气化岛多元燃料生产路线发展分析

2019-07-12张妍妍

煤炭加工与综合利用 2019年6期

关键词：煤制油煤气化煤制

邢涛，张妍妍

(兖矿集团有限公司，山东邹城 273516)

气化岛是当前随着煤气化技术快速发展、工业园区(大型企业)规模扩大、产业更替和优化升级，采用专业化煤气化技术为工业园，特别是大型企业，提供大量合格、低价的合成气、氢气、一氧化碳等工业气体的生产模式。

1 主要煤气化技术

中国气流床煤气化技术的研究开发、工程示范、长周期高效运行以及进一步大型化，有力支持了现代煤化工产业的发展。目前我国拥有世界上最大的水煤浆气化炉，煤气化技术的基础研究和技术开发均已进入国际先进行列。世界主要煤气化技术见表1。

表1 主要煤气化技术

2 燃料生产路线

2.1 煤制甲醇

2.1.1 产能及消费组成

2018年中国甲醇供应维持稳步增长，总产能攀升至约8 534万t/a，整体有效产能达8 453万t/a，较2017年增长5.19%。2018年甲醇新增产能530万t，以煤为原料甲醇项目产能达410万t/a，占比达77.4%。2018年中国进口甲醇总量约740万t，较2017年缩减74万t，降幅达9.1%。2018年中国甲醇表观消费量5 900万t，其中MTO/P需求仍占据首位，占比约49%。

2.1.2 甲醇主要用途

甲醇下游产品主要有甲醛、甲基叔丁基醚MTBE、醋酸、二甲醚、烯烃、芳烃等。近期尤为热门的是甲醇汽车，工信部等八部委日前联合发布了《关于在部分地区开展甲醇汽车应用的指导意见》，文件的出台对甲醇汽车的发展具有里程碑式的重要意义，它使甲醇汽车可以直接合法地进入汽车市场与其它燃料汽车同台竞争。

2.1.3 成本及效益分析

生产1 t甲醇消耗煤炭1.35 t，按煤价600元/t算，水、电、蒸汽合计200元，人工费及折旧合计为400元，煤制甲醇总成本约为1 400元/t。

2.1.4 甲醇汽油分析

我国自1983年起，国家科委就开始布局甲醇汽油及甲醇汽车的研发。从“六五”至“十五”期间，先后开展了“M15掺烧技术”、“M100甲醇汽油汽车试验”、“甲醇燃料汽车(M85)示范工程”型煤项目、“甲醇燃料汽车(M85-M100)”示范工程的研发。相比传统汽柴油，甲醇汽油具有以下优势：

(1)价格优势。目前甲醇价格2 400元/t，汽油国六92号价格6 500元/t。与汽油价格相比，甲醇价格非常便宜。目前，1 t汽油的市场价约可购买3 t甲醇。甲醇汽油价格约5元/L，按照30%的添加比例和汽油混合使用，既可以提升汽油的辛烷值，也提升了动力。

(2)环保效率优势。通常甲醇汽油是要和国标汽油混合使用的。甲醇本身含有氧，可以增加汽油的含氧量，让汽油燃烧得更充分。既减少了汽车尾气有害气体的排放，又提升了发动机的动力。

(3)延长发动机寿命。清除发动机内的积炭，可以延长发动机的使用寿命。

甲醇汽油不足之处是热值比汽油低，若大比例添加，会造成发动机动力不足，油耗增加10%～15%。

2.2 煤制油

我国主要煤制油项目统计于表2。

表2 国内主要煤制油项目统计

2.2.1 产能及消费组成

《能源发展“十三五”规划》中提出：“十三五”期间，煤制油生产能力达到1 300万t/a左右。截至2017年1月底，我国现投产、在建和已经拿到路条的项目，符合“十三五”建设条件的地区煤制油产能总计达到了2 868万t/a，远远超出了“十三五”规划产能。2018年中国煤制油装置运行总能力约为1 500万t/a。

2.2.2 煤制油竞争力分析

2018年中国的石油开采总量1.89亿t，进口原油4.62亿t，对外依赖度高达70%。目前我国炼油产能过剩，煤制油在长期低油价、高煤价的环境下艰难发展，经济效益低于预期。

煤制油产出品质高于一般石油制品，可生产现有石油化工技术难以制得且超过国家现行质量标准的高品质柴油、汽油和特种燃料油。而生产精细化学品附加值高，并且不需要缴纳成品油消费税，极大缓解煤制油项目经济效益低的劣势，能大力推进煤制油项目发展。煤制油行业具有突出的发展战略意义：一是发展煤制油是保障国家能源安全的战略性举措；二是实现煤炭清洁高效利用的重要途径；三是有利于提升我国油品质量和生产特种燃料油；四是对西部省份社会和经济的发展具有重要意义；五是有利于促进煤炭产业转型升级。

2.3 煤制天然气

2.3.1 国内主要产能

目前，我国已投产的煤制天然气项目共有4个，分别为大唐内蒙古克旗40亿m3/a煤制天然气示范项目、内蒙古汇能16亿m3/a煤制天然气示范项目、新疆庆华55亿m3/a煤制天然气示范项目、新疆伊犁新天20亿m3/a煤制天然气项目。这4个项目设计总产能为131亿m3/a。

2.3.2 煤制天然气经济分析

2018年中国天然气消费量突破2 800亿m3，已成为全球最具活力的天然气和LNG市场之一。进口天然气超过9 000万t，超过日本成为世界最大的天然气进口国。其中，LNG占总进口量的60%，超过5 300万t，进口规模创历史新高，来源涵盖亚太、中东、北美等25个国家。目前对国内几家已投产的煤制天然气示范项目持不乐观的态度。

当前，我国煤制天然气产业尚处于示范阶段，存在着产能利用率低、产品成本高、市场话语权弱三大短板。

煤制气项目最大的难题还在于输送管网。目前，我国天然气干线输气管网均掌握在两大油企手中，煤制天然气企业的产品都需卖给两大油企。

石油天然气管道公司组建方案已获批，并列入2019年国资委重点工作计划。对于煤制气企业来说，运输仍然掌握在别人手中。

2.4 煤制氢气

全球范围来看，世界主要发达国家从资源、环保等角度出发，都十分重视氢能的发展。截止2017年底，全球燃料电池的装机量达670 MW，燃料电池乘用车销售累计接近6 000辆。全球已有327座加氢站投入运营，其中139座位于欧洲，118座位于亚洲，68座位于北美，1座位于南美，1座位于澳大利亚。我国已建成运营加氢站16座，在建加氢站约50座。

目前多种制氢方式并存：

(1)电解水制氢，包括纯水电解制氢、碱性水电解制氢；

(2)化石能源制氢，主要包括煤制氢、天然气重整制氢、甲醇制氢等；

(3)工业副产气制氢，主要包括甲醇(合成氨)驰放气、焦炉煤气、氯碱尾气、炼钢尾气等含氢副产气制氢；

(4)可再生能源直接制氢，主要为生物质气化技术。

综合分析，电解水制氢成本为3～6元/m3，煤制氢成本为0.7～1.1元/m3，天然气制氢成本为1.7～2.3元/m3，甲醇制氢为1.6～2.2元/m3，工业副产气制氢成本为0.5～1.0元/m3，生物质制氢成本为3.5～4.0元/m3。就目前制氢成本看，煤制氢与工业副产气制氢成本最低，在制氢领域竞争力最强。煤制氢也是下一步气化岛多元燃料发展的重要方向之一。