中国煤化工的现状及未来分析

中国煤化工的现状及未来分析(2009-03-2115:02:27)世界化石能源(包括煤炭、石油、天然气)资源比较丰富，在一次能源消费结构中占90%，是当今的主要能源。石油、天然气储量分别可供40年、60年的需求，非常规的油气资源有可能进一步扩大。煤炭储量十分丰富，且分布广泛，探明储量可供世界开采200年。全球化石能源供应前景的不确定因素之一是成本、价格。技术进步和生产效率的提高推动着生产和运输成本的降低，但廉价资源储量枯竭等因素又导致成本和价格提高。预计从2000年一2020年，化石能源在一次能源消费结构中，石油将从39%降至38，煤炭将从26%降至24%，天然气将从23%提高至27%。近几十年来，化石能源在中国一次能源消费结构中占90%以上。煤炭是中国的主要能源，也是许多重要化工产品的主要原料。随着中国社会经济持续、高速发展，近年来能源、化工产品的需求也出现较高的增长速度，煤化工在中国能源、化工领域中已占有重要地位。中国煤化工的发展对发挥丰富的煤炭资源优势，补充国内油、气资源不足和满足对化工产品的需求，保障能源安全，促进经济的可持续发展，具有现实和长远的意义。新型煤化工在中国正面临新的发展机遇和长远的发展前景。煤炭焦化、煤气化一合成氨一化肥已是中国主要的煤化工产业，随着技术、经济的发展和市场的巨大需求，煤炭焦化、煤气化一甲醇及下游化工产品等将得到快速发展;煤制油(直接液化、间接液化)技术的开发和产业化将受到关注，重点项目建设已启动。1焦化工业1.1焦化工业快速发展，中国已成为世界焦炭生产、消费及贸易大国中国第一座机械化焦炉建于20世纪20年代，自50年代末开始，自主设计、建设的焦炉成为产业发展的主流，80年代后进人产业快速发展时期。到2004年初，全国约有700多家炼焦企业，1900多座焦炉，焦炭生产能力达到约170Mt/a。受钢铁工业快速增长的拉动，从2002年开始中国焦化工业呈现高速增长趋势，2003年焦炭总产量178Mt，比2002年增加约20%，约占世界焦炭总产量的46%;国内表观消费约163Mt，同比增长约19%，其中钢铁业消费约76，其他行业(化工、机械制造、有色冶炼等)消费约24%;出口焦炭14.7Mt，约占世界焦炭贸易总量的56。图1为1997年一2003年焦炭的产量、出口量变化情况。据估算，2003年中国炼焦消耗原料精煤约237Mt,涉及洗选加工原煤约400Mt，超过当年煤炭消费总量的20%，已成为消耗原料煤数量最大的煤化工产业。中国已成为世界焦炭生产、消费及贸易第一大国。中国的炼焦技术已进人世界先进行列，大容积焦炉(炭化室高6m)已实现国产化，大中型机械化焦炉发展很快，炭化室为4m以上的焦炉达300多座，2003年机械化焦炉生产的焦炭约占焦炭总产量的75%;干熄焦、地面除尘站等环保技术已进入实用化阶段;化学产品回收加强;淘汰小型焦炉、土焦及改良焦炉的工作进展显著。1.2控制新焦炉建设，平稳发展焦炭产从2003年开始，新焦炉建设数量大增，建成投产机械化焦炉66座，新增产能21Mt/a。预计2004年焦炭产量将超过200Mt/a，国内焦炭市场供需基本实现平衡。预计今后随着加强限制和取缔土焦或改良焦炉生产以及关闭污染严重的小型机械化焦炉等措施的不断实施，焦炭产量的增长速度会趋于平稳。2004年初，中国政府通过宏观调控，调整和减缓了钢铁业的发展速度，稍后(2004年5月)也加强了对新建焦炉的审批管理，预计2004年后焦炭生产将适应市场需求进人相对平稳的发展状态。稳定原料煤资源，优化配煤技术，提高焦炭质量，注重煤焦油化学品的集中深加工和焦炉煤气的有效利用，将是焦化企业发展的重要方向。污染控制是当前焦化工业发展的迫切问题，要严格取消土法炼焦，建设大型焦炉替代工艺落后、污染严重的中小型焦炉，推动大型和新建的焦炉采用先进的污染治理技术，切实搞好环境保护。2煤气化一合成氨2.1大、中、小型并举，合成氨生产稳定增长中国的合成氨工业始于20世纪30年代，50年代初期生产能力不足6kt/a;50年代中期以引进技术为主建设了若干中型合成氨厂;60年代和70年代以国内技术为主大力发展中、小型厂;70年代一90年代引进一批大型合成氨装置;80年代一90年代末又对已有的大、中、小企业进行了大量技术改造[1]。目前，年产300kt以上的大型合成氨生产装置有30套，40kt/a以下的小型装置700多套，中型装置55套，总生产能力约41.60Mt/a，其中大、中、小型装置的产能分别占21.6%,11.1%和67.3%。中国合成氨产量稳步增长，1980年为14.98Mt,1998年达到31.69Mt[2],2003年达到39.24Mt。合成氨下游产品主要是尿素、碳酸氢钱、硝酸钱等氮肥，总量已基本满足国内农业生产的需求。2.2煤(焦)是合成氨的主导原料采用煤(焦)为原料的合成氨装置是:大型装置有2套，分别采用加压鲁奇炉和水煤浆德士古气化炉；中型装置有34套，小型装置中约96%的装置以固定床间歇煤气化技术为主。目前，共计约有4000多台煤气化炉，每年消费原料煤(或焦炭)4000多万t，合成氨产量占总产量的65%左右。中小型合成氨普遍采用的固定床间歇煤气化技术炉型老化、技术落后、能源利用效率低、原料价格高，是急需进行技术改造的重点，如加快推广富氧连续气化、流化床碎煤气化、粉煤气流床气化等技术。由于石油短缺和重油、轻油涨价，以重油、轻油为原料的合成氨生产企业面临寻求新的原料路线的问题，有的企业已经在进行“油改煤”气化技术的改造。2.3煤气化一合成氨仍将是未来发展的方向随着农业的进一步发展和提高，作为氮肥和其他复合肥料的中间产品，中国合成氨产量将稳步增加。未来合成氨工业的发展趋势是:新建大型生产装备，条件较好的中小型企业采用先进的煤气化技术进行改造和扩大生产能力，淘汰低水平、高能耗、低效率、高成本、污染大的小型企业。原料选择是中国建设合成氨一氮肥企业的重要问题，目前大型企业的技术改造方向之一是“油改煤”;未来新建大型合成氨企业，除少数靠近天然气产地、原料价格较低的企业或地区外，煤炭依然是合成氨的主导原料。在煤炭资源丰富、煤炭价格较低的地区，建设大型先进的气流床煤气化技术生产合成氨在中国已有成熟的经验，也有较好的市场竞争优势，煤气化一合成氨仍将是未来发展的方向。3煤气化一甲醇及下游产品3.1近年来煤气化一甲醇消费量、产量及新增产能快速增长中国甲醇工业已有40多年历史，目前生产企业有200多家，总生产能力超过4Mt/a。甲醇生产规模100kt/a以上有18家，80kt/a的有6家，合计生产能力约占总产能的75%，其余为生产能力较小的企业。普遍存在的问题是：小型企业单套装置生产能力小，工艺技术相对落后，消耗大、产品成本高，企业市场竞争能力较差。近年来，受下游化工产品和车用代用燃料增加的拉动，甲醇产量及消费量快速增长。2003年甲醇产量约3Mt，表观消费量约4.Wt，分别比2001年增长45%和32%。由于国内部分小规模生产装置能耗大、成本高，导致开工率低，近年来甲醇进口量维持在1Mt/a以上。图2为1998年一2003年甲醇产量、消费量和进口量变化情况。以煤为原料生产的甲醇约占总产量的70%。甲醇下游消费构成以生产化工品为主，其中甲醛生产约占30%，汽油添加剂(MTBE)约占9%，醋酸合成约占7%，其余还有农药、医药、甲胺等，用作燃料的约占10%-15%。目前，甲醇生产能力正处于膨胀发展状态，新建或拟建项目激剧增加，据不完全统计，目前在建、立项、完成可研的甲醇生产企业近20家，规模大多在100kt/a-600kt/a，若全部建成，合计可形成新增生产能力达约7Mt/a，其中以煤为原料的约占70%。另据报道，拟建的项目还有约7个，合计新增产能约3Mt/a。3.2未来几年甲醇产能大幅增加，消费量稳步上升，竞争将趋激烈由于近年来甲醇新上项目较多，未来几年生产能力将较大幅度地增加。减去关闭能耗高、效益差小装置的产能，预计2004年底甲醇生产总能力将达到约5Mt/a,2005年末将超过6Mt/a。今后甲醇消费仍然以化工需求为主，需求量稳步上升;作为汽油代用燃料，主要方式以掺烧为主，局部地区示范和发展甲醇燃料汽车，消费量均有所增加；预计2004年，甲醇表观消费量将超过5Mt/a。预计几年后中国国内甲醇生产、消费量将达到平衡，中国国内生产企业间以及与进口廉价甲醇间的竞争将日趋激烈，降低生产成本对市场竞争显得更为重要。3.3发展下游产品是未来甲醇业发展的重要方向中国煤炭资源丰富，价格相对较低，在煤炭产区建设甲醇企业生产成本较低，关键在于利用先进的煤气化、煤气净化和催化合成等技术，特别是利用高硫煤资源，形成较大规模的、集成先进技术为支撑的甲醇生产体系。甲醇是重要的基础化工原料，其下游产品有：醋酸、甲酸等有机酸类，醚、醋类各种含氧化合物，乙烯、丙烯等烯烃类，合成汽油、二甲醚等燃料类等。结合市场需求，发展国内市场紧缺，特别是可以替代石油化工彦品的甲醇下游产品是未来大规模发展甲醇生产、提高市场竞争能力的重要方向。3.4甲醇脱水生产二甲醚由合成气一步法制取二甲醚的技术目前尚处在研究和开发示范阶段，目前工业上主要采用甲醇脱水二步法生产二甲醚的工艺路线。到2002年末，中国二甲醚生产能力约20kt/a,产量约10kt/a;2003年12月，山东久泰化工科技公司投产30kt/a装置，预计2004年再建成70kt/a装置，届时全国生产总能力将达到120kt/a。作为车用发动机燃料和LPG替代品是拉动二甲醚工业发展的主要方向。目前，二甲醚作为汽车燃料的研究和试验正在进行，因为涉及建设专门储运系统和发动机改造等问题，其试验和示范主要针对公交、出租类特殊车辆并限制在局部地区。由于目前尚缺乏运输、储存、燃烧等配套方法及装备的系列标准，替代LPG作为城镇民用燃料的试验和应用在局部地区进行。今后几年，二甲醚工业生产能力将以较快的相对速度发展，需要尽快完善储运和用户使用方法及装备的配套研究和建立标准体系，同时应加强对新建项目市场、规模和经济性对比等方面的研究论证。4煤直接液化与间接液化煤直接液化、间接液化的产品以汽油、柴油、航煤以及石脑油、丙烯等为主，产品市场潜力巨大，工艺、工程技术集中度高，是中国新型煤化工技术和产业发展的重要方向。近年来，2种技术在研究开发和大规模工程示范方面均得到发展。4.1大规模工程开发是直接液化的关键，间接液化技术开发取得重要进展煤直接液化于50年前已实现工业生产，新工艺研发在国外己有近30年的历史。国外积累了从基础工艺研究到中间试验的大量经验。中国国内研究已有20多年，2002年以来，开发成功高分散加氢液化催化剂;结合1Mt/a示范工程的工艺优化试验，形成“神华煤直接液化新工艺”，并作为工业示范工程的工艺基础，正在建设的投煤量6t/d的液化装置将对该工艺进行优化和验证试验。煤直接液化新工艺在世界上尚无商业化工厂运行实践，因此其关键是通过大规模工程化开发和示范，取得建设和运行商业化工厂的经验，为产业化发展打下基础。煤间接液化于50年前也已有工厂运行，南非SASOL公司于1955年、1980年、1982年相继建成投产了3个工厂并一直运行至今，期间不断取得鲁奇煤气化、F-T合成等大型工业化的技术进步，目前年处理煤约4500万t，产品750万t。中国煤间接液化技术研发已有20多年，中科院山西煤化所2002年建成1000t/a合成油品开发装置，经多次运行取得了成果。充矿集团于2004年建成10kt/a装置并投入了运行试验。煤间接液化大规模商业化生产在国外是成熟的，引进技术建设大型工厂的风险不大。4.2煤液化(示范)工程取得进展神华集团1Mt/a煤直接液化示范工程于2002年8月批准可行性研究，目前已进人建设实施阶段，厂址在内蒙鄂尔多斯市马家塔，预计2007年建成。该工程主要特点是:设备超大型化，日处理原料煤能力达6kt，采用先进的液化工艺和新型高效液化催化剂;采用先进成熟的单元工艺技术并进行优化组合[3]。神华集团煤间接液化项目拟建于陕西省榆林市，一期工程产品产量3Mt/a