我国现代煤化工标准化发展现状与趋势
2016-03-20孙晓轩王少楠贾登伟潘翠华
孙晓轩,王少楠,贾登伟,李 祥,张 军,潘翠华
(1.西南化工研究设计院有限公司,四川 成都 610225;2.内蒙古庆华集团有限公司,内蒙古 乌海750300;3.四川天一科技股份有限公司,四川 成都 610225)
专论综述
我国现代煤化工标准化发展现状与趋势
孙晓轩1,王少楠1,贾登伟2,李 祥1,张 军1,潘翠华3
(1.西南化工研究设计院有限公司,四川 成都 610225;2.内蒙古庆华集团有限公司,内蒙古 乌海750300;3.四川天一科技股份有限公司,四川 成都 610225)
介绍了我国现代煤化工标准化工作的现状,对五大现代煤化工示范项目的标准化工作作了详细介绍,指出了现代煤化工标准化工作中存在的主要问题,详细阐述了现代煤化工标准化工作的未来发展趋势。
现代煤化工;标准化;现状
“十二五”期间,我国现代煤化工产业取得了一系列重大突破,技术成果累累,是“十二五”期间我国石油和化学工业发展的最大亮点之一。煤(甲醇)制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制乙二醇等工程示范取得重大成效,解决了一大批产业化、工程化和大型装备制造等难题。关键技术实现整体突破,已经掌握了具有自主知识产权的煤直接液化、煤间接液化、甲醇制烯烃、煤制乙二醇、甲醇制芳烃、煤油共炼技术及醋酸加氢制乙醇技术,现代煤化工产业发展也形成一定规模。截至“十二五”末,我国已建成20套煤(甲醇)制烯烃、4套煤制油、3套煤制天然气和12套煤制乙二醇示范及产业化推广项目,我国现代煤化工技术发展已处于世界领先水平。
尽管我国煤化工产业发展迅速,取得一定成就。但我国煤化工标准化工作却严重滞后于煤化工产业的发展步伐,煤化工标准化工作的短板已经成为制约我国煤化工产业发展的因素之一。
1 我国煤化工标准化现状
1.1 传统煤化工标准化现状
我国煤化工产品标准化工作的发展分为两个阶段。第一阶段,和欧美国家一样,主要偏重于活性炭、煤焦油、煤沥青、电石、煤制甲醇及下游产品、合成氨等传统煤化工标准[1]。因此,国内普遍将合成氨、甲醇及其下游产品、电石、焦化苯、煤焦油、煤沥青等标准定义为传统煤化工标准。第二阶段,即从2009年开始,现代煤化工产品标准制订工作开始启动,将以五大现代煤化工示范项目为代表的煤化工标准定义为现代(新型)煤化工标准。
我国煤化工标准化工作起步较早,1964年已开始制订行业标准,1980年开始制订国家标准。据不完全统计,截至2015年,我国传统煤化工标准总数为90项,这些标准主要为产品标准以及方法标准,其中,强制性标准12项,行业标准2项。
1.2 现代煤化工标准发展现状
随着五大现代煤化工示范项目逐步走向正常生产,企业对现代煤化工标准的需求开始显现,一些企业开始制订一部分产品类、方法类、管理类现代煤化工标准。但总体来看,现代煤化工标准仍然数量较少,而且标准体系架构、涉及面较窄,在分类及其命名规范、清洁生产标准、节能降耗标准、装备设计规范等重要的导向型、规范性标准方面仍大量缺失。
至2016年5月,我国现代煤化工领域已颁布实施国标、行标33项,见表1(不包括醇醚燃料标准)。立项在研国标、行标及团体标准67项,见表2 (不包括醇醚燃料标准)。上述标准重点在煤化工产品的原料及产品标准和工艺检验方法标准,均为煤化工企业产品生产、产品进入市场所必须的工艺过程及产品标准。但在节能降耗、三废环保、技术规范装备方面,则顾及极少,缺失较多。
从表1中可以看出,与生产工艺、产品相关的标准共29项,占颁布实施标准中的87.9%。
表1 现代煤化工领域颁布实施国标、行标数量Table 1 Quantity of issued nationalstandardsand professional standards in modern coal chemical industry
表2 现代煤化工领域立项在研国标、行标数量Table 2 Project quantityof national standards and professional standards in formulation in modern coal chemical industry
从表2可看出,在国家标准领域,仍以工艺标准、产品标准为主,管理标准主要在节能节水领域;在行业标准领域,以工艺、节能降耗和工程建设为主,全部归口在煤制燃料标准化技术委员会;团体标准是新生事物,其目的是简化制订程序,解决企业急需的产品标准制订时间较长的难题,故以产品标准为主。
1.3 五大现代煤化工示范项目标准制订情况
除原料煤气化标准外,五大现代煤化工各项目下的标准制修订情况下面逐一介绍。
1.3.1 煤制天然气
煤制天然气产品为气态,主要成分为甲烷,组分单一。因此,标准数量较少,目前仅有6项,分别为产品2项,消耗定额2项,取水定额2项。这6项标准实质是3个国标,3个行标,每个国标、行标均为同一标准题目。产品、消耗定额和取水限额标准分别由全国煤化工标委会煤化品分会、全国能源基础与管理标委会和全国工业节水标委会归口管理。3项行业标准将在3项国标发布后分别作废。
《煤制合成天然气》国家标准目前已报批,年内可望颁布实施;《取水定额 第X部分:煤制天然气》国家标准2014年立项,目前仍在研。《煤制天然气单位产能源消耗定额》(GB/T 30179-2013)于2013年颁布,但业内专家普遍认为该标准制订过早,指标过于宽松,与当前国内煤炭清洁高效利用的精神相背离。
1.3.2 煤制油
煤制油产品为液体烃类混合物,工艺及产品组成较复杂,故标准也最多。煤制油产品包括直接法、间接法的汽柴油组分油,以及石脑油、高级润滑油等副产品,还包括甲醇制汽油组分油、煤焦油加氢、煤油共炼以及聚甲氧基二甲醚。
目前已颁布实施的煤制油标准主要包括3个产品标准、1个管理标准和13个方法标准。3项产品标准分别为 《煤基费托合成柴油组分油》、《煤炭直接液化柴油组分油》和《煤基费托合成 液体蜡》。管理标准为《煤直接液化制油单位产品能源消耗限额》。13个方法标准均为生产工艺指标标准。
目前立项在研的煤制油共有国家标准9项,行业标准12项。9项国家标准由5项产品标准、3项管理标准和1项基础通用标准组成。5项产品标准分别为 《费托合成汽油组分油》、《费托合成汽油组分油》、《费托合成汽油组分油》、《煤直接液化石脑油》和《煤直接液化制汽油组分油》。该5项标准于2015年年底立项,由全国煤化工标委会煤化品分会归口,2016年8月召开启动会。3项管理标准分别为《取水定额 第X部分:煤炭直接液化》、《取水定额 第X部分:煤间接液化》和《煤间接液化制油单位产品能源消耗限额》。12项行业标准中,《煤基氢化油》已经报批,《柴油合成调和组分 聚甲氧基二甲醚》于2015年立项在研。其余10项行业标准均于2012~2013年立项,涉及煤制油产品、能耗限额、取水定额及工程建设,由煤制燃料标委会归口管理。
1.3.3 煤制烯烃
煤制烯烃产品分子小,且为中间产品,故仅有3个国家标准,全部颁布实施。其中《工业用乙烯》和《聚合级丙烯》均是由化学标委会石化分会在原石油基乙烯、丙烯的标准基础上增加煤基乙烯、丙烯内容修订而成,主要是增加了含氧化合物指标。管理标准 《煤制烯烃单位产品能源消耗限额》也于2013年颁布实施。
另外,煤制烯烃的副产品混合戊烯的国家标准《煤基混合戊烯》于2016年初立项,目前在研。
1.3.4 煤制芳烃
目前仅有山西煤化所的固定床甲醇制芳烃技术(MTA)在内蒙庆华两期及其它企业共7套装置投产,固定床甲醇制芳烃工艺产品的总芳烃含量仅55%,这种芳烃不是一种“纯”芳烃,因此,其产品仅为《甲醇制混合芳烃》行业标准,目前已经完成制订工作,报批工信部。
清华大学流化床甲醇制芳烃工艺是一种更先进的工艺,其芳烃总收率高达80%。同类产品,工艺不同,标准不同,是煤化工产品标准的特点。因此,对固定床工艺和流化床工艺要分别制订两个标准,除固定床工艺的产品《甲醇制混合芳烃》行业标准,流化床工艺的产品标准被命名为 《醇醚基芳烃》国家标准,已于2016年初立项在研。
煤制芳烃工艺的消耗定额标准和取水定额标准需等到清华大学流化床甲醇制芳烃示范装置示范完成后,才可开始制订工作。
1.3.5 煤制乙二醇
煤基乙二醇也是一种小分子化合物,其技术指标较为简单。但是,由于乙二醇是被用作聚酯纤维的原料,煤基乙二醇由于其杂质原因长期达不到聚酯级产品标准,其工艺一直处于改进中,在这种情况下,煤制乙二醇的标准化工作也进展缓慢,2012年全国化学标委会石化分会立项开始《工业用乙二醇》国标修订,时间2012-2014年,标准中增加了含氧化合物指标,但至今仍未见颁布实施。2011年全国能源基础与管理标委会就开始立项制订《乙二醇单位产品能源消耗定额》国家标准,但因煤制乙二醇示范项目一直处于技术改进阶段,该项标准也迟迟未见颁布。煤制乙二醇耗水较多,2014年全国工业节水标委会立项开始《取水定额 第X部分:煤制乙二醇》制订工作。
从五大现代煤化工示范项目标准制订情况可以看出,五个示范项目的标准化工作中均存在大量缺失与短板。
2 我国现代煤化工标准化工作的主要问题
虽然我国煤化工标准化工作取得了一定进展,但与我国高速发展的煤化工产业相比,仍差距巨大。从总体上,现代煤化工标准数量较少,标准体系架构、涉及面窄,在基础通用、清洁生产、技术安全导则、工程设计等重要领域大量缺失[2]。
在具体上看,一是产品(包括副产品)标准仍未齐全,一些产品标准制订周期长,导致煤化工产品得不到合理定价定位,无法表现出其真正的市场价值。二是在项目设计、建设和运营管理环节因缺少相应标准规范,不得不借用石化行业的标准,在实际应用中因煤化工生产中的特殊性,出现大量技术问题。三是缺少现代煤化工生产的清洁生产、环保、三废治理、安全等标准,在当前日益紧逼的公众环保关注压力下,煤化工企业常常无标准可依,处境尴尬。这其中的主要原因有四个:
(1)现代煤化工产业的发展尚未完全成熟
众所周知,标准是为了在一定的范围内获得最佳秩序,经协商一致制订并由公认机构批准,共同使用有和重复使用的一种规范性文件。标准宜以科学、技术和经验的综合成果为基础,经促进最佳的共同效益为目的。简而言之,只有当一项煤化工技术足够成熟,多个企业投产,产品形成一定市场份额,才具有制订国家标准或行业标准的前提[3]。因此,一些基础性、规范性的标准,如能耗定额、取水定额、三废处理、工程建设标准,都需要多年的生产经验、生产数据总结归纳后,才可能制订出来。
(2)现有的标准制修订程序过长
依据 《中华人民共和国标准化法》、《国家标准管理办法》,国家标准化管理委员会严格制订了国家标准申报、国家标准制订的程序,以及国家标准制订、修订计划项目的管理办法。一个标准的出台要经过至少7项严格的程序,分别是预研、立项、起草、征求意见、审查、批准和出版,整个时间可长达3年。而市场往往变化很快,因此经常会遇到标准滞后于市场的尴尬局面。
(3)没有国际煤化工标准先进经验可循
众所周知,中国煤化工产业一枝独秀,世界领先。相比其它行业可大量等同转化国际标准或先进标准,我国煤化工标准化工作,是在没有国际先进标准可引进转化的情况下,自行发展起来的。因此,相比于国内外有近百年发展历史的石化行业,我国的煤化工标准化工作还处于婴幼儿期,是在一片空白上白手起家的,许多工作往往差强人意,难以满足当前煤炭清洁高效利用的要求。
(4)煤化工标准归口分散化管理
目前,现代煤化工标准是由13个标委会分散制订而成的,主要包括全国煤化工标准技术委员会下属四个分会、国家能源局下属煤制燃料标委会、全国化学标委会石化分会以及节能、节水、环保、碳排放等专业标委会,见表3。煤化工标准分散化管理对于当前煤化工标准缺失、推进缓慢有一定的影响,但影响不是很大。煤化工领域学科众多,靠一两个标委会全盘归口管理是不可能的,技术委员会只能由一个专业领域的专家组成。像技术工艺、分析测试、节能、节水、三废处理等专业领域隔行如隔山,虽在工作领域中存在交叉重叠,但也可通过双归口管理模式加以解决,这样,就更好地发挥了各自的专业优势。
表3 现代煤化工标准制修订归口单位情况Table 3 All standardization technical committees in modern coalchemicalindustry and their proposed scopes
3 我国现代煤化工标准化未来展望
3.1 国家政策坚定支持
从2010年开始,我国现代煤化工开始由热转冷,政策开始收紧,由于现代煤化工面临着水资源消耗量大、环保压力大等问题,再加上国际油价下跌、国家对碳排放的国际承诺,逼迫我国必须控制粗放式的逢煤必化发展模式,走煤炭清洁高效利用之路。但是,对于现代煤化工标准化工作,国家在政策上则一直是大力支持,鼓励政策迭出。
这些政策主要有:①《标准化事业发展“十二五”规划》(2011年);②十部委《战略性新兴产业标准化发展规划》(2013年);③煤炭清洁高效利用行动计划(2015~2020年);④工业转型升级规划(2011~2015年);⑤国家标准化体系建设发展规划(2016~2020年);⑥中国制造2025。
这些政策的核心就是提高煤炭清洁高效利用效率,通过标准制订,对项目建设规模、能源转化效率、综合能耗、新鲜水耗、资源综合利用率、污废产排率等具体指标进行调控和引导,提倡园区化发展,防止盲目投资和低水平重复建设。以标准倒逼煤化工产业技术升级进步,促进黑色煤化工转变为绿色煤化工。
3.2 建立一个科学、完善的煤炭深加工标准化体系
建立一个政府主导制订标准与市场自主制订标准协同发展、协调配套的新型煤炭深加工标准化体系,形成政府引导、市场驱动、社会参与、协同推进的煤炭深加工标准化工作格局。在体系中重点加强单位产品能耗限额、节水限额、清洁生产、碳排放以及多联产等一批节能降耗标准项目内容,用先进合理的煤化工标准体系提升现代煤化工产业绿色发展水平,用齐全配套煤化工标准体系引导规范绿色煤化工产业发展,实现技术创新、煤化工标准研制与煤炭深加工产业升级融合发展。
调整标准体系表结构,在标准体系表中重点加强能耗限额、节水限额、清洁生产以及碳排放等管理标准项目的制订,充分发挥标准的倒逼作用,以标准化促进煤炭深加工产业的升级。在煤炭深加工标准体系表中增加在煤化工产业与发电、炼油、钢铁、化工、建材、光伏风电等行业延伸耦合过程中的技术规范标准,既发挥标准的规制作用,也发挥标准的引领作用。
3.3 加快单位产品能耗限额、节水限额、清洁生产、碳排放以及多联产等一批标准项目的制修订工作
在已有五大新型煤化工示范项目已有产品、工艺技术、管理标准的基础上,继续完成“十二五”期间立项在研的标准项目的52项国家、行业标准项目,同时开展新的标准项目申报研发工作,对遗漏、缺失的标准项目进行补充完善,提升煤化工标准的系列化水平。
在“十三五”期间,应在示范工程的基础上,尽快健全先进合理、齐全配套的现代煤化工废水、废气、废固排放、治理标准以及煤化工与其它产业多联产标准,加快制订一批煤化工三废治理、综合利用的技术指南或技术导则标准,这是目前最急迫的标准化任务。这些项目主要体现在:
(1)煤化工废水的近零排放及回收处理技术规范与节水技术导则;
(2)煤化工气化炉炉渣、飞灰及结晶盐的处理与综合利用技术指南;
(3)煤化工单位产品消耗定额标准的制订或修订;
(4)煤化工单位产品节水定额标准的制订或修订;
(5)煤炭分级分质利用技术指南及热解油、热解油加氢产品标准;
(6)煤化工烟气及VOCs处理技术指南;
(7)煤化工二氧化碳捕集与贮存技术规范。
3.4 适时成立煤化工装备设计标委会,促进煤化工装备的标准化、系列化和定型化
从国家层面上看,在煤化工设备领域没有为煤化工设备行业建立起完整的标准体系,企业在国内无法找到大量技术数据和指标,只好直接或间接来源于国外标准、产品样本,完全缺乏在中国运行的科学考证。标准缺失或标准混乱已成为普遍问题,设备领域有大片标准空白,极大了影响了这个行业的发展。目前,煤化工项目设计及选材大都没有标准可依,超大规格管道、阀门、设备等标准规范缺失,至今还未得到完善。许多企业都是参照其他标准,边摸索、边设计、边施工,这就使煤化工项目因设计、选材不合理造成的安全隐患比较隐蔽,而这些隐患在设备投用后,企业在生产过程中无法预防事故发生。
煤化工装备标准体系涉及十几个类别的煤化工设备及规范,主要有:煤粉、煤浆加工设备、煤气化设备、传质设备、反应设备、浓缩设备、传热设备、储运设备、输送设备、锅炉、空分设备、仪器仪表、通用机械设备、关键泵阀等,如将这些设备装置分散在各个机械设备类标委会管理,协调面过大,管理非常不便。因此,仍建议成立专门的煤化工装备规范类专业标委会,以尽快实现煤炭深加工装备、工程建设的标准化、系列化、定型化。
3.5 推进团体标准
我国现行标准以政府标准为主,国家、行业和地方标准均由政府主导制订,缺少以市场需求为导向、由社会团体主导制订的标准,这种一元结构导致社会和市场的作用没有充分发挥,制约了标准的有效供给,造成标准制修订时间过长,缺失滞后,也未能真实反映市场的需求。
2015年3月,国务院印发了《深化标准化工作改革方案》,其中明确提出培育发展团体标准:在标准制订主体上,鼓励具备相应能力的学会、协会、商会、联合会等社会组织和产业技术联盟协调相关市场主体共同制订满足市场和创新需要的标准,供市场自愿选用,增加标准的有效供给。
发展团体标准对我国煤化工产业具有重大意义,主要体现在:(a)转变政府职能;(b)促进行业规范发展;(c)满足企业内生需求。发展团体标准对煤炭深加工行业具有很大的积极正向影响,对于煤化工企业产品生产与进入市场的产品类和生产工艺类这两类非常重要的标准就可通过团体标准很快制订实施,大大加快了标准的制订时间,满足了企业对产品类标准的迫切需求。但对于产品标准以外的其它标准,特别是公益性、规范性的标准,仍需以执行效力更好的国家标准为佳。此外,在各地政府的标准颁布后补贴政策上,团体标准的补贴只有相应单位排名国家标准的三分之一。
团体标准可使标准的制订时间由过去的2~3年缩短至1年,目前,中国石油和化学工业联合会已经专门建立了煤化工团体标准化技术委员会,已经开始6项团体标准的制订工作。
3.6 推动现代煤化工标准走出国门
随着我国 “一带一路”国家战略的推进实施,我国煤化工技术已经走出国门,进入中亚、东南亚地区。我国的煤化工标准,也将全面深化与沿线国家和地区在煤化工标准化方面的双多边务实合作和互联互通,积极推进标准互认,有利于我国煤化工标准的海外推广应用,有利于提升煤化工标准国际化水平,有利于更好地支撑服务我国煤化工技术、工程、装备、劳务等“走出去”。
4 结束语
现代煤化工产业对保障我国能源安全具有重大作用,现代煤化工标准化对我国现代煤化工产业的健康发展具有重要的支撑引领作用,当前我国现代煤化工标准化体系不完善,标准缺失严重,存在大量短板。我国现代煤化工标准化工作任重道远,前途光明。
[1]魏凤,张军,钟永恒.基于标准的主要国家煤化工产业布局及发展进程分析[J].中国煤炭,2011,37(9):117-122.
[2]现代煤化工“十三五”发展指南 [J].中国煤化工,2016, (3):14-23.
[3]朱明琦.煤化工,缺标准[J].中国煤化工,2015,(6):56-59.
Status and trend of development of standardization in China modern coal chemical industry
SUN Xiao-xuan1,WANG Shao-nan1,JIA Deng-wei2,LIXiang1,ZHANG Jun1,PAN Cui-hua3
(1.Southwest Research and Design Institute of Chemical Industry Co.,Ltd.,Chengdu 610225,China.;2.Inner Mongolia Qinghua Group Co.,Ltd.,Wuhai 750300,China;3.Sichuan Tianyi Science and Technology Co.,Ltd.,Chengdu 610225,China)
The status of standardization in China modern coal chemical industry,specifically in standardization of five demonstration project of modern coal chemical industry was introduced,and the existing main problems were pointed out.Future developmenttrend of standardization in China coal chemical industry was also expounded.
modern coal chemical industry;standardization;status
TQ53
:A
:1001-9219(2016)05-63-05
2016-07-25;
:孙晓轩(1963-),男,高级工程师,现全国煤化工标准化技术委员会煤制化学品分会从事煤化工标准化工作,电话 13541091828,电邮 sunxx@ swrchem.com