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“从钻木取火,到追逐太阳能、风能,人类获取能源的方式逐渐提升,向着清洁化、低碳化的方向发展。对于地球上大量埋藏的煤炭而言,应该更多的作为原料去生产化工产品,而不应该仅仅当作燃料去简单、粗放地燃烧。”吴道洪说,“煤炭作为原料的时候,其中的碳原子变成我们日常所需的清洁燃油、天然气及各种石油化工产品,而作为燃料的时候就变成二氧化碳排入大气,加速全球气候变暖。”
从世界范围看,煤炭作为燃料和原料的比例为77:23,而我国绝大部分煤都作为燃料,2015年现代煤化工用煤量占我国煤炭消费量的比例仅为1.5%,由煤化工生产的重要能源化工产品占比很低,未来煤化工的发展空间非常巨大。
在过去两个五年规划中,我国一直鼓励发展清洁高效煤化工,过去10年总共核准的煤化工投资项目1.56万亿元,“十三五”规划中国家继续大力支持发展煤化工,预计将继续投入资金3万亿元。但我国以煤气化为龙头的煤化工行业一直被投资大、能效低、水耗高、经济性差等问题困扰,尤其是近两年来全球石油价格暴跌近70%,导致煤化工几无利润可言。无论是从企业盈利和发展的需要,还是为满足国家和行业相关环保要求,煤化工行业都迫切需要新的工艺和技术,去突破发展困局。
节能减排增效 新工艺颠覆煤化工技术
煤气化是以氧气和水蒸汽为气化剂,在高温下通过化学反应将大分子结构的煤首先转化成小分子的合成气(一氧化碳和氢气),再经过复杂的合成反应生成汽柴油、天然气、烯烃、乙二醇、芳烃等下游重要能源化工产品。
新工艺把中低阶煤炭与生石灰混合造块后,在隔绝空气的条件下,加热到900℃以上,使其中的挥发份分解,产生合成气、人造天然气和人造石油等;没有分解的碳与石灰在高温下反应生成电石和一氧化碳,电石与水反应生成乙炔,乙炔往下游延伸合成聚乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、1,4-丁二醇、丙烯酸、芳烃、橡胶等重要化工产品。新工艺是以煤制乙炔为龙头的碳二化工工艺,又同时发挥了碳一化工、碳二化工和石油天然气化工三种路线各自的优势,具有显著的经济优势和环保优势。
在能源转换效率上,煤气化工艺和新工艺都近80%以上,但煤气化仅仅获得了合成气,是最初级的化工原料,所有终端产品尚需进一步的复杂合成才能获得。而新工艺同时获得了合成气、石油天然气和乙炔,三种产品按热值占比分别为24%、38%和38%,不仅有初级原料,还有更高级的油气、乙炔等原料,这是煤气化合成气还需要进一步反应才可以获得的,相当于新工艺一步就可以获得煤气化下游需要2—3步反应转化才能获得的能源化工产品,缩短了工艺流程、降低了系统能耗。
在投资上,以100万吨烯烃项目为例,煤气化法煤化工需投资约280亿元,新工艺需要约200亿元,减少28%;在能耗上,新工艺生产每吨烯烃的煤耗下降约26%;在水耗上,煤气化生产每吨烯烃耗水量约27吨,新工艺需要约13.2吨,下降约50%;在排放上,煤气化生产每吨烯烃排放二氧化碳约7.5吨,新工艺排放约4.73吨,下降约37%;在成本上,新工艺生产每吨烯烃成本下降15%以上。此外,煤气化生产每吨烯烃副产约0.06吨碳四/碳五,而新工艺可副产0.4—0.7立方米天然气和0.15-0.2吨石油,综合效益更好。
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