煤化工对化工产业影响及未来发展趋势

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有利于实现石油化工的原料、燃料结构多元化


发展煤化工，不仅可以生产化工原料和油品，还可以生产乙烯、丙烯等石化产品，炼油、石化企业采用煤制氢将有利于降低生产成本，提高竞争能力，合成的天然气还可以作为炼厂或石化厂的重要燃料，为实现炼油与石化工业的原料燃料多元化提供了有效途径。

以IGCC为核心形成的炼厂公用工程岛已经越来越多地在国外大型炼厂中使用。采用IGCC联产化工产品的方式，不仅能够清洁、高效地为石化企业供热、供电、供蒸汽，还能够联产化工产品，提供氧气、氮气和氢气。同时也有利于减少二氧化硫的排放量，未来还可以通过二氧化碳捕集与封存技术的采用，降低二氧化碳排放量。

有利于降低产品成本，丰富产品品种

在高油价下，与石油基产品相比，煤基产品显示出较高的经济性。由于煤合成气中含氧较多，适合生产醋酸、乙二醇等含氧化合物。发展煤化工生产含氧化合物，对弥补石油化工产品在含氧化合物领域的不足，实现产品多元化和多样化，提供了有效的手段。

有利于促进石化产业结构优化
煤化工产业与石油化工产业的有机结合，将有利于我国石化产业的结构优化，提高石化产业综合竞争力。随着煤化工技术的不断进步，尤其是在高油价下，煤化工生产的石化产品将凭借其具有的成本优势，成为石化产业的有益补充。

煤油化一体化发展趋势

煤化工与石油炼制和石油化工项目联合，实施煤油化一体化发展可实现原料互补、产品结构优化。实现煤炭—石油—清洁燃料—化工产品的协调发展，对于促进我国煤炭资源合理利用，提高资源利用效率具有现实意义。

（1）煤制氢与炼油组合
随着成品油清洁化和原油劣质化，原油加工的用氢量将进一步提高，目前氢气用量已占原油加工量的0.8%~2.7%。炼厂的氢气主要来源于制氢装置和重整装置。制氢的原料主要为石脑油、天然气或自产干气，氢气成本逐年上升。随着近年来煤气化技术的不断进步，以煤为原料的制氢技术已较为成熟，可作为炼厂供氢的主要来源。特别是随着石油价格的高企和天然气价格的上涨，煤制氢的成本优势越来越强。目前，成功的范例有中国石化的金陵分公司和南化公司的水煤浆制氢装置。

（2）油煤共炼
煤直接制油（直接液化）是把煤在高温、高压、催化条件下与氢气反应直接转化成油品。油煤共炼是先将煤与渣油混合成油煤浆，然后再炼制成液体燃料的技术路线。


油煤共炼的工艺流程与煤直接液化基本相同，但其具有明显的特点：
①装置处理能力提高。加工能力可提高1倍以上，油产量可增加2～3倍。
②煤和渣油具有协同效应。在反应过程中，渣油起供氢溶剂的作用，煤及煤中的矿物质具有促进渣油转化、防止渣油结焦和吸附渣油中的镍、钒等重金属的作用。由于这种协同作用，共炼时比煤或渣油单独加工时的油收率要高，可以用来处理劣质油，工艺过程比煤液化工艺相对简单。
③氢的利用率高。共炼时，由于渣油中含有煤转化过程所需的部分氢，从而可以相对降低制氢成本。共炼时馏分油比重较低，易于精炼提质。同时共炼对煤的性质要求放宽。
④成本可以降低。但油煤共炼技术与煤直接液化同样存在原料适应性、装置稳定性、技术经济性等问题。

近年来，油煤共炼技术已引起国内外科技界的广泛关注。国外比较突出的是美国烃类研究公司（HRI）的催化两段法。国内取得进展的是中国石化抚顺石油化工研究院。其在2009年申请了专利，油煤共炼原料与供氢溶剂混合，在压力为15~40 MPa、温度500℃下处理0.2~0.5小时，处理产物分离出固体杂质后进行分馏处理。目前，延长石油集团在建的油煤共炼试验示范项目，采用美国KBR公司悬浮床加氢裂化（VCC）技术，总规模45万吨/年，可加工无水基煤22.5万吨/年、渣油22.5万吨/年。

（3）煤制油与炼油组合
煤制油与炼油组合是将煤制油的初级产品输送到附近现有的炼厂中，作为炼厂的二次加工原料，或者与炼厂的产品进行调合。煤制油和炼厂的结合点主要包括产品调合、产品进一步深加工以及公用工程联合。煤直接制油与炼厂结合主要以生产成品油为主，煤间接制油与炼厂结合主要以生产高质量、高附加值的润滑油等为主，用以调合现有产品，提高质量。

（4）煤油化一体化模式
煤油化一体化是以煤和石油为原料，生产油品和化学品，实现资源利用最佳化的综合利用模式。以原油生产成品油，以煤气化制合成气制氢气和甲醇，甲醇生产烯烃、甲醛、聚甲醛、醋酸、二甲醚，再与石脑油裂解制乙烯、丙烯及副产物的衍生物生产一体化，实现从碳一产业链到裂解焦油的全组分利用。

高油价下，在可获得价格低廉煤炭资源或廉价甲醇资源的地区，可对现有乙烯装置进行原料路线改造，由石脑油路线改造为煤基甲醇路线；或是建设煤基甲醇制乙烯装置发展低碳烯烃下游产品。以煤为原料发展羰基合成化合物是煤油化一体化发展的另一个重要方面。目前以煤为原料生产甲醛、醋酸、丁辛醇已实现工业化应用。煤基一步法生产二甲醚的开发研究取得快速发展。


国内大连化物所、西南化工研究院等单位现已基本完成了实验室研究工作，正在筹备开展中小型放大试验。合成气直接制乙二醇虽已获得较大进展，但还不足以实现工业化。

煤制甲醇再制烯烃技术的开发是基于我国的资源和产业现状，以现实的需求为出发点而作出的选择。甲醇制烯烃（MTO）工业化示范项目取得成功，为发展乙烯工业减少对石油基原料的依赖，实现乙烯原料多样化创造了条件。

煤油化一体化发展中应注意的几个问题


现代煤化工是资金和技术高度集中的产业，且受煤炭资源、水资源、资金、技术、环保法规等诸多因素制约。如何提高资源利用率、降低能耗和污染排放、提高产品附加值、扩大规模效应，是值得关注的问题。

（1）产品选择
煤油化一体化发展中需要考虑的一个重要方面是产品选择，应考虑如下原则。


高效利用煤和石油中碳的骨架作用原则：统筹煤路线和石油路线、煤化工和石油化工，实现能量和物质损失损耗最低化，宜化则化，宜油则油。


产品选择的分子利用最佳化原则：优先发展合成气为原料的碳一化学工业（技术成熟、市场需求、对地方带动作用大），最大限度地利用氢资源；深入开展油煤共炼技术研究，提高煤制液体交通燃料的资源利用率；适度发展费托合成间接制油生产高附加值的石油化学产品。发展煤基含氧化学品，有利于实现以碳为骨架的有机化学品的分子最佳利用，含氧化学品充分利用了合成气中氧的有效成分，二氧化碳排放强度降低。由于煤合成气中含氧较多，适合生产醋酸和丁辛醇等羰基合成产品，弥补石油化工的不足。

（2）水资源和二氧化碳排放问题
煤化工生产用水量较大，处理1吨煤需要耗水3~5吨。在缺水地区不宜发展煤化工产业。因原料和市场等原因，炼油化工企业一般建设在水量相对丰沛的地区，二者在经济合理的条件下结合，可实现煤油化一体化。碳排放是煤油化一体化发展必须考虑的最大风险要素，面临着一定的承担减排义务成本增大的风险。建设低碳型煤化工必须同时考虑二氧化碳的捕获、利用和封存（CCS）。

（3）经济性
煤制油及煤化工的经济性与原油、煤炭等能源价格密切相关。石油和石化产品的市场已完全国际化，价格变动频繁，石油、煤炭、天然气的市场价格之间关联紧密。石油价格升高，煤制油及煤化工的经济性改善，但石油价格升高会带动煤价升高，煤制油及煤化工的经济性又会受不利影响。综合来看，实施煤油化一体化可实现资源互补和经济性互补。