技术优化·高效增值·环保新常态
——煤化工产业发展路在何方？
□ 本刊记者 王艳丽
近年来，现代煤化工的发展受到了广泛的关注，煤制烯烃、煤制油、煤制甲醇、煤制乙醇、煤制天然气等以煤为原料的项目在各地拔地而起。随着全球油价维持低位状态以及我国“史上最严环保法”、“水十条”等相关法规的相继出台，煤化工市场一度进入低潮与观望阶段。加之我国正处“十三五”规划的关键之年，未来新型煤化工产业应如何定位与发展？成套项目应如何规范化、环保化建设？关键技术应如何选型等，成为业内企业关注的问题，煤化工产业已经走到了多岔路口。在此背景下， 7月22日～23日，由中国化工信息中心主办，中国化工信息周刊、全国化工国际展览交流中心承办的“2015国际新型煤化工战略发展论坛”在京隆重召开。会议全面探讨了新型煤化工在资源市场、政策法规、技术发展、产业经济性等方面的议题，本刊特分析梳理与会专家的精彩发言及观点，以飨读者。
聚焦氢能发展战略 开拓能源利用新思路
神华集团北京低碳清洁能源研究所首席技术官 徐文强
环境与能源一直是化工业界普遍关注的问题。从生产来源看，氢能可以是“二氧化碳中立”的清洁能源。
在目前的能源框架中，电网与天然气网络、液态燃料网络是独立存在的，几乎没有相互作用与影响。而氢能的大规模推广可以在这几个网络中间架起桥梁，便于能源的分配与储存，进而提高能源利用效率。一方面，氢气可以通过重整，从天然气或液体燃料制取，也可以从可再生能源（如风电）制取。另一方面，从发电角度来看，氢气作为储能的介质可以用来平抑可再生能源发电的波动，此类应用已经在某些领域创造了商业价值。此外，氢能源可用于燃料电池汽车。
关于能源耦合方面，氢气可以打通风能与煤化工的耦合，并且利用煤化工过程中捕集的二氧化碳生成清洁燃料。此技术路线的特点是利用高温燃料电池生成氢气，进一步优化整个反应过程的热量利用。同时，可解决西北风场的大量弃风问题。
目前，神华集团正在示范利用电池进行应急电源与煤矿的综合能源管理系统。
MTO 产业发展需关注经济性问题
大连化物所 马行美
我国烯烃市场需求旺盛的状态将长期持续，随着烯烃原料轻质化、多元化的推进，尤其是我国甲醇制烯烃技术的日趋成熟，非石油基的烯烃产业将由现阶段的补充成为主流。预计甲醇制烯烃（MTO）技术、丙烷脱氢制丙烯(PDH)路线及乙烷裂解项目到2020年均可量产，加上石脑油路线的3609万吨（2013年产能），我国烯烃总产能将达到557万吨。按照石油和化学工业规划院拟定的烯烃行业“十三五”期望达到的目标测算，我国烯烃尚有约800万吨产能缺口。
关于各种烯烃生产路线的经济性，甲醇制低碳烯烃生产成本中原料甲醇费用占到70%以上，因此甲醇价格是制约因素。当甲醇价格超过2000元/吨时，烯烃生产中甲醇费用消耗占比甚至要超过80%。按照石油和化学工业规划院对煤制烯烃/甲醇制烯烃最新的经济评估，煤/甲醇制烯烃已建成项目的最低承受油价为50～55美元/桶（不亏损），新建项目的最低承受油价为70～80美元/桶或75～85美元/桶。
煤制乙二醇具有成本优势
东华工程科技股份有限公司副总工程师 李世虎
2013年，我国乙二醇消费量为1171万吨，其中进口量达到824万吨。国内产量远不能满足市场需求，自给率维持在30%以下。2015年，我国乙二醇需求量将达到1400万吨，生产量将达到600万吨，预计进口量仍维持在700万吨以上，供需矛盾仍难以缓解。
环氧乙烷水合法是目前通用的乙二醇生产方法，技术相对成熟，但依赖石油资源，生产过程水耗大、能耗高。而以CO和H2为原料来制备乙二醇，符合我国缺油、少气、煤炭资源相对丰富的特点，流程短、成本低。
从乙二醇生产经济性上分析，应选择安全、成熟可靠的合成气制乙二醇技术，这是煤制乙二醇装置取得良好技术经济性的关键；通过全流程优化煤制乙二醇技术，从而降低整个乙二醇装置的消耗；提高DMO催化剂和EG催化剂的选择性和寿命，会显著降低乙二醇的单位成本；采用经济性规模和聚酯一体化项目，可以提升整体竞争力。
新型煤气化技术 助力产业发展
新奥能源研究院 李克忠博士
富煤、贫油、少气的资源禀赋，以及可再生能源短期内占比少的现实，决定了在未来很长一段时间内煤炭仍将是我国的主体能源，如何实现煤炭清洁高效转化利用成为业界关注的重点。
目前，煤炭梯级利用过程——“煤拔头”思路受到广泛关注。煤炭分级分质梯级利用是从煤炭化学结构出发，充分利用煤自身含有的芳香族、脂肪族等官能团结构，获得高附加值油品，提高工艺技术指标，是实现煤资源高效、合理、清洁利用有效途径之一。国家最新出台的《关于促进煤炭工业科学发展的指导意见》中明确提出“鼓励建设煤炭分级分质梯级利用示范项目”。
煤加氢气化技术，能实现煤高效清洁转化制天然气，同时副产高附加值芳烃油品，是煤制合成天然气的重要工艺路线之一，融合煤制气和煤制油的优势，通过梯级利用、全价开发，真正实现煤炭资源的清洁、高效、综合利用。与鲁奇炉20亿方煤制天然气单位成本对比，煤加氢气化能实现高效芳烃油品与甲烷联产；与传统煤焦油产品相比，芳烃油品附加值高，分离回收工艺简单易行。加氢气化工艺兼具煤制气和煤制油的优势，通过煤的高效分级利用，大大降低生产成本，以目前市场价格核算天然气成本为0.85元/立方米，具有明显经济优势；按煤价280元/吨计算，煤价每增加50元，天然气成本增加0.1元。
另外一种气化技术是煤催化气化技术，该项技术目标是开发具有自主知识产权的高甲烷收率、高碳转化率、高能效的催化气化反应器和低价、高效催化剂体系，建立放大工艺软件包，形成高效、低成本、可产业化的煤制甲烷新技术。其优势是实现煤分级转化，提高能源利用效率和系统产能，过程经济性较高。同时焦油和煤气分离采用间接冷凝，无洗焦废水产生。
煤化工产业节水减污势在必行
北京万邦达环保技术股份有限公司副总裁 张友谊
我国每年工业缺水40亿立方米，造成的损失达2300亿元。工业用水总量每年增加1.2%，重复利用率约为55%，远低于发达国家70%～80%的水平。工业用水吨水产值，2014年为14美元，低于国际平均的20美元。
目前煤化工行业所面临的水环境困难，应通过多种手段共同努力解决：（1）做好顶层设计，建立定额用水管理制度，建立合理水价机制；（2）企业实施绿色债券，融资租赁，绿色保险等措施；（3）煤化工企业应主动开发引进工业节水技术、推广节水设备，推行清洁生产模式；（4）推行第三方治理及PPP模式；（5）通过包括化工行业在内的企业投资节水灌溉，实现工农业水权置换，把节约和置换出的用水指标用于企业新上项目或有偿转让，达到水资源节约和优化配置的目的。
水污染防治重在“防”，而防的重点在节水，应强调废水资源化，即提高工业水的重复利用率。如果把工业用水重复利用率提高到65%，即可节水138亿立方米。
针对工业水处理，北京万邦达环保技术股份有限公司率先提出并形成了工业水系统“工程总承包”及“托管运营”相结合的一站式服务形式。以神华宁东煤化工基地（A区）污水深度处理工程项目为例，污水处理工程建成后，每年可大幅减少该地区生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、悬浮物（SS）污染，确保基地附近河道水质良好。同时大幅度减少氮、磷的排放量，进一步防止区域内水体的富营养化。该污水处理厂每年可向企业提供542.4万立方米工业用水，这不仅为企业节约了水费，还大大减少从黄河的引水水量，缓解了银川市城市用水紧张问题。
实现“零排放”需减少蒸发量
香港正昌资源及科技有限公司 何守昭
在过往的20多年，利用膜技术进行固液分离越来越普遍，但在广泛应用中，膜堵塞仍是主要问题。通量下降的主因是在过滤过程中，膜表面产生一层屏障。这层屏障取代原有的膜进行过滤，所以改变了原有膜的分离效果。因未能妥善处理膜结垢现象，所以膜分离只能局限于低固含量方面的应用。
为了防止膜面屏障形成，可多用母液高流速冲刷膜表面，或采用错交流方式。还有一种方法是在膜面产生强大剪切波，此技术称为VMAT震动膜。VMAT工作时，膜猛烈来回运动，运动方向与膜面平行，进液流速在膜间相对缓慢前进。薄膜超频来回运动把固体或堵塞层从膜面提升，再混合进液中，强大的剪切力使膜通量相比错交流方式提高3～10倍。
随着国家对环境保护日趋重视，水资源回收和零排放成为大型化工项目的必然要求。一般生产污水通过化学沉淀来进行处理，酸碱调整过程中会产生盐水，通过RO脱盐，还剩下约20000ppm的浓盐水，再通过后续蒸发回收，达到最终的零排放。
香港正昌资源及科技有限公司提供的震动膜纳滤技术，把RO浓水进行深度浓缩，震动膜具有极高的膜面剪切力和宽通道设计，能更有效提升浓缩比，大幅减少多价离子结垢及蒸发量，减低蒸发投资和成本。
成型改性问题是MTP催化剂生产关键
大唐国际化工技术研究院总工 梅长松
在甲醇制丙烯催化剂方面，优质的原粉是催化剂具有优异性能的基础，需要合适的酸性、粒径、比表面积等。通过水热处理、金属或非金属改性，可实现MTP催化剂高稳定性和高选择性，解决现有成型工艺中容易出现物料抱杆，规整度差、粉化、收率低等问题。催化剂的成型和改性是MTP催化剂工业生产的关键步骤之一，由于催化剂成型和改性方法不同，所制得的催化剂在孔结构、比表积、堆重、表面结构有显著的差别，同时影响工业催化剂的经济性。
大唐国际化工技术研究院的MTP催化剂合成项目采用两种或两种以上硅铝比分子筛的改性和溶胶成型技术，实现改性和成型协同效应，简化生产步骤，实现了催化剂性能、传热、传质的最优化。从小到大，逐级放大，每个阶段都建立相应评价和反馈机制，以确保下一阶段的成功实施。