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现代煤化工产业面临的形势和发展机会

2018-03-13 09:53:21 《煤炭加工与综合利用》杂志   作者: 寇建仁  

目前,我国现代煤化工产业的发展定位和基调已基本确定,随着技术进步和示范升级的推进,相关问题也将逐步得到解决,政策方面应不会出现颠覆性变化。

1我国现代煤化工行业面临的新形势与影响因素

1.1产业发展定位已明确

2017年2月,国家能源局印发了《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》;3月,国家发展和改革委员会、工业和信息化部联合印发了《现代煤化工产业创新发展布局方案》。文件明确提出“适度发展煤炭深加工产业,既是国家能源战略技术储备和产能储备的需要,也是推进煤炭清洁高效利用和保障国家能源安全的重要举措”,要“将煤炭深加工产业培育成为我国现代能源体系的重要组成部分”,从国家层面进一步明确了产业定位。

国家能源局局长努尔?白克力在2018年全国能源工作会议上就统筹推进煤炭清洁高效利用工作指出:“要进一步推动煤炭利用以燃料为主向燃料和原料并重方向发展,坚持战略技术储备和产能储备的基本定位,适度有序发展煤炭深加工,增强示范项目竞争力和抗风险能力。”

1.2区域发展

就东、中、西以及东北四大板块而言,“十二五”期间,西部增速最高,中部次之并高于东部,东北则呈现出“塌陷”式增长。煤炭行业的煤化工布局大多集聚于中西部,煤化工产业在中西部的发展中将起到重要的推动作用。

现代煤化工项目投资大、附加值高、油品吨油税费高,发展现代煤化工产业能够有效拉动区域经济发展、帮助产煤大省产业结构优化升级。

1.3煤炭清洁高效利用

现代煤化工产业是促进煤炭清洁高效利用和煤炭产业转型升级的战略性新兴产业,是煤炭产业链延伸的有效途径。煤制油、煤制气可以将煤炭转化为优质清洁的油品和天然气,煤制化学品可以对煤炭中碳、氢、硫、氧等元素充分转化或利用,生产过程中产生的气态污染物远低于直接燃煤,部分碳可以固化在产品中。

1.4能源对外依存度持续上升

我国已成为全球主要石油与天然气消费国和进口国。2016年,原油对外依存度达60%以上,天然气对外依存度达到36.6%,且有逐年增加趋势。

2017年1—6月,我国煤制油产能达到693万t/a,产量155万t。2017年,预计煤制油产量应能达到300~400万t。按照《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》,2020年煤制油产能为1300万t/a。

2016年全国石油产量比2015年下降了1500万t。中石油2016年原油产量比2015年下降320万t,其中大庆油田占据大部分。2017年上半年,首个中俄石油管道进口俄罗斯原油共计750万t,中俄原油管道二线设计年输油量1500万t。

也就是说,对于中国目前的石油消费,虽然煤制油的产能和产量还是微不足道。但是目前的产量已能弥补国内1~2个大型油田的减产。而“十三五”末的规划产能,已基本能够弥补目前国内全年的石油减产,或者是几乎替代一条中俄石油管道的进口量。

1.5国际能源变化趋势

从国际能源变化趋势对现代煤化工的潜在影响来看,页岩油气生产成为影响国际石油天然气市场供需平衡的重要因素,低价页岩油气及以其为原料生产的低成本化工产品会对我国煤制化学品生产形成一定冲击;新能源交通运输工具包括CNG汽车、电动汽车等的发展,会对成品油产生相当的替代效应。

1.6国际油价波动

煤化工的发展绕不开石油价格,2014年7月以来,国际油价不断下跌,最低时跌至27美元/bbl。而现代煤化工的产品将面对国内油基产品、进口制成品、进口油再制产品等3个方面的竞争,无疑对现代煤化工自身的生存力和竞争力都提出了更高的要求。从长远看,国际油价会受多种因素影响,不确定因素较大,各方对中长期国际油价的预测也存在较大分歧。近期国际油价已突破70美元/bbl,为现代煤化工的发展带来了利好消息。

1.7水资源制约

经过10多年的示范发展,随着现代煤化工项目工艺技术优化和管理水平的快速提升,单位产品水耗已明显降低,但项目耗水总量依然较大。

我国水资源和煤炭资源呈逆向分布,现代煤化工项目主要分布在水资源匮乏的中西部地区。现代煤化工产业主要布局在煤炭资源富集的西部地区,大量现代煤化工项目的集中上马,将会加剧这些地区水资源供需紧缺的矛盾,水资源已成为约束现代煤化工产业发展的关键因素。

1.8环保准入

随着新环保法以及大气污染、水污染、土壤污染等专项行动计划的实施,国家对现代煤化工产业的污染控制要求愈加严格,新建项目获得用水、用能、环境指标的难度加大。

现代煤化工项目废水处理难度较大,高浓度含盐废水主要采用蒸发工艺浓缩后结晶或采用蒸发塘自然蒸发,但蒸发、结晶处理工艺投资成本高、运转稳定性差,企业承受压力大,而且采用蒸发塘自然蒸发方式现在已无法通过环保审批。

1.9碳减排压力

我国实施碳交易或开征碳税已成为大势所趋,将会影响到现代煤化工产业的整体竞争力。现代煤化工项目CO2排放量较大,CO2治理是现代煤化工产业发展亟需解决的一个问题。应积极研究CO2利用途径,发挥现代煤化工项目所产CO2浓度高、易于利用的优势,探索CO2综合利用技术。

1.10示范效果

我国现代煤化工产业发展取得了显著成绩,但也存在一系列亟待解决的突出矛盾和问题,既有新兴产业发展初期面临的一些共性问题,也有现代煤化工产业发展中的个性问题。这些问题如果得不到及时有效解决,将影响到行业的健康发展。

我国最早开展示范的几个大型煤化工示范项目,虽然先后建成并投入商业营运,但从实际运行的结果看还有不理想之处。

1.11产品同质化

目前,现代煤化工产业具备产业化和开展工业性示范的技术和产品不多,仅有煤制烯烃、煤制油、煤制乙二醇等。产品方案也主要集中在汽柴油、聚乙烯、聚丙烯、煤制气、乙二醇等产品,深加工及延伸产品种类和产量都不大,项目产品方案雷同。

很多煤化工企业都苦于难以找到技术成熟的好产品,而一旦某产品在技术上获得突破,又会发生一哄而上的现象。在完全市场成本价格的基础上,同国内外石油、天然气化工产品竞争,将会成为我国现代煤化工发展的硬任务和高要求。

1.12经济性

目前,煤制油和煤制气受外部因素影响,盈利性不佳,但政策性影响并不代表真实的盈利能力和前景。煤制烯烃和乙二醇经济性较好,可以说抵御了低油价的冲击。

但影响企业经济性和盈利能力的因素实在太多,暂时的盈亏既能说明问题,也不能完全说明问题。企业若要在市场中生存和发展,归根到底还是要靠自身的能力和实力。当然,对经济性和竞争力的影响并不能单纯地进行价格比较,还要考虑多种因素。

1.13投资巨大

现代煤化工投资巨大,使得财务成本高昂和投资回报期漫长。而期间的变数很多,特别是跨界新技术的层出不穷更是难以预料。因此,如何准备判断和规划未来的发展,是影响现代煤化工企业乃至整个行业成败的重要因素。

1.14燃油汽车退出

最近,众多国家和汽车厂商都出台了燃油汽车的退出时间表,我国也已开始相关工作。这不仅对煤制油,其实对整个石油化工行业都是极大的挑战。

不过,这也还需要一个复杂和漫长的过程,也还有诸如电动汽车的蓄充电能力、基础配套建设、废弃电池处理、锂、钴等资源供应是否也有对外依存等问题,要先得到解决。

只是,现代煤化工的建设和投资回报周期都较长,期间的技术进步和突破很可能突飞猛进,确实也需要慎重考虑和对待。

1.15新能源的突破

从长远来看,最大的威胁可能还是新能源的产业化利用。如可燃冰、干热岩,以及可控核聚变等等。这些目前在前期开发上都取得了突破,虽然产业化还有漫长的路要走,但也是摆在面前的问题了。

2现代煤化工产业的未来与延伸发展机会

2.1重新考虑现代煤化工的布局

我国目前已建成和在建的煤化工项目大多集中在西部地区,西部地区的优势是煤炭资源丰富,煤价低廉,缺点是水资源缺乏,产品运输距离远。在能源价格较低的时期,低廉的煤价仍不能弥补项目在经济上的困难。

煤炭是国家化解产能过剩的重点领域,在东中部地区建设煤化工项目已不像“十一五”和“十二五”期间存在与电煤和其他行业争煤的问题。

水资源短缺是西部地区煤炭转化的制约瓶颈,而东中部地区降雨量大、水系发达,水资源制约程度小,供水问题容易解决。

现代煤化工能否做到与综合利用相结合,与其布局密切相关。西部地区人口密度小,灰渣制建材等市场容量小,灰渣处理困难,大部分只能堆存。而东中部地区人口密度大、经济发达,灰渣可通过制砖、水泥、铺路等综合利用途径消纳,不需要堆存。副产的硫磺、硫酸等也很容易利用。副产高浓度CO2也容易用于食品和工业气体销售。

现代煤化工发展要看煤炭资源、水资源、人才及技术储备情况,要因地而异,调整规划理念,从以资源为导向,向以市场为导向转变。

2.2现代煤化工未来的技术方向

当前,创新驱动成为推动行业发展的主旋律,新产品、新技术不断涌现,技术创新始终是现代煤化工行业发展的核心动力。“十三五”以来,现代煤化工相关领域技术创新能力不断加强,国内外涌现出一大批新的研究成果。

按照《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》,未来现代煤化工的技术发展方向煤制油是直接液化、费托合成、煤油共炼等;煤制天然气是大型化碎煤加压气化、大型化环保型固定床熔渣气化、气流床气化、甲烷化成套工艺等;煤制烯烃是新一代甲醇制烯烃、合成气一步法制烯烃等;煤制芳烃是甲醇制芳烃、煤分质利用联产制芳烃等;煤制乙二醇是合成气制草酸酯、草酸酯加氢、合成气一步法制乙二醇等;环保是难降解废水高效处理、高含盐废水处理处置、结晶盐综合利用等。

2.3与煤炭伴生资源的综合利用

煤化工行业作为高耗水行业,而矿井疏干水作为煤炭资源开采是一种伴生资源,由于利用与排放缺乏统一管理,大量的矿井余水被白白地排放掉。不仅浪费了宝贵的水资源,而且也污染了环境。我国矿井水水质较好,一般不含有毒物质,处理后即可作为全厂生产水使用。

目前,现代煤化工项目大多布局在西北煤炭资源产地,缺乏水资源。因此,如果能利用好矿井水,则是一举双得。既解决了煤化工自身用水的问题,也解决了矿井水无端排放浪费的问题,使矿井水得到了充分的利用,具有良好的经济、社会和环境效益。

2.4加强煤制超清洁油品及特种油品的研发与生产

利用煤直接液化油品具有环烷基含量高、低凝点、高密度、低粘度指数等特点,研究生产石油化工难以生产的产品,特别是军民用航空飞机、航天火箭以及特种装甲车辆油品,满足我国日益增加的特种油品需求,保障国防建设需求。

利用煤间接制油可生产无硫、低烯烃、低芳烃超清洁油品的特点,为国家清洁油品及油品升级提供优质调和组分,生产出高品质和高附加值产品。随着我国特种燃料和油品升级需求的增加,煤制油产品的优势会进一步得到发挥。

2.5开发高端化、差异化新材料产品链

目前生产的煤制聚烯烃多数为低端大宗产品,聚乙烯、聚丙烯专用牌号很少。应围绕重大关键共性技术和装备加强科技攻关,尽快改变目前终端产品雷同的状态,形成终端产品高端化、差异化的新局面。

煤制乙二醇技术正向低成本、高选择性、长催化剂寿命方向发展,随着产品质量不断优化以及下游用户对产品接受与应用程度的加深,煤制乙二醇已开始大规模应用于聚酯化纤行业。

2.6煤基产品的精细化发展

煤基精细化学品可理解为高附加值、高技术含量、低消耗、低排放的产品,且以大型煤化工项目气化平台生产的合成气及主要产品的联产品为原料,向下游延伸精细加工产品。主要产品链包括合成气化学品、羰基合成产品、加氢产品、甲醇深加工精细产品、C4加工产品、费托合成精细产品、乙丙烯下游精细产品、芳烃下游精细产品以及CO2利用精细产品等。

2.7引入最先进的信息技术和思维,推广互联网+

煤炭行业虽然是我国能源基础和支柱行业,但煤炭行业的各个环节与流程也都面临着严峻挑战。在煤化工生产环节,需要升级生产与管理系统,以更好地实现工厂自动化、智能化和精细化管理。

通过人工智能、云计算、物联网等智能科技手段加速煤炭行业的转型升级。共同设计建造中国最领先的智能化工厂,新建与改建并举,全面提高煤化工生产的安全性、环保性,达到提质降本、节能减排的目标。

2.8产业集中化和规模化发展

现代煤化工由于技术、管理、经济性等各方面的门槛都较高,提高产业集中度,实施规模化发展就尤为重要。国家应鼓励大型企业进入现代煤化工领域,鼓励多种经营和多种所有制形式,使得现代煤化工产业能够健康稳步发展。

推动大型企业运用现有生产装置运行经验,提升资源综合利用水平,进一步提高收率,降低能耗、水耗和污染物排放,实施升级改造工程,促进产业规模化、高端化、精细化发展。

2.9现代煤化工建设与运营模式创新

煤化工项目具有投资大、建设周期长、工艺复杂等特点,要建设成功一个煤化工项目,必须要加强前期的策划,加强风险控制。目前,业主主导型模式是常见的煤化工建设模式,此外还有项目管理公司主导型模式和若干主装置承包商主导型模式等。

模式创新与技术创新同等重要,很多时候能起到事半功倍的作用。从工程实践过程来看,每种项目建设模式都有它的优点和缺点,适合自身的建设模式才是最好的建设模式,业主需要经过认真评估后做出合理选择。

2.10努力推进低阶煤分质分级利用的新模式

相对煤炭直接燃烧,低阶煤分级分质利用的优势是能够实现物质、能量的梯级利用,提高煤炭利用效率,增加煤炭附加值。

对成煤时期晚、挥发分高、反应活性高的低阶煤,通过热解、半焦利用、焦油加氢等技术进行分质分级利用,探索形成“油、气、化、电”多联产的新模式,提升煤炭清洁高效利用整体水平。

2.11用现代煤化工技术改造传统煤化工

传统煤化工目前大多还在使用传统的气化技术,不仅效率低、环保难处理,还要使用价格较高的块煤。而现代煤化工起点高,尤其是发展了气流床等先进的气化技术,使用较便宜的粉煤,效率高、废水少。

因此,现代煤化工的发展不能仅局限于自身,还要将先进的技术应用于其它产业,改造和提升传统煤化工应该是一个重要的方向。

2.12促进焦化产业转型升级

目前焦炉煤气的使用率仅在70%左右,且大多数是没有深度开发的低端利用,其中将近一半的焦炉煤气被自己回用烧掉了。焦炉煤气氢含量很高,而煤化工和石油化工中普遍缺氢,很多工艺还要单独造氢或调节原料碳氢比。

现在,气流床产生的合成气热值高、单价便宜。如果用来替代焦炉煤气燃烧供热,可以置换出高质量的焦炉煤气进一步深加工,丰富下游产业链。

2.13进入燃气应用领域

气流床生产的合成气作为工业燃气,成本优势明显,环保效果好,不仅可以应用在焦化行业,更可以应用到众多需要工业燃气的行业。

2.14解决煤质适应性的问题,实现配煤供给

就目前的煤气化技术而言,还不能做到一种气化技术可以处理所有的煤种,也没有发现一个煤种能适应所有的气化技术。因此,解决煤质煤种和气化技术的匹配问题是现代煤化工技术进步和发展的重点。

在气化技术没有本质性变革之前,就像焦煤配煤一样,通过配煤适应相关气化炉,应该是现代煤化工的现实选择。

将来的煤炭企业也不应该就是对煤炭进行简单的洗选处理,而是要根据现代煤化工、焦化、电厂、散煤等不同的用户需要,进行科学配煤,实现精细化、定制化、高端化的产品销售,成为煤炭产品的选配和供应中心。

2.15CO2的资源化利用

现代煤化工确实要产生CO2,但这些在生产中产生的CO2浓度高,便于集中处理和使用。现在最大的问题是使用CO2的领域用量都太小,不足以消纳这么多的CO2。

今后,应大力研发CO2的应用途径,不应该把CO2作为废弃物来处理,而是应该作为资源加以利用。目前,已有多项CO2的应用技术有所突破,不过还需要产业化的实践检验。

2.16加强现代煤化工与炼油产业的融合发展

加强煤化工和炼油两个产业融合协调发展,不仅有利于提升现代煤化工产业综合竞争力,还可以利用煤制油品的特性与清洁性协助炼油产业成品油质量升级,降低炼油成本。

在目前炼油产能过剩的情况下,应积极探讨两个产业如何发挥各自优势,错位布局,融合发展,实现产品调和与产品性能互补。两个产业从资源上协调利用、技术上优势互补、产品上相互调合,走出一条适合中国国情的化工发展之路。

2.17与其它产业融合发展

现代煤化工与煤炭现有的其它利用途径,如发电、钢铁、建材、分散燃煤等相比,具有能量转化率高、煤炭利用效率高、污染物排放少等优势,且能够带动相关产业的升级甚至革命。通过与相关产业融合发展,可以发挥现代煤化工的优势,弥补产业发展不足,取得多赢的发展效果。

今后应按照循环经济理念,采取煤化电热一体化、多联产方式,大力推动现代煤化工与煤炭开采、电力、石油化工、化纤、盐化工、冶金建材等产业的融合发展,延伸产业链,壮大产业集群,提高资源转化效率和产品竞争力。




责任编辑: 张磊

标签: 现代煤化工

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