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现代煤化工:破立之间

北极星电力网新闻中心  来源:能源评论  作者:解强  2017/1/18 15:58:35  我要投稿  

北极星火力发电网讯:2016年12月28日,神华宁煤集团400万吨/年煤炭间接液化项目产出油品庆祝仪式在宁东能源化工基地项目区举行。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平对项目建成投产作出重要指示。这一重大利好,为蛰伏中的现代煤化工产业注入了一针兴奋剂,也让2017年的煤炭行业,在倍受关注的去产能之外,多了一个亮点。

如何实现煤炭清洁高效利用,是我国能源革命进程中绕不过去的一个话题,发展清洁煤电与现代煤化工被公认为是两条可行的路径。煤电产能已然过剩的背景下,现代煤化工有望在煤炭未来发展进程中扮演更为重要的角色。在国家发改委、国家能源局发布的《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》中,加强煤炭分级分质转化技术创新、开发煤基产品生产新技术、加强煤化工与其他相关能源技术的耦合集成等被列为重点任务。

技术突破曙光初现

传统煤化工产业历史悠久,实际上,现代化工就是起源于煤化工。由于我国资源禀赋特点,煤炭是我国能源、化工原料的主要提供者,在我国国民经济发展、能源安全中起到了毋庸置疑的重要作用。然而,技术的限制使得煤炭利用成为环境生态的主要污染源,未来,以技术进步解决困难、发展新一代煤化工成为唯一的出路。

现代煤化工致力于煤的经济、高效、洁净转化和利用,产品主要包括煤(甲醇)制烯烃、煤制乙二醇、煤(甲醇)制芳烃、煤制油、煤制天然气及低阶煤热解等。通过传统煤化工的完善及过程强化,新技术的开发、提高与完善,系统的集成、耦合,逐步形成了仍处于发展中的现代煤化工。将煤化工与煤电项目结合,可以大幅度提高能源转化效率。在常规动力系统中,即便采用超超临界锅炉,煤炭的能量转化效率也只有39%,而如果将常规动力系统与煤化工结合,采用以煤气化(000968,股吧)为基础的多联产技术,能量转化效率预计可以达到52%。

现代煤化工项目投资额巨大,例如神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目的投资预算达到了550亿元。在经济性方面现代煤化工显示出劣于石油化工的特征。因此,煤化工产业化发展缓慢,也在一定程度上制约了相关技术研发速度。尽管如此,煤化工近年来依然取得了一些关键性的技术突破。

煤气化是现代煤化工的关键,同时也是现代煤化工的难点,它的产能成为制约煤化工产能的决定性因素。为了强化气化过程,我国相关企业在多个示范项目中积极探索新型技术与新型工艺,目前已经将气化炉的日处理能力提升到了3000吨以上,正在向4000吨级别发展,得益于技术进步,上述神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目只需安装28台气化炉。

煤气化过程另外一个难题在于应对复杂多样的煤炭资源。我国开采的煤炭大都为低变质煤,而且以高碱煤居多,气化前预处理是保证现代煤化工工艺正常进行的前提。国内某煤制气项目之所以在投产初期遭遇意外,就是因为对煤炭组成、性质及其对气化过程的影响认知不足,高碱煤中的钾、钠等碱性物质在高温下挥发,侵蚀了反应炉内壁。大规模发展现代煤化工产业,对煤炭进行深度表征分析,采取适当的预处理手段,是不必可少的环节。可喜的是,对于这些需要解决的问题,目前有诸多科研团队正在进行研究攻关。

经济性方面劣势,要求现代煤化工尽量压缩转化步骤。以煤制烯烃为例,先要将煤炭气化、净化,用合成气生产甲醇,然后再用甲醇生产烯烃,生产流程很长,而每增加一个环节,就会有一部分效率损失。那么,能不能直接用合成气生产烯烃呢?目前,权威杂志《自然》已经确认,我国已经在煤气化直接制烯烃研究中获得了重大突破,在新型复合催化剂作用下,可以直接将煤气化产生的合成气,高选择性地一步反应获得低碳烯烃,颠覆了90多年来煤化工一直沿袭的费-托路线。诚然,相关技术离产业化应用尚有一段距离,但至少让现代煤化工企业看到了解决问题的曙光。

总体上来说,我国现代煤化工技术已经处于世界领先水平,不过,全产业链的技术成熟度仍然有待进一步提高。由于国内外经济发展处于低潮、能源需求不旺,也由于某些新型煤化工技术的验证、工业示范须待时日,过程的洁净度待提升,还受限于煤化工发展所需的水资源,我国现代煤化工目前实际上处于一个蛰伏期。经过这段技术探索与积累期,应该会迎来比较大的发展。这个大发展不一定表现在体量与产能方面,可能是技术层面的巨大突破。而一旦相关技术取得突破,经济性、环境污染等问题都可能会迎刃而解。

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