關于煤化工裝置建設幾個問題的討論

唐宏青

（中科合成油工程有限公司，北京 101407）

1 煤化工裝置的規(guī)模

1.1 煤化工裝置的規(guī)模越來越大

近年來，煤化工裝置的設計規(guī)模不斷飚升，已經到了環(huán)境可以接受的極限。例如，單套裝置年產合成氨1 200kt和尿素2 000kt、甲醇1 800kt、煤制油5 400kt、煤制烯烴1 400kt、煤制天然氣55×108m3等。

制定這樣大的裝置規(guī)模有客觀原因，主要是裝置的經濟性和可以圈到煤田的規(guī)模。其中，裝置的經濟性與原料和產品的價格有關。

實際上，如果從挖煤開始算起，煤化工裝置無一不是盈利的。關鍵在進入裝置的煤價另有算法，進廠煤價的高低決定了產品能否盈利。但是對于一個煤炭集團來說，總體上是盈利的，這在石油集團的身上早已體現，大家心知肚明。

煤制油的裝置，情況也不會例外。

因此，煤化工裝置的規(guī)模越來越大，不懼怕巨額投資。

1.2 過剩的中小裝置如何處理

近期，許多人在討論，目前合成氨和甲醇的產能已經大大過剩，開工率分別只有70%和50%，每年分別有6 000～8 000kt的新合成氨和甲醇裝置建成投產，中小規(guī)模（300kt／a以下）的裝置何去何從？

顯然，“關?！睍鹕鐣邮帲e極改造才是出路，如何改造是目前行業(yè)內關心的問題。圖1是改造的途徑，有的地方正在實施。

圖1 過剩中小甲醇和合成氨裝置的改造

從圖中可以看出，改造成甲醛、醋酸、二甲醚，乙二醇、芳烴（MTA）、乙醇或低碳醇，聚烯烴，合成天然氣等，都有難度。而改造成汽油、氫氣、F－T 合成油品等，在條件許可下是一條出路。

因此，合成油工藝可以大型和小型并舉，大型的作為獨立的煤制油廠，小型的作為現有合成氨和甲醇裝置多元化改造，或者一個綜合企業(yè)的一條支線。

2 對煤制油評價為“四高”問題的看法

2.1 發(fā)展煤制油的阻力

若干年來，煤制油被認為是四高行業(yè)，即“高能耗，高排放，高水耗，高投資”，因此，國家有關部門曾三令五申，禁止煤制油項目大發(fā)展。

事實上，所有的煤化工項目都是“四高”項目，為什么偏偏要給煤制油戴上“四高”的帽子？

問題在于不恰當的宣傳。例如有的學者說，煤制油的能量轉化率為28%，以此推論，煤制油該封殺。這些從早期的數據得出的結論，至今仍然被一些學者引用。

一段時間以來，國家發(fā)改委給予神華寧煤、伊泰集團、山西潞安，以及兗礦榆林四個煤制油項目路條，共計8 000kt／a產能，要求在 “十二五”期間建成投產，使得煤制油的發(fā)展形勢得到好轉。

但是近期（2012.12.3），中國著名化工媒體刊文強烈反對煤制油，并引用權威人士的話強調：“煤制油不僅能源轉化效率低下、產業(yè)鏈短、應對市場變化的能力差，而且面臨的環(huán)保壓力日益增大”，“就能源轉化效率來看，煤制油無疑是最低的，絕不能作為煤化工的首選。”［1］

顯然，對煤制油仍然存在不同意見。

2.2 煤制油是否 “四高”？

從近年來得到的數據可以看出，在煤化工行業(yè)中，煤制油的效果不是最壞的，在煤化工行業(yè)算是中等。見表1。

表1 煤化工產品的能耗和能量轉化率

例如，有關能量轉化率的問題，經過論證，能量轉化率不是發(fā)展產品的主要指標［3］。但是有人還是要拿能量轉化率作為應該發(fā)展什么，不應該發(fā)展什么的依據，連年糾纏不清。

這里不妨提問：把煤磨成水煤漿，能量轉化率在95%以上，是否全國都要把挖出來的煤磨成水煤漿？煤制天然氣（甲烷）的能量轉化率很高，把煤都做成甲烷合適嗎？2011年煤發(fā)電能量轉化效率全國平均為37.23%，是否不要發(fā)電了？這樣簡單的反證法，可以把能量轉化率的作用說明了。表1是煤化工產品的能耗和能量轉化率，可以看出，煤制油的能量轉化率不算低，比煤發(fā)電要高一些。

另以水耗為例，煤制烯烴的水耗設計值為32t／t，煤制油不到其一半，卻在這個問題上受責難，很不公平。實際上，水耗是一個設計和投資問題，大幅度增加投資，可以明顯降低水耗。

再以投資為例，以噸產品為指標，煤制油的投資為煤制聚烯烴的一半，足以證明發(fā)展煤制烯烴更費錢。

又以單位產品排放CO2為例，煤制烯烴的工藝鏈最長，無疑單位產品能耗最高，煤中的碳排入空氣中的CO2比例最高。

表2足以說明問題，煤制油的水耗、萬噸產品投資、CO2排放均屬于中等。

表2 超大型煤化工裝置幾個重要數據

因此，應在媒體上積極介紹煤制油特別是費托合成制柴油的經濟指標，消除人們對于煤制油的恐懼，為煤制油的發(fā)展鋪平道路。

3 煤氣化方法選擇中的幾個問題

3.1 運行時間

近年來煤化工的發(fā)展，大量體現在煤氣化技術的進步上，新的煤氣化技術不斷成熟，有國外引進的，國內開發(fā)的。其中，有些煤氣化技術不斷成熟，如航天爐氣化技術、Shell氣化技術、GSP氣化技術等，這是大家可以看到的事實。

但是如何衡量煤氣化技術的進步，卻有不同的方法。目前通用的辦法是外商提出的一臺爐連續(xù)運行多少天，他們認為連續(xù)運行100d就標志著這個技術已經過關。這個說法有一半道理，連續(xù)開100d確實不易，但與我們傳統(tǒng)的設計理念有些不同。傳統(tǒng)的設計理念是年操作8 000h，一年停車通常只能是一次。而石油部門遠比化工行業(yè)苛刻，他們要求連續(xù)運行24個月以上。

事實上，煤化工裝置連續(xù)運行8 000h是不簡單的，目前的幾種煤氣化技術除了水煤漿以外，其他都有難度。航天爐和小型Shell氣化爐還好一些，有這個潛力。多數新的氣化技術事實上是達不到的，還有待于進一步提高。

因此，我們在選擇煤氣化技術上，應該更加注重年運行時間，而不要僅僅看一次運行時間。

如果達不到要求，特別是年運行時間在偏離8 000h 較大的情況下，用戶一定要用該技術，最好有備爐。

3.2 以煤定爐

在選擇煤氣化技術的時候，首先要確定煤的品質，這是大家通常采用的方法。煤的品質包括灰熔點、灰含量、粘度、揮發(fā)分、內水含量等。但是近年來一些氣化技術推銷商，過分夸大自己爐子的優(yōu)點，不斷降低技術標準，例如把水煤漿氣化的濃度降低至54%，這是不應該的。不適合用這樣的爐型就退出，不必勉強。這個原則就叫 “以煤定爐”。

3.3 爐型的匹配

在大型煤化工裝置中，可以采用兩種不同的氣化爐，這是比較合理的。事實上，這往往是氣化后流程的需要，也就是激冷流程和廢鍋流程的組合，使得既能夠得到一些中壓蒸汽，又可以滿足合成氣中水氣比的要求。

這樣做的前提是在這個裝置中，氣化爐的臺數很多。當然，這對企業(yè)將來的管理造成麻煩比較多，這也是情理中的事。

4 多聯產能量轉化率的探討

4.1 多聯產的熱情很高

近年來，一些煤電集團在大力發(fā)展煤電的同時，大舉向化工進軍。他們提出的多聯產規(guī)劃，投資大、規(guī)模大，是多聯產的典型［2］。特別是在遲不出臺的 “煤炭產業(yè)十二五深加工規(guī)劃”中，列舉了15個項目，其中9個是多聯產項目。

按照電力企業(yè)多聯產的設想，在大型煤礦的坑口，建立全新的化工電能綜合企業(yè)，將電能企業(yè)和化工企業(yè)結合起來統(tǒng)一考慮建設，見圖2。

圖2 多聯產概念示意

這種想法有它的道理，但是這樣的工程投資大，工期長，建設難度相對較大。為此，可能是先電后化，也可能是先化后電，也可能電化同時實施，一起投產。后者的組織實施、企業(yè)管理、人才聚集、知識積累等相當困難，如果在一個環(huán)節(jié)上沒有處理好，就有可能損失巨大。

4.2 多聯產的經濟性

目前，對于多聯產的熱情，能源企業(yè)重于化工企業(yè)。化工企業(yè)向電力延伸的問題，早在多年以前已有所考慮，并不感覺到非常迫切。這是因為盡管IGCC聲稱能量轉化率很高，但是產品電力的價格不高，不如化工產品值錢。表3列出，每1GJ能量的煤，轉化為電力和化工產品的產值，說明合成氣用來發(fā)電不如用來生產化工產品（煤制天然氣除外）。

這里對表3作出解釋：根據全裝置噸產品的能耗，或能量轉化率，和產品的熱值，計算出1GJ能量的煤轉化為電力或化工產品的產量，再根據實際產品的單價，計算出1GJ能量的煤轉化為電力或化工產品的產值，最后算出萬元GDP能耗。

數據說明，煤制油和煤制聚烯烴很合算，煤發(fā)電不合算。這里沒有叫大家不要發(fā)電，煤發(fā)電的重要性在中國是無可非議的，只是希望大家對煤制油有一個合理的認識。

表3 1GJ能量的煤轉化為電力和化工產品的產值

因此，在煤制天然氣除外的前提下（煤制天然氣是公益項目，另作別論），“以電聯化”效益是提高的，“以化聯電”效益是下降的，一個全新的 “以電聯化廠”比“全電廠”效益好，一個全新的 “以化聯電廠”比“全化廠”效益差。電化是否聯合，取決于市場的需要和經濟效益，而不是能量轉化率。

5 結 語

在國內建設新形勢下，煤化工的有序發(fā)展即將來臨，認真研究煤化工裝置建設的規(guī)律，有助于推進煤化工的科學發(fā)展，適度發(fā)展煤制油，為建成經濟上發(fā)達而又美麗的中國開創(chuàng)新的局面。

［1］陳繼軍，許巍.煤制油切勿盲目放量 ［N］.中國化工報，2012－12－03.

［2］張宏忠，戴長華.煤化工多聯產基地的建設 ［J］.煤化工，2007，35 （2）：52～54.

［3］唐宏青.煤化工裝置的能量轉化率研究 ［J］.化工設計通訊，2011，37 （4）：5～10，13.