我国煤化工煤制油产业发展现状与未来

我国煤化工煤制油产业发展现状与未来

1风电在我国发展中的战略意义中国的石油和天然气资源相对不足。作为资源替代产业，煤矿（煤矿）具有相当重要的战略意义。风吹是中国快速发展的绿色能源产业，对减少温室内的气体排放具有重要的现实意义。但它们的发展都面临了严重的制约,这两个产业无疑是具有发展前景的,但需要前瞻的思维和更宽的视角为解决问题提供思路。1.1煤制油行业的产能发展现状据发改委《煤化工产业中长期发展规划》(征求意见稿),到2020年煤制油规模达3000万吨/年,煤制烯烃800万吨/年,二甲醚2000万吨/年,甲醇6600万吨/年,约需煤炭资源4亿吨/年。但各地受资源产业拉动经济的驱使,2011年在建和拟建煤制油项目已达4000万吨/年,煤制烯烃项目已达2800万吨/年,煤制气项目已达1500亿立方米/年,已经远远超出了规划总量。从国内产业发展历程看,发展的热度越高、总量越难以控制,到2020年煤化工(煤制油)对煤炭资源的需求将大大超过4亿吨/年。我国自2009年起已连续4年成为煤炭净进口国,2012年全年煤炭净进口量达2.8亿吨,按目前产业发展态势,我国煤炭资源长期将面临短缺。1.2征收碳税将与国际接轨按发改委《煤化工产业中长期发展规划》的项目规模,到2020年煤化工(煤制油)排放的二氧化碳将在2亿吨/年以上。国际社会高度关注环境恶化问题,美国夏威夷冒纳罗亚天文台测定2014年5月大气二氧化碳浓度日均值将超过400ppm,是地球有人类以来首次超过该值。在建设“美丽中国”的引领下,我国将更加重视温室气体排放和监管,征收碳税将逐步与国际接轨。目前的煤制油按缴纳消费税计已感到税赋过重、盈利困难,将来面临碳税问题,将凸显二氧化碳排放的制约。1.3限电“弃风”量超100我国陆上风电取得了快速发展,但并网消纳是大难题。2011年,全国风电并网消纳困难,据不完全统计造成全年限电“弃风”量超过100亿千瓦时,并网风电装机的机组利用小时数从2010年的2047小时下降到2011年的1903小时,下降约7%。而风电装机总量从2010年的4182.7万千瓦猛增到2011年的6273万千瓦,上升约50%,随着风电规模的发展这一反差趋势还会加大,果然到2012年弃风电量达200亿千瓦时。2这两个行业正在追求突破瓶颈，但很难工作2.1煤炭基化反应特性思想以低碳理念发展煤化工(煤制油)已成为业内共识。多联产路线,把煤化工与发电和供热联合,先将煤低温热裂解获得较多的化工原料如甲烷、氢气、一氧化碳、芳烃等,余下的半焦用于燃烧发电和供热,实现煤炭的高能效利用。多产业共生路线,煤化工与石化产业联合,使煤制氢作为煤化工和油品加氢的原料;煤化工与冶金、建材、能源产业联合,熔池炼铁使煤和铁矿石生成铁和一氧化碳,一氧化碳作为化工原料或发电燃料,炼铁炉渣作为建材原料,实现煤炭的高资源利用率。基地一体化路线,把原煤处理、煤气化、合成气处理、煤气化发电、城市垃圾发电、煤化工、煤制油、后续产品深加工、公用工程系统、物流系统等作为基地一体化发展,实现煤炭产业链的统筹优化。产业链的高附加值化,从来都是各行业追逐的发展目标。例如石化产业目前在亚洲投资以升级产业链,台湾省台塑石化、韩国乐天化工和壳牌集团建设大规模的专用化工产品产能,随着高端产品供应增加,这些产品与乙烯的差价会缩小,亚洲高端产品面临预期收益减小的风险。煤炭是化石原料中含碳量最高的,多产业联合、延伸产业链,可以降低单位产值的二氧化碳排放量,但只要以煤为原料将不可避免的产生大量二氧化碳。2.2周边地区电力市场需求状况面对弃风严重的问题,有效发展风电绿色能源已成业内共识。首先,加强风电配套电网建设,保障风电优先并网。其次,把风电场利用率作为发展扩大风电规模和布局的重要依据。第三,加快智能电网建设和探索向周边地区扩大电力市场。第四,在北方地区发展风电供暖。但我国风电发展要占电力消费更多比重将是长期的工作。第一,风电天生具有不稳定性,带来负荷受限、低电压穿越能力不强、易风机脱网等问题。电力市场一般是用电就负荷上升,不用就负荷下降,用电市场需求波动周期很难与风电的不稳定性相吻合。欧盟一些国家经济体制类似、国家间关系稳定,电网互通可以有效缓冲电力市场周期波动,而我国向周边地区扩大电力市场将面临比欧盟更大的难度,需要较长的发展时期。第二,德国是欧洲风电发展最好的国家,除了政策和技术因素外,其电力装机构成的灵活性是成功的主要因素。德国煤电占电力装机的35%,核电占16%,优质调峰用天然气、燃油、抽水蓄能发电装机占25%,可调峰用水利、生物质发电装机占8%,风电装机占16%。从2011年中国的电力装机构成看,煤电占电力装机的68%,核电占1%,可调峰燃气、燃油发电装机占4%,抽水蓄能发电比例很小,水电占22%,风电装机占5%。相比之下,我国的电力装机构成极缺乏灵活性,是长期以来随着经济和制造业的发展而逐步形成的,调整装机结构是长期艰巨的任务。3改变视角，寻求解决问题的方式3.1水煤气变换反应国际一些机构在推算中国的二氧化碳排放量,不同数据都表明我国是排放总量较大的国家之一。环境压力对行业的发展造成沉重负担,如果换个角度考量,把巨大的二氧化碳排放看做资源,则负担就变成了发展的厚重基础。水煤气变换反应的工业化发展到目前已高度成熟,而在1925年,PRICHARDCR就对逆水煤气反应的催化剂进行了研究,通过氢气和二氧化碳制取一氧化碳,进而进行费托合成反应。逆变换反应以二氧化碳和氢气作为原料,二氧化碳从来都是煤化工的环保负担,如果变成资源,则煤化工将走上绿色变身发展的道路。3.2提高煤炭再利用的风险火力发电烟气中二氧化碳含量高,易于捕集。但受成本和二氧化碳产品销路影响,实施的难度较大。如果把捕集二氧化碳看作获取资源,用超出眼前经济利益的视角考量,则比国内外陆上海上勘探开发获取油气资源的风险要小很多,相当于开采出的煤炭二次利用提高了煤炭资源利用率。石化企业装置尾气中二氧化碳回收的潜力也很大,以逆变换反应生产一氧化碳并发展下游利用的专业技术优势更易发挥。3.3回收和发电空气风力发电和电解水制氢早已是成熟的技术,风电制氢也不是新思路。2005年美国能源部对新能源展望的研究中,提出了利用太阳能和风能发电制氢,把氢气作为燃料供应氢燃料电池车。提出了两种制氢方案,一种是依靠有利的电网设施集中式地将太阳能或风能发电制氢并存储,用管道或罐车将氢气送到各加气站;另一种是依据加气站的环境自然条件分散式地将太阳能或风能发电并在加气站就地制氢。由于氢燃料电池车是远期市场,方案尚未实施。风电制氢,有风就发电制氢,无风则停止电解,氢气可储存、可运输(美国空气产品公司成功的依靠氢储存和氢气管网为墨西哥湾一带的炼厂提供氢气,从新奥尔良到休斯顿氢气管道长达1000千米),使风电摆脱对电力市场的依赖,只要借助火电支撑的电网就可以相对独立的发展。人类发明和创造的技术远比已经实际采用的多的多,眼前看起来束之高阁的技术方案一旦有了合适的契机就会突飞猛进地发展。市场经济中的企业就是在战略调整中不断寻找契机,把技术转化为生产力、经济效益和长远利益。挑战和机遇是共生的,环境压力确实对煤化工(煤制油)提出了挑战,应对挑战不仅要针对挑战的问题解决问题,更要在挑战中找到新的发展机遇,所谓主动应对就是寻找契机。4.1氧化碳的回收利用以煤制甲醇为例,风电电解制的氢气与捕集的二氧化碳通过逆变换反应生产一氧化碳,一氧化碳与氢气生产甲醇。摆脱了煤制甲醇直接对煤炭的消耗,利用捕集的二氧化碳提高了碳资源的利用率,进而实现煤化工(煤制油)的绿色变身。即使不按全部的风电用于制氢,仅按2012年200亿千瓦时的弃风电量计,如果按照德国Lurgi公司制氢技术单耗4.6千瓦时/立方米氢气计,可以制氢约40万吨。按一般可逆变换反应工艺计,15.5万吨氢气用于生产一氧化碳约190万吨,消耗二氧化碳约300万吨(2×600MW煤发电机组,按每年5000小时运行,年排放二氧化碳约440万吨,捕集下来即可满足二氧化碳作为资源的需求);按一般甲醇生产工艺计,190万吨一氧化碳和24.5万吨氢气可生产甲醇约170万吨;相当于节省标煤约260万吨,不但避免了约340万吨二氧化碳的产出,而且消纳了约300万吨二氧化碳,具有重大的绿色发展意义。我国陆上风电快速发展,海上风电也已起步,风电资源基础已较雄厚。大中型城市周边发电厂和石化企业回收二氧化碳作为资源,更利于周边环境的改善。风电、煤电、电网、电解制氢、石化和煤化工产业联合,就像在湖泊中结成稳固的连理枝,提高了抵抗市场风浪的能力,三要素结合的煤化工(煤制油)绿色变身前景十分广阔。4.2煤制油行业的前期工作煤化工(煤制油)的绿色变身不可能一蹴而就,但观望不决容易坐失良机,待环境所迫、不得不做时则损失更大。因此,要迅速展开前期工作,早日实现示范项目,煤化工(煤制油)就踏上质变升级的台阶。初步的前期