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(shè)計規(guī)模不斷飚升，已經(jīng)到了環(huán)境可以接受的極限。例如，單套裝置年產(chǎn)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(jīng)濟(jì)性和可以圈到煤田的規(guī)模。其中，裝置的經(jīng)濟(jì)性與原料和產(chǎn)品的價格有關(guān)。

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(guān)鍵在進(jìn)入裝置的煤價另有算法，進(jìn)廠煤價的高低決定了產(chǎn)品能否盈利。但是對于一個煤炭集團(tuán)來說，總體上是盈利的，這在石油集團(tuán)的身上早已體現(xiàn)，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(chǎn)能已經(jīng)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(chǎn)，中小規(guī)模（300kt／a以下）的裝置何去何從？

顯然，“關(guān)?！睍鹕鐣邮?，積極改造才是出路，如何改造是目前行業(yè)內(nèi)關(guān)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(xiàn)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(rèn)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(guān)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(dāng)?shù)男麄?。例如有的學(xué)者說，煤制油的能量轉(zhuǎn)化率為28%，以此推論，煤制油該封殺。這些從早期的數(shù)據(jù)得出的結(jié)論，至今仍然被一些學(xué)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(tuán)、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(chǎn)能，要求在 “十二五”期間建成投產(chǎn)，使得煤制油的發(fā)展形勢得到好轉(zhuǎn)。

但是近期（2012.12.3），中國著名化工媒體刊文強(qiáng)烈反對煤制油，并引用權(quán)威人士的話強(qiáng)調(diào)：“煤制油不僅能源轉(zhuǎn)化效率低下、產(chǎn)業(yè)鏈短、應(yīng)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)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(chǎn)品的能耗和能量轉(zhuǎn)化率

例如，有關(guān)能量轉(zhuǎn)化率的問題，經(jīng)過論證，能量轉(zhuǎn)化率不是發(fā)展產(chǎn)品的主要指標(biāo)［3］。但是有人還是要拿能量轉(zhuǎn)化率作為應(yīng)該發(fā)展什么，不應(yīng)該發(fā)展什么的依據(jù)，連年糾纏不清。

這里不妨提問：把煤磨成水煤漿，能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率很高，把煤都做成甲烷合適嗎？2011年煤發(fā)電能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率的作用說明了。表1是煤化工產(chǎn)品的能耗和能量轉(zhuǎn)化率，可以看出，煤制油的能量轉(zhuǎn)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(shè)計值為32t／t，煤制油不到其一半，卻在這個問題上受責(zé)難，很不公平。實際上，水耗是一個設(shè)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(chǎn)品為指標(biāo)，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(chǎn)品排放CO2為例，煤制烯烴的工藝鏈最長，無疑單位產(chǎn)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(chǎn)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(shù)據(jù)

因此，應(yīng)在媒體上積極介紹煤制油特別是費托合成制柴油的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，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(xiàn)在煤氣化技術(shù)的進(jìn)步上，新的煤氣化技術(shù)不斷成熟，有國外引進(jìn)的，國內(nèi)開發(fā)的。其中，有些煤氣化技術(shù)不斷成熟，如航天爐氣化技術(shù)、Shell氣化技術(shù)、GSP氣化技術(shù)等，這是大家可以看到的事實。

但是如何衡量煤氣化技術(shù)的進(jìn)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(rèn)為連續(xù)運行100d就標(biāo)志著這個技術(shù)已經(jīng)過關(guān)。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(shè)計理念有些不同。傳統(tǒng)的設(shè)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(yuǎn)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(shù)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(shù)新的氣化技術(shù)事實上是達(dá)不到的，還有待于進(jìn)一步提高。

因此，我們在選擇煤氣化技術(shù)上，應(yīng)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(dá)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(shù)，最好有備爐。

3.2 以煤定爐

在選擇煤氣化技術(shù)的時候，首先要確定煤的品質(zhì)，這是大家通常采用的方法。煤的品質(zhì)包括灰熔點、灰含量、粘度、揮發(fā)分、內(nèi)水含量等。但是近年來一些氣化技術(shù)推銷商，過分夸大自己爐子的優(yōu)點，不斷降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，例如把水煤漿氣化的濃度降低至54%，這是不應(yīng)該的。不適合用這樣的爐型就退出，不必勉強(qiáng)。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(shù)很多。當(dāng)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(lián)產(chǎn)能量轉(zhuǎn)化率的探討

4.1 多聯(lián)產(chǎn)的熱情很高

近年來，一些煤電集團(tuán)在大力發(fā)展煤電的同時，大舉向化工進(jìn)軍。他們提出的多聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃，投資大、規(guī)模大，是多聯(lián)產(chǎn)的典型［2］。特別是在遲不出臺的 “煤炭產(chǎn)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(lián)產(chǎn)項目。

按照電力企業(yè)多聯(lián)產(chǎn)的設(shè)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(jié)合起來統(tǒng)一考慮建設(shè)，見圖2。

圖2 多聯(lián)產(chǎn)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(shè)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(chǎn)。后者的組織實施、企業(yè)管理、人才聚集、知識積累等相當(dāng)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(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性

目前，對于多聯(lián)產(chǎn)的熱情，能源企業(yè)重于化工企業(yè)?；て髽I(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(zhuǎn)化率很高，但是產(chǎn)品電力的價格不高，不如化工產(chǎn)品值錢。表3列出，每1GJ能量的煤，轉(zhuǎn)化為電力和化工產(chǎn)品的產(chǎn)值，說明合成氣用來發(fā)電不如用來生產(chǎn)化工產(chǎn)品（煤制天然氣除外）。

這里對表3作出解釋：根據(jù)全裝置噸產(chǎn)品的能耗，或能量轉(zhuǎn)化率，和產(chǎn)品的熱值，計算出1GJ能量的煤轉(zhuǎn)化為電力或化工產(chǎn)品的產(chǎn)量，再根據(jù)實際產(chǎn)品的單價，計算出1GJ能量的煤轉(zhuǎn)化為電力或化工產(chǎn)品的產(chǎn)值，最后算出萬元GDP能耗。

數(shù)據(jù)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(rèn)識。

表3 1GJ能量的煤轉(zhuǎn)化為電力和化工產(chǎn)品的產(chǎn)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(lián)化”效益是提高的，“以化聯(lián)電”效益是下降的，一個全新的 “以電聯(lián)化廠”比“全電廠”效益好，一個全新的 “以化聯(lián)電廠”比“全化廠”效益差。電化是否聯(lián)合，取決于市場的需要和經(jīng)濟(jì)效益，而不是能量轉(zhuǎn)化率。

5 結(jié) 語

在國內(nèi)建設(shè)新形勢下，煤化工的有序發(fā)展即將來臨，認(rèn)真研究煤化工裝置建設(shè)的規(guī)律，有助于推進(jìn)煤化工的科學(xué)發(fā)展，適度發(fā)展煤制油，為建成經(jīng)濟(jì)上發(fā)達(dá)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(lián)產(chǎn)基地的建設(shè) ［J］.煤化工，2007，35 （2）：52～54.

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