世界煤化工发展的现状及趋势

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本文由 马后炮化工论坛 转载自互联网
一、世界煤化工的发展
煤化工是以煤为原料，经化学加工转化为气体、液体和固体以及化学品的过程。具体的可以分为煤气化、液化（直接液化和间接液化）、固化（包括干馏、焦油加工和电石乙炔化工）等三种主要形式，涵盖以煤为原料生产的焦炭及焦化产品、电石、合成氨、醋酸、甲醇、二甲醚、油品、烯烃等。
煤是最早使用的化工和液体燃料原料，但随着石油化工的兴起，逐渐被石油和天然气替代， 50年代起，煤在化工原料中的比重逐年下降。目前，全世界大部分的合成氨、甲醇都是以天然气为原料，除中国、南非、美国少数煤资源大国外，世界上很少有大型煤化工装置运行。石油化工路线以其原料路线简洁、成熟、能量利用效率高、成本低等优点，在世界化学工业中占主导地位。
20世纪世界先后出现三次石油危机，警醒了世界化学工业对煤原料路线的重视。70年代末期的石油危机，使德国和美国等西方国家重新开始煤化工技术的研发，在煤气化、煤液化、碳一化学等方面开发了一系列战略性储备技术。20世纪80年代以来，世界石油价格时涨时落，波动很大，从保障能源安全出发，世界各国加紧了大型工业化煤化工技术的开发，结合煤电转化等先进洁净煤利用技术，大型煤气化技术投入工业化运行，标志着先进煤化工的核心技术有所突破。同时，天然气化工在甲醇、甲醇制烯烃、合成油等领域的快速进展，也为大型煤化工提供了很多借鉴经验。
进入21世纪，油价不断攀升，石油原料紧缺和成本居高不下，使化学工业对煤化工有了新的认识和期待，煤化工进入新一轮的发展时期。其主要特征有两个方面：一是加快了大型煤化工技术的开发和工业化推广的进程，国外大公司积极开发大型煤气化、煤制烯烃、合成油等石油替代技术。二是跨国公司积极在煤资源产地寻求大型煤化工项目的投资机会，包括在中国、印度、南非、澳大利亚等煤资源大国的推进合资合作项目。
南非煤化工产业发展独具特色，由于受到石油制裁，南非被迫以煤为原料生产油品，并取得成功。自1955年起，先后有三套煤制油装置投入运行，三套煤制油装置合计生产各种化工产品130余种，总产量710万吨/年，其中油品430万吨/年，占南非油品消耗量的40%。

美国是世界煤炭资源最丰富的国家，一直以来，美国十分重视煤化工技术开发，但没有进行大规模投资。近年由于世界石油价格持续升高，特别是美国天然气价格上涨很快，许多天然气合成氨和甲醇装置被迫关停，使美国经济受到一定的影响。因此，近期美国开始将清洁煤利用提到日程。2006年美国提出推进一揽子洁净煤深加工计划，以增加国内能源供应，满足美国未来发展的需要。这一揽子计划包括8个项目，新增11.8亿吨的煤炭需求。这8项煤炭深加工计划内容主要涉及：通过煤炭液化技术生产石油、醇类等液体燃料，通过煤炭气化技术合成天然气；通过洁净煤发电技术建设总装机1亿千瓦的发电厂，开发煤氢转化技术以及开发碳的捕收技术等等。到2025年，美国实施煤电转化、煤炭气化、煤炭液化等煤炭转化技术将吸引5150亿美元的资本投资，同时将新增11.8亿吨煤炭需求。使美国煤炭总需求将在现在的基础上翻一番，达到24亿吨。
二、世界石油替代燃料的发展
由于国际油价长期高位运行，车用石油燃料替代一直是世界各国十分关注的课题，也是现代煤化工重要的组成部分。由于各国资源和能源结构不同，在石油替代燃料选择方面有较大差异。
以煤或廉价天然气生产合成油是最直接的石油替代方案，技术上己经实现大规模工业化，油品配送体系和汽车应用都不需要改变，合成油是各国汽车工业最易接受的石油替代燃料，但是，煤制合成油投资巨大，能源效率远低于石油炼制，因此，发展合成油是否可行更多地取决于经济上的竞争能力。
甲醇和乙醇燃料作为液体燃料在储运、分配、使用上都与传统的汽油相近，二甲醚与液化石油气相近，燃烧性能较好，清洁，因而受到国际重视。美、德、加、法、日、巴西、瑞典、新西兰等发达国家政府和汽车公司都开展过二甲醚的应用开发工作，多个国家已经过中等规模车队应用阶段。世界各大汽车厂示范了许多不同方案的甲醇燃料汽车。德国、欧盟、美国都允许使用甲醇燃料，许多加油站都使用过低比例掺烧甲醇汽油。由于种种非技术原因，甲醇汽车没有能在西方大量推广使用。
二甲醚是理想的柴油替代产品，二甲醚发动机能够满足目前世界上清洁的排放标准，动力性能较好，丹麦、瑞典、日本等国在车用二甲醚方面开展较多工作。但到目前为止，世界上还没有大型的二甲醚生产装置，也没有二甲醚汽车的商业化生产。同时由于二甲醚需要加压储运，基础设施投入较大，成为推广二甲醚燃料难点之一。
三、世界煤化工发展的趋势及启示
从世界经验看，煤化工的兴衰始终与石油和天然气化工紧密相关，在世界石油供应紧张和价格居高不下的压力下，煤化工才可能成为替代石油供应的重要选择。
受能源结构等多种因素决定，世界大多数国家煤化工处于战略技术储备或前期研究阶段，世界上先进煤化工技术开发从未间断，也取得了较好的成果。受高油价推动，煤化工将成为世界煤资源国重新认识和使用的一次能源。
发展煤化工的最大的意义在于生产煤基石油产品，而煤制车用燃料和煤制烯烃是现代煤化工的关键，也是传统煤化工通往石油化工的桥梁。目前，采用煤原料路线生产石油替代燃料包括煤制合成油、甲醇、二甲醚等醇醚燃料，在生产和应用技术上己基本可行，在油价高于40美元/桶时，经济上有一定的竞争力，关键取决于资源支撑和资金投入能力。
总之，煤化工产品可以在一定程度上替代石油，以补充石油资源的不足。在煤炭和石油的市场供求关系和政治因素影响下，未来煤炭与石油的相对比价，将决定煤化工的经济性和竞争力，是煤化工生存与发展的关键因素。