煤制烯烃接替代石油可行途径
2011年07月22日
2011年7月6日上午，内蒙古包头九原工业园区，连续运转了218天的神华集团煤制烯烃项目开始停工检修。这个由神华煤制油化工有限公司负责的包头煤制烯烃项目，是中国第一个也是唯一一个进入商业化运行的煤制烯烃项目。从2010年12月1日二次投料开车以来，安全稳定运行，共生产聚乙烯、聚丙烯产品合计32万吨以上。中国一直求索的“煤变烯烃”产业化运行，终于变为现实。
“多煤、贫油、少气”是中国能源结构的真实写照。石油资源的缺乏，使中国的原油大部分要依赖进口。根据石油和化学工业协会的统计，2010年中国原油对外依存度已达56%，预计10年后将上升至64.5%。
与此同时，中国的乙烯需求连年增长。据预测，2015年中国乙烯当量需求预计为3800万吨/年，比2010年的2960万吨增长840万吨，增量需要消耗石油2600万吨左右，如果全部以石油为原料生产所需乙烯，将进一步加大原油消耗，增加原油对外依存度。
如果能够发挥煤炭资源丰富的优势，以煤为原料生产烯烃，就能够缓解中国的原油压力，并填补聚乙烯的市场缺口。
“近年来中国煤制烯烃技术在大型工业化方面取得了实质性的突破，提升煤制烯烃技术水平和中国发展煤化工的‘十二五’规划精神和煤化工产业政策是一致的。”中国石油和化学工业规划院院长顾宗勤表示。
在中国生活了十六年的道达尔石化中国区战略发展总经理吉勇，也在接受本刊专访时表示：“中国煤制烯烃项目的成功对整个煤化工行业来说都是一件鼓舞人心的事，也显示了中国发展煤制烯烃的能力。”
由于能将高碳的煤资源转化为低碳的烯烃资源，煤制烯烃被认为是高碳资源低碳化的技术。其产业化发展也是基于中国国情的能源解决之道。
但当中国经济走到了低碳与发展的边缘，煤制烯烃该如何在能源替代与减排之间权衡考量，成为了时下需要进一步思考的问题。
对此，国家发改委进过考核评定后指出，“十二五”期间应进一步做好煤制烯烃工艺在装备大型化、国产化，节能、节水、二氧化碳综合利用以及污染物排放减量化等方面的技术升级，重点结合消除电石法聚氯乙烯汞污染，开展升级示范工作，尽量减少新增能源消费和二氧化碳及污染物排放。
技术升级，成为了解决矛盾的关键。
将碳扼杀在摇篮里
对于煤制烯烃过程中产生的二氧化碳排放，最直接的方法是通过绿化操作，采取新工艺和新技术，提高煤炭质量和利用效率，减少能耗，这在国内已经得到广泛的应用。
而在欧洲，由于同样面对石油匮乏的困境，从石油危机开始，一些国家也开始了节能技术的研发。对此，吉勇谈到：“由于欧洲面临石油贫乏的压力，因此和美国等国家不同，欧洲国家必须通过不断提高技术寻求出路，从另一种角度来说，这对能源企业的环保战略也是一种鞭策。”
这些欧洲国家通过多年研发，在节能领域取得的经验值得借鉴。例如，法国道达尔公司在节能技术的研发中非常重视碳分子的有效利用。“我们在生产烯烃时更愿意选择C2和C3产品，因为C4、C5、C6产品更容易燃烧和消耗，从而产生更多的碳排放，因此从节能环保角度C2和C3会更佳。”吉勇介绍道。
如果说节能技术只能尽量将碳排放减到最少的话，那二氧化碳捕获和封存技术（CCS）可谓是将碳直接扼杀在了摇篮里。
二氧化碳捕获和封存技术，指的是通过捕集和输送，将已经利用煤化工装置排放的高浓度二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。据统计，通过技术包括二氧化碳捕集、运输以及封存三个环节，二氧化碳捕获和封存可以使单位发电碳排放减少85%-90%。
由于该技术高效的碳减排率，世界各国都在对其开展积极的研发和实验，道达尔公司就正在位于法国拉克示范和运行二氧化碳捕集和封存的全产业链项目。
中国早在2005年，神华集团就在国家发改委和国家地质调查局的支持下，和美国劳伦斯实验室及几个美国知名大学开展了科研合作，对鄂尔多斯盆地进行二氧化碳封存调研，并完成了可行性研究。
在调研的基础上，神华集团于2009年开展了全流程二氧化碳捕获和封存项目，并于2010年底基本实施结束。2011年1月，这个全流程二氧化碳捕获和封存项目开始试注。2011年5月，该项目正式示范实践，这也是中国第一个万吨级CO2捕获与封存实践。
神华煤制油化工有限公司董事长吴秀章在接受本刊专访时介绍道：“神华的这个全流程二氧化碳捕获和封存项目在鄂尔多斯将二氧化碳压缩、液化为液体二氧化碳，然后运输到离厂区15公里左右的封存地，用泵升压注入到地下1500米至2500米之间的盐水层进行封存，近期有望实现10万吨/年CO2封存。”
在成功示范实践基础上，二氧化碳的捕集和封存技术还将在国内得到逐步推广。然而，该技术要实现大规模应用，成本问题仍然亟待解决。
善水“慎”流
除了碳排放，煤制烯烃过程中还需要比较丰富的可获得性水资源作保障。而在实践中，通过探索，中国煤制烯烃节水技术已经取得了很大突破，实际耗水远低于预期的目标。
目前，中国主要采取定额耗水和污水工业回用两种措施。例如，神华包头煤制烯烃项目设计耗水量6万吨/天，实际耗水量5万吨/天。对废水进行严格处理并尽大可能回收利用，减少对新鲜水的消耗，成为了节水的关键路径。
而参考国际上的先进做法，污水回用不仅停留在工业领域，在农业领域也有涉足。据吉勇介绍，道达尔在中东有许多污水回用于植树和农作物耕种的案例，都十分成功。他们在中国也看到农业节水的很大潜力，并希望将成功经验引入中国，通过管道系统的建设，使黄河流域的水资源能够更好地利用到农业领域。
为尽可能减少水资源消耗，并生产更加清洁而经济的能源，道达尔也一直思考在能源和化工原料供给的多样性上探寻出路。作为煤制烯烃的核心技术，甲醇制烯烃（MTO）技术经过验证具有更高的节水效率。经过多年的验证，道达尔在甲醇制烯烃（MTO）技术上取得了突破，其在比利时的一家甲醇制烯烃工厂也运行了多年，显示了该技术的可行性。
道达尔（中国）集团驻中国总代表戴杰在接受本刊专访时表示：“中国目前的水价相对便宜，且对于煤制烯烃项目的水指标需求也比较充足，因此中国的一些技术对于水的消耗非常之大。但道达尔希望，无论水价多便宜，都不滥用水资源。从项目一开始就尽量节水，高效地利用水。此外，道达尔也希望在工业上找到一些节水方案，这不一定是政府强行要求的，而是外资企业希望对中国尽的一份社会责任。”
目前，中国煤制烯烃市场迅速成长。煤制烯烃工业化示范项目顺利建成后，2010年国内共有24家乙烯生产企业，29套生产装置，装置平均规模已接近世界平均水平。外资企业的涌入，更加剧了煤制烯烃市场的竞争性。
然而，激烈的竞争这也为煤制烯烃市场营造了良好的发展环境，正如吴秀章所说：“国外企业的许多先进经验值得我们学习和借鉴，国内企业在技术、管理和上下游一体化上也具有自己的优势。只有互相学习，共同合作，才能促进煤制烯烃产业健康、可持续的发展。”
