国内大型能源企业发展现代煤化工产业的机遇分析

2014-06-11张勇

化工进展 2014年4期

张勇

（中国神华煤制油化工有限公司，北京 100011）

现代煤化工是指以煤炭为基本原料，经过氧化、合成、液化、热解等煤炭利用的技术途径，生产洁净能源和大宗化工产品，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、聚乙烯、聚丙烯、甲醇、二甲醚等。经过近十年的努力与奋斗，现代煤化工产业终于初具规模，呈现出欣欣向荣、蓬勃发展之势；然而这一产业尚存在政策、环境、技术和投资等诸多风险，对于国内大型能源企业而言，既是机遇又是挑战，因此有必要加以认真研究，找准定位，审慎进行战略布局，从而为企业的低碳转型和可持续发展打下坚实的基础。

1 发展现代煤化工产业是大型能源企业的内生性需求

1.1 现代煤化工产业有望成为能源企业新的经济增长点

新兴的现代煤化工产业能够提高煤炭转化效率，并生产高附加值产品，因此有望成为大型能源企业新的经济增长点，并促使企业由单纯的资源供应商转变为高利润的创新型制造商。经测算，煤制油项目产品成本的盈亏平衡点对应的国际原油价格为70美元/桶左右，国际原油价格越高，煤制油产品越有竞争优势。此外，经过现代煤化工转化加工，可实现煤炭增值，以煤制烯烃项目为例，7.5 t煤（包括原料煤和燃料煤）可以生产1 t聚烯烃产品，如果煤炭价格按500元/吨计，原料成本仅3750元/吨，而聚烯烃产品价格可达10000元/吨以上，通过煤制烯烃，煤炭可实现2.5倍以上的增值[1]。2012年，中国石油和中国石化两大巨头的炼油和炼化业务均明显亏损，然而神华煤制油化工公司的两个煤化工项目仍然盈利，足以说明现代煤化工产业的成本和经营优势。

1.2 发展现代煤化工符合国家能源战略

中国的化石能源结构特点是富煤缺油少气，其中煤炭资源储量占94.11%，天然气占3.07%，而需求量巨大的石油资源却仅占 2.82%；在中国的能源生产构成中，煤炭占 77.8%，可见煤炭在中国的能源结构中占据了举足轻重的地位[2]。

自2000年以来，中国原油消费量持续上涨，而国内石油估算探明可采储量仅为32.4亿吨[3-4]，2012年我国进口原油 2.71亿吨，对外依存度达到56.4%[5]，预计2020年将达到70%[6]，远远超出50%的警戒线；而我国石油储备还处于初级阶段，截至2011年底，只初步形成相当于40天消费量的石油储备能力，预计 2020年才能达到相当于消费量为90天的储备能力[7]，国家能源供给安全面临巨大挑战。

中国煤炭资源量远大于石油和天然气这一现实决定了中国以煤为主的一次能源消费结构在未来相当长一段时间内难以改变，也使以煤为原料生产化工产品以弥补石油资源的不足，成为一种必然选择。发展现代煤化工产业，掌握核心技术并占领产业制高点，生产出与传统石化产业相同的下游油品和化学品，直接或间接替代部分石油，提升能源自我保障能力，对于国家能源安全具有重要意义。

1.3 发展现代煤化工有利于能源企业减轻环保压力

随着国家强制性环境保护标准的不断提高和社会公众环保意识的逐步觉醒，煤炭、石化、化工等高污染、高耗能行业面临着巨大的环保和发展压力，迫切需要转变思路，为高污染化石能源特别是占我国一次能源消费70%以上的煤炭资源寻找适合的发展出路，实现对其清洁转化利用。在这一点上，现代煤化工产业完全符合能源企业的环保发展需要，由于其工艺技术的设计和气液固三相转化的特性，在不大量增加成本的前提下，可以大幅脱除煤炭中的氮、硫等杂质，从而大大降低污染物的排放，实现煤炭的清洁转化利用，从而降低企业当前所面临的急迫环保压力。

1.4 发展现代煤化工有利于提升能源转化效率

化石能源用于直接燃烧和发电，是一种转化效率低下、经济性和社会贡献度不高的一次能源利用方式，现代煤化工产业的兴起，为能源企业探索提升能源利用效率开辟了新的途径。通过对煤炭的深度加工和产业链向石化行业的延伸，现代煤化工项目能够大幅提升煤炭的利用价值和热能转化效率。在为国家节约宝贵化石能源的同时，给企业带来不菲的经济效益。经测算，目前各种现代煤化工路线的能源转换效率为：煤制氢62%、煤制天然气57%、煤直接液化51%、煤间接液化42%、煤制甲醇43%、煤制烯烃36%，均高于传统燃煤发电平均35%左右的能源转化效率[8]。

1.5 发展现代煤化工有利于降低二氧化碳减排成本

据世界银行统计，在过去的100年当中，高碳排放使大气中CO2浓度从20世纪初不到300 μL/L上升到目前接近400 μL/L的水平，并且显著威胁到全球的生态平衡[9]。在碳排放税呼声日益高涨的今天，化石能源特别是煤炭上下游企业作为温室气体的排放大户，均面临着巨大的减排压力。然而在对煤炭的常规利用如火力发电过程中，由于烟道气二氧化碳浓度低、杂质含量高等原因，二氧化碳的回收成本一直居高不下。现代煤化工产业出于其工艺特性，本身即可副产高浓度的二氧化碳，从而可以大大降低二氧化碳的捕集成本，为温室气体减排提供了一条经济可行、高效实用的出路，从而能够真正实现煤炭的清洁转化，将高碳能源变成低碳能源。

2 布局煤化工产业必须审慎面对的问题

2.1 化工生产经验与项目成败密切相关

现代煤化工相对于电力、冶金、石油化工项目等的建设和生产要复杂得多，它不仅是对煤炭的深加工，而且是煤炭产业向石化产业的延伸。从工艺流程上看，一个煤化工厂的上游为煤炭气化、液化等工艺以生产初级化工产品，而下游则与石化装置类似，整体上相当于一个工艺流程复杂的现代化工厂。能源企业中除了几大炼化巨头外，很多都为长期从事油气开采、煤炭开采及电力生产的企业，对于精细化工行业比较陌生，在化工厂的管理与经营上尚有许多不足。从技术和管理角度来说，现代煤化工对于化工专业的需求要远远高于对煤炭专业的需求，轻化工而重煤炭，是前期许多非化工企业，甚至是实力雄厚的大型煤炭和火电企业在现代煤化工项目上遭遇滑铁卢的主要原因。

2.2 现代煤化工受制于国家产业政策

我国对现代煤化工的产业政策经历了开始很积极，后来很谨慎的过程，尽管国内几个现代煤化工工业化示范项目均取得了成功，但由于煤化工技术尚不够成熟，资源风险、投资风险和环境风险较大，“十二五”期间国家的现代煤化工产业政策依然是以工业化升级示范为主，虽然新批准了 15个示范项目，但其主要目的还是升级工艺技术，提高环保降耗水平，何时能够放开管制，尚无具体的时间表。

必须看到的是，国家产业政策的限制更多的是出于对产业无序发展和破坏环境的担忧，以及维护和规范煤化工产业健康发展的考虑，旨在促进这一行业的健康有序发展，而绝非对这一新兴产业的否定与扼杀。现代煤化工产业能够实现对石油产品的替代，因此自诞生以来就属于国家的战略产业，对于国家能源安全具有非常重要的地位。通过对政策的解读可以看出，现代煤化工产业的前景是光明的，国家总体上是支持的。此外，在中国，由于煤炭生产与消费之间巨大的空间差异，导致“北煤南运，西煤东输”的长距离运煤格局，在大大提高煤炭运输成本和消费价格的同时，也造成有限运力和市场需求的巨大矛盾和时间冲突；同时由于煤炭为固体初级产品，含有大量的水分、灰分等杂质，亦造成巨大的运输浪费和环境压力。如果通过现代煤化工产业将固体煤炭在生产地即转化加工为液态油品或化工产品，可以降低运输规模和运送成本，同时缓解对国家铁路运力的压力。

从长远来看，随着现代煤化工技术的不断更新与成熟，随着水耗、能耗的不断降低，现代煤化工产业终将走向成熟和有序发展，国家的产业政策限制也有望进一步放开。

2.3 必须面对投资风险大这一产业特点

现代煤化工属于资源密集型、投资密集型和技术密集型产业，对参与企业的规模与实力要求较高。投资强度大的主要原因是煤化工技术通常要包含气液固三相转化，从而导致工艺流程非常复杂，工厂设备特别是专属设备的投入较大，因而产品的固定成本较高。一个百万吨级的煤制油项目需要投入100多亿人民币，而一个60万吨级的煤制烯烃项目则需要投入近200亿，这些数据要远远高于同等规模的石油炼化项目。煤化工项目将占用企业的大量流动资金和银行贷款，然而投资回收周期漫长。中国科学院院士陈俊武表示，煤制油的投资成本折合到每吨有1.2万元[10]，而每吨成品油的价格则仅有数千元，企业要承担巨大的资金周转压力，势必会影响其发展战略。此外，现代煤化工的技术尚不够成熟，一个项目动辄几十甚至数百亿人民币，鉴于气液固三相转化工艺的难度，如果是首次工业化且尚未取得成功的技术，一般企业还是应当慎重选择。再者，由于设备投资所占比例较大，现代煤化工项目与大型化、规模化是分不开的，否则难以降低生产成本，然而这样一个工艺流程复杂，设备数量众多的工厂，一旦发生生产经营问题，导致故障频发而不能达产，对投资而言后果不堪设想，虽然同为大型能源企业，但如果没有充足的现金流，不具有能承受项目失败风险的能力，进军这一产业还是要慎重。最后，现代煤化工产品与石化产品相同，其价格受下游市场波动的影响较大，然而同等产品规模的煤化工项目投资要远高于石化项目，由此造成前者抵抗市场风险的能力要弱于后者，投资收益的下降乃至亏损风险亦是企业在布局煤化工产业时必须要慎重应对的问题。

2.4 必须面对现代煤化工产能趋于过剩的状况

近年来，神华集团的现代煤化工项目取得了较好的产业示范效果，国内许多省市地区对煤化工产业的热情也随之日益高涨，导致不少地方政府与企业忽视整个产业及项目的巨大风险，逢煤必化，不顾条件盲目规划和发展煤化工项目的势头愈演愈烈，而且由于当前我国煤化工企业整体技术水平并不高，工业化已经成功、基本成熟的现代煤化工技术数量有限，煤炭能够转化的产品种类也很少，导致各地煤化工项目产品同质化的情况比较严重，产能过剩局面已经开始显现。据统计，目前已建、在建和规划的煤制天然气项目共计40多个，总产能已达1902.5亿立方米/年，而中国2012年天然气表观消费量为 1459亿立方米，其中国内天然气生产1067.1亿立方米，供应缺口391.9亿立方米[11]；已建、在建和规划的煤制烯烃项目有53个（见表1），合计烯烃产能达到3454万吨/年[12]，总投资近万亿元，并且布局分散，方案雷同，而2012年我国聚烯烃产量为PE 1030万吨和PP 1121.6万吨，表观消费量分别为1790万吨和1510.2万吨[13]。已备案和已开展前期工作的煤制乙二醇项目规模已经超过 430万吨/年；已规划的煤制油项目规模已经超过 1500万吨/年，大大超出了现有国内生产配套能力和市场需求[14]。

对积极涉足煤化工领域的大型能源企业而言，当前会增加项目审批的难度；但从全局来看，国家的调控旨在筛除那些自身不具备上马煤化工项目的资质和实力的企业，那些借上马煤化工项目圈占煤炭资源的企业，以及那些在煤炭调入区和水资源匮乏区盲目上马煤化工项目的企业，这有助于控制产业规模、规范产业模式，从而对产业的健康有序发展起到保护作用。

3 大型能源企业发展现化煤化工产业的几点建议

3.1 加强煤化工人才的储备与培养

表1 我国部分煤（甲醇）制烯烃项目[15]

由于现代煤化工行业是一个新兴产业，国内科研院所和大专院校过去没有专门针对这一行业设立项目和开设课程，导致该领域的技术专业人才培养滞后，相关的专家及技术人员有的属煤炭专业，有的属化工专业，真正能够将煤炭跟化工结合在一起的专业人员较为缺乏，而能够将现代煤化工理论和工厂实践经验相结合的高级技术管理人才更是少之又少。目前从事现代煤化工项目企业的通常作法是，依托或不依托本单位人员，从石化行业、传统煤化工行业和煤化工研究、设计单位乃至象神华这样的领先煤化工企业招募人员，知识水平良莠不齐、对煤转化原理认识不深、对企业忠诚度不高等问题普遍存在，对大型煤化工装置运行和经营管理中暴露出来的各种问题的解决能力亟待提高[16]。

针对现化煤化工产业这种轻煤重化和煤化相联的人才技术特性，企业必须未雨绸缪，做好煤化工人才的储备与培养工作。在这方面，神华集团的经验值得借鉴。在开展煤直接液化制油和煤制烯烃两个示范项目时，神华集团没有抽调煤炭和电力版块的干部，而是从国内石油化工行业招揽了大批专业人员，并结合其自身对煤炭加工的经验和科研力量，最终克服了各种困难，顺利建成并投产两个示范项目；此外，神华集团通过与国内大专院校进行战略合作，并利用自身装置作为培训基地，联合培养了一大批煤化工领域的专业技术人才，从而形成了良性的人才储备和流动机制。

3.2 加强对温室气体减排的研究

由于煤炭是一种高碳化石能源，对这一资源的大量开采与利用是导致温室气体排放增加，全球气候变暖的重要原因之一，在当今世界，二氧化碳的减排已逐步成为各国的共识，其影响迟早会传导至生产和应用化石能源的各类企业，未来二氧化碳减排成本的压力不可小觑。就现代煤化工项目而言，其气化工艺和加氢需求导致二氧化碳的排放量要远高于一般项目。对于希望进入这一产业的大型能源企业而言，虽然国家尚未出台减排的硬性规定，但从长远发展打算，必须利用好现代煤化工项目排放的二氧化碳浓度高这一特性，加强对二氧化碳捕集与封存利用的研究，提前做好应对准备。

神华集团自2010年开始，建设并运行了二氧化碳捕集与封存示范项目（10万吨/年），其气源为邻近煤化工厂（神华煤直接液化示范项目）所副产的高浓度二氧化碳。两年多来，已累计向地下1500～2500 m深度的咸水层注入并封存二氧化碳超过13万吨，掌握了大量的数据和技术经验，运行试验结果证明，煤气化单元生成的二氧化碳纯度高，略经处理即可用于埋存或其他用途，其捕集的成本优势明显[17]。

3.3 认清投资风险量力而行

对有意进军现代煤化工产业的大型能源企业而言，应当对巨大的投资风险有足够清醒的认识，审慎地进行战略布局和市场研究，在做好投资风险预控的前提下，根据自身能力，选取1～2个项目进行战略试水，锻炼队伍，积累经验，在现阶段切忌大张旗鼓地铺开项目，盲目进军这一产业，不能因为看到神华的成功就忽视了现代煤化工项目巨大的投资风险，神华集团的成功受益于多种因素的共同作用，如超强的资金实力、人才储备、全行业乃至国家层面的支持，这一模式并非适合所有能源企业。

现代煤化工产业的赢利点主要在于其规模化和大型化，从而降低单位成本，在获取更大利润的同时，降低投资和市场风险，增强对产品市场波动的应对能力；此外，煤化工产业还具有一体化、基地化的特征，由于煤炭原料为固体不便于运输及运输成本较高，现代煤化工项目大都建设在离煤源较近的地区。中国的煤炭资源大都集中于经济社会发展水平相对较低的中西部地区，且煤炭离城市较远，社会依托和保障条件较差，很多配套设施需要项目业主自行建设和解决。以神华集团煤制 180万吨/年甲醇及下游甲醇制60万吨烯烃项目为例，项目总投资约 170亿元，项目施工高峰期现场人员可达10000人，而这只是一个正常规模的现代煤化工项目[18]。因此，一个现代煤化工项目往往会采取一体化的建设管理策略，形成一个相当规模的产业基地，并同步建设上下游的产业配套设施，从而带动整个工业园区乃至整个地区的经济发展。因此，能源企业在进军这一产业时，首先必须考虑自身的实力和规模是否能够满足现代煤化工项目的建设和保障需求。国家在制定煤化工产业政策时亦明确指出，发展煤化工产业不仅要树立牢固的风险防范意识，更要有较强的风险防范能力，对于业主实力较弱的煤化工项目应慎重核准和备案。

3.4 项目决策要建立在产品论证和市场细分的基础上

中国工业产业的发展，大都会经历一个从无序到有序的过程，且大部分的产业，最终都会稳定在一种相对过剩的局面，从而在企业间保持一种良性的竞争态势，促进整个产业的升级发展。考虑到市场容量和产业健康发展等因素，现阶段国家已很难再批准单纯的煤制聚烯烃项目，然而国家对于烯烃下游进一步加工的精细化工产品，依然有较大的需求。中国科学院院士陈俊武认为，煤化工产品不能低档化，而是应当往高端方向发展，否则在经济效益方面不具有优势[10]。对有能力的大型能源企业来说，应当详细论证煤化工项目的产品方案、成本概算和潜在市场。现阶段再参与煤制聚烯烃项目的竞争，除非有相当的成本优势和准确定位的目标市场，否则不宜贸然启动；然而对于其他煤化工工艺路线，甚至于生产不同的聚合产品，目前都还是值得研究与布局的。如前所述，对煤化工工艺而言，其下游路径与石油化工是基本相同的，因此技术是相通的。大型能源企业如能发挥自身的资金和资源等优势，加强与掌握技术的下游化工企业的强强联合，将会在现代煤化工产业领域走得更远。

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