由“传统”逐渐步入“现代”的煤化工行业

让国庆 西安科技大学 710054

[引言]：社会实践背景

煤炭能源作为我国能源结构的重要组成，对于确保我国能源供应安全具有至关重要的作用。而煤化工产业作为实现煤炭资源高效利用的有力手段，直接关系到国家的能源战略发展规划。为深入了解煤化工行业由“传统”逐渐步入“现代”的情况，西安科技大学组织暑期大学生赴陕北、神东矿区调研暨红色研学实践团利用暑期走访陕北地区多所煤化工企业，进行实地考察。

一.背景

我国能源结构特点：我国能源资源的基本结构特点是“富煤、贫油、少气”，基于这个现状，在未来相当长时间里，煤炭仍将占据我国能源的基础及主导地位且长期不会改变。

1.煤化工

煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。煤化工主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。

2.煤化工行业现状

我国通过技术研发和工程实践，在多项新型煤化工技术领域取得了突破。如拥有自主知识产权的煤直接液化、煤间接液化、煤气化、煤制烯烃、甲醇制烯烃、合成气制乙二醇、煤制芳烃、煤制乙醇等，都整体达到了世界领先或先进水平。

3.煤化工产业的分类

煤化工产业分为传统煤化工和现代煤化工两大类。煤化工的产物通常包括：焦炭、合成氨（氮肥等）、电石、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制油、煤制天然气等。焦炭、合成氨、电石属于传统煤化工产品，同时也是现阶段我国煤化工行业是最主要的产品。煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制油、煤制天然气则属于现代煤化工产品，目前在我国属于高速发展阶段。

二.传统煤化工

1. 定义

传统煤化工主要指“煤-电石-PVC”、“煤-焦炭”、“煤-合成氨-尿素”三条产业路线，涉及焦炭、电石、合成氨等领域，为农业、钢铁等行业提供原材料，如今我国是世界上最大的传统煤化工生产国。

2.传统煤化工 2.1 合成氨

中国合成氨主要用于化肥工业,合成氨下游产品主要有尿素、碳酸氢氨、硝酸按等氮肥。经过50多年的发展,氮肥工业已形成品种齐全、布局基本合理、配套相对完善、具有相当生产能力和技术水平的工业部门。从氮肥产量来看,国产氮肥完全可以满足国内需要,在国际价格合适的时候还有部分出口。从发展趋势来看,合成氨产业规模增长的幅度已经不大【1】。

2.2 甲醇

经过40多年的发展,目前,中国自主开发的甲醇合成反应器单套生产能力已达30万吨/年的规模,并具备了建设180万吨啤超大型甲醇生产装置的技术基础。近年来,甲醇产量及消费量快速增长。甲醇燃料是利用工业甲醇或燃料甲醇,加变性醇添加剂,与现有国标汽柴油（或组分油）,按一定体积（或重量比）经严格科学工艺调配制成的一种新型清洁燃料,可替代汽柴油,用于各种机动车、锅灶炉使用。近年来,国际油价高涨推动了中国甲醇投资快速发展,据了解,目前在建的甲醇项目产能在100万吨/年以上。国内相关部门正在组织对甲醇燃料的应用做进一步研究,相关的标准也在加紧编制当中,随着配套政策措施的不断完善甲醇燃料对石油及液化天然气的替代优势将愈加显现。

传统煤化工早在上个世纪40年代，我国开始拥有传统的煤化工产业，但规模较小、产品品种也很局限，主要生产合成氨焦炭甲醇电石等。21世纪以来，中国地方经济发展迅速，资源丰富地区不断崛起，带动了传统煤化工产能的飞速增长，目前已出现产能过剩的现象。三.现代新型煤化工

1.定义

新型煤化工包括煤制甲醇、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇和煤制油等。新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它与能源、化工技术结合，可形成煤炭——能源化工一体化的新兴产业。并且新型煤化工可以低端褐煤为原材料，大大提升了煤炭的经济价值，因而新型煤化工得到国家的大力支持。目前国内传统煤化工产能过剩，而新型煤化工则有很大的发展空间【2】。

现代新型煤化工应用煤转化高新技术，建成未来新兴煤炭－能源化产业 结合煤炭资源开发和煤炭生产建设的发展，建成若干大型产业基地或基地群。新型煤化工是煤炭工业调整产业结构，走新型工业化道路的战略方向。

2.新型煤化工

2.1 煤气化

煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内,在一定的温度和压力下,通过氧化剂（空气或氧气和蒸气）以一定的流动方式（移动床、流化床或携带床）转化成气体，得到粗制水煤汽，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气。

目前，已经工业化的煤气化技术有3个，分别是以德国鲁奇炉为代表的固定床气化技术，以灰熔聚、U-Gas为代表的流化床气化技术，以及德士古、壳牌气化炉为代表的气流床气化技术【3】。我国在煤气化技术方面可以引进相关的技术，学习借鉴，在此基础上，我国应该加强对于技术的创新与发展，以促进我国煤气化的长远发展与进步，只单纯的引进技术，是不能创造我国在能源利用上的优势，也不一定适合中国的能源结构。

2.2 煤液化

煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。

（1）煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。

（2）煤间接液化间接液化是以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。

对于以煤炭为主要能源资源的我国来说，煤液化技术是实现资源有效利用的途径之一，煤液化技术的革新与发展对于我国能源资源的开发与利用是至关重要的。近年来，我国煤直接、间接制油产业化示范项目试车相继成功，产出高品质柴油、石脑油等产品，显示出煤制油技术的产业化步伐正在加快。

由于煤制油技术工艺相对复杂，我国煤制油工业化生产还处于起步阶段，对设备的研制与开发还需继续探索，同时必须减少水资源的消耗，解决CO2的排放问题。但是，我们应该肯定煤制油技术的进步，并且有信心能提高煤液化的技术研发与利用，提高我国煤制油技术的水平。因此，煤制油项目发展过程中必须选择廉价的适宜煤种，降低生产成本，并推行多联产方案，相信在国家做好煤制油工业发展的总体规划下，必能使煤制油工业得到迅速、经济、和谐的可持续发展。

2.3 煤制烯烃

煤制烯烃是煤炭利用方面的又一进步。煤制烯烃主要由煤气化、合成气制甲醇和甲醇制烯烃3个阶段完成，其中煤炭气化技术、甲醇合成技术都已成熟，关键是甲醇制烯烃技术。

煤制烯烃即煤基甲醇制烯烃，是指以煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃的技术。中国石油和化学工业协会预计，“十二五”和“十三五”期间中国 乙烯产能的增速将分别达到 4.9%和 5.6%，尽管如此，乙烯仍然无法满足下游市场的需求，2010年和 2020 年的自给率只有56.4%和 62.1%。 以“煤”代“油”生产低碳烯烃，是实现中国以“煤代油”能源战略，保证国家能源安全的重要途径之一。

2.4 煤制天然气

煤制天然气技术的发展是有目共睹的，煤制天然气技术是否能利用非石油生产线上取代石油，解决我国天然气的供求，对于解决我国能源供求方面的矛盾起着重要的作用。煤制天然气是指煤气化生成的合成气通过CO变换和净化后，经甲烷化反应生成天然气的过程 也可将煤气化和甲烷化合并为一个单元直接由煤生产富甲烷气体。煤制天然气是煤炭利用的最有效的途径，产生的能量达到的效益最高，在所有的煤制能源中最优的产品之一。

2012年8月，太原赛鼎工程公司开发设计的国内第一套煤制天然气示范项目内蒙古大唐国际克什克腾40亿立方米/年煤制天然气一期甲烷化装置已连续稳定运行。这一举动实现了我国在煤制天然气技术在企业中的运用，为我国天然气的使用提供了保障。

煤制天然气可以生产替代石油产品，同时解决我国天然气供求矛盾，对于能源的利用、企业的发展和人民生活的便利有着重要的意义。煤制天然气的能量效率最高，是最有效的煤炭利用方式，也是煤制能源产品的最优方式，发展前景看好【4】。

四.新型煤化工发展的优势特点

（1）以清洁能源为主要产品。新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如柴 油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）、电力、热力等，以及煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。

（2） 煤炭—能源化工一体化。新型煤化工是未来中国能源技术发展的战略方向，紧密依托于煤炭资源的开发，并与其它能源、化工技术结合，形成煤炭—能源化工一体化的新兴产业。

（3）高新技术及优化集成。新型煤化工根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转化高新技术，并在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益，如煤焦化—煤直接液化联产、煤焦化—化工合成联产、煤气化合成—电力联产、煤层气开 发与化工利用、煤化工与矿物加工联产等。同时，新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用，推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展 和产业化建设。

（4）建设大型企业和产业基地。新型煤化工发展将以建设大型企业为主，包括采用大型反应器和建设大型现代化单元工厂，如百万吨级以上的煤直接液化、煤间接液化工厂以及大型联产系统等。 在建设大型企业的基础上，形成新型煤化工产业基地及基地群,制砂设备。每个产业基地包括若干不同的大型工厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内新的重要能能源产业。

（5）有效利用煤炭资源。新型煤化工注重煤的洁净、高效利用，新型煤化工强化对副产煤气、合成尾气、煤气化及燃烧灰渣等废物和余能的利用。

（6）经济效益最大化。通过建设大型工厂，应用高新技术，发挥资源与价格优势，资源优化配置，技术优化集成，资源、能源的高效合理利用等措施，减少工程建设的资金投入，降低生产成本，提高综合经济效益,选矿设备。

（7）环境友好。通过资源的充分利用及污染的集中治理，达到减少污染物排放，实现环境友好。

（8）人力资源得到发挥。通过新型煤化工产业建设，带动煤炭开采业及其加工业、运输业、建筑业、装备制造业、服务业等发展，扩大就业，充分发挥我国人力资源丰富的优势。

五.结语

通过此次暑期实践对陕北地区化工企业的深入考察学习，在实地观察中了解煤化工行业由“传统”逐渐向“现代”步入，在与传统煤化工的对比学习中，更加认识到现代新型煤化工的八大优势特点及其发展的趋势性与必然性。