浅谈煤制烯烃技术与能源结构调整

    杜佳龙

    摘 要：传统的煤化工主要是煤制甲醇和煤制化肥，随着世界石油资源的日益枯竭，包括中国在内的石油化工生产大国正积极探索以煤炭替代石油作为化工原料生产的新工艺，这其中具有代表性的是煤制烯烃工艺。本文主要介绍了我国煤制烯烃的产业状况和发展前景，并对我国发展煤制烯烃存在的问题做了论述。

    关键词：煤制烯烃;煤化工;能源结构

    0 引言

    随着世界和中国经济的发展，对石油资源需求不断增长，其供需矛盾日益加剧。据统计，目前全球的石油资源还可供开采50年左右，而煤炭资源则可供开采220年以上。随着石油资源的日益枯竭，以煤炭替代石油作为化工原料势在必行，现代煤化工是国家能源战略的重要方向，中国面临的能源问题即为富煤贫油少气，以煤炭为原料替代石油来制造化工基础产品，可以确保国家的能源安全，煤制烯烃已成为国家大力发展的化工项目。近年来煤炭企业纷纷转型，从以前的煤电一体化逐渐向更多的产业转型或布局，如煤化工、新能源等。

    1 煤制烯烃产业的发展条件

    我国作为一个煤炭生产大国，2019年中国原煤产量约为37.5亿吨，同比2018年增长1.8%，适度发展煤化工是中国能源结构调整和保证经济高速发展的重要途径，国内多煤少油注定了煤制烯烃的大力发展。

    煤化工产业政策方向当前，自煤炭工业发展“十一五”规划以来，国家鼓励能源综合高效开发利用，优化发展能源及化学工业，合理开发利用煤炭资源，稳步推进煤制油、煤制气项目试点。我国经济正处于企稳回升的关键时期，要更加注重经济发展和社会生态环境的统一和和谐。在發展的同时要推进结构调整，坚决抑制部分行业的产能过剩和重复建设，加强自主创新，研发新技术、新工艺、新装备，提升煤化工产业生产技术水平。

    2 煤制烯烃项目

    煤制烯烃包括煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项核心技术。主要分为煤制甲醇、甲醇制烯烃这两个过程。而其中煤制甲醇的过程占了煤气化、合成气净化、甲醇合成这三项核心技术。煤制烯烃首先要把煤制成甲醇，煤制甲醇技术也就是煤制烯烃技术上的核心。而煤制甲醇的过程主要有4个步骤：首先将煤气化制成合成气，煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术;接着将合成气变换;然后将转换后的合成气净化，以煤为原料的化工生产中，粗合成气中含有大量的CO2、少量的H2S、COS等酸性气体，对生产不利，必须将其脱除和回收。煤化工行业代表性的的酸性气脱除技术有低温甲醇洗法（Rectisol）、聚乙二醇二甲醚法（NHD）以及变压吸附技术（PSA）;最后将净化合成气制成粗甲醇并精馏，最终产出合格的甲醇并制取烯烃、聚烯烃。

    3 主要问题与解决方案

    就整个煤制烯烃行业自身所面临的经济性问题来讲主要有：投资大，融资难度大。原材料及能耗大，水耗高等问题。煤制甲醇作为煤制烯烃的主要环节以及技术核心，主要面对的也是这两个难题。总结下来就是缩小前期投资规模与节能降耗。同时在整个煤制甲醇流程的所有单元中能耗最高的是甲醇精馏单元，甲醇精馏技术的革新对于缩小投资规模、降低全厂能耗有至关重要的作用，也是煤制甲醇节能降耗的技术核心。

    针对缩小前期投资规模及节能降耗的问题，目前国内已有的煤气化工业示范装置主要以惠生-壳牌新型混合气化炉示范装置为例。装置采用煤制甲醇工艺成套节能降耗技术，针对目前的甲醇双效精馏中，常压塔塔顶甲醇蒸汽需要用大量冷公用工程来冷却，与此同时必须消耗大量的热公用工程来加热高压塔塔釜液体，造成了冷、热公用工程的双重消耗。随着甲醇装置规模不断扩大，即使采用双效精馏工艺，能耗总量非常巨大的情况。惠生采用另一种有自主知识产权的技术工艺——甲醇热泵精馏工艺。热泵精馏工艺不设加压塔，而是直接压缩精馏塔（常压）塔顶精甲醇气体，提高塔顶精甲醇气体的压力和冷凝温度，作为精馏塔塔釜再沸器或中间再沸器的热源，从而极大节省了塔釜热公用工程和塔顶冷公用工程消耗。

    4 发展优势及能源结构

    中国煤制烯烃稳扎稳打，优势将进一步显现。原因有以下几个方面：

    中国炼油产能和成品油市场已经过剩，截至2017年底，炼油能力达到77150万吨/年，过剩达1.38亿吨/年。2017年，中国炼厂平均开工率73.7%，远低于世界85%的平均值。未来几年，随着几大民营炼化项目的逐步投产，产能过剩进一步加剧，已经不适宜再大举新上炼化项目。

    轻烃利用项目涉及的主要原料乙烷和丙烷，中国完全依赖进口，对物流和仓储方面提出了很高的要求，来源严重受限。价格飙升亦不是不可能，项目存在诸多风险。乙烷来源相对单一，在全球范围内乙烯原料的轻质化背景下，未来对于美国乙烷资源的争夺将不可避免，企业在锁定原料之前并不会贸然投资该类项目。

    中国“贫油、少气、富煤”的资源结构特征决定了适度发展煤制烯烃有着良好的前景。在政策调控之下，中国煤炭价格维持相对稳定运行，煤制烯烃成本优势进一步凸显。2018上半年，中国主要的煤制烯烃工厂保持高负荷运行和良好的盈利能力。

    煤制烯烃项目的发展，将进一步推动我国能源结构的调整。

    参考文献

    [1]周传雷.我国煤制烯烃产业现状及发展前景. 《化学工程师》2011，（8）.

    [2]乙烯行业发展现状分析煤制烯烃四大优势将进一步凸显.前瞻产业研究院.

    [3]2019年中国煤制烯烃行业运行现状分析，多煤少油的能源结构推动行业技术快速发展.华经情报网.