我国煤化工现状与发展策略分析

杨 西 刘宝勇

兰州交通大学化学与生物工程学院 （甘肃兰州 730070）

我国煤化工现状与发展策略分析

杨 西 刘宝勇

兰州交通大学化学与生物工程学院 （甘肃兰州 730070）

在我国发展煤化工是缓解能源供应危机的重要途径。目前，我国正积极从传统煤化工向现代煤化工转型，但现代煤化工仍处于起步阶段，认清煤化工在国内发展的特点并加以正确引导尤为重要。分析了煤化工在国内发展的优势与不足，从环境保护、技术、经济等方面提出发展煤化工的对策与建议。

现代煤化工 传统煤化工 示范项目 多联产

0 前言

随着我国对原油进口依赖度的增加以及国际原油价格的持续走高，开辟新的能源供应渠道迫在眉睫。我国化石能源的特征是“多煤、少油、缺气”，依靠国内相对丰富的煤炭资源，发展以煤为原料的能源、化工一体化产业是解决未来能源供应问题的可靠途径。煤化工正是在这种形势下发展起来的。

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使其转化为气、液、固体燃料以及化学品的过程。

根据产业发展的历史与成熟度，煤化工可分为传统煤化工和现代煤化工两类。其中传统煤化工主要包括炼焦、煤制甲醇、煤经合成氨制尿素以及煤经电石制聚氯乙烯（PVC）等；而现代煤化工主要包括煤液化制油、煤气化生产甲醇进而生产烯烃和油品、煤基合成气甲烷化、煤制乙二醇以及整体煤气化联合循环发电系统（IGCC）等[1]。煤化工产业链如图1所示。

相较于传统煤化工污染严重、利用率低、产能过剩等问题，现代煤化工更符合煤炭绿色、高效、低碳的利用方向，并有利于推动石油替代战略的实施，因而受到煤炭、电力和石化企业的广泛关注。但是现代并不等同于先进，仍处于起步阶段的现代煤化工的发展状况堪忧，如果发展不好，照样会退出能源利用的舞台。

本文从我国煤化工的发展现状入手，深入分析了优势与不足，并针对现存的问题提出相关的发展策略，以期正确指导未来煤化工的发展方向，为我国能源高效利用，从煤炭大国走向煤炭强国奠定坚实的基础。

1 我国煤化工的发展现状

1.1 我国煤化工的发展优势

（1）以煤炭为主的能源结构我国的煤炭储量远大于石油、天然气，这决定了煤炭在能源结构中的主导地位。煤炭现在是、将来仍是我国能源的主力军，这为我国煤化工的发展提供了有力的先天条件。

（3）我国煤化工技术日益成熟目前，我国在煤气化、煤液化、煤制烯烃、煤制乙二醇以及二氧化碳捕集等技术领域都取得了瞩目的成绩。如由兖矿集团有限公司和华东理工大学联合自主开发的多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术[2]成功实现了日处理煤量2000 t级炉型，并投入工业化运行；神华集团煤直接液化工艺和新型高效煤液化催化剂使煤的转化率和液化油产率都达到国际领先水平并已实现商业化[3]；世界首套以煤为原料生产聚烯烃的神华包头煤制烯烃项目，采用自主知识产权的煤经甲醇制烯烃（DMTO）工艺及催化剂，奠定了我国在世界煤基烯烃工业化产业中的国际领先地位；由中科院福建物质结构研究所与上海金煤化工新技术有限公司共同研发的煤制乙二醇新技术[4]，以褐煤为原料，探索出煤制乙二醇产业化新路线。这些自主研发项目为国内煤化工的发展奠定了坚实的技术基础。

（4）大型装备国产化初现成效虽然大型煤化工项目中的一些核心技术主要依赖于进口，但通过我国科研技术人员的不懈努力，在气化炉、大型空分、加氢反应器等重大设备的制造方面也获得了可喜的成绩，并逐步与国际先进技术接轨。

1.2 我国煤化工现存的问题

目前，国内的煤化工发展很“热”。各国政府尽管支持，但并没有主张“大力”发展。而我国也多次从宏观层面对现代煤化工行业加强指导和控制。如2011年4月12日，发改委公布的《关于规范煤化工产业有序发展的通知》，对几乎所有煤化工领域内的细分行业都作出了严格的限制。究其原因，我国的煤化工行业还存在着一些问题：

（1）低利用、高污染煤成分中，碳多、氢少、杂质多，属于低效高污染能源。我国年产煤约2×109t，而总能源利用率不到50%。现阶段我国煤炭利用的主要方式是燃煤发电和炼焦，其中煤直接燃烧发电的平均热能利用率仅为30%，炼焦副产物也未能充分回收，能源利用率约60%～70%[5]。同时，由燃煤造成的酸雨、粉尘、雾霾、CO2排放和硫渣堆积等问题严重破坏了生态环境，影响人们的生活质量。

（2）煤炭消费与产出区域逆向分布、煤炭资源富足地区水资源匮乏我国化工产品的消费市场主要分布在东部沿海地区，而煤炭资源丰富的区域却地处西部，两者必须依靠运输作为纽带。此外，产煤大省内蒙古、山西、陕西等水资源相对匮乏，而煤化工产业又都是用水大户，为保持企业正常运行，起码要保证每小时上千吨的新鲜水供应。

（3）传统煤化工矛盾突出早在20世纪40年代，我国已开始传统煤化工产业，但由于长期粗放发展，形成了布局分散、规模小、产品单一（主要是焦炭、合成氨、甲醇和电石）、深加工产品少等局面[6]，从而导致传统煤化工面临污染严重、节能减排压力大、产能严重过剩、技术和装备水平低下等系列问题[7]。

（4）现代煤化工处于示范或初始阶段，技术水平有待进一步提高现代煤化工技术含量高、资金投入大，在项目建设和运行管理上没有现成的经验可以借鉴，国内当前正在运营的项目，如煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇等还都处于试点阶段。虽然在煤气化、甲醇合成塔等示范工程建设中已取得阶段性进展，但是在煤气化技术与甲醇合成技术的大型化、绿色低碳产品技术研发、产品与副产品的高附加值综合利用、废水处理、系统优化集成等方面还存在较大不足[8]。一些关键技术一直依赖进口，而国内自主创新技术如合成气制乙二醇、合成气甲烷化、甲醇制芳烃等还有待进一步完善并实现产业化，这成为制约现代煤化工发展的瓶颈。

肖成英(1979-)，女，硕士，讲师，主要研究方向为非线性泛函分析和数学教育。E-mail:77361944@qq.com

此外，国内一些企业以发展煤化工之名，行圈占煤炭资源之实。一些地方政府也秉承“逢煤必化”的思路，申报煤化工项目就可轻松获批。为此，国家发改委将年产50万t以上甲醇制烯烃、年产100万t以下煤制甲醇和煤制二甲醚等项目的审批权统一上收，使现代煤化工短期内很难走出示范阶段。

（5）市场推广不足，产品标准亟待完善部分现代煤化工产品的质量和物化性质与传统石化产品有所区别，其发展需要特定的市场条件。目前，醇醚燃料替代车用燃料存在安全隐患，需建立与之适应的储运、销售网络[9]；煤制天然气受制于管网和入网价格[10]；聚乙烯、聚丙烯等石化产品决定于市场推广[11]。

（6）存在风险现代煤化工属于高技术、高投资、高回报同时也是高风险的新兴产业。这里的风险包括技术与经济两个方面。技术方面的风险主要表现在示范工程项目有待长周期稳定运行的考验、“三废”处理技术的标准与要求严格等；经济方面的风险主要表现在企业的资金投入大，如建设100万t/a煤直接液化工程投资约80亿～90亿元，同等规模的煤间接液化工程资金投入约90亿～100亿元。

2 我国煤化工发展策略

对比分析国内煤化工发展的优劣势不难发现：在我国发展煤化工产业，应该以环境友好为前提，技术武装为后备，提高能源利用率和产品多样化为主体，走符合我国国情并切实可行的能源发展之路。

（1）开展洁净煤技术[12]，提高资源利用率，减少污染物排放燃煤产物是我国大气污染的主要来源，占我国SO2排放的85%、硝化物排放的67%、CO2排放的80%、烟尘排放的70%。发展煤化工，首先要过环境保护这一关。这就需要充分考虑环境承载能力、淘汰落后产能，加强煤的洁净、高效利用。煤的最优利用方式应该是高质高用、分级利用，即高价值的组分用于生产高附加值煤化工产品，其他部分应用于炼铁或作为燃料。此外，脱硫物（石膏或硫酸铵）、废氨水、油渣制水煤浆以及产煤气、合成尾气、煤气化及燃烧灰渣废物和余能的利用也应该提上议事日程。

在煤化工行业的诸多排放物中，CO2并不算污染物，但由其高排放引起的“温室效应”不容小觑，许多学者对此也进行了深入研究。劳旺梅[13]提出收集保存、循环利用和化学转化等3种减排技术。李琼玖等[14]提出用粉煤纯氧化生产合成气，用水电解配氢合成甲醇或二甲醚煤基液体燃料，使煤制合成气中的CO得到充分利用，不但可以提高煤炭的利用率，还能减少变换生成的H2与CO2的排放量；李志坚[5]认为应该从CO2驱油、采气，CO2-绿藻-生物柴油，CO2-可再生能源制氢-合成甲醇；CO2制化工产品——干冰、化学品、可降解塑料、煤气化等方面开展资源化利用。

水资源的解决方案有引黄工程、南水北调、水资源置换等，但最基本的解决途径应该是“量水而行”。同时大力提倡废水、中水、矿井水回用等工艺技术。必要时允许以能量换水量，推行多效蒸发技术[15]。

煤化工行业的废水含有大量挥发酚、氰化物、硫化物及较难降解的有机化合物。姜兴涛等[16]提出用蒸发塘处理煤化工浓盐水，同时能够保护周边地下水环境不受影响。叶文旗等[17]提出用高级氧化技术处理，将废水中难降解的大分子有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。

（2）进一步加大科技创新力度煤化工行业的发展需要强有力的技术支持，引进国外先进技术虽然能解暂时燃眉之急，但非长远之计。我国煤化工产业应在现有基础上，吸取国外先进经验，不断加大自主创新能力。这就需要国家正确引导并加大公共财政投入，企业、科研院所和高等院校积极参与、加强国际间交流与合作，通过开展更高水平的试验示范，推广和应用提高整个行业技术水平。未来技术开发的重点包括：先进煤气化技术、大型空分技术、合成气变换与净化技术、煤基多联产关键技术、褐煤高效洁净综合利用技术、甲醇芳构化技术、甲醇蛋白产业化技术、煤层气开发利用关键技术和60万t/a以上规模甲醇合成等基础技术。

（3）发展煤炭-能源-化工一体化将煤炭最大程度地转化为能源及化工产品并实现高效利用，是煤化工的一项重要任务。

从煤化工各项目在世界发展的状况来看，未来主流应该是以煤炭气化为基础的煤炭-能源-化工多联产一体化的新兴产业。多联产不仅能够降低生产成本、实现产品灵活多样化，还能将煤中污染物最大限度地处理或资源化利用[18]。节能是决定煤化工经济效益的一个重要标志。大型煤化工装置与整体煤气化联合循环或超临界发电系统有机集成，将使煤化工进入与电力、热力联合节能的新时代。

此外，煤渣制氧化铝、二氧化碳制绿藻、合成油等项目的研究也在如火如荼地进行，探索煤化工产品及其副产物的综合利用，对于进一步延伸煤化工产业链也必将起到积极的作用。

（4）建设大型企业和产业基地国家针对煤化工的产业政策，就是推动行业整合，扶植行业龙头企业，限制小企业。因此建设大型企业，并在此基础上形成新型煤化工产业基地和基地群对我国煤化工的发展具有重要意义。目前，国内已形成内蒙古、陕西、山东、新疆等为代表的特色循环经济园区，《煤化工产业中长期发展规划》提出，计划在黄河中下游、内蒙古东部、黑龙江东部、苏鲁豫皖、中原、云贵和新疆等继续打造7大煤化工产业区。

（5）秉持谨慎发展基调近些年，我国掀起了一股煤化工发展热潮，全国各地拟上和新上的煤化工项目不断增多，投资动辄上百亿。在不断上马的上百万吨的甲醇、二甲醚、合成油、MTO等项目中，有些企业甚至是边研究、边设计、边施工。我国的煤炭都集中在经济相对落后的地区，这些地区政府为了增加地方税收，促进经济发展，也盲目上马煤化工项目。然而在现代煤化工受制于技术与能耗等因素的背景下，这种做法将加剧煤炭供需矛盾、增加节能减排工作难度进而引发水资源供需失衡。各地规划的煤制气、煤制烯烃项目中，实际开工和具备开工条件的还不到10%。鉴于此，煤化工的发展应秉持谨慎发展的基调，政策上除鼓励煤制合成氨、化肥等成熟产业以及煤制天然气、煤制醇醚等示范已取得成效的项目扩大示范范围外，对电石、焦炭等高能耗产品应规范发展，对煤质、用水量要求高的煤制油特别是直接液化工艺应该严格控制。

3 结束语

煤化工行业对水、电的需求非常高，污染严重、节能减排压力大，其成本只是相较于当前石油价格的上涨有所降低，在中国发展煤化工是不得以而为之。对于传统煤化工，应该将节能、降耗、减排放在首位，摒弃落后工艺，扩大产品链，鼓励行业内兼并重组；对于现代煤化工，今后将有更多的发展机会，但应该立足可持续发展战略，同时在具备煤资源、水资源、环境以及交通运输等条件的地区，合理开发以煤气化为核心的煤化工多联产示范项目。此外，我国应进一步加大煤化工技术的开发与应用，从煤种选择、技术创新、设备制造、环境友好等方面逐步将现有示范工程工业化，使我国的煤化工行业充满生命力与活力。

[1] 陈庆龄,杨为民,滕加伟.中国石化煤化工技术最新进展[J].催化学报,2013,34(1):217-224.

[2] 全国煤化工信息站.煤化工技术进展及产业现状分析[J].煤化工,2009(3):1-6.

[3] Xie Kechang,LiWenying,ZhaoWei.Coal chemical industry and its sustainable development in China[J].Energy, 2009,34(6):1-7.

[4] 周张锋,李兆基,潘鹏斌,等.煤制乙二醇技术进展[J].化工进展,2010,29(11):2003-2 009.

[5] 周溪华.我国现代煤化工技术发展路线探讨[J].中外能源,2008,13(3):25-34.

[6] 杜铭华,安星悦.我国新型煤化工发展思路探讨[J].化学工业,2013,31(1):19-22.

[7] 房庆圆.对现代煤化工意义及发展分析[J].中国化工贸易,2013,5(7):399-400.

[8] 段妮丽,于春美.我国现代煤化工项目产业发展探析[J].硅谷,2013(4):1-2.

[9] 曹湘洪.实现我国煤化工、煤制油产业健康发展的若干思考[J].化工进展,2011,30(1):80-87.

[10] 冯益民.我国煤化工产业的发展趋势及对策研究[J].现代化工,2012,32(11):1-4.

[11] 李志坚.现代煤化工进展及发展关注重点[J].化学工业,2013,31(6):9-14.

[12] 李广民,王肖戈.我国洁净煤能源开发利用的现状与前景[J].理论月刊,2012(12):115-118.

[13] 劳旺梅.煤化工过程中CO2减排技术探讨[J].煤炭技术,2013(4):227-229.

[14] 李琼玖,申同贺,王建华,等.拯救中国生态环境必由之路——煤炭气化加氢制甲醇的煤炭现代化利用途径[J].中外能源,2007,12(3):1-7.

[15] 蔡丽娟,孙延辉,闫辉.现代煤化工行业发展趋势及其应对策略的分析[J].现代化工,2012,32(8):5-8.

[16] 姜兴涛,姜成旭.利用蒸发塘处置煤化工浓盐水技术[J].化工进展,2012,31(2):276-278.

[17] 叶文旗,赵翠,潘一,等.高级氧化技术处理煤化工废水研究进展[J].当代化工,2013,42(2):172-174.

[18] 金涌,周禹成,胡山鹰.低碳理念指导的煤化工产业发展探讨[J].化工学报,2012,63(1):3-8.

Analysis on Status and Development Strategies of Domestic Coal Chemical Industry

Yang Xi Liu Baoyong

The development of coal chemical industry is an important approach of resolving the energy crisis in China.Currently,the traditional coal chemical industry is being transformed into a modern one,which is still in its infancy.It is particularly important to understand the development characteristics of coal chemical industry and provide correct guidance.The advantages and disadvantages of domestic coal chemical industry are analyzed,and some beneficial advices are presented in consideration of environmental protection,technology and economy.

Modern coal chemical industry;Traditional coal chemical industry;Demonstration project;Polygeneration

TQ 53

2014年4月

杨西 女 1980年生 硕士讲师 主要研究方向：化学工艺、煤化工