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現代煤化工產業面臨的形勢和發展機會

2018-03-13 09:53:21 《煤炭加工與綜合利用》雜志   作者: 寇建仁  

目前,我國現代煤化工產業的發展定位和基調已基本確定,隨著技術進步和示范升級的推進,相關問題也將逐步得到解決,政策方面應不會出現顛覆性變化。

1我國現代煤化工行業面臨的新形勢與影響因素

1.1產業發展定位已明確

2017年2月,國家能源局印發了《煤炭深加工產業示范“十三五”規劃》;3月,國家發展和改革委員會、工業和信息化部聯合印發了《現代煤化工產業創新發展布局方案》。文件明確提出“適度發展煤炭深加工產業,既是國家能源戰略技術儲備和產能儲備的需要,也是推進煤炭清潔高效利用和保障國家能源安全的重要舉措”,要“將煤炭深加工產業培育成為我國現代能源體系的重要組成部分”,從國家層面進一步明確了產業定位。

國家能源局局長努爾?白克力在2018年全國能源工作會議上就統籌推進煤炭清潔高效利用工作指出:“要進一步推動煤炭利用以燃料為主向燃料和原料并重方向發展,堅持戰略技術儲備和產能儲備的基本定位,適度有序發展煤炭深加工,增強示范項目競爭力和抗風險能力。”

1.2區域發展

就東、中、西以及東北四大板塊而言,“十二五”期間,西部增速最高,中部次之并高于東部,東北則呈現出“塌陷”式增長。煤炭行業的煤化工布局大多集聚于中西部,煤化工產業在中西部的發展中將起到重要的推動作用。

現代煤化工項目投資大、附加值高、油品噸油稅費高,發展現代煤化工產業能夠有效拉動區域經濟發展、幫助產煤大省產業結構優化升級。

1.3煤炭清潔高效利用

現代煤化工產業是促進煤炭清潔高效利用和煤炭產業轉型升級的戰略性新興產業,是煤炭產業鏈延伸的有效途徑。煤制油、煤制氣可以將煤炭轉化為優質清潔的油品和天然氣,煤制化學品可以對煤炭中碳、氫、硫、氧等元素充分轉化或利用,生產過程中產生的氣態污染物遠低于直接燃煤,部分碳可以固化在產品中。

1.4能源對外依存度持續上升

我國已成為全球主要石油與天然氣消費國和進口國。2016年,原油對外依存度達60%以上,天然氣對外依存度達到36.6%,且有逐年增加趨勢。

2017年1—6月,我國煤制油產能達到693萬t/a,產量155萬t。2017年,預計煤制油產量應能達到300~400萬t。按照《煤炭深加工產業示范“十三五”規劃》,2020年煤制油產能為1300萬t/a。

2016年全國石油產量比2015年下降了1500萬t。中石油2016年原油產量比2015年下降320萬t,其中大慶油田占據大部分。2017年上半年,首個中俄石油管道進口俄羅斯原油共計750萬t,中俄原油管道二線設計年輸油量1500萬t。

也就是說,對于中國目前的石油消費,雖然煤制油的產能和產量還是微不足道。但是目前的產量已能彌補國內1~2個大型油田的減產。而“十三五”末的規劃產能,已基本能夠彌補目前國內全年的石油減產,或者是幾乎替代一條中俄石油管道的進口量。

1.5國際能源變化趨勢

從國際能源變化趨勢對現代煤化工的潛在影響來看,頁巖油氣生產成為影響國際石油天然氣市場供需平衡的重要因素,低價頁巖油氣及以其為原料生產的低成本化工產品會對我國煤制化學品生產形成一定沖擊;新能源交通運輸工具包括CNG汽車、電動汽車等的發展,會對成品油產生相當的替代效應。

1.6國際油價波動

煤化工的發展繞不開石油價格,2014年7月以來,國際油價不斷下跌,最低時跌至27美元/bbl。而現代煤化工的產品將面對國內油基產品、進口制成品、進口油再制產品等3個方面的競爭,無疑對現代煤化工自身的生存力和競爭力都提出了更高的要求。從長遠看,國際油價會受多種因素影響,不確定因素較大,各方對中長期國際油價的預測也存在較大分歧。近期國際油價已突破70美元/bbl,為現代煤化工的發展帶來了利好消息。

1.7水資源制約

經過10多年的示范發展,隨著現代煤化工項目工藝技術優化和管理水平的快速提升,單位產品水耗已明顯降低,但項目耗水總量依然較大。

我國水資源和煤炭資源呈逆向分布,現代煤化工項目主要分布在水資源匱乏的中西部地區。現代煤化工產業主要布局在煤炭資源富集的西部地區,大量現代煤化工項目的集中上馬,將會加劇這些地區水資源供需緊缺的矛盾,水資源已成為約束現代煤化工產業發展的關鍵因素。

1.8環保準入

隨著新環保法以及大氣污染、水污染、土壤污染等專項行動計劃的實施,國家對現代煤化工產業的污染控制要求愈加嚴格,新建項目獲得用水、用能、環境指標的難度加大。

現代煤化工項目廢水處理難度較大,高濃度含鹽廢水主要采用蒸發工藝濃縮后結晶或采用蒸發塘自然蒸發,但蒸發、結晶處理工藝投資成本高、運轉穩定性差,企業承受壓力大,而且采用蒸發塘自然蒸發方式現在已無法通過環保審批。

1.9碳減排壓力

我國實施碳交易或開征碳稅已成為大勢所趨,將會影響到現代煤化工產業的整體競爭力。現代煤化工項目CO2排放量較大,CO2治理是現代煤化工產業發展亟需解決的一個問題。應積極研究CO2利用途徑,發揮現代煤化工項目所產CO2濃度高、易于利用的優勢,探索CO2綜合利用技術。

1.10示范效果

我國現代煤化工產業發展取得了顯著成績,但也存在一系列亟待解決的突出矛盾和問題,既有新興產業發展初期面臨的一些共性問題,也有現代煤化工產業發展中的個性問題。這些問題如果得不到及時有效解決,將影響到行業的健康發展。

我國最早開展示范的幾個大型煤化工示范項目,雖然先后建成并投入商業營運,但從實際運行的結果看還有不理想之處。

1.11產品同質化

目前,現代煤化工產業具備產業化和開展工業性示范的技術和產品不多,僅有煤制烯烴、煤制油、煤制乙二醇等。產品方案也主要集中在汽柴油、聚乙烯、聚丙烯、煤制氣、乙二醇等產品,深加工及延伸產品種類和產量都不大,項目產品方案雷同。

很多煤化工企業都苦于難以找到技術成熟的好產品,而一旦某產品在技術上獲得突破,又會發生一哄而上的現象。在完全市場成本價格的基礎上,同國內外石油、天然氣化工產品競爭,將會成為我國現代煤化工發展的硬任務和高要求。

1.12經濟性

目前,煤制油和煤制氣受外部因素影響,盈利性不佳,但政策性影響并不代表真實的盈利能力和前景。煤制烯烴和乙二醇經濟性較好,可以說抵御了低油價的沖擊。

但影響企業經濟性和盈利能力的因素實在太多,暫時的盈虧既能說明問題,也不能完全說明問題。企業若要在市場中生存和發展,歸根到底還是要靠自身的能力和實力。當然,對經濟性和競爭力的影響并不能單純地進行價格比較,還要考慮多種因素。

1.13投資巨大

現代煤化工投資巨大,使得財務成本高昂和投資回報期漫長。而期間的變數很多,特別是跨界新技術的層出不窮更是難以預料。因此,如何準備判斷和規劃未來的發展,是影響現代煤化工企業乃至整個行業成敗的重要因素。

1.14燃油汽車退出

最近,眾多國家和汽車廠商都出臺了燃油汽車的退出時間表,我國也已開始相關工作。這不僅對煤制油,其實對整個石油化工行業都是極大的挑戰。

不過,這也還需要一個復雜和漫長的過程,也還有諸如電動汽車的蓄充電能力、基礎配套建設、廢棄電池處理、鋰、鈷等資源供應是否也有對外依存等問題,要先得到解決。

只是,現代煤化工的建設和投資回報周期都較長,期間的技術進步和突破很可能突飛猛進,確實也需要慎重考慮和對待。

1.15新能源的突破

從長遠來看,最大的威脅可能還是新能源的產業化利用。如可燃冰、干熱巖,以及可控核聚變等等。這些目前在前期開發上都取得了突破,雖然產業化還有漫長的路要走,但也是擺在面前的問題了。

2現代煤化工產業的未來與延伸發展機會

2.1重新考慮現代煤化工的布局

我國目前已建成和在建的煤化工項目大多集中在西部地區,西部地區的優勢是煤炭資源豐富,煤價低廉,缺點是水資源缺乏,產品運輸距離遠。在能源價格較低的時期,低廉的煤價仍不能彌補項目在經濟上的困難。

煤炭是國家化解產能過剩的重點領域,在東中部地區建設煤化工項目已不像“十一五”和“十二五”期間存在與電煤和其他行業爭煤的問題。

水資源短缺是西部地區煤炭轉化的制約瓶頸,而東中部地區降雨量大、水系發達,水資源制約程度小,供水問題容易解決。

現代煤化工能否做到與綜合利用相結合,與其布局密切相關。西部地區人口密度小,灰渣制建材等市場容量小,灰渣處理困難,大部分只能堆存。而東中部地區人口密度大、經濟發達,灰渣可通過制磚、水泥、鋪路等綜合利用途徑消納,不需要堆存。副產的硫磺、硫酸等也很容易利用。副產高濃度CO2也容易用于食品和工業氣體銷售。

現代煤化工發展要看煤炭資源、水資源、人才及技術儲備情況,要因地而異,調整規劃理念,從以資源為導向,向以市場為導向轉變。

2.2現代煤化工未來的技術方向

當前,創新驅動成為推動行業發展的主旋律,新產品、新技術不斷涌現,技術創新始終是現代煤化工行業發展的核心動力。“十三五”以來,現代煤化工相關領域技術創新能力不斷加強,國內外涌現出一大批新的研究成果。

按照《煤炭深加工產業示范“十三五”規劃》,未來現代煤化工的技術發展方向煤制油是直接液化、費托合成、煤油共煉等;煤制天然氣是大型化碎煤加壓氣化、大型化環保型固定床熔渣氣化、氣流床氣化、甲烷化成套工藝等;煤制烯烴是新一代甲醇制烯烴、合成氣一步法制烯烴等;煤制芳烴是甲醇制芳烴、煤分質利用聯產制芳烴等;煤制乙二醇是合成氣制草酸酯、草酸酯加氫、合成氣一步法制乙二醇等;環保是難降解廢水高效處理、高含鹽廢水處理處置、結晶鹽綜合利用等。

2.3與煤炭伴生資源的綜合利用

煤化工行業作為高耗水行業,而礦井疏干水作為煤炭資源開采是一種伴生資源,由于利用與排放缺乏統一管理,大量的礦井余水被白白地排放掉。不僅浪費了寶貴的水資源,而且也污染了環境。我國礦井水水質較好,一般不含有毒物質,處理后即可作為全廠生產水使用。

目前,現代煤化工項目大多布局在西北煤炭資源產地,缺乏水資源。因此,如果能利用好礦井水,則是一舉雙得。既解決了煤化工自身用水的問題,也解決了礦井水無端排放浪費的問題,使礦井水得到了充分的利用,具有良好的經濟、社會和環境效益。

2.4加強煤制超清潔油品及特種油品的研發與生產

利用煤直接液化油品具有環烷基含量高、低凝點、高密度、低粘度指數等特點,研究生產石油化工難以生產的產品,特別是軍民用航空飛機、航天火箭以及特種裝甲車輛油品,滿足我國日益增加的特種油品需求,保障國防建設需求。

利用煤間接制油可生產無硫、低烯烴、低芳烴超清潔油品的特點,為國家清潔油品及油品升級提供優質調和組分,生產出高品質和高附加值產品。隨著我國特種燃料和油品升級需求的增加,煤制油產品的優勢會進一步得到發揮。

2.5開發高端化、差異化新材料產品鏈

目前生產的煤制聚烯烴多數為低端大宗產品,聚乙烯、聚丙烯專用牌號很少。應圍繞重大關鍵共性技術和裝備加強科技攻關,盡快改變目前終端產品雷同的狀態,形成終端產品高端化、差異化的新局面。

煤制乙二醇技術正向低成本、高選擇性、長催化劑壽命方向發展,隨著產品質量不斷優化以及下游用戶對產品接受與應用程度的加深,煤制乙二醇已開始大規模應用于聚酯化纖行業。

2.6煤基產品的精細化發展

煤基精細化學品可理解為高附加值、高技術含量、低消耗、低排放的產品,且以大型煤化工項目氣化平臺生產的合成氣及主要產品的聯產品為原料,向下游延伸精細加工產品。主要產品鏈包括合成氣化學品、羰基合成產品、加氫產品、甲醇深加工精細產品、C4加工產品、費托合成精細產品、乙丙烯下游精細產品、芳烴下游精細產品以及CO2利用精細產品等。

2.7引入最先進的信息技術和思維,推廣互聯網+

煤炭行業雖然是我國能源基礎和支柱行業,但煤炭行業的各個環節與流程也都面臨著嚴峻挑戰。在煤化工生產環節,需要升級生產與管理系統,以更好地實現工廠自動化、智能化和精細化管理。

通過人工智能、云計算、物聯網等智能科技手段加速煤炭行業的轉型升級。共同設計建造中國最領先的智能化工廠,新建與改建并舉,全面提高煤化工生產的安全性、環保性,達到提質降本、節能減排的目標。

2.8產業集中化和規模化發展

現代煤化工由于技術、管理、經濟性等各方面的門檻都較高,提高產業集中度,實施規模化發展就尤為重要。國家應鼓勵大型企業進入現代煤化工領域,鼓勵多種經營和多種所有制形式,使得現代煤化工產業能夠健康穩步發展。

推動大型企業運用現有生產裝置運行經驗,提升資源綜合利用水平,進一步提高收率,降低能耗、水耗和污染物排放,實施升級改造工程,促進產業規模化、高端化、精細化發展。

2.9現代煤化工建設與運營模式創新

煤化工項目具有投資大、建設周期長、工藝復雜等特點,要建設成功一個煤化工項目,必須要加強前期的策劃,加強風險控制。目前,業主主導型模式是常見的煤化工建設模式,此外還有項目管理公司主導型模式和若干主裝置承包商主導型模式等。

模式創新與技術創新同等重要,很多時候能起到事半功倍的作用。從工程實踐過程來看,每種項目建設模式都有它的優點和缺點,適合自身的建設模式才是最好的建設模式,業主需要經過認真評估后做出合理選擇。

2.10努力推進低階煤分質分級利用的新模式

相對煤炭直接燃燒,低階煤分級分質利用的優勢是能夠實現物質、能量的梯級利用,提高煤炭利用效率,增加煤炭附加值。

對成煤時期晚、揮發分高、反應活性高的低階煤,通過熱解、半焦利用、焦油加氫等技術進行分質分級利用,探索形成“油、氣、化、電”多聯產的新模式,提升煤炭清潔高效利用整體水平。

2.11用現代煤化工技術改造傳統煤化工

傳統煤化工目前大多還在使用傳統的氣化技術,不僅效率低、環保難處理,還要使用價格較高的塊煤。而現代煤化工起點高,尤其是發展了氣流床等先進的氣化技術,使用較便宜的粉煤,效率高、廢水少。

因此,現代煤化工的發展不能僅局限于自身,還要將先進的技術應用于其它產業,改造和提升傳統煤化工應該是一個重要的方向。

2.12促進焦化產業轉型升級

目前焦爐煤氣的使用率僅在70%左右,且大多數是沒有深度開發的低端利用,其中將近一半的焦爐煤氣被自己回用燒掉了。焦爐煤氣氫含量很高,而煤化工和石油化工中普遍缺氫,很多工藝還要單獨造氫或調節原料碳氫比。

現在,氣流床產生的合成氣熱值高、單價便宜。如果用來替代焦爐煤氣燃燒供熱,可以置換出高質量的焦爐煤氣進一步深加工,豐富下游產業鏈。

2.13進入燃氣應用領域

氣流床生產的合成氣作為工業燃氣,成本優勢明顯,環保效果好,不僅可以應用在焦化行業,更可以應用到眾多需要工業燃氣的行業。

2.14解決煤質適應性的問題,實現配煤供給

就目前的煤氣化技術而言,還不能做到一種氣化技術可以處理所有的煤種,也沒有發現一個煤種能適應所有的氣化技術。因此,解決煤質煤種和氣化技術的匹配問題是現代煤化工技術進步和發展的重點。

在氣化技術沒有本質性變革之前,就像焦煤配煤一樣,通過配煤適應相關氣化爐,應該是現代煤化工的現實選擇。

將來的煤炭企業也不應該就是對煤炭進行簡單的洗選處理,而是要根據現代煤化工、焦化、電廠、散煤等不同的用戶需要,進行科學配煤,實現精細化、定制化、高端化的產品銷售,成為煤炭產品的選配和供應中心。

2.15CO2的資源化利用

現代煤化工確實要產生CO2,但這些在生產中產生的CO2濃度高,便于集中處理和使用。現在最大的問題是使用CO2的領域用量都太小,不足以消納這么多的CO2。

今后,應大力研發CO2的應用途徑,不應該把CO2作為廢棄物來處理,而是應該作為資源加以利用。目前,已有多項CO2的應用技術有所突破,不過還需要產業化的實踐檢驗。

2.16加強現代煤化工與煉油產業的融合發展

加強煤化工和煉油兩個產業融合協調發展,不僅有利于提升現代煤化工產業綜合競爭力,還可以利用煤制油品的特性與清潔性協助煉油產業成品油質量升級,降低煉油成本。

在目前煉油產能過剩的情況下,應積極探討兩個產業如何發揮各自優勢,錯位布局,融合發展,實現產品調和與產品性能互補。兩個產業從資源上協調利用、技術上優勢互補、產品上相互調合,走出一條適合中國國情的化工發展之路。

2.17與其它產業融合發展

現代煤化工與煤炭現有的其它利用途徑,如發電、鋼鐵、建材、分散燃煤等相比,具有能量轉化率高、煤炭利用效率高、污染物排放少等優勢,且能夠帶動相關產業的升級甚至革命。通過與相關產業融合發展,可以發揮現代煤化工的優勢,彌補產業發展不足,取得多贏的發展效果。

今后應按照循環經濟理念,采取煤化電熱一體化、多聯產方式,大力推動現代煤化工與煤炭開采、電力、石油化工、化纖、鹽化工、冶金建材等產業的融合發展,延伸產業鏈,壯大產業集群,提高資源轉化效率和產品競爭力。




責任編輯: 張磊

標簽:現代煤化工