煤基化工卷土重来 技术&环保悬而未决
——高油价逼迫下化学工业再吃“黑”原料
中国化工信息中心教授级高级工程师 朱曾惠
20世纪70年代以来，发达国家几乎放弃了煤化工的研发，关于煤作为化工原料的议题，长期以来一直不
是国外刊物登载的主要内容。近年来，随着国际油价不断攀升，煤化工产业似乎又重新回到历史舞台，受到产
煤大国的青睐。尤其当原油价格冲破百元大关之后，一些化工公司对煤化工的热度更是与日俱增。近来，美国
《化学与工程新闻》以封面文章形式登载了《煤炭：新的黑马》的长篇报道，介绍了目前全球煤化工产业发展
情况，同时也汇总了主要煤基化学品生产商、权威行业顾问、技术供应商等各方观点。在此，将该文中的部分
观点摘登，希望对我国煤化工产业发展以启迪，推动此起彼伏的煤化工规划和建设热潮健康前行。
储量丰 价格稳 中美大力发展煤化工
目前，美国、中国和印度是全球煤化工发展潜势最大的国家，不仅因为这三个国家拥有世界煤储量的50%
（分别占世界煤炭总储量的27%、13%和10%），而且本国油气供应不足，需寻找其他途径以减少对国外油气资
源的依赖，因此，大力开发煤气化制甲醇技术，进而转换成乙烯和丙烯是他们能源补充战略的重点。
中国神华集团副总经理张玉卓认为：“未来10年内，如果油价一直高于50或60美元/桶，则煤基化工在
中国将形成非常庞大的工业，这种潜势完全取决于油价。”神华是中国最大的煤生产企业，目前正在内蒙和宁
夏建设煤制烯烃工厂，其规模可与世界最大的石化装置相媲美。
美国化学市场协会（CMAI）战略咨询执行副主席Dave Wiffe认为，当前形势更有利于煤基化工的发展，
相对油气而言，它是比较便宜的原料，因而具有一定的竞争能力。并提出，按照能量当量计算，煤的价格只是
原油的1/4，但煤化工与石油化工的竞争性主要取决于建设投资费用，因为煤基化学装置、工艺要比传统的石
油化工工艺过程的投资昂贵得多。因此煤基化工厂需要有一个很大的持续的原料成本优势。油价为50美元/桶，
煤是一个有利的选择，如果低于35美元/桶，则昂贵的煤联合企业则面临亏本。
美国GE能源公司煤化工项目负责人Roberf Rigdon声称，近年该公司曾向多家企业转让过煤气化技术许
可证，其中中国公司所占比例最高，目前已经与中国签署了14项煤制化学品许可证转让合同，其中50%是合成
氨项目，其余的大部分是煤制甲醇项目，而甲醇主要是用来制造化学品和二甲醚。
新加坡亚洲甲醇市场服务公司经理Mare Berggren认为：“之所以中国对煤化工的热情如此高涨，主要缘
于该国进口原油的安全性较美国和其他主要国家低。”据美国EIA统计，煤占中国能源消耗总量的70%，若要实
现燃料自给自足，则煤炭是达到此目标的重要途径。
Nexant Chem System公司驻中国首席代表David Jiang认为，虽然目前中国已经建设的煤化工项目在数量
上走在世界前列，但不能单独地将煤作为原料看待。在美国，高昂的天然气价格促使化学制造商考虑用煤作原
料。上世纪80年代至本世纪初天然气价格在2美元/百万Btu附近徘徊，使得美国成为极具吸引力的石油化工
产业的投资地，以天然气为原料，将乙烷裂解制乙烯，甲烷转换成甲醇和合成氨。但是2000年以来，由于电
力对天然气需求的迅猛增长，导致天然气价格已翻了三番，从而影响了化学工业的竞争性。然而天然气价格飙
升之时，煤价却相对稳定。
在化学工业发展历程中，煤基原料要比石油和天然气原料更悠久，19世纪开始煤焦油便是生产有机化学品
的主要原料，起初煤气化的副产用来作路灯燃料，煤焦油经蒸馏生产甲酚、染料中间体和萘等化学品。此后随
着环保法规的日趋严格，大部分国家的煤化工产业逐步缩减。但有些国家和地区由于环保标准相对宽泛，且石
油供给严重不足，则继续保留部分煤化工工厂，并继续生产。例如，中国的聚氯乙烯生产中电石法工艺仍占较
大比重。此外，多年来中国和美国的一些公司一直采用煤气化技术生产合成氨，而南非的萨索尔公司（Sasol）
以煤为原料通过费托合成制造合成燃料和化学品，同时副产α-烯烃。
伊斯曼化学的煤化工发展亦有近25年的历史，是目前美国拥有气化项目最多的化学公司，在田纳西州拥
有煤气化制甲醇装置，进而制醋酸、醋酐和醋酸纤维素等化学品，并有进一步扩产的计划。该公司煤基化学品
产量只占公司化学品总产量的20%，但利润却占到总利润的近50%。
技术不够成熟 未来变数增多
未来煤制烯烃将成为煤化工产业的主要发展方向，进一步生产环氧乙烷、聚乙烯、聚丙烯等材料。新开发
的甲醇制烯烃技术将使煤制烯烃成为现实。煤气化后在氧和蒸汽的环境中被氧化成合成气（氢和一氧化碳），
而水与一氧化碳在催化剂作用下进行水煤气转化反应生成氢和二氧化碳，为制甲醇，水煤气反应进行至氢与一
氧化碳的摩尔比需达到2:1，甲醇则经过二甲醚再转化为烯烃。目前，该类技术掌握在UOP和鲁奇（Lurgi）公
司手中，相应的工程公司是Hmeqwell和Air Liguide。
尽管总的工艺过程相似，但催化剂不同，UOP和鲁奇工艺的最终产品相异。UOP技术称为MTO，以SAPO-34
分子筛为催化剂；而鲁奇技术称为MTP，以ZSM-5型分子筛为催化剂。SAPO-34分子筛孔径小于ZSM-5分子筛，
当甲醇进入催化剂孔内并进行反应之后，较小的分子可能脱离孔内，而较大的副产物将留在孔内。UOP工艺可
以生产乙烯、丙烯以及其他大分子烯烃，并与裂解技术配套应用（道达尔石化正在开发该裂解技术），将丁烯
和己烯转化为乙烯和丙烯。而鲁奇技术只生产丙烯，副产汽油和丙烷，
由于当前国际市场上丙烯价格高于乙烯，因此鲁奇技术似乎更具优势。但是无论鲁奇还是UOP迄今都没有
实现工业规模装置运行。鲁奇公司称已向中国大唐国际和神华宁夏煤业集团转让该技术，这两家公司均在建设
50万t/a规模的装置。
UOP公司已有中试装置在运行，而且在比利时正建设一座价值7500万美元的结合烯烃裂解技术的工业化规
模装置。并于2008年1月与尼日利亚Viva 甲醇公司签署了技术转让协议，建设规模达130万t/a乙烯和丙烯
的联合装置，计划于2012年建成投产，甲醇原料是天然气。UOP石油化工事业部经理James H. D'Auria称，
该公司正在进行煤制甲醇为基础的MTO计划，但迄今尚无签定的转让项目，计划在中国谋求更多发展。
环保问题不容忽视
煤化工装置的选址需认真考虑，最好选择煤产地附近，但这些地区多在内地，远离最终产品的消费市场，
因此煤化工厂建设在靠近煤矿还是产品消费市场需要权衡利弊。据神华集团公司副总经理张先生透露，在神华
集团与陶氏化学公司合资项目谈判过程中，双方都考虑是否将全部项目建设在煤产区，或是将项目剥离，甲醇
装置建在内地，下游产品工厂建在沿海地区，但目前尚无结论。中方认为将整个联合企业建在煤矿附近是明智
的，如果将上下游装置分成两部份，相隔数千里，很难成就一个高效的联合企业，而且长距离运输甲醇的费用
也很昂贵。
Chem Systems咨询公司江先生提出，煤化工的发展即便在中国也存在较大的经济风险，必须慎重选择煤制
造的化学品品种，同时要综合考虑厂址选择及后勤保障系统。近年中东地区大型天然气化工装置风起云涌，对
煤基化工工业将产生一定的冲击。
除了面临经济和技术挑战外，煤化工建设还需考虑环境问题。特别是已经在《京都议定书》上签字的国家，
或是已将CO2当作温室气体进行管理的地区，环境问题则是障碍煤化工顺利发展的重要因素。美国认为煤的最
大缺点是产生大量的CO2，建设煤化工厂需付排放费用，同时捕集杂质也将增加成本。
GE公司Rigdon则认为，在煤制化学品过程中，有些碳捕集在最终产品内。例如，煤制甲醇工艺可以将大
部分碳捕集在终产品甲醇中。此外，如煤气化过程中生成的CO2可以用于生产含碳的肥料如尿素。化学公司还
可以通过将CO2注入地下，加压油井以提高采收率，起到强化采油的作用。伊斯曼公司正在考虑在其海湾（Gulf
Coast）计划中采用该项技术。但据分析，CO2在该市场的应用是有限的。
提供空气分离技术装备的空气液体产品公司高级副总裁Tom Hansen指出，以化学品为目标的煤气化联合
企业要有自己的CO2管理方案。因为气化工艺中使用纯氧，将产生更纯的CO2气流，这一附带利益对采油等市
场颇具价值。
与煤发电厂相比，煤基化学品制造厂的杂质问题更多。中国神华集团认为清洁化和资源利用率高是该公司
的优势，集团副总裁说，7年前，神华正在计划建立第一座直接液化装置，当时的要求就是建设零排放的装置，
目前已接近此目标。该公司在宁夏建设第一套MTO装置，已完成1/3；另一个MTO联合企业是在内蒙古包头，
2008年末开工；神华在鄂尔多斯附近的煤液化制油装置已近完成。对于神华装置存在的废水问题，神华已耗资
1600万美元购买GE Betz技术，能够达到废水循环回收的要求。同时，神华的装置对大气的排放问题也不严重，
采用先进的洗涤技术只排出少量的硫，其他排放物主要是CO2，其浓度达到97%，可以出售。神华已与美国能
源部合作开发CO2浓缩工艺。在煤制化学品领域，神华是中国最积极的工厂，其在宁夏和内蒙的煤制聚乙烯和
聚丙烯生产装置将被列为全球最大装置之列。该公司第三个计划是与陶氏化学公司在山西成立合资公司，生产
乙烯、丙烯、氯碱、氯乙烯、乙二醇、胺类、溶剂、表面活性剂及丙烯酸等。据陶氏化学介绍，诸如技术、产
能以及排放问题的解决等细节还在可行性研究之中，预计今年内完成。
Chem Systems咨询公司江先生指出，包括中国和国外公司已建和在建装置，中国目前约有300座煤制甲醇
装置。例如，惠生（Wison Chemical）（南京）化工公司已在南京建成一座以煤为原料制CO2的装置，其产生
的CO2提供给附近的塞拉尼斯（Celanese）醋酸厂。
在印度，煤化工也引起关注，有关部门已经签订煤气化谅解备忘录，联手建设3500t/d尿素装置，日耗煤
5000t。
美国伊士曼化学与Green Reek能源公司联手投建两项价值分别为16亿美元的石油焦制氢、氨、甲醇和下
游化工产品的项目。一座建在得克萨斯州Beaumont，伊士曼拥有50%的股份，计划2011年完成，石油焦加工
能力达220万t/a。另一座装置将建在路易斯安娜州的St.James Parish，预计2010年建成投产，与Beaumont
一样主要生产甲醇和合成氨，且合成氨比重较大。化肥生产商Mosaic and Agrium已与伊士曼化学签署了每年
采购130万t合成氨的合同。两家工厂甲醇年产量为50万t，伊士曼化学将全部购买用作下游产品的原料。其
他一些美国化工公司也考虑将天然气原料转换为煤。
Dakota公司气化装置每年将570万t煤转换为14.16亿m3合成气，副产36万t合成氨，还有部分硫铵肥
料、甲酚等产品。该公司2007年销售额近4.6亿美元，毛利7000万美元。当然，并不是每年都能达到这样的
盈利水平，它将因原料和产品价格波动和经营合作方式改变而相应变化。
对我国煤化工的启示
1.煤基化学工业早已被石油化工所取代，近来由于油和天然气供应紧张，价格飞涨，而煤储量丰富，
价格稳定，煤用作大宗化学品的原料议题又引起人们关注和业界的兴趣。
2.煤基化学工业关注的中心是通过煤气化制取化学品。当前热点是通过甲醇转化为烯烃（MTO、MTP），液
化制燃料，焦化等则很少谈及。
3.建设煤基化工厂投资高昂，只有煤价保持低廉、稳定的态势，从成本优势来得到补偿才可能盈利。为此
厂址宜靠近矿区，但下游产品又不能远离消费市场，因此煤基联合企业选址需慎重考虑。
4.煤化工过程对环境影响大，尤其CO2排放问题是其发展的最大障碍，充足的水源也是装置正常运行的必
要条件。
5.甲醇化工并不等同于煤化工，国外在建的大型甲醇装置都是以天然气（如中东地区）和石油焦（如美国）
为原料，只有我国以煤为原料。近年我国迎来煤化工投资热潮，项目多，规模大，引起世界相关厂商兴趣，成
为世界关注的中心。
6.在MTO和MTP的技术方面的权威是UOP和鲁奇两家公司，但迄今并无工业规模装置运行，而煤的直接液
化制油也未见相关报道。我国神华集团的有关计划项目是当前投资和规模最大的煤制油企业，当然也承担最大
的风险。
7.美国伊士曼化学公司正在建设的两个以石油焦（类似煤）气化为原料的联合企业和中东建设的一些大型
甲醇装置（以天然气为原料）都会与煤基甲醇构成竞争，当然它们的下游产品加工技术对我们是有借鉴意义的。
因此，我国对煤基化学工业发展应当冷静对待，认真分析发展动态，全面认清形势，慎重进行决策。突破
的重点在于掌握关键技术，应当将煤气化、MTO和MTP转化和CO2的捕集和处理作为今后煤化工产业发展的重
点。