希翼:延伸产业链

“煤炭作为中国主要一次能源的地位还将长期保持。虽然当前油价低位运行,但煤价也同样便宜,煤化工发展仍有较大机遇,关键是要选择好的产品和工艺。”中国工程院院士、清华大学教授金涌表示,煤化工的出路和希翼在于发展化工产品,特别是向高端产品延伸,而不是做液体或气体燃料。即使现代煤化工能生产“三苯三烯”,但也不一定有好的经济效益,必须向差异化、个性化、高端化发展,通过深度加工提高产品附加值。

金涌表示,煤化工可以考虑开发特种蜡、α-烯烃、润滑油、精酚,乙烯可延伸生产双峰聚乙烯、茂金属催化乙烯、超高分子量聚乙烯、尼龙66、溴化丁基橡胶等;苯可延伸制造尼龙6;二甲苯可加工为PTAPET等聚酯产品;甲醇可深加工制DMM3-5(聚甲氧基二甲醚),来作为汽柴油添加组分等。

中国石油和化学工业联合会副秘书长胡迁林认为,目前已建成和在建的现代煤化工项目大多停留在煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇等产品上。以煤制烯烃为例,乙烯、丙烯后加工项目同质化现象十分严重,大多数聚乙烯、聚丙烯都集中在少数通用料品牌上,高端品牌、专用料品牌项目很少。如果不从高端化、差异化上解决产品同质化问题,行业很快就会出现产能过剩、过分竞争的混乱状态。

中国化工学会副理事长兼秘书长杨元一告诉中国化工报记者,精细化既能解决传统煤化工产品雷同、竞争力差、产能过剩的问题,又能提高能源转换效率和资源综合利用水平。“十三五”期间,中国煤化工将重点实现从传统煤化工向现代煤化工、精细煤化工的升级。

中国神华能源股份有限bwin必赢亚洲平台副总裁张继明,陕西延长石油集团董事长贺久长,中科院大连化学物理研究所所长助理、科技处处长蔡睿等也都认为,要想保证煤化工在石油价格市场变化的竞争中保持优势,精细化、高端化、差异化是大势所趋。在整个煤化工产业链中,越往后端的精细化产品所受到的市场冲击会越小。

张继明说:“现代煤化工的很多产品特性是优于石油化工生产路线的。以煤制烯烃为例,煤化工生产的乙烯、丙烯单体的杂质含量优于石油裂解产品。而煤直接液化则更适合生产高级树脂、特种油品、高档润滑油、高端石蜡、高级碳素材料等精细化工产品。”

在延伸产业链方面,胡迁林建议,煤经甲醇制烯烃要多开发新牌号聚烯烃树脂,如与α-烯烃共聚的聚乙烯、ULDPE、丙丁共聚PP、融熔PP、高结晶度PP等;在高温费托合成生产柴油的同时,开发高碳α-烯烃、超硬蜡、高碳醇、橡胶填充料、PAO、润滑油基础油等石化行业难以获得的高附加值精细化工产品和专用化学品;煤制乙二醇在合成聚酯的同时,开发煤经草酸二甲酯、碳酸二甲酯制聚乙醇酸、聚碳等技术路线;煤焦油深加工开发甲基酚及下游精细化产品、邻苯酚、间甲基苯酚、对甲基苯酚、26-二甲基苯酚、235-三甲基苯酚、246-三甲基苯酚、236-三甲基苯酚等精细化中间体。

据了解,神华集团就正在开展精细化产品开发应用,调整煤直接液化产品结构,开发特种油品、中高档润滑油、高级碳素材料、高等级蜡产品等,规划建设高端煤制聚烯烃精细化产品基地,从而提升产品的经济价值。

对策:全周期统筹

所谓煤化工精细化就仅仅是延长产业链、发展下游产品吗?专家表示其实不然。“精细化发展是广义概念,指的不仅是产品的精细化,还有开发精细化工产品、高端化学品、化工新材料等的下游深加工,而且要从煤化工产业全生命周期统筹考虑,在产业布局、工艺优化、技术创新、过程控制等方面也要实现精细化、高端化。”杨元一这样告诉中国化工报记者。

中国工程院院士谢克昌说,精细化发展包括煤继续转化成能源和高质的化学品两个方面。中国能源结构应该是清洁、低碳、安全、高效,要想减少能源总量消耗,必须逐步提高能源利用效率。煤化工多联产就是很好的途径,在将煤转化成燃料的同时,还能有化学品产出。

中国神华煤制油化工有限bwin必赢亚洲平台董事长张传江认为,煤化工精细化发展与发展精细化工产品不同,精细化还要体现在区域规划布局、技术路线设计、产品开发销售、安全环保等多个方面,是发展方式转变和管理理念及水平的提高。

张传江表示,以神华自身为例,在围绕煤制油、煤制烯烃等开发高附加值下游产品的同时,神华还坚持区域布局精细化、技术路线设计精细化、产品销售精细化。

其中,区域布局精细化可使各业务板块、煤化工各个项目之间相互协同,形成产业集群,实现原料互动、产品互补;技术路线设计精细化则注重各项技术、产业间的相互融合互补,实现差异化、高端化、清洁化、智能化发展,构建效益显著、技术领先、管理先进、本质安全、环保过关的现代煤制油化工产业体系。

张传江进一步说,要实现煤化工精细化,就要进行差异化布局,重点开发特种煤基油品、高附加值烯烃衍生物、聚烯烃下游产品。同时还要通过示范技术完善、先进技术试点、基础技术研发,真正将煤制油化工产业打造成低碳高效、环保安全的新型产业。

延长石油集团则结合自身拥有煤油气多种资源的独特优势和多产业耦合发展的基础条件,将多种资源和装置优化配置,打造原料多元化、技术集成化、产品高端化的化工产业链。陕西延长中煤榆林能源化工有限bwin必赢亚洲平台总经理李伟先容,该bwin必赢亚洲平台煤制烯烃项目以煤油气为原料资源综合利用,确定了最优的原料配比方案,创新地实现碳氢互补,通过煤化工、石油化工、天然气化工相结合,达到1+1+1>3的效果。项目每年增产甲醇30万吨,甲醇完全成本不到1300元,且能源转化效率提高16.88%,碳资源利用率提高17.71%,单位产品综合能耗下降15.5%,年至少节水1080万吨、减排二氧化碳282万吨。

大家正向精细煤化工产业转型升级,目前的抓手是实现MTO副产碳四综合高效利用最大化。”中煤陕西榆林能源化工有限bwin必赢亚洲平台总经理助理周永涛先容说,bwin必赢亚洲平台根据自身情况,确定了MTBE(甲基叔丁基醚)/1-丁烯+烯烃转换(OCU)组合工艺技术方案,将利用混合碳四生产MTBE、丁烯-1和聚合级丙烯,年增产丙烯7万吨,使烯烃单耗有所降低,还有效解决了共聚单体丁烯-1的来源问题,创效1.5亿元。

被称为榆能化“姊妹篇”的延长石油延安能源化工有限bwin必赢亚洲平台煤油气资源综合利用项目正在紧锣密鼓建设中。该项目除聚烯烃产品外,还增加了乙丙橡胶、丁醇、2-PH2-丙基庚醇)等。此外,延长石油10万吨/年煤经甲醇制乙醇示范项目即将建成试车;同时还谋划煤制乙二醇、PX、聚酯以及开发焦油深加工高端化学品等项目。

胡迁林认为,煤化工精细化发展,意味着煤化工企业要更加深入化工行业。煤化工企业应在下游产品设计和应用上积极尝试走高端化、差异化和特色化道路,避免同质化竞争,同时高度重视资源、安全、环保等新政对产业的影响,系统性推行环保新技术,解决煤化工发展水资源和废水排放技术瓶颈,加快煤化工产业的示范和升级,促进产业健康发展。

瓶颈:技术待突破

目前煤化工产品开发仍偏重于一次能源转化,下游产品开发还远未达到石油化工行业的水平,大量精细化工产品和化工新材料仍然依赖进口,成为煤化工经济效益不强、遇到油价波动就“感冒”的主要原因。比如从2015年我国主要短缺产品自给率来看,PX自给率52%、聚酰胺工程塑料41%、高端聚烯烃38%、乙二醇33.1%,而聚碳酸酯和碳纤维自给率分别仅27%29%,一些高端聚合物(包括聚合单体)、高端聚酯、高性能纤维、专用化学品等煤基化学品缺乏核心生产技术。

“煤化工精细化是发展势趋,但企业真正要参与其中也还面临一些实际困难。煤化工产业受限于水资源制约,环保排放压力大;技术装备也是制约瓶颈,行业标准体系尚未健全,这些都是发展煤化工精细化的难题。”胡迁林坦言,国内煤化工企业大多缺乏化工领域的技术积累,迫切需要相关生产技术的支撑。同时,企业对煤化工精细化发展催生的一批煤基化学品也是一个相对陌生的市场。此外,煤基化学品大多没有相应的产品标准,这些都是煤化工精细化发展需关注的问题。

“煤化工精细化发展对煤气化技术带来了挑战。”华东理工大学教授陈雪莉说,煤气化大型化是趋势和方向,拓展原料适应性是内在要求和保障,实现近零排放是不断追求的目标和必然要求。大型化可以大幅降低投资,通过高效率节能降耗,但也存在极端条件下怎么实现过程强化、复杂反应物分离等技术难题,需要不断攻关完善。

在这方面也有企业在进行突破攻关。“大家自主研发的煤提取煤焦油与制合成气一体化(CCSI)技术获重大突破,万吨级工业试验装置刚刚实现144小时连续平稳运行,煤焦油产率达16.23%。”陕西延长石油集团bwin必赢亚洲平台煤化工首席专家、碳氢中心主任李大鹏告诉中国化工报记者,在提取焦油的同时,产生的粗合成气还可用来发电,与绿色发电技术集成耦合,形成煤炭清洁高效转化—煤焦油深加工—绿色发电一体化的新型煤电油化多联产模式。

“煤炭可以看作具有3D空间的天然高分子材料。煤化工除气化深加工外,以煤焦油、煤沥青为主开发高附加值的功能碳材料也是很好的出路,通过‘分子剪裁’技术,利用碳原子沉淀状态多样化合成不同的材料。但煤的组成非常复杂,要把组成和结构复杂的做成碳材料并不是容易的事。”大连理工大学能源研究院副院长邱介山告诉记者,该院依托自主开发的煤沥青基碳纤维技术,正与香港某企业合作在张家港开展300/年煤焦油处理量工业试验装置,生产30吨沥青基碳纤维,预计年底建成运行。

随着碳税和碳排放交易时代的到来,碳减排迫在眉睫。“世界上还没有一条比较理想的二氧化碳化学封存利用技术路线,二氧化碳转化成甲醇的路线也是不合理的。”山东大学教授朱维群说,煤化工生产过程排放大量的CO2,再去捕集、封存、利用往往得不偿失。因此在生产中尽可能地将CO2封存在产品中,在生产过程中不排放CO2,实际上这也是最好的CO2封存利用。

朱维群建议将一部分氢气与伴生的氮气反应成氨,氨与二氧化碳在一定工艺过程条件下得到二氧化碳含量最高的稳定固体产品三嗪醇,剩余的氢气再去发电。生产一吨三嗪醇产品需要消耗1吨二氧化碳。三嗪醇可以进一步合成三嗪胺、三嗪醇树脂、三嗪醇交联剂、三嗪醇氯化产品等。比如年产30万吨合成氨、52万吨尿素装置,就可以建立年产66万吨的三嗪醇装置,每年减少排放CO216万吨。

“我国在煤化工相关领域已取得了令人瞩目的成绩,一些技术走在世界前列,但仍有较大发展空间。煤化工比以往任何时候更需要科技创新。”蔡睿说,大连化物所正在围绕新一代煤制化学品开展技术攻关,开发煤制化学品高效催化剂研发、放大与工业制备,突破甲醇制烯烃第三代技术(DMTO-III)、甲醇制丙烯(DMTP)、甲醇经二甲醚羰基化制乙醇、甲醇(甲苯)制PX联产烯烃、甲醇与石脑油耦合制烯烃、合成气制高碳伯醇、煤制聚甲氧基二甲醚等技术,探索合成气一步法制烯烃、乙醇等技术。

9月中旬,陕西煤业化工集团开发的低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM-SP)工业试验项目通过科技成果鉴定,这套2万吨/年低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术工业试验装置可使能源转换效率达到80.97%,焦油产率17.11%

8月初,西北化工研究院研发的煤油共气化四通道喷嘴制合成气工艺技术,在延长中煤榆林能源化工有限bwin必赢亚洲平台一次投料试车成功,合成气有效成分提高5个百分点,氧耗下降7%,能效利用率提高6%以上。

虽然我国煤化工技术不断获得重大突破,在煤气化、煤液化、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、合成气制乙二醇、合成气制乙醇等技术都有很大发展,但当前现代煤化工技术大部分还处于示范和升级阶段,主要工艺还有提升和优化的空间。

观点:没有精细化就没有高端化

陕西省决策咨询委员会委员胡海峰:“十二五”期间,陕西现代煤化工获得了长足发展,特别是甲醇、乙烯、丙烯等基础化工原料从无到有并大幅增长,填补了多年来基础化工薄弱的空白。但陕西化学工业在全国占比偏小,尤其是精细化工和化工新材料非常薄弱。煤制烯烃产能虽为全国第一,但产品均为普通的聚乙烯、聚丙烯,而高分子量、高强度、高韧性以及特殊用途的专用聚烯烃严重缺乏,主要依赖进口,产品结构不尽合理。今后应加快补齐这个短板,向高端化工拓展,向下游精细化工延伸。围绕市场紧缺的新产品,以及汽车、纺织、装备制造、电子信息、航空航天等优势产业,进一步延伸产业链,大力发展附加值高的精细化工和化工新材料,实现差异化发展,避免同质化竞争,快步迈向中高端,增强抗风险能力。

陕西省化工学会常务副理事长兼秘书长殷曰勤:陕西拥有煤炭、石油、天然气、盐岩多种资源的独特优势,经过多年快速发展,基本形成了完整的煤化工产业链,产品丰富,技术全面,具备了向精细化发展的条件。但煤化工产业布局同质化严重,产品品种单一,大多集中在上游。“十三五”陕西煤化工产业应与石油化工等深度融合,实现优势互补,产业耦合集成,迈向中高端化。在完善产业链配套的基础上,可进一步延伸产业链,突破技术瓶颈,开发市场需要的精细化工产品和化工新材料等高端化工产品。

延长石油集团bwin必赢亚洲平台总工程师扈广法:煤化工之所以遭到质疑,主要因素是碳排放量大和污水处理难,低油价时代经济性不强,投资强度较大等。但中国能源结构决定煤化工有前景,怎么发展是关键。没有精细化就没有高端化,只有加强技术创新,才能实现高端化、差异化。谁突破快,谁就能尽快扭转困境。气化大型化更需要精细化,扩大原料适应性,进一步延伸后续产业链后,终端产品附加值可提高1000倍以上。

 

 

 

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