精细化是煤化工产业 发展的必然选择
□ 李海娜
近年来我国煤化工产业快速发展，煤制甲醇产能超过5000万吨，传统煤化工陷入产能过剩的僵局，而以煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇等为代表的新型煤化工发展正呈现出生机勃勃的态势，示范工程逐一取得进展，“煤代油”能源战略得以实施，而以煤为原料代替石油生产化工产品也成为可能。煤化工产业延伸产品链、提高附加值，“精细化”发展成为必由之路。日前，在中国化工信息中心主办的“2013中国现代煤化工产业精细化发展高端论坛”上，来自政府部门、化工园区、企业、设计规划单位的行业专家和代表，从政策、产业集群、技术、产业链等方面进行了煤化工精细化发展的全方位交流沟通，分析国内外煤化工下游精细产品市场现状趋势，探讨精细煤化工工艺技术，为煤化工产业指出了精细化发展方向。
精细化是产业发展的必然选择
由于我国具有“缺油、少气、富煤”的资源禀赋条件，国家“十五”和“十一五”发展规划将洁净煤技术作为今后能源建设的战略重点。发展新型煤化工正在成为我国能源建设的重要任务，建设煤化工产业，生产煤基清洁燃料油和化工产品，是当前和未来几十年我国能源建设的重要需求，符合我国“富煤缺油少气”资源状况的国情。
煤化工产业快速发展，以煤制甲醇为代表的传统煤化工呈现出产能过剩态势，而以煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇等为代表的新型煤化工发展则渐入佳境，示范项目纷纷取得进展。中国化工信息中心副主任李中表示，近年来我国煤化工一直在火热发展，多个煤化工项目纷纷投建。地方政府、企业、投资者都对煤化工摩拳擦掌。但是煤化工产业也出现了各种问题，比如：煤化工产业盲目投资和重复建设，传统基础煤化工逐渐暴露出产能过剩、开工率低、布局分散、投资巨大、人才缺乏、技术瓶颈、产品竞争力不强等弊端。同时，煤化工产业能耗高、资源消耗高、二氧化碳排放多，产业发展面临资源、环境的约束和节能减排的压力。“十二五”期间，我国将控制煤炭产量，煤化工行业将实行严格的行业准入，项目审批管理加强，逐步淘汰落后生产工艺。为了寻找未来，国内很多优秀的煤化工企业开始进行多元化突破，在危机中寻找机遇，以淘汰落后生产工艺，优化原料路线，节能、降耗、减排为目标，提高工艺技术水平，衍生下游产品，向精细煤化工升级转化，以期找到煤炭行业的未来。在“严冬”下，精细煤化工的出现为煤化工企业的未来找到了一个新方向。从国家发改委能源局编制的《煤炭深加工示范项目规划》和《煤炭深加工产业发展政策》来看，“十二五”期间中国煤化工将实现从传统煤化工向现代煤化工、精细煤化工升级。中国煤化工技术及产业化的发展将进入新的发展的阶段，这一阶段将深化、完善既有技术，加快产品链的延伸和产品的精细化。国务院办公厅日前公布《“十二五”国家自主创新能力建设规划》，六大新型煤化工包括褐煤综合利用、煤制芳烃、煤制天然气、煤制乙二醇、煤炭液化、煤制烯烃被列入“十二五”自主创新建设重点。当下，以煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇等为代表的现代煤化工项目建设如火如荼。比如；陕西华电榆横煤化工采用清华大学流化床甲醇制芳烃技术，投料试车成功；新疆天业电石炉尾气合成5万吨乙二醇项目正式投产；亚申科技在上海焦化建设的国内首套紧凑型费托合成示范装置开车成功；扬子石化合成气制乙二醇试验装置顺利完成全部试验任务等。做好精细煤化工需要多方努力，了解国内外煤化工下游精细产品市场现状趋势，提高我国精细煤化工工艺水平。
煤制乙二醇-芳烃-聚酯一体化
在2009年10月22日正式发布的《石油和化工产业振兴支撑技术指导意见》中明确指明：“稳步推进以石油替代产品为重点的煤化工产业发展，积极发展新型煤化工技术，即以煤气化为龙头，以甲醇及甲醇下游产品为主体的能源化生产技术，兼顾发展煤制油技术”。在国务院关于印发工业转型升级规划（2011~2015年）的通知中更明确指出：“按照一体化、集约化、基地化、多联产发展模式，从严控制项目新布点，加快推进炼化一体化新建扩建项目，统筹建设一批具有国际先进水平的千万吨级和百万吨级乙烯炼化一体化基地。促进烯烃原料轻质化、多元化，全面提升炼化技术和大型装备国内保障能力。积极开发煤炭高效洁净转化和有机化工原料来源多样化技术，有序发展煤制烯烃、煤制天然气等现代煤化工；实施煤制合成氨等传统煤化工产业的技术改造，优化工艺流程，推动产业升级；鼓励煤基多联产，促进化工生产与能源转化有机结合。”在此政策背景下，煤制乙二醇项目逐步推进。据东华工程科技有限公司副总经理李立新介绍，新疆天业电石炉气制乙二醇装置已达到满负荷运转，产品品质完全达到聚酯级优等品乙二醇要求，表明煤制乙二醇技术逐步完善，品质稳步提升，合成气制乙二醇完全能成功应用于聚酯行业。在此次论坛上，东华工程科技有限公司提出了煤制乙二醇-芳烃-聚酯一体化方案。
李立新介绍说，一体化技术指以煤为原料生产乙二醇（MEG）和精对苯二甲酸（PTA），进而一这两大原料生产聚酯（PET）的一体化。据介绍，根据国家产业政策，煤制乙二醇的限制规模为20万，煤制甲醇为100万吨，而对于一体化项目来说，规模应该更大一些。他表示，为实现一体化，煤制乙二醇项目的推荐规模为40万吨，煤制甲醇推荐规模为235万吨，甲醇制芳烃暂无限制，但可以参考煤制烯烃50万吨的规模，将甲醇制芳烃装置规模设定为75万吨，对二甲苯联合装置66万吨、PTA 100万吨，最后形成聚酯116万吨的规模。
李立新表示，煤制乙二醇-芳烃-聚酯一体化方案的主要技术制约因素在于大型煤化工技术、符合聚酯要求的煤制乙二醇技术、规模化的甲醇制芳烃技术、规模化的系统集成技术等。而目前大型煤化工技术已趋于成熟，如大型空分、气化、变换、甲醇合成技术在大型煤化工项目中得到广泛应用；而合成气制乙二醇技术也取得成功；甲醇制芳烃技术不断发展，目前无论是固定床甲醇制芳烃还是流化床甲醇制芳烃技术都得到了工业化验证，特别是流化床甲醇制芳烃技术工业化实验装置已于今年1月13日成功开车，彻底解决了一体化过程中甲醇制芳烃的大型化、规模化问题；规模化的系统集成技术在煤制天然气、煤制烯烃和煤制油过程中已逐步完善。因此，煤制乙二醇-芳烃-聚酯一体化方案的技术瓶颈已基本得到解决。煤制乙二醇、芳烃和PET聚酯的一体化装置与两套煤制烯烃装置的规模相似，而且一体化系统集成技术在煤制天然气、煤制烯烃和煤制油过程中已得到完善。煤制乙二醇在下游聚酯行业的应用通道已经彻底打开。煤制芳烃刚开车，对二甲苯应用于PTA的环节一定也能走得通。
从聚酯市场需求看，一体化也很有前景。2012年，我国聚酯需求超过2500万吨，到2020年消费将超过4000万吨，而且应用领域不断扩宽。
煤制烯烃 延伸产品链 提高附加值
目前我国甲醇制烯烃（DMTO）技术已经许可了20套工业装置，烯烃规模达到1006万吨，将在2013~2015年相继投产，预计可新增产值1200亿元，拉动投资约2000亿元，将对我国石化工业结构的调整产生重要而深远的影响。这些项目部分位于条件合适的西部产煤区，对于西部工业经济发展意义重大；部分项目布局在烯烃需求旺盛的东南沿海发达地区，利用海外甲醇发展低碳排放的烯烃下游产业。
目前，煤制烯烃简单的双聚（聚乙烯、聚丙烯）产品在市场上处于弱势，而精细化是提高产业竞争力的主要手段。据大连新兴能源科技有限公司副总经理马行美介绍，宁波禾元化学有限公司的甲醇制烯烃项目规模是40万吨聚丙烯、50万吨乙二醇、5万吨环氧乙烷，达产后的销售收入为95亿～100亿元；而神华包头煤化工有限公司60万吨甲醇制烯烃项目规模是30万吨聚乙烯、30万吨聚丙烯，销售收入是80亿元。其中宁波禾元规划的是精细化工产品，所以产值也高。马行美表示，由于MTO技术的成熟拉动了对甲醇的需求，恰逢北美地区页岩气的大量开发，带来北美市场天然气价格的持续走低，为利用海外天然气制甲醇支撑中国沿海地区MTO装置的发展，提供千载难逢的机会。在沿海港口城市，外购甲醇生产乙烯丙烯，发展下游精细化学品，优势更加明显。
中国工程院院士、清华大学化工科学与技术研究院院长金涌认为，现代煤化工项目应以高附加值的精细化工产品优先，由MTO、MTP技术得到乙烯和丙烯，进而生产橡胶、塑料等；通过煤制芳烃（MTA）技术得到“三苯”，进而生产聚酯、尼龙6、尼龙66等。在相同二氧化碳排放的条件下，产品的附加值增加，就意味着万元GDP产值的二氧化碳排放量的减少。
石油和化学工业规划院副总工程师刘延伟表示，我国烯烃及下游衍生产品市场仍然处于成长过程，增长速度世界第一，市场容量居于世界第二位，正在发展成为世界石化产品中心，刚性需求仍将持续；目前中东对华石化产品出口主要集中在聚乙烯（约占25%）和乙二醇（约占50%），大宗烯烃下游基础原料对华出口的比重也在不断提高，而日本、韩国、中国台湾的出口份额正在受到挤压；美国页岩气联产轻烃为原料的烯烃竞争力大大增强，国内传统石脑油路线的烯烃企业同时面临来自中东和美国产品的竞争；煤制烯烃正在显现出较强的竞争力，按目前原油和煤炭价格计算，煤制烯烃成本要低于石脑油路线；烯烃下游产品发展路径应根据项目所在区域、交通条件、市场条件、原有产业链情况、依托基础和技术力量等选择与确定。
中国石油大学（北京）新能源研究院常务副院长周红军说，利用煤制烯烃副产的混合碳四，是向精细化工发展的一条重要路径。据介绍，随着国内大量煤制烯烃装置的投产、达产，其副产的煤基混合碳四大幅增加，一套60万吨DMTO装置副产的煤基混合碳四约为9.3万吨。混合碳四可以生产聚1-丁烯，聚1-丁烯具有诸多优良性质，可用于耐热管材、薄膜、薄板，特别是生产建筑用地热管材，而国目前还没有聚1-丁烯树脂生产企业。煤基混合碳四中的异丁烷可脱氢制异丁烯，与丙烯、甲醇进行共氧化反应制甲基叔丁基醚（MTBE）和环氧丙烷；煤基混合碳四中的1-丁烯和2-丁烯组分通过羰基合成生成戊醛，戊醛可以用于生产高价值的2-丙基庚醇，是一种需求不断扩大的替代性增塑剂用醇。“煤基混合碳四深加工为精细化工产品之后，延长了煤制烯烃的产业链，也使混合碳四烯烃的利用价值最大化。
煤化工精细化发展的黑马 合成气生产环保溶剂与高端蜡
如果说煤制烯烃精细化、煤制乙二醇一体化适合大型煤化工企业，那么合成气费托合成制环保溶剂与高端蜡产品，则是煤化工精细化发展道路中跃出的一匹黑马，更适合中小煤化工企业。
亚申科技研发中心（上海）有限公司的紧凑型费托合成技术可生产无硫无芳烃环保溶剂、高端合成蜡，实现较高产品附加值的同时实现较低的建造运营成本，适合中小企业。据该公司副总经理华新雷介绍，费托合成具有无硫、无氮、无芳烃等特性，使其费托液体产品比目前市场上经石油路线得到的低芳特种溶剂产品具有更好的质量和成本优势；高端蜡可以替代目前完全靠进口的高熔点、高硬度合成蜡；同时，将固体蜡加氢异构成III～IV类润滑油基础油，是高端润滑油最经济的生产技术。
一个年产10万吨的费托合成装置，可生产合成蜡5.3万吨、无硫无芳烃清洁溶剂4.3万吨、无硫液化气0.4万吨，用气6亿立方米，建厂投资6亿元，年产值11亿元。假设合成气生产成本为1元/立方米，则企业税前利润约3亿元。如果改造一个年产10万吨的甲醇生产装置（可获得约4万吨费托产品），建设投资约1.6亿元。
据东华工程科技有限公司岳丽英工程师介绍，2012年，全球洁净合成蜡的消费量为65万吨，其中国内需求量为10万吨，且将以每年6%的速度递增，价格为1万～1.5万元/吨。最近几年，国内洁净合成蜡的供给小于需求，供给不足部分主要靠进口补足，进口量逐年递增，主要来自美国、英国、德国和法国。预计2017年，全球洁净合成蜡的需求量可达90万吨，届时国内消费量将接近20万吨，预计价格保持在1.1万～1.6万元/吨。
其中，洁净合成蜡中熔点高于70℃的费托合成蜡被称为高端合成蜡。2012年，全球高端合成蜡消费量为25万吨；国内尚无生产厂商，年进口量为5万吨，价格在1.5万～1.8万元/吨。高端合成蜡中，熔点超过100℃的超硬合成蜡目前只有国外两家企业拥有工业化费托合成装置，分别是南非沙索公司和荷兰皇家壳牌集团，其生产的超硬合成蜡供应量分别为每年7万吨和5万吨左右。目前，国内使用的超硬合成蜡全部依靠进口，价格为2.5万～4万元/吨。
2012年全球无硫无芳烃系列溶剂消费量超过430万吨。当前，我国石油类溶剂油产量已经超过300万吨，但无硫无芳烃溶剂产品的需求却远远得不到满足，目前基本依赖进口，主要进口商为美国埃克森美孚公司、荷兰壳牌公司和韩国SK公司。国内特种溶剂油消费量在2012年达到63万吨，价格约为1.1万元/吨。预计到2017年，国内无硫无芳烃溶剂产品市场将达到95万吨规模，价格将保持在1.1万元/吨。