淺談煤制烯烴技術與能源結構調整

杜佳龍

摘 要：傳統的煤化工主要是煤制甲醇和煤制化肥，隨著世界石油資源的日益枯竭，包括中國在內的石油化工生產大國正積極探索以煤炭替代石油作為化工原料生產的新工藝，這其中具有代表性的是煤制烯烴工藝。本文主要介紹了我國煤制烯烴的產業狀況和發展前景，并對我國發展煤制烯烴存在的問題做了論述。

關鍵詞：煤制烯烴;煤化工;能源結構

0 引言

隨著世界和中國經濟的發展，對石油資源需求不斷增長，其供需矛盾日益加劇。據統計，目前全球的石油資源還可供開采50年左右，而煤炭資源則可供開采220年以上。隨著石油資源的日益枯竭，以煤炭替代石油作為化工原料勢在必行，現代煤化工是國家能源戰略的重要方向，中國面臨的能源問題即為富煤貧油少氣，以煤炭為原料替代石油來制造化工基礎產品，可以確保國家的能源安全，煤制烯烴已成為國家大力發展的化工項目。近年來煤炭企業紛紛轉型，從以前的煤電一體化逐漸向更多的產業轉型或布局，如煤化工、新能源等。

1 煤制烯烴產業的發展條件

我國作為一個煤炭生產大國，2019年中國原煤產量約為37.5億噸，同比2018年增長1.8%，適度發展煤化工是中國能源結構調整和保證經濟高速發展的重要途徑，國內多煤少油注定了煤制烯烴的大力發展。

煤化工產業政策方向當前，自煤炭工業發展“十一五”規劃以來，國家鼓勵能源綜合高效開發利用，優化發展能源及化學工業，合理開發利用煤炭資源，穩步推進煤制油、煤制氣項目試點。我國經濟正處于企穩回升的關鍵時期，要更加注重經濟發展和社會生態環境的統一和和諧。在發展的同時要推進結構調整，堅決抑制部分行業的產能過剩和重復建設，加強自主創新，研發新技術、新工藝、新裝備，提升煤化工產業生產技術水平。

2 煤制烯烴項目

煤制烯烴包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成及甲醇制烯烴四項核心技術。主要分為煤制甲醇、甲醇制烯烴這兩個過程。而其中煤制甲醇的過程占了煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成這三項核心技術。煤制烯烴首先要把煤制成甲醇，煤制甲醇技術也就是煤制烯烴技術上的核心。而煤制甲醇的過程主要有4個步驟：首先將煤氣化制成合成氣，煤氣化技術是現代煤化工的基礎，是通過煤直接液化制取油品或在高溫下氣化制得合成氣，再以合成氣為原料制取甲醇、合成油、天然氣等一級產品及以甲醇為原料制得乙烯、丙烯等二級化工產品的核心技術;接著將合成氣變換;然后將轉換后的合成氣凈化，以煤為原料的化工生產中，粗合成氣中含有大量的CO2、少量的H2S、COS等酸性氣體，對生產不利，必須將其脫除和回收。煤化工行業代表性的的酸性氣脫除技術有低溫甲醇洗法（Rectisol）、聚乙二醇二甲醚法（NHD）以及變壓吸附技術（PSA）;最后將凈化合成氣制成粗甲醇并精餾，最終產出合格的甲醇并制取烯烴、聚烯烴。

3 主要問題與解決方案

就整個煤制烯烴行業自身所面臨的經濟性問題來講主要有：投資大，融資難度大。原材料及能耗大，水耗高等問題。煤制甲醇作為煤制烯烴的主要環節以及技術核心，主要面對的也是這兩個難題。總結下來就是縮小前期投資規模與節能降耗。同時在整個煤制甲醇流程的所有單元中能耗最高的是甲醇精餾單元，甲醇精餾技術的革新對于縮小投資規模、降低全廠能耗有至關重要的作用，也是煤制甲醇節能降耗的技術核心。

針對縮小前期投資規模及節能降耗的問題，目前國內已有的煤氣化工業示范裝置主要以惠生-殼牌新型混合氣化爐示范裝置為例。裝置采用煤制甲醇工藝成套節能降耗技術，針對目前的甲醇雙效精餾中，常壓塔塔頂甲醇蒸汽需要用大量冷公用工程來冷卻，與此同時必須消耗大量的熱公用工程來加熱高壓塔塔釜液體，造成了冷、熱公用工程的雙重消耗。隨著甲醇裝置規模不斷擴大，即使采用雙效精餾工藝，能耗總量非常巨大的情況。惠生采用另一種有自主知識產權的技術工藝——甲醇熱泵精餾工藝。熱泵精餾工藝不設加壓塔，而是直接壓縮精餾塔（常壓）塔頂精甲醇氣體，提高塔頂精甲醇氣體的壓力和冷凝溫度，作為精餾塔塔釜再沸器或中間再沸器的熱源，從而極大節省了塔釜熱公用工程和塔頂冷公用工程消耗。

4 發展優勢及能源結構

中國煤制烯烴穩扎穩打，優勢將進一步顯現。原因有以下幾個方面：

中國煉油產能和成品油市場已經過剩，截至2017年底，煉油能力達到77150萬噸/年，過剩達1.38億噸/年。2017年，中國煉廠平均開工率73.7%，遠低于世界85%的平均值。未來幾年，隨著幾大民營煉化項目的逐步投產，產能過剩進一步加劇，已經不適宜再大舉新上煉化項目。

輕烴利用項目涉及的主要原料乙烷和丙烷，中國完全依賴進口，對物流和倉儲方面提出了很高的要求，來源嚴重受限。價格飆升亦不是不可能，項目存在諸多風險。乙烷來源相對單一，在全球范圍內乙烯原料的輕質化背景下，未來對于美國乙烷資源的爭奪將不可避免，企業在鎖定原料之前并不會貿然投資該類項目。

中國“貧油、少氣、富煤”的資源結構特征決定了適度發展煤制烯烴有著良好的前景。在政策調控之下，中國煤炭價格維持相對穩定運行，煤制烯烴成本優勢進一步凸顯。2018上半年，中國主要的煤制烯烴工廠保持高負荷運行和良好的盈利能力。

煤制烯烴項目的發展，將進一步推動我國能源結構的調整。

參考文獻

[1]周傳雷.我國煤制烯烴產業現狀及發展前景. 《化學工程師》2011，（8）.

[2]乙烯行業發展現狀分析煤制烯烴四大優勢將進一步凸顯.前瞻產業研究院.

[3]2019年中國煤制烯烴行業運行現狀分析，多煤少油的能源結構推動行業技術快速發展.華經情報網.