○ 文/本刊記者 呂榮潔

具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤制芳烴技術(shù)，以煤替代原油作為制造芳烴的原料，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，被視為中國(guó)現(xiàn)代煤化工科技領(lǐng)域的重大突破。但中國(guó)要真正實(shí)現(xiàn)煉制芳烴產(chǎn)業(yè)化還有一段路要走。

在煤化工技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)終于攻下了全面突破煤化工技術(shù)的最后一個(gè)大型堡壘——煤制芳烴。

近日，華電集團(tuán)、清華大學(xué)與陜西省人民政府聯(lián)合在北京召開的煤制芳烴技術(shù)成果新聞發(fā)布會(huì)。會(huì)上，傳出了一個(gè)令人振奮的消息：“世界首套萬噸級(jí)甲醇制芳烴工業(yè)試驗(yàn)裝置運(yùn)行，填補(bǔ)了甲醇制芳烴工業(yè)化技術(shù)的空白，我國(guó)煤制芳烴大型產(chǎn)業(yè)鏈基本成型。”

至此，煤制芳烴大型產(chǎn)業(yè)鏈與已有的煤制烯烴產(chǎn)業(yè)鏈一起，使我國(guó)成為世界首個(gè)有望以煤為原料生產(chǎn)石油化工產(chǎn)業(yè)鏈全部產(chǎn)品的國(guó)家。

這在以前是不可想象的。中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長(zhǎng)周竹葉評(píng)價(jià)說：“煤制芳烴技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)際空白，是我國(guó)現(xiàn)代煤化工科技領(lǐng)域的重大突破，對(duì)推進(jìn)石油和化工原料多元化進(jìn)程，滿足市場(chǎng)對(duì)芳烴等基本有機(jī)原料快速增長(zhǎng)的需求，保障國(guó)家能源安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義?！?/p>

不再長(zhǎng)期依賴石油生產(chǎn)

煤制芳烴技術(shù)，一直是新世紀(jì)煤化工發(fā)展的重點(diǎn)方向。

但事與愿違。清華大學(xué)化學(xué)工程系教授、中國(guó)工程院院士金涌介紹說，煤制芳烴主要經(jīng)過三步，煤炭經(jīng)潔凈煤氣化后生成合成氣，合成氣轉(zhuǎn)化為甲醇，甲醇進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成為芳烴。當(dāng)前，前兩步在國(guó)內(nèi)外均有成熟的工業(yè)化技術(shù)，但是甲醇制芳烴的工業(yè)化技術(shù)尚屬空白。

這給國(guó)內(nèi)煤化工領(lǐng)域帶來了很大的壓力。就此，華電煤業(yè)集團(tuán)和清華大學(xué)合作，歷時(shí)10多年時(shí)間開發(fā)出了具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤制芳烴技術(shù)，以煤替代原油作為制造芳烴的原料，被視為中國(guó)現(xiàn)代煤化工科技領(lǐng)域的重大突破。

芳烴屬于高附加值產(chǎn)品，市場(chǎng)需求旺盛。目前，中國(guó)年消費(fèi)量超過2000萬噸。但同時(shí)，由于傳統(tǒng)芳烴制造97%以上來源依賴于石油原料，隨著原油對(duì)外依存度的逐年攀升，芳烴的發(fā)展也受到了制約，我國(guó)的芳烴特別是對(duì)二甲苯目前國(guó)內(nèi)供應(yīng)不足，還需大量進(jìn)口。所以，近10年來，我國(guó)芳烴的進(jìn)口量多年來接近總需求量的50%。

不僅僅如此，芳烴價(jià)格與石油價(jià)格相關(guān)，常年居高。在我國(guó)“多煤、少氣、缺油”的能源現(xiàn)狀下，煤制芳烴技術(shù)的成功研發(fā)對(duì)保障國(guó)家能源安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。

煤制芳烴技術(shù)的研發(fā)及在陜工業(yè)試驗(yàn)成功，將推進(jìn)煤炭的清潔高效利用，減少芳烴對(duì)石油原料的依賴，標(biāo)志著煤代石油做原料大批量生產(chǎn)芳烴成為了現(xiàn)實(shí)，不僅有效保障國(guó)家能源安全，而且芳烴市場(chǎng)價(jià)格可降低20%以上。

●煤制芳烴對(duì)推進(jìn)我國(guó)石化產(chǎn)業(yè)原料多元化，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。 供圖/CFP

華電集團(tuán)總經(jīng)理云公民表示：“煤制芳烴技術(shù)的成功研發(fā)，開創(chuàng)了煤基能源化工新途徑，標(biāo)志著具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、世界領(lǐng)先的煤制芳烴技術(shù)在走向產(chǎn)業(yè)化的道路上邁出了關(guān)鍵的實(shí)質(zhì)性步伐，填補(bǔ)了我國(guó)煤制芳烴技術(shù)的空白。我國(guó)成為了國(guó)際上第一個(gè)以煤為原料生產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)突ぎa(chǎn)品的國(guó)家?！?/p>

金涌則認(rèn)為：“煤制芳烴技術(shù)的開發(fā)是國(guó)家基礎(chǔ)化工產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力的代表?！敝袊?guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)副秘書長(zhǎng)胡遷林代表鑒定委員會(huì)專家組給出的意見是：“流化床甲醇制芳烴催化劑的成功開發(fā)為煤制芳烴成套工業(yè)技術(shù)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，流化床煤基甲醇制芳烴成套技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)，總體處于同類技術(shù)的國(guó)際領(lǐng)先水平?！?/p>

不僅技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先，而且效益也不賴。中試結(jié)果顯示，運(yùn)用煤制芳烴技術(shù)每3噸甲醇可生產(chǎn)1噸芳烴。據(jù)煤化工專家初步估算，當(dāng)煤價(jià)處于400元/噸時(shí)，所產(chǎn)出的每噸芳烴成本約7000元。2012年華東地區(qū)芳烴現(xiàn)貨平均價(jià)格為11500元/噸，可見煤制芳烴的利潤(rùn)空間較大。

貫穿“綠色化學(xué)”理念

21世紀(jì)以來，以煤為原料替代石油生產(chǎn)基礎(chǔ)化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的清潔高效利用，已成為新型煤化工發(fā)展的重點(diǎn)方向，并列入國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃。

但是，技術(shù)和環(huán)保，是我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期以來一直面臨著的兩道坎。

甲醇制芳烴成為一項(xiàng)關(guān)系到我國(guó)石油替代戰(zhàn)略實(shí)施、實(shí)現(xiàn)煤炭資源深度轉(zhuǎn)化和清潔高效利用的關(guān)鍵戰(zhàn)略技術(shù)。煤制芳烴已經(jīng)解決了技術(shù)問題，那么在環(huán)保方面的表現(xiàn)又如何呢？這從金涌的話中可以得到答案。

經(jīng)過10余年的技術(shù)攻關(guān)，清華大學(xué)率先在國(guó)際上開發(fā)成功甲醇制芳烴的催化劑和便于大型化工業(yè)生產(chǎn)的流化床甲醇制芳烴的連續(xù)反應(yīng)再生技術(shù)。

這項(xiàng)技術(shù)還給研究人員帶來了意外驚喜?！斑@項(xiàng)技術(shù)的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在核心流化床裝置操作非常平穩(wěn)、彈性大，連續(xù)化與自動(dòng)化程度也很高。甲醇可以實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，3.07 噸甲醇就可生產(chǎn)1噸芳烴，并副產(chǎn)大量氫氣，工藝廢水不含氨氮，廢氣不含硫氮?！?/p>

化工生產(chǎn)非常復(fù)雜，產(chǎn)品眾多，物流與能量流規(guī)模巨大，對(duì)生產(chǎn)地的區(qū)域環(huán)境及諸多方面影響巨大。所以，應(yīng)該從系統(tǒng)的層面考慮各種能量與物質(zhì)消耗、實(shí)現(xiàn)能量與水資源的優(yōu)化利用、實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展，才能最大程度地造福于人民。

據(jù)了解，煤制芳烴技術(shù)的研發(fā)自始至終都貫穿著“綠色化學(xué)”理念——煤制甲醇生產(chǎn)工藝脫硫脫氮；甲醇芳構(gòu)化過程產(chǎn)生的氫氣可以返回甲醇合成單元；產(chǎn)生的甲烷和乙烷可以作為燃料；工業(yè)廢水不含氨氮，可以返回煤制合成氣單元；煤礦開采產(chǎn)生的疏干水可以供給煤化工部分；廢氣不含硫氮，實(shí)現(xiàn)了資源綜合利用最大化和大幅減少污染物排放的目標(biāo)。

下一站：商業(yè)化開發(fā)

煤制芳烴是將繼煤制烯烴、煤制天然氣、煤制油等新型煤化工項(xiàng)目之后的第五大產(chǎn)品，也是石油化工“十二五”發(fā)展指南中重點(diǎn)推廣的技術(shù)，并將在未來幾年成為新型煤化工行業(yè)的后期之秀。

云公民表示，由于流化床反應(yīng)器放大和催化劑穩(wěn)定性這兩個(gè)關(guān)鍵問題目前都已得到有效解決，裝置放大到百萬噸級(jí)已有了技術(shù)保障。因此，華電集團(tuán)下一步將加快推進(jìn)百萬噸級(jí)甲醇制芳烴工業(yè)示范裝置建設(shè)，打造從煤-甲醇-芳烴-聚酯的煤基芳烴及下游衍生物產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建煤電化一體化資源綜合利用的產(chǎn)業(yè)集群。

屆時(shí)，華電集團(tuán)將形成年產(chǎn)1000萬噸煤炭、300萬噸煤制甲醇、100萬噸甲醇制芳烴和120萬噸精對(duì)苯二甲酸的產(chǎn)能。

為了加快實(shí)現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，清華大學(xué)與華電集團(tuán)采取“以企業(yè)為科技創(chuàng)新主體，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合”的方式共同開發(fā)成套工業(yè)技術(shù)。

清華大學(xué)副校長(zhǎng)康克軍表示，將充分發(fā)揮地方政府和科研機(jī)構(gòu)的能動(dòng)作用，盡快推動(dòng)項(xiàng)目規(guī)?；?、工業(yè)化生產(chǎn)，推進(jìn)低層次能源開發(fā)向高端化資源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

除了清華大學(xué)外，中科院山西煤化所與賽鼎工程有限公司正在合作研究固定床甲醇制芳烴技術(shù)；河南煤化集團(tuán)與北京化工大學(xué)也在合作開展甲醇制芳烴技術(shù)研發(fā)。此外，中國(guó)石化20萬噸/年甲苯甲醇甲基化示范項(xiàng)目于2012年12月開車成功。該項(xiàng)目以甲苯和甲醇為原料生產(chǎn)二甲苯，該技術(shù)可大幅提升甲醇制芳烴的芳烴收率。

盡管該技術(shù)已經(jīng)研發(fā)成功，但要真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化仍有很長(zhǎng)的路要走。

金涌告訴記者：“技術(shù)研發(fā)成功只是第一步。要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還有許多工作要做。這是一個(gè)系統(tǒng)工程，不能急于求成，必須一步一步來。我估計(jì)這個(gè)時(shí)間至少3 ～5年。”

小貼士

芳 烴

“芳烴”是芳香烴的簡(jiǎn)稱，通常指分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?。這類化合物多有芳香味道，所以稱這些烴類物質(zhì)為芳香烴，后來一些不具有芳香味道的烴類也都統(tǒng)一沿用這種叫法。芳烴油是石油化工產(chǎn)業(yè)的基本產(chǎn)品和基礎(chǔ)原料之一,主要包括苯、甲苯和二甲苯等芳烴?？勺鳛楦咝镣橹灯徒M分，用于醫(yī)藥、炸藥、農(nóng)藥等行業(yè)。