煤制芳烴中國造

○ 文/本刊記者 呂榮潔

具有中國自主知識產權的煤制芳烴技術，以煤替代原油作為制造芳烴的原料，達到國際領先水平，被視為中國現代煤化工科技領域的重大突破。但中國要真正實現煉制芳烴產業化還有一段路要走。

在煤化工技術領域，我國終于攻下了全面突破煤化工技術的最后一個大型堡壘——煤制芳烴。

近日，華電集團、清華大學與陜西省人民政府聯合在北京召開的煤制芳烴技術成果新聞發布會。會上，傳出了一個令人振奮的消息：“世界首套萬噸級甲醇制芳烴工業試驗裝置運行，填補了甲醇制芳烴工業化技術的空白，我國煤制芳烴大型產業鏈基本成型。”

至此，煤制芳烴大型產業鏈與已有的煤制烯烴產業鏈一起，使我國成為世界首個有望以煤為原料生產石油化工產業鏈全部產品的國家。

這在以前是不可想象的。中國石油和化學工業聯合會副會長周竹葉評價說：“煤制芳烴技術填補了國際空白，是我國現代煤化工科技領域的重大突破，對推進石油和化工原料多元化進程，滿足市場對芳烴等基本有機原料快速增長的需求，保障國家能源安全具有重要的現實意義和戰略意義。”

不再長期依賴石油生產

煤制芳烴技術，一直是新世紀煤化工發展的重點方向。

但事與愿違。清華大學化學工程系教授、中國工程院院士金涌介紹說，煤制芳烴主要經過三步，煤炭經潔凈煤氣化后生成合成氣，合成氣轉化為甲醇，甲醇進一步轉變成為芳烴。當前，前兩步在國內外均有成熟的工業化技術，但是甲醇制芳烴的工業化技術尚屬空白。

這給國內煤化工領域帶來了很大的壓力。就此，華電煤業集團和清華大學合作，歷時10多年時間開發出了具有中國自主知識產權的煤制芳烴技術，以煤替代原油作為制造芳烴的原料，被視為中國現代煤化工科技領域的重大突破。

芳烴屬于高附加值產品，市場需求旺盛。目前，中國年消費量超過2000萬噸。但同時，由于傳統芳烴制造97%以上來源依賴于石油原料，隨著原油對外依存度的逐年攀升，芳烴的發展也受到了制約，我國的芳烴特別是對二甲苯目前國內供應不足，還需大量進口。所以，近10年來，我國芳烴的進口量多年來接近總需求量的50%。

不僅僅如此，芳烴價格與石油價格相關，常年居高。在我國“多煤、少氣、缺油”的能源現狀下，煤制芳烴技術的成功研發對保障國家能源安全具有重要的現實意義和戰略意義。

煤制芳烴技術的研發及在陜工業試驗成功，將推進煤炭的清潔高效利用，減少芳烴對石油原料的依賴，標志著煤代石油做原料大批量生產芳烴成為了現實，不僅有效保障國家能源安全，而且芳烴市場價格可降低20%以上。

●煤制芳烴對推進我國石化產業原料多元化，具有重大的現實意義和戰略意義。 供圖/CFP

華電集團總經理云公民表示：“煤制芳烴技術的成功研發，開創了煤基能源化工新途徑，標志著具有我國自主知識產權、世界領先的煤制芳烴技術在走向產業化的道路上邁出了關鍵的實質性步伐，填補了我國煤制芳烴技術的空白。我國成為了國際上第一個以煤為原料生產全產業鏈石油化工產品的國家。”

金涌則認為：“煤制芳烴技術的開發是國家基礎化工產業綜合實力的代表。”中國石油和化學工業聯合會副秘書長胡遷林代表鑒定委員會專家組給出的意見是：“流化床甲醇制芳烴催化劑的成功開發為煤制芳烴成套工業技術開發奠定了基礎，流化床煤基甲醇制芳烴成套技術創新性強，總體處于同類技術的國際領先水平。”

不僅技術國際領先，而且效益也不賴。中試結果顯示，運用煤制芳烴技術每3噸甲醇可生產1噸芳烴。據煤化工專家初步估算，當煤價處于400元/噸時，所產出的每噸芳烴成本約7000元。2012年華東地區芳烴現貨平均價格為11500元/噸，可見煤制芳烴的利潤空間較大。

貫穿“綠色化學”理念

21世紀以來，以煤為原料替代石油生產基礎化學品，實現煤炭資源的清潔高效利用，已成為新型煤化工發展的重點方向，并列入國家“十二五”科學和技術發展規劃。

但是，技術和環保，是我國煤化工產業長期以來一直面臨著的兩道坎。

甲醇制芳烴成為一項關系到我國石油替代戰略實施、實現煤炭資源深度轉化和清潔高效利用的關鍵戰略技術。煤制芳烴已經解決了技術問題，那么在環保方面的表現又如何呢？這從金涌的話中可以得到答案。

經過10余年的技術攻關，清華大學率先在國際上開發成功甲醇制芳烴的催化劑和便于大型化工業生產的流化床甲醇制芳烴的連續反應再生技術。

這項技術還給研究人員帶來了意外驚喜。“這項技術的先進性主要體現在核心流化床裝置操作非常平穩、彈性大，連續化與自動化程度也很高。甲醇可以實現完全轉化，3.07 噸甲醇就可生產1噸芳烴，并副產大量氫氣，工藝廢水不含氨氮，廢氣不含硫氮。”

化工生產非常復雜，產品眾多，物流與能量流規模巨大，對生產地的區域環境及諸多方面影響巨大。所以，應該從系統的層面考慮各種能量與物質消耗、實現能量與水資源的優化利用、實現循環經濟與可持續發展，才能最大程度地造福于人民。

據了解，煤制芳烴技術的研發自始至終都貫穿著“綠色化學”理念——煤制甲醇生產工藝脫硫脫氮；甲醇芳構化過程產生的氫氣可以返回甲醇合成單元；產生的甲烷和乙烷可以作為燃料；工業廢水不含氨氮，可以返回煤制合成氣單元；煤礦開采產生的疏干水可以供給煤化工部分；廢氣不含硫氮，實現了資源綜合利用最大化和大幅減少污染物排放的目標。

下一站：商業化開發

煤制芳烴是將繼煤制烯烴、煤制天然氣、煤制油等新型煤化工項目之后的第五大產品，也是石油化工“十二五”發展指南中重點推廣的技術，并將在未來幾年成為新型煤化工行業的后期之秀。

云公民表示，由于流化床反應器放大和催化劑穩定性這兩個關鍵問題目前都已得到有效解決，裝置放大到百萬噸級已有了技術保障。因此，華電集團下一步將加快推進百萬噸級甲醇制芳烴工業示范裝置建設，打造從煤-甲醇-芳烴-聚酯的煤基芳烴及下游衍生物產業鏈，構建煤電化一體化資源綜合利用的產業集群。

屆時，華電集團將形成年產1000萬噸煤炭、300萬噸煤制甲醇、100萬噸甲醇制芳烴和120萬噸精對苯二甲酸的產能。

為了加快實現技術的產業化，清華大學與華電集團采取“以企業為科技創新主體，產學研相結合”的方式共同開發成套工業技術。

清華大學副校長康克軍表示，將充分發揮地方政府和科研機構的能動作用，盡快推動項目規模化、工業化生產，推進低層次能源開發向高端化資源經濟轉變，促進經濟社會可持續發展。

除了清華大學外，中科院山西煤化所與賽鼎工程有限公司正在合作研究固定床甲醇制芳烴技術；河南煤化集團與北京化工大學也在合作開展甲醇制芳烴技術研發。此外，中國石化20萬噸/年甲苯甲醇甲基化示范項目于2012年12月開車成功。該項目以甲苯和甲醇為原料生產二甲苯，該技術可大幅提升甲醇制芳烴的芳烴收率。

盡管該技術已經研發成功，但要真正實現產業化仍有很長的路要走。

金涌告訴記者：“技術研發成功只是第一步。要實現產業化，還有許多工作要做。這是一個系統工程，不能急于求成，必須一步一步來。我估計這個時間至少3 ～5年。”

小貼士

芳 烴

“芳烴”是芳香烴的簡稱，通常指分子中含有苯環結構的碳氫化合物。這類化合物多有芳香味道，所以稱這些烴類物質為芳香烴，后來一些不具有芳香味道的烴類也都統一沿用這種叫法。芳烴油是石油化工產業的基本產品和基礎原料之一,主要包括苯、甲苯和二甲苯等芳烴。可作為高辛烷值汽油組分，用于醫藥、炸藥、農藥等行業。