统筹规划 合理布局 带动煤基烯烃生态化发展
□ 李奋明
烯烃作为石化产业的标志性产品和化工行业重要的基本原料，愈来愈受到广泛重视，尤其是随着现代工业的快速发展和人居生活消费水准的提高就更加凸显烯烃的重要性。但是，由于几次石油危机的出现，也给人们提出了更加深刻的警醒。特别是在面对我国“缺油、少气、多煤炭”资源禀赋的国情，烯烃产业的发展也正在经受着严峻的考验。
随着近年来国内石油化工市场需求持续旺盛与资源供给不足的矛盾日益突出，尤其是重要石化原料乙烯、丙烯缺口的加大，我国能源化工产业结构日趋失衡。为了缓解烯烃市场供需矛盾，国内不仅加快了传统石脑油工艺路线的乙烯、丙烯生产装置的建设速度，同时也加快了非石脑油路线烯烃生产技术引进及开发工作。特别是煤基烯烃装置成功进入商业化运营，不仅使我国的烯烃及原油供需矛盾得以缓解，也为能源化工产业结构调整奠定了良好基础。
生产工艺及关键技术取得突破性进展
目前，可供商业化的煤基烯烃技术主要有甲醇制乙烯、丙烯(DMTO、SMTO及MTO) 和甲醇制丙烯（MTP或FMTP）。MTO技术主要由UOP与英利士(INEOS)(前身为海德鲁/Hydro)共同开发，埃克森美孚公司也开发成功MTO 工艺。埃克森美孚和UOP/ INEOS的工艺流程区别不大，均采用流化床反应器。MTP技术由鲁奇开发成功，并已经应用在我国的大唐多伦和神华宁煤烯烃项目之中。
国内较早开发的甲醇制烯烃新技术(DMTO)是在中国科学院大连化物所进行的，并被列入国家“八五”重点科技攻关课题。2006年在西安完成万吨级甲醇制烯烃技术工业试验装置；同年8月，在北京通过中国石化协会组织的技术成果鉴定。2007年中国科学院大连化学物理研究所、新兴能源科技有限公司、中石化洛阳石油化工工程公司与神华包头煤化工有限公司在北京签署了60万吨（烯烃）的甲醇制烯烃技术转让许可合同，该项目于2010年下半年建成投产。随后，大连化物所与陕西煤化工程技术中心在原有DMTO技术基础上，又进行了C4回炼与DMTO相结合的开发试验，进一步提高了甲醇转化率，开发出了DMTO第二代技术，该技术已经用于在建的陕西蒲城烯烃项目。
2007年，中石化集团在燕山石化公司进行了100吨/天甲醇制烯烃（SMTO）的工业化试验，将裂解气直接送到本公司原有乙烯装置进行后处理及聚合，并已实现连续化运行。该技术用于中国石化中原乙烯厂的技术改造，建成20万吨（烯烃）工业生产装置。
2009年12月，由清华大学、中国化学工程集团股份公司、中国天辰化学工程公司、东华科技公司和安徽淮化集团有限公共同组成的研发队伍，正式宣布完成了流化床FMTP 1万吨丙烯的工业性试验，并通过了专家委员会的鉴定。
2011年，惠生(南京)清洁能源股份有限公司引进了UOP甲醇制烯烃技术并建设30万吨乙烯、丙烯装置。该技术是UOP/ INEOS MTO工艺与道达尔石化/UOP 烯烃裂化工艺相结合，并包括采用烯烃裂化工艺(OCP)对MTO 工艺所产出的烯烃做进一步转化，从而提高可用的乙烯及丙烯产量。该项目计划于2013 年在惠生能源南京工厂投产，霍尼韦尔UOP 公司将提供技术许可、工艺包、催化剂、吸附剂、特种设备和开工技术服务。
规模化工业化装置相继投入商业化运营
从2007年以来，国内先后建成了以煤气化开始的两个不同工艺技术的三套大型工业化煤基烯烃项目和以甲醇为起始原料的两套工业化装置，分别是大唐集团内在蒙古锡林郭勒盟多伦县建成46万吨烯烃（MTP）项目，主要装置包括167万吨甲醇、46万吨丙烯和46万吨聚丙烯；神华集团在内蒙古包头市建成60万吨烯烃（DMTO）项目，主要装置包括180万吨甲醇、30万吨聚丙烯和30万吨聚乙烯；神华宁煤集团在宁夏银川市建成50万吨烯烃（MTP）和50万吨聚丙烯项目，主要装置包括167万吨甲醇、50万吨丙烯和50万吨聚丙烯；中石化集团在河南濮阳中原石化建成20万吨烯烃（SMTO）项目；2013年2月宁波禾元化工有限公司60万吨DMTO装置实现一次投料试车成功，该项目是继世界首套神华包头煤制烯烃项目后的第二套DMTO项目，也是首套以外购甲醇为原料、在沿海地区建设的大型DMTO项目，年产30万吨聚丙烯及50万吨乙二醇。
以上5套烯烃装置，除了中原石化和宁波禾元化工以外，其他三个煤基烯烃项目均是从煤气化开始经过甲醇合成、烯烃合成及烯烃聚合物的生产等多项技术的组合。其中最为关键的煤气化和烯烃合成工艺技术，除了神华内蒙古包头60万吨烯烃项目是采用具有国内多年成功运行经验的GE水煤浆煤气化工艺技术和采用国内自主开发的DMTO工业性试验技术外，大唐内蒙古多伦的46万吨烯烃项目和神华宁煤50万吨烯烃项目，煤气化分别引进壳牌气化技术和西门子（GSP）气化技术。目前，五套甲醇制烯烃装置均已先后投入试运转和商业化运行，主要技术指标均达到设计要求。
近年来在经过煤气化的煤基烯烃方面取得了重大突破，大型工业化煤基烯烃的商业化运营，为充分发挥我国煤炭资源优势发展石油替代产业奠定了良好基础。
将在近期竣工的煤基烯烃项目主要有：神华宁煤集团在宁东基地建设的第二套50万吨MTP和50万吨聚丙烯装置，计划在2013年下半年投产；陕西蒲城清洁能源化工有限责任公司70万吨煤制烯烃项（DMTO-Ⅱ），包括聚烯烃装置计划2014年底前投产。采用焦炉气制甲醇进而生产烯烃的主要有：山西焦化股份有限公司和宁夏宝丰能源公司60万吨DMTO装置计划2014年底前投产; 浙江兴兴新能源科技有限公司，60万吨甲醇制烯烃，采用DMTO技术和美国Lummus烯烃分离技术和烯烃转化技术（OCU），计划2014年底建成。另外，还有引进UOP甲醇制烯烃技术并在建的惠生(南京)清洁能源股份有限公司建设30万吨、久泰能源(准格尔)有限公司60万吨烯烃项目，计划在2014年底建成。包括焦炉气甲醇及外购甲醇生产烯烃的装置，预计到“十二五”末期，国内甲醇制烯烃装置规模将超过800万吨。
巨大市场需求为煤基烯烃发展带来机遇
随着我国经济的快速增长，导致能源资源需求空前放大，自2002年我国继美国之后成为全球第二大石油消费国之后，原油对外依存度正在逐年攀升，2012年达56.4%。预计2015年我国原油需求超过5亿吨，供需缺口3亿吨以上，对外依存度将突破60%；2020年原油需求超6亿吨，供需缺口4亿吨，对外依存度约达到67%左右，原油供应问题日益严重。原油进口依存度增加将使本国的经济命脉受制于人，不仅承受国际油价波动带来经济上的较大损失，同时我国经济社会的可持续发展也将经受能源安全的严峻考验。
“十一五”期间，国内烯烃工业得到了快速的发展。到2011年，国内乙烯产能（含MTO）达到1536.5万吨，产量达到1550万吨；到2011年，国内丙烯产能达到1738万吨，产量约1500万吨。预计2015年，国内乙烯产能（含MTO）将达到2700万吨左右，丙烯产能（含MTO和MTP）将达到2600万吨左右。
虽然国内石油基烯烃产业取得了较大发展，但由于烯烃下游产品的消费量同样快速增长，以致烯烃产能远不能满足消费需求。按照当量消费量计算，截至2010年国内乙烯和丙烯的当量自给率分别为47.6%和62.8%。随着国内农村人口消费能力释放、城市消费构成升级、基础设施建设继续，烯烃及下游行业仍将有较快增长潜力。预计2010~2015年间年均需求增长率约为5.0%左右，2015年国内乙烯当量需求量将达到3800万吨左右；丙烯同期年均需求增长率约为5.4%左右，2015年当量需求量将达到2800万吨左右。因此，国内烯烃供不应求状态还将延续较长时期，在建设石油基烯烃的同时应加快国内非石油烯烃及下游装置建设，以满足日益增长的市场需求。
非石油烯烃产业的发展，特别是煤基烯烃项目相继在我国成功进入商业化运营，不仅有利于控制原油市场风险，而且还将对保障能源安全创造更好的条件。
煤基烯烃产业发展不仅可以缓解原油及烯烃市场供需矛盾，而且还可促进我国单一能源和传统化工产业结构向绿色、多元、低碳化能源发展转变，以此摆脱我国资源禀赋的窘迫境况，实现节能降耗及生态化建设和社会经济可持续发展目的。
主要工艺技术发展趋势
洁净煤气化技术向大型化发展 煤气化技术作为我国发展煤基烯烃产业的重要基础，尤其是近10年来具有代表性的第二代煤气化——气流床洁净煤气化技术水平的大幅提高，促进了整个煤化工行业的大发展，尤其是对一些引进技术的消化吸收能力越来越强。同时也加速了国内先进煤气化技术自主研发进程，在继华东理工大学的“多喷嘴对置式”水煤浆气化技术成功实现工业化后，航天科技集团的粉煤加压气化( HT-L)技术也已于2009年11月通过中国石化协会组织的的专家验收。还有其他一些国内研究设计单位也正在开发适应性更强的先进煤气化技术。目前，国内煤气化装置的煤炭处理规模在1000~2000吨/天，未来煤气化装置规模将向３000吨/天左右发展，以适应烯烃装置大型化、规模化的发展需求。
合成气直接合成烯烃有利于资源高效转化 近年来，随着煤基烯烃产业的快速发展，也进一步带动了相关工艺技术等的广泛关注，尤其是不经过中间产品甲醇的生产而将合成气直接进行烯烃合成的研究开发热情更高。研究开发主要是在费托（Fischer-Tropsch）合成基础上对催化剂进行改进，以适应烯烃产品的要求。在国外，较早研究的主要是德国鲁尔化学公司采用铁系四元催化剂用合成气直接合成出了低碳烯烃产品，德国巴斯夫公司也在进行合成气直接合成低碳烯烃研究。近年来，其它国外一些研究机构及企业也在进行合成气直接合成低碳烯烃的工艺技术及设备方面的研究开发工作。国内较早研究开发合成气直接合成低碳烯烃的主要是中科院大连化物所，在国家“八五”重点科技攻关过程中完成了合成气直接制取低碳烯烃的单管试验。近期国内也有不少研究机构开始进行合成气直接合成低碳烯烃的试验工作，并也取得了较好效果。
根据近期的研究开发情况，合成气直接合成低碳烯烃技术具有降低原料消耗、减少投资等优势，尤其是具有成熟费托合成技术基础，以及将烯烃生产与轻质燃料转化进行有机组合，可将煤炭清洁利用推向一个新的台阶。
烯烃－IGCC多联产有利于提高能效 目前，我国传统火电约占煤炭消费的70%左右。利用成熟及先进的煤气化、化工合成与整体煤气化燃气-蒸汽联合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）发电技术进行合理组合，不仅可以加快洁净煤技术的应用步伐，促进传统能源结构调整，还可以达到大幅度提高煤炭利用能效和温室气体减排的目的。以煤气化为基础的IGCC煤基多联产是将煤化工技术和IGCC发电耦合的能源系统，不仅利用煤气化之后产生的合成气来推动燃气轮机发电和生产化工产品，还可将合成气中的不同组分（H2、CO）以及生产过程中的其他组分进行分质利用。尤其是利用“洁净煤技术”及相关高新技术，采取“煤-电-化（包括炼油、冶金等）－热一体化多联产”的大规模集成方式，将有效促使我国煤炭资源优势得到更加充分的发挥。
近年来，已有山东国泰化工、福州炼化及天津绿能等单位进行了工业化试验及规模化工业装置运营，并已取得了预期效果。
发展烯烃－IGCC多联产技术，完全符合国家科技中长期规划中提出：“煤的经济、高效、清洁利用——要把发展以煤气化为基础的联产技术作为战略选择，创出一条有中国特色的技术路线，即：以煤气化为基础，利用多种先进技术组合，在发电的同时，可联产合成气、液体燃料、化学品以及氢等产品，未来还可以采取二氧化碳封存，实现二氧化碳近零排放”要求。
产业发展建议
1.统筹规划、合理布局 随着国内市场需求增长，煤基烯烃项目建设升温。为了避免承担更大的投资风险和其他不良影响，有关管理部门及机构应根据各地不同资源、生态环境及市场状况，提前对一些影响较大的煤炭基地进行综合评估，提出煤基烯烃产业的统筹规划及布局的建设性意见，以指导投资方能够正确把握投资方向。
2.协调好资源开发与生态保护关系 由于我国煤炭及水资源与市场需求处于逆向分布状态，尤其是煤基烯烃项目的建设，既要根据产品市场和原料等资源情况统筹考虑，更要协调好资源开发利用与生态环境保护的关系。
3.合理确定烯烃及相关产品方案，避免区域内同质化竞争 煤基烯烃的建设不仅要充分发挥当地煤炭资源优势，更要与本地区的产业结构调整密切结合，尤其是对于西部地区高耗能产业的转型升级更为迫切。煤基烯烃产业应与传统氯碱行业结合，从降低高能耗且汞污染严重的电石法聚氯乙烯行业作为切入点，以先进的聚氯乙烯工艺技术逐步替代部分电石法聚氯乙烯。同时，还应考虑煤基烯烃与其他非石油烯烃的原料供应及市场分布，以及延伸系列产品的差别化布局，以带动当地及周边区域的产业结构调整和工业转型升级。
4.提倡产业集群化建设，发挥区域集聚效应 煤基烯烃工程属于基础原材料行业，规模效应较为明显。涉及到上下游及相关行业较多，投资规划较大，为进一步化减风险，提高市场竞争能力，提倡煤炭、化工、电力及石化等相关企业参与共同投资或进行战略合作。在进一步发挥各自优势的基础上，进行更加广泛的产业、产品拓展，并通过产业集群的形成，发挥更大的集聚效应。
5.贯彻循环经济理念，带动煤基烯烃产业生态化发展 目前在建及拟建煤基烯烃项目大多数位于偏远地区，积极倡导循环经济理念，避免资源掠夺性的开发。在产业布局上尽量最大限度延伸产业、产品链，逐渐从工业消费品向生活消费品转化，通过拓展加工深度，提高产品的附加值。以循环经济的方式，建设以煤基烯烃为核心的“多联产”联合装置，促使各种资源得到最大限度的合理优化配置，以高起点的煤基烯烃带动资源型经济从“资源依赖型”到“资源效益型”，再到最终实现“资源生态型”模式的彻底转变。