煤化工,精细化之路怎么走?

   2013-08-01 中国化工报张兴刚

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  我国富煤贫油的能源格局,决定了煤炭一直在我国能源结构中扮演着关键角色,煤化工也因此有了发展基础。经过多年的发展,我国传统煤化工已出现过剩局面,因此近年来不少企业将目光投向了煤制烯烃、煤制乙二醇等现代煤化工项目。然而,新型煤化工近年也出现了过剩的苗头。


  那么,未来我国煤化工特别是新型煤化工的发展趋势是什么?在上周末召开的中国现代煤化工产业精细化发展高端论坛上,与会专家一致给出了相同的答案——精细化。


 

 



①神宁集团煤制烯烃项目全景。

 

  煤制烯烃:提高下游附加值


  据记者了解,目前我国DMTO(甲醇制烯烃)技术已经许可了18套工业装置,包括一些布局在烯烃需求旺盛的东南沿海地区的装置,计划利用海外甲醇发展烯烃项目。总的来看,这些煤制烯烃项目的规模达1006万吨/年,将于2013~2015年相继投产。届时,我国煤制烯烃产业链将初步形成。


  “目前,煤制烯烃简单的双聚(聚乙烯、聚丙烯)产品在市场上处于弱势,而精细化是提高产业竞争力的主要手段。” 大连新兴能源科技有限公司副总经理马行美介绍,“宁波禾元化学有限公司的甲醇制烯烃项目规模是40万吨/年聚丙烯、50万吨/年乙二醇、5万吨/年环氧乙烷,达产后的销售收入为95亿~100亿元;而神华包头煤化工有限公司60万吨/年甲醇制烯烃项目规模是30万吨/年聚乙烯、30万吨/年聚丙烯,销售收入是80亿元。其中宁波禾元规划的是精细化工产品,所以产值也高。”


  中国工程院院士、清华大学化工科学与技术研究院院长金涌则认为,现代煤化工项目应以高附加值的精细化工产品优先, 由MTO、MTP技术得到乙烯和丙烯,进而生产橡胶、塑料等;通过煤制芳烃(MTA)技术得到“三苯”,进而生产聚酯、尼龙6、尼龙66等。在相同二氧化碳排放的条件下,产品的附加值增加,就意味着万元GDP产值的二氧化碳排放量的减少。


  石油和化学工业规划院副总工程师刘延伟表示,当前我国丙烯腈、丁辛醇、苯酚丙酮、环氧丙烷、乙丙橡胶等丙烯下游产品的自给率不高,煤制烯烃项目可以考虑往这些产品方向努力。


  刘延伟认为,煤制烯烃项目下游精细化工产品的布局方案有三种。一是通用树脂+原料单体型,产品方案包括聚乙烯、聚丙烯、环氧乙烷/乙二醇、苯乙烯单体/环氧丙烷、苯酚丙酮、丁辛醇、丙烯酸及酯等产品,市场空间大、价格较高;二是树脂+高端化学品型,产品方案包括聚乙烯、聚丙烯、环氧乙烷/乙二醇、乙醇胺、乙撑胺、冰丙烯酸、高吸水性聚合物、表面活性剂等,产品市场空间大、价格高、附加值高;三是补链型,烯烃可以生产氯乙烯单体—聚氯乙烯—环氧丙烷—聚丙二醇,还可以生产环氧乙烷/乙二醇—聚对苯二甲酸乙二醇酯—聚丙烯纤维,这些产品市场空间大,价格居中。


  “利用煤制烯烃副产的混合碳四,是往精细化工发展的一条重要路径。” 中国石油大学(北京)新能源研究院常务副院长周红军告诉记者。据周红军介绍,随着国内大量煤制烯烃装置的投产、达产,其副产的煤基混合碳四大幅增加,一套60万吨/年DMTO装置副产的煤基混合碳四就约为9.3万吨。混合碳四可以生产聚1-丁烯,聚1-丁烯具有诸多优良性质,可用于耐热管材、薄膜、薄板,特别是生产建筑用地热管材,而国目前还没有聚1-丁烯树脂生产企业。煤基混合碳四中的异丁烷可脱氢制异丁烯,与丙烯、甲醇进行共氧化反应制甲基叔丁基醚(MTBE)和环氧丙烷;煤基混合碳四中的1-丁烯和2-丁烯组分通过羰基合成生成戊醛,戊醛可以用于生产高价值的2-丙基庚醇,是一种需求不断扩大的替代性增塑剂用醇。“煤基混合碳四深加工为精细化工产品之后,延长了煤制烯烃的产业链,也使混合碳四烯烃的利用价值最大化。”周红军说。

 



②在前不久召开的中国现代煤化工产业精细化发展高端论坛上,与会代表们进行了深入交流。

 


  煤制乙二醇:芳烃聚酯一体化


  在此次论坛上,东华工程科技有限公司副总经理李立新首次向业内提出了煤制乙二醇—芳烃—聚酯一体化的概念。


  李立新所说的一体化,是指以煤制乙二醇装置生产出聚酯级乙二醇,同时以甲醇制芳烃技术生产对二甲苯(PX),进而合成聚酯所需要的另一种原材料精对苯二甲酸(PTA),最后用PTA与乙二醇合成固态的聚酯,降低运输成本,提高竞争力。


  据李立新介绍,根据国家产业政策,煤制乙二醇的限制规模为20万吨/年, 煤制甲醇为100万吨/年,而对于一体化项目来说,规模应该更大一些。他表示,为实现一体化,煤制乙二醇项目的推荐规模为40万吨/年,煤制甲醇推荐规模为235万吨/年,甲醇制芳烃暂无限制,但可以参考煤制烯烃50万吨/年的规模,将甲醇制芳烃装置规模设定为75万吨/年,对二甲苯联合装置66万吨/年 、PTA100万吨/年,最后形成聚酯116万吨/年的规模。


  “目前,发展一体化已有大型煤化工技术作支撑,比如符合聚酯要求的煤制乙二醇技术、规模化的甲醇制芳烃技术、规模化的系统集成技术等。”李立新说。据他进一步介绍,国内煤制乙二醇技术已经开发成功,从内蒙古通辽金煤公司第一套煤制乙二醇装置的开车成功,到新疆天业集团电石炉尾气制乙二醇装置的满负荷运转和产品品质完全达到聚酯级优等品乙二醇的要求,煤制乙二醇技术逐步完善,产品品质稳步提升。此外,我国甲醇制芳烃技术也取得了重大进展,无论是固定床甲醇制芳烃还是流化床甲醇制芳烃(FMTA)技术,都得到了工业化验证。特别是流化床甲醇制芳烃技术工业化实验装置,已于今年1月13日成功开车,彻底解决了一体化过程中甲醇制芳烃的大型化、规模化问题。


  据记者了解,一体化也有国家政策支撑。国务院《关于印发工业转型升级规划(2011~2015年)的通知》明确指出,要按照一体化、集约化、基地化、多联产的发展模式,积极开发煤炭高效洁净转化和有机化工原料来源多样化技术,有序发展煤制烯烃、煤制天然气等现代煤化工;鼓励煤基多联产,促进化工生产与能源转化有机结合。


  “煤制乙二醇、芳烃和PET聚酯的一体化装置与两套煤制烯烃装置的规模相似,而且一体化系统集成技术在煤制天然气、煤制烯烃和煤制油过程中已得到完善。煤制乙二醇在下游聚酯行业的应用通路已经彻底打开,煤制芳烃刚开车,对二甲苯 应用于精对苯二甲酸的环节一定也能走得通。” 李立新认为。


  从聚酯市场需求看,一体化也很有前景。2012年,我国聚酯需求超过2500万吨,到2020年消费将超过4000万吨,而且应用领域不断扩宽。此外,聚酯成品生产为固体后便于运输,西部良好的资源禀赋适合发展一体化。


  “不过,发展一体化还要满足两个条件。一是原料能否满足聚酯的要求,如果原料不合适,则不宜上一体化项目;二是对企业的生产线是否有重大调整,如果调整过大,则风险较大。” 李立新说。


  陕西煤业化工技术开发中心有限责任公司总经理宋双田向记者表示,煤制乙二醇—芳烃—聚酯一体化项目适合在西部特别是新疆发展,因为新疆的煤炭等原材料较为便宜,如果在当地单纯的上煤制乙二醇、煤制芳烃项目不划算,一是当地的消耗量小,二是运输到华东终端市场会受限制。“我们做过调查,从新疆运输物资,到兰州就卡住了,要卸下重装。液体化学品运输相对固体更麻烦,所以在西部最好搞一体化项目。”宋双田如是说。


  “煤制乙二醇、芳烃和PET聚酯的一体化,符合国家政策、有市场前景、技术成熟、环境友好、投资后有经济效益。” 李立新强调,一体化项目还可以由多家业主、多家投资商参与。


  合成气:生产环保溶剂与高端蜡


  如果说煤制烯烃精细化、煤制乙二醇一体化适合大型煤化工企业,那么合成气费托合成制环保溶剂与高端蜡产品,则是煤化工精细化发展道路中跃出的一匹黑马,更适合中小煤化工企业。


  据记者了解,亚申科技研发中心(上海)有限公司的紧凑型费托合成技术可生产无硫无芳烃环保溶剂、高端合成蜡,实现较高产品附加值的同时实现较低的建造运营成本,适合中小企业。据该公司副总经理华新雷介绍,费托合成具有无硫、无氮、无芳烃等特性,使其费托液体产品比目前市场上经石油路线得到的低芳特种溶剂产品具有更好的质量和成本优势;高端蜡可以替代目前完全靠进口的高熔点、高硬度合成蜡;同时,将固体蜡加氢异构成III~IV类润滑油基础油,是高端润滑油最经济的生产技术。


  据华新雷分析,一个年产10万吨的费托合成装置,可生产合成蜡5.3万吨、无硫无芳烃清洁溶剂4.3万吨、无硫液化气0.4万吨,用气6亿立方米,建厂投资6亿元,年产值11亿元。假设合成气生产成本为1元/立方米,则企业税前利润约3亿元。如果改造一个年产10万吨的甲醇生产装置(可获得约4万吨费托产品),建设投资约1.6亿元。


  据东华工程科技有限公司一位工程师介绍,2012年,全球洁净合成蜡的消费量为65万吨,其中国内需求量为10万吨,且将以每年6%的速度递增,价格为1万~1.5万元/吨。最近几年,国内洁净合成蜡的供给小于需求,供给不足部分主要靠进口补足,进口量逐年递增,主要来自美国、英国、德国和法国。预计2017年,全球洁净合成蜡的需求量可达90万吨,届时国内消费量将接近20万吨,预计价格保持在1.1万~1.6万元/吨。


  其中,洁净合成蜡中熔点高于70℃的费托合成蜡被称为高端合成蜡。2012年,全球高端合成蜡消费量为25万吨;国内尚无生产厂商,年进口量为5万吨,价格在1.5万~1.8万元/吨。高端合成蜡中,熔点超过100℃的超硬合成蜡目前只有国外两家企业拥有工业化费托合成装置,分别是南非沙索公司和荷兰皇家壳牌集团,其生产的超硬合成蜡供应量分别为每年7万吨和5万吨左右。目前,国内使用的超硬合成蜡全部依靠进口,价格为2.5万~4万元/吨。


  2012年,全球无硫无芳烃系列溶剂消费量超过430万吨。当前,我国石油类溶剂油产量已经超过300万吨,但无硫无芳烃溶剂产品的需求却远远得不到满足,目前基本依赖进口,主要进口商为美国埃克森美孚公司、荷兰壳牌公司和韩国SK公司。国内特种溶剂油消费量在2012年达到63万吨,价格约为1.1万元/吨。预计到2017年,国内无硫无芳烃溶剂产品市场将达到95万吨规模,价格将保持在1.1万元/吨。

 
  “目前,相关生产技术没问题,但市场可能会有问题。目前市场需求小点,但项目投资不高,4万吨/年的项目不到2亿元。我感觉这个项目还是可以的,我们也和技术提供方接触洽谈了多次。现在但凡有个新技术,只要说出去,大家就会一哄而上,所以这样的项目要上就要尽快,等项目有了盈利再说。”河南煤业化工集团化工实事业部总经理周瑞庆这样告诉记者。


  四川泸天化股份有限公司一位负责人认为,合成气制取的高端溶剂与高端蜡市场容量相对较小,可能会存在一个规模经济的问题,但是这样的项目如果要上就要快,如果等到其他企业一哄而上,再好的项目都会没前景了。
 

 



③亚申科技公司的合成气费托合成技术示范装置。

 

 
 
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