我國煤化工煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來

我國煤化工煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來

1風(fēng)電在我國發(fā)展中的戰(zhàn)略意義中國的石油和天然氣資源相對(duì)不足。作為資源替代產(chǎn)業(yè)，煤礦（煤礦）具有相當(dāng)重要的戰(zhàn)略意義。風(fēng)吹是中國快速發(fā)展的綠色能源產(chǎn)業(yè)，對(duì)減少溫室內(nèi)的氣體排放具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但它們的發(fā)展都面臨了嚴(yán)重的制約,這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)無疑是具有發(fā)展前景的,但需要前瞻的思維和更寬的視角為解決問題提供思路。1.1煤制油行業(yè)的產(chǎn)能發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)發(fā)改委《煤化工產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》(征求意見稿),到2020年煤制油規(guī)模達(dá)3000萬噸/年,煤制烯烴800萬噸/年,二甲醚2000萬噸/年,甲醇6600萬噸/年,約需煤炭資源4億噸/年。但各地受資源產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)的驅(qū)使,2011年在建和擬建煤制油項(xiàng)目已達(dá)4000萬噸/年,煤制烯烴項(xiàng)目已達(dá)2800萬噸/年,煤制氣項(xiàng)目已達(dá)1500億立方米/年,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了規(guī)劃總量。從國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程看,發(fā)展的熱度越高、總量越難以控制,到2020年煤化工(煤制油)對(duì)煤炭資源的需求將大大超過4億噸/年。我國自2009年起已連續(xù)4年成為煤炭凈進(jìn)口國,2012年全年煤炭凈進(jìn)口量達(dá)2.8億噸,按目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì),我國煤炭資源長期將面臨短缺。1.2征收碳稅將與國際接軌按發(fā)改委《煤化工產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》的項(xiàng)目規(guī)模,到2020年煤化工(煤制油)排放的二氧化碳將在2億噸/年以上。國際社會(huì)高度關(guān)注環(huán)境惡化問題,美國夏威夷冒納羅亞天文臺(tái)測(cè)定2014年5月大氣二氧化碳濃度日均值將超過400ppm,是地球有人類以來首次超過該值。在建設(shè)“美麗中國”的引領(lǐng)下,我國將更加重視溫室氣體排放和監(jiān)管,征收碳稅將逐步與國際接軌。目前的煤制油按繳納消費(fèi)稅計(jì)已感到稅賦過重、盈利困難,將來面臨碳稅問題,將凸顯二氧化碳排放的制約。1.3限電“棄風(fēng)”量超100我國陸上風(fēng)電取得了快速發(fā)展,但并網(wǎng)消納是大難題。2011年,全國風(fēng)電并網(wǎng)消納困難,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)造成全年限電“棄風(fēng)”量超過100億千瓦時(shí),并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)的機(jī)組利用小時(shí)數(shù)從2010年的2047小時(shí)下降到2011年的1903小時(shí),下降約7%。而風(fēng)電裝機(jī)總量從2010年的4182.7萬千瓦猛增到2011年的6273萬千瓦,上升約50%,隨著風(fēng)電規(guī)模的發(fā)展這一反差趨勢(shì)還會(huì)加大,果然到2012年棄風(fēng)電量達(dá)200億千瓦時(shí)。2這兩個(gè)行業(yè)正在追求突破瓶頸，但很難工作2.1煤炭基化反應(yīng)特性思想以低碳理念發(fā)展煤化工(煤制油)已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。多聯(lián)產(chǎn)路線,把煤化工與發(fā)電和供熱聯(lián)合,先將煤低溫?zé)崃呀猥@得較多的化工原料如甲烷、氫氣、一氧化碳、芳烴等,余下的半焦用于燃燒發(fā)電和供熱,實(shí)現(xiàn)煤炭的高能效利用。多產(chǎn)業(yè)共生路線,煤化工與石化產(chǎn)業(yè)聯(lián)合,使煤制氫作為煤化工和油品加氫的原料;煤化工與冶金、建材、能源產(chǎn)業(yè)聯(lián)合,熔池?zé)掕F使煤和鐵礦石生成鐵和一氧化碳,一氧化碳作為化工原料或發(fā)電燃料,煉鐵爐渣作為建材原料,實(shí)現(xiàn)煤炭的高資源利用率?；匾惑w化路線,把原煤處理、煤氣化、合成氣處理、煤氣化發(fā)電、城市垃圾發(fā)電、煤化工、煤制油、后續(xù)產(chǎn)品深加工、公用工程系統(tǒng)、物流系統(tǒng)等作為基地一體化發(fā)展,實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)鏈的統(tǒng)籌優(yōu)化。產(chǎn)業(yè)鏈的高附加值化,從來都是各行業(yè)追逐的發(fā)展目標(biāo)。例如石化產(chǎn)業(yè)目前在亞洲投資以升級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈,臺(tái)灣省臺(tái)塑石化、韓國樂天化工和殼牌集團(tuán)建設(shè)大規(guī)模的專用化工產(chǎn)品產(chǎn)能,隨著高端產(chǎn)品供應(yīng)增加,這些產(chǎn)品與乙烯的差價(jià)會(huì)縮小,亞洲高端產(chǎn)品面臨預(yù)期收益減小的風(fēng)險(xiǎn)。煤炭是化石原料中含碳量最高的,多產(chǎn)業(yè)聯(lián)合、延伸產(chǎn)業(yè)鏈,可以降低單位產(chǎn)值的二氧化碳排放量,但只要以煤為原料將不可避免的產(chǎn)生大量二氧化碳。2.2周邊地區(qū)電力市場(chǎng)需求狀況面對(duì)棄風(fēng)嚴(yán)重的問題,有效發(fā)展風(fēng)電綠色能源已成業(yè)內(nèi)共識(shí)。首先,加強(qiáng)風(fēng)電配套電網(wǎng)建設(shè),保障風(fēng)電優(yōu)先并網(wǎng)。其次,把風(fēng)電場(chǎng)利用率作為發(fā)展擴(kuò)大風(fēng)電規(guī)模和布局的重要依據(jù)。第三,加快智能電網(wǎng)建設(shè)和探索向周邊地區(qū)擴(kuò)大電力市場(chǎng)。第四,在北方地區(qū)發(fā)展風(fēng)電供暖。但我國風(fēng)電發(fā)展要占電力消費(fèi)更多比重將是長期的工作。第一,風(fēng)電天生具有不穩(wěn)定性,帶來負(fù)荷受限、低電壓穿越能力不強(qiáng)、易風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)等問題。電力市場(chǎng)一般是用電就負(fù)荷上升,不用就負(fù)荷下降,用電市場(chǎng)需求波動(dòng)周期很難與風(fēng)電的不穩(wěn)定性相吻合。歐盟一些國家經(jīng)濟(jì)體制類似、國家間關(guān)系穩(wěn)定,電網(wǎng)互通可以有效緩沖電力市場(chǎng)周期波動(dòng),而我國向周邊地區(qū)擴(kuò)大電力市場(chǎng)將面臨比歐盟更大的難度,需要較長的發(fā)展時(shí)期。第二,德國是歐洲風(fēng)電發(fā)展最好的國家,除了政策和技術(shù)因素外,其電力裝機(jī)構(gòu)成的靈活性是成功的主要因素。德國煤電占電力裝機(jī)的35%,核電占16%,優(yōu)質(zhì)調(diào)峰用天然氣、燃油、抽水蓄能發(fā)電裝機(jī)占25%,可調(diào)峰用水利、生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)占8%,風(fēng)電裝機(jī)占16%。從2011年中國的電力裝機(jī)構(gòu)成看,煤電占電力裝機(jī)的68%,核電占1%,可調(diào)峰燃?xì)?、燃油發(fā)電裝機(jī)占4%,抽水蓄能發(fā)電比例很小,水電占22%,風(fēng)電裝機(jī)占5%。相比之下,我國的電力裝機(jī)構(gòu)成極缺乏靈活性,是長期以來隨著經(jīng)濟(jì)和制造業(yè)的發(fā)展而逐步形成的,調(diào)整裝機(jī)結(jié)構(gòu)是長期艱巨的任務(wù)。3改變視角，尋求解決問題的方式3.1水煤氣變換反應(yīng)國際一些機(jī)構(gòu)在推算中國的二氧化碳排放量,不同數(shù)據(jù)都表明我國是排放總量較大的國家之一。環(huán)境壓力對(duì)行業(yè)的發(fā)展造成沉重負(fù)擔(dān),如果換個(gè)角度考量,把巨大的二氧化碳排放看做資源,則負(fù)擔(dān)就變成了發(fā)展的厚重基礎(chǔ)。水煤氣變換反應(yīng)的工業(yè)化發(fā)展到目前已高度成熟,而在1925年,PRICHARDCR就對(duì)逆水煤氣反應(yīng)的催化劑進(jìn)行了研究,通過氫氣和二氧化碳制取一氧化碳,進(jìn)而進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)。逆變換反應(yīng)以二氧化碳和氫氣作為原料,二氧化碳從來都是煤化工的環(huán)保負(fù)擔(dān),如果變成資源,則煤化工將走上綠色變身發(fā)展的道路。3.2提高煤炭再利用的風(fēng)險(xiǎn)火力發(fā)電煙氣中二氧化碳含量高,易于捕集。但受成本和二氧化碳產(chǎn)品銷路影響,實(shí)施的難度較大。如果把捕集二氧化碳看作獲取資源,用超出眼前經(jīng)濟(jì)利益的視角考量,則比國內(nèi)外陸上海上勘探開發(fā)獲取油氣資源的風(fēng)險(xiǎn)要小很多,相當(dāng)于開采出的煤炭二次利用提高了煤炭資源利用率。石化企業(yè)裝置尾氣中二氧化碳回收的潛力也很大,以逆變換反應(yīng)生產(chǎn)一氧化碳并發(fā)展下游利用的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)更易發(fā)揮。3.3回收和發(fā)電空氣風(fēng)力發(fā)電和電解水制氫早已是成熟的技術(shù),風(fēng)電制氫也不是新思路。2005年美國能源部對(duì)新能源展望的研究中,提出了利用太陽能和風(fēng)能發(fā)電制氫,把氫氣作為燃料供應(yīng)氫燃料電池車。提出了兩種制氫方案,一種是依靠有利的電網(wǎng)設(shè)施集中式地將太陽能或風(fēng)能發(fā)電制氫并存儲(chǔ),用管道或罐車將氫氣送到各加氣站;另一種是依據(jù)加氣站的環(huán)境自然條件分散式地將太陽能或風(fēng)能發(fā)電并在加氣站就地制氫。由于氫燃料電池車是遠(yuǎn)期市場(chǎng),方案尚未實(shí)施。風(fēng)電制氫,有風(fēng)就發(fā)電制氫,無風(fēng)則停止電解,氫氣可儲(chǔ)存、可運(yùn)輸(美國空氣產(chǎn)品公司成功的依靠氫儲(chǔ)存和氫氣管網(wǎng)為墨西哥灣一帶的煉廠提供氫氣,從新奧爾良到休斯頓氫氣管道長達(dá)1000千米),使風(fēng)電擺脫對(duì)電力市場(chǎng)的依賴,只要借助火電支撐的電網(wǎng)就可以相對(duì)獨(dú)立的發(fā)展。人類發(fā)明和創(chuàng)造的技術(shù)遠(yuǎn)比已經(jīng)實(shí)際采用的多的多,眼前看起來束之高閣的技術(shù)方案一旦有了合適的契機(jī)就會(huì)突飛猛進(jìn)地發(fā)展。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的企業(yè)就是在戰(zhàn)略調(diào)整中不斷尋找契機(jī),把技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力、經(jīng)濟(jì)效益和長遠(yuǎn)利益。挑戰(zhàn)和機(jī)遇是共生的,環(huán)境壓力確實(shí)對(duì)煤化工(煤制油)提出了挑戰(zhàn),應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)不僅要針對(duì)挑戰(zhàn)的問題解決問題,更要在挑戰(zhàn)中找到新的發(fā)展機(jī)遇,所謂主動(dòng)應(yīng)對(duì)就是尋找契機(jī)。4.1氧化碳的回收利用以煤制甲醇為例,風(fēng)電電解制的氫氣與捕集的二氧化碳通過逆變換反應(yīng)生產(chǎn)一氧化碳,一氧化碳與氫氣生產(chǎn)甲醇。擺脫了煤制甲醇直接對(duì)煤炭的消耗,利用捕集的二氧化碳提高了碳資源的利用率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤化工(煤制油)的綠色變身。即使不按全部的風(fēng)電用于制氫,僅按2012年200億千瓦時(shí)的棄風(fēng)電量計(jì),如果按照德國Lurgi公司制氫技術(shù)單耗4.6千瓦時(shí)/立方米氫氣計(jì),可以制氫約40萬噸。按一般可逆變換反應(yīng)工藝計(jì),15.5萬噸氫氣用于生產(chǎn)一氧化碳約190萬噸,消耗二氧化碳約300萬噸(2×600MW煤發(fā)電機(jī)組,按每年5000小時(shí)運(yùn)行,年排放二氧化碳約440萬噸,捕集下來即可滿足二氧化碳作為資源的需求);按一般甲醇生產(chǎn)工藝計(jì),190萬噸一氧化碳和24.5萬噸氫氣可生產(chǎn)甲醇約170萬噸;相當(dāng)于節(jié)省標(biāo)煤約260萬噸,不但避免了約340萬噸二氧化碳的產(chǎn)出,而且消納了約300萬噸二氧化碳,具有重大的綠色發(fā)展意義。我國陸上風(fēng)電快速發(fā)展,海上風(fēng)電也已起步,風(fēng)電資源基礎(chǔ)已較雄厚。大中型城市周邊發(fā)電廠和石化企業(yè)回收二氧化碳作為資源,更利于周邊環(huán)境的改善。風(fēng)電、煤電、電網(wǎng)、電解制氫、石化和煤化工產(chǎn)業(yè)聯(lián)合,就像在湖泊中結(jié)成穩(wěn)固的連理枝,提高了抵抗市場(chǎng)風(fēng)浪的能力,三要素結(jié)合的煤化工(煤制油)綠色變身前景十分廣闊。4.2煤制油行業(yè)的前期工作煤化工(煤制油)的綠色變身不可能一蹴而就,但觀望不決容易坐失良機(jī),待環(huán)境所迫、不得不做時(shí)則損失更大。因此,要迅速展開前期工作,早日實(shí)現(xiàn)示范項(xiàng)目,煤化工(煤制油)就踏上質(zhì)變升級(jí)的臺(tái)階。初步的前期