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煤化工的绿色高效科学发展
—— 访陕西煤业化工集团公司副总经理
作者:黄晓艳 发表时间:2014年11月17日

 

  30多年来,中国经济飞速发展,在石油、天然气等能源相对短缺的背景下,煤炭支撑了整个国民经济的持续增长,并为中国经济和工业发展提供了最基础的动力。作为能源大省,陕西一直想利用先进的煤化工技术,通过发展新型煤化工产业,实现煤的就近高效转化,并将全省的资源优势转变为经济优势、产业优势。2012年以来,国际能源市场风云突变国内煤炭市场需求减弱,加之进口煤来势汹汹,煤炭石化企业遭遇了严重挑战。处于内忧外患的中国煤炭企业如何降低成本以适应微利时代的到来,步入结构调整深水期的煤企如何拨云见日?

  本刊记者:煤炭是陕西的优势资源,请先介绍一下陕西煤业化工集团有限责任公司陕煤化集团的发展历程。

  尚建选:陕煤化集团成立于2004年初,是在整合重组陕西省境内原国有重点煤炭企业和省属骨干煤化工企业的基础上发展起来的,历经了两次大的重组。第一次重组是2004年,把原煤炭部在陕西的六家国有重点煤炭企业(铜川、蒲白、澄合、韩城矿务局、陕西煤炭建设公司和黄陵矿业有限公司)和四家省属涉煤企业(陕西省煤炭运销集团公司、陕西天地地质有限公司、陕北矿业局、陕西彬长矿区开发建设有限公司)整合重组为陕西省直属大型国有独资企业——陕西煤业集团有限责任公司,并确立了“一体两翼”发展方向,即以“煤炭为主体,把煤化工和燃煤发电作为两翼”。

  煤炭是陕西最重要的优势资源,为了培育和发展能源化工特色优势产业。2006年,按照省委、省政府的总体部署和现代企业制度的要求,陕西煤业集团与陕西的三个骨干煤化工企业(陕西渭河煤化工集团有限责任公司、陕西华山化工集团有限公司、陕西陕焦化工有限责任公司),合并重组成立了特大型能源化工企业——陕煤化集团。除了把煤炭主业壮大外,我们的主打方向定位在煤化工。为此,公司的发展战略定位为:以煤炭开发为基础、以煤化工为主导、相关多元互补发展。

  经过十年的发展,陕煤化集团在煤炭开发和煤化工两大主业已初具规模。在煤炭板块,我们一直朝绿色安全高效开采的方向努力,在对原有煤矿进行安全高效改造的同时,先后建成了一批具有国际水准的现代化特大型煤矿。截止到2013年,公司由原来2000万吨的煤炭产量增加到12800万吨,净增了一亿多吨。

  在煤化工主导的产业板块,我们一直向煤炭的清洁高效转化和循环利用、现代化、园区化的目标发展。在对陕化、陕焦、渭化实施技术改造和产业升级的同时,利用自主产权DMTO-II技术在关中建设了70万吨/年煤制烯烃项目,利用与优秀民营企业合作的方式在陕北建设了100万吨/年PVC项目、两项总规模62万吨/年煤焦油加氢制燃料油示范工程,并通过兼并重组初步构建起煤-焦-电-化一体化完整的循环经济产业链。在此基础上,目前正在陕北启动3000万吨/年煤炭分质清洁高效转化多联产示范工程工业园区建设,在关中谋划煤化工下游精细化工产业园区建设。

  截至2013年底,陕西煤业化工集团资产总额达3485亿元,实现年销售收入1505亿元,在2014年中国企业500强榜单中位列第99位。

  本刊记者:陕煤化集团一直按照追求煤炭分质清洁高效转化的目标进行工作。请问煤炭分质清洁高效转化的理念是什么?

  尚建选:基于我国石油、天然气对外依存度逐年上升,而煤炭直接燃烧利用过程中伴随的煤烟型污染也已成为我国面临的重要环境问题,为在维护国家能源安全和环境安全的前提下,保障国民经济持续发展对能源的需求,煤炭的清洁高效转化利用将成为最佳选择。

  煤炭作为大自然赋予人类的化石能源和有机原料的统一体,其最清洁高效的利用需追求以最小的能耗和物耗,同步获取所需化学品和清洁能源。要实现其高效洁净利用,需对其伴生资源、无机矿物及有机成分进行分质利用。煤炭开采、加工、运输、转化、利用的整个过程都伴随着能耗、物耗和废物排放,要实现其高效清洁利用,就要追求全过程总的能耗、物耗最低,排放最少,以达到全生命周期的能量转化总效率最高的同时,使其转化重组为最具价值的物质。低阶煤的化学结构特点决定了可以最小的能耗和物耗,通过以热解为核心的分质转化方式,同步获取所需的化学品和清洁能源,实现煤炭资源的高效转化及多联产利用。

  低阶煤分质清洁高效转化多联产,就是按照科学高效利用的原则,转变煤炭传统利用方式,将低阶煤通过以热解为核心的分质分级转化和物质、能量的梯级利用,经济环保地实现油、气、化、电、热的高效多联产,从而促进经济和资源、环境和谐发展的煤炭高效清洁转化利用方式。

  本刊记者:陕煤化集团在煤炭分质清洁高效转化多联产方面,都做了哪些尝试和探索?

  尚建选:陕煤化集团从2004年组建开始,就明确提出了煤炭分质高效转化多联产利用的概念,通过多年的研究总结和实践,根据陕西煤炭资源的特点,探索出一条煤炭分质利用的途径,并提出以煤炭资源为龙头,热解技术为核心,由煤的四级分质转化技术耦合集成的低阶煤分质清洁高效转化多联产路线。

  与此同时,搭建了一批科研平台,并以企业为主体的产学研结合为技术支撑,对关键技术的研发和工艺、产品方案的优化组合进行了长期的研究探索,有计划、有目的进行了工业化示范,建成一批工业示范装置并取得了一系列技术成果。在大佛寺矿井建成全国唯一瓦斯零排放矿区,实现了煤与瓦斯共采分质利用。根据黄陵矿区资源特点,建成煤炭采选-精煤焦化-矸石发电-灰渣建材循环经济多联产示范园区。开展了四种有代表性的煤炭热解工艺技术试验、示范,完成了50万吨煤焦油轻质化装置和12万吨低温煤焦油全馏分加氢装置的建设和工业化示范,在榆林地区初步构建起分质转化多联产产业链。与中科院大连化学物理研究所、中石化洛阳石化工程公司合作开发了DMTO-I和DMTO-Ⅱ成套工业化技术,高混合碳四催化裂解制丙烯工业化技术,甲醇、甲苯耦合制对二甲苯中试技术。与上海碧科清洁能源有限公司合作开发了甲醇制高附加值混合烯烃(CMTD)中试技术。

  由于煤炭分质转化利用技基术的重大意义及陕煤化集团在该领域的研究基础,2011年国家能源局批准,依托陕煤化集团联合十三家国内顶级煤化工院校、科研和工程设计单位组建了国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室,成立了由国家能源局、石化联合会等领导部门组成的指导委员会,由26位煤化工院士和专家组成的技术委员会,五个研发部门、三个服务中心、三个研发基地。建立了煤炭分质转化多联产技术开发系统,由煤质评价、洗选加工、热解、焦油分质转化、热解气分质转化、半焦分质利用、半焦气化、化产合成、余热余气发电、三废循环利用、CO2捕集封存等单项技术开发和各子系统的优化集成技术开发组成。遵循物质流和能量流的有效耦合和合理配置,有利于实现能耗和排放的最小化理念,正在按照系统总能效和碳氢氧原子利用率高、水耗小、排放少、产品附加值高、工艺尽量简捷、设备易国产化、总投资低、综合效益好的原则开展系统研发。

  本刊记者:陕煤化集团在煤炭分质清洁高效转化多联产方面,下一步的工作是如何安排的?产业化前景怎样?

  尚建选:针对目前低阶煤分质清洁转化多联产领域存在的技术难题和关键技术水平提升的发展要求,确定了今后在热解技术、热解焦利用、煤制化学品、节能环保技术等主要技术开发方向的目标和规划:开发大型煤炭分质高效清洁中低温热解工业化成套技术与装备,并通过集成示范将其推向产业化应用;开发煤的中低温热解焦的大型高效清洁利用途径(包括发电和工民用锅炉燃料、气化和用于炼钢高炉喷吹原料等);开发以煤的中低温热解工艺所产生的热解气、热解焦气化合成气、热解焦油为组合原料,高效、清洁、经济地合成化学品的工艺技术;根据煤的中低温热解工艺和热解产物再加工工艺的特点及工艺过程中所产生的污染物的特性,研究开发高效低耗、循环利用的节能环保工艺。

  启动在陕北榆神煤化工园区规划的3000万吨/年煤炭分质清洁高效转化多联产示范工程。该项目依托就近煤炭资源,充分利用陕煤化集团自主创新的煤热解、煤焦油轻质化、石脑油-甲醇耦合制对二甲苯等一系列工艺技术,通过煤的分质转化、梯级利用,延长产业链,实现高效多联产。经测算,本项目综合能效大于60%,充分体现了循环经济的特色,是依据陕北煤炭的特点对其进行加工转化的有效方式。该项目单位产品热值耗水量为0.03吨/吉焦,是陕北煤炭节水的转化方式,这对于具有陕北煤质特点的富煤缺水地区发展煤化工产业具有十分重要的意义。所用煤炭由邻近矿井经密封皮带传送到园区,项目用水主要来自矿井疏干水,系统产生的有机废水用于气化用水焦浆制备,高浓盐水进一步浓缩后进盐化工厂的电解和水泥制备系统,洗煤厂中煤、煤泥、矸石及过程余热、余气、余压发电,系统产生的CO2输入矿井采空区封存,以期打造真正意义上的绿色循环工业园区。

  我国低阶煤(褐煤和低变质烟煤)储量占55%以上,目前产量和消费量均大于20亿吨,其中含油率超过7.5%的约10亿吨。主要分布在陕西、内蒙、新疆等西部缺水地区;随着煤炭产业发展战略西移,低阶煤产量将继续增加。立足于煤炭分质清洁高效转化路线,耗水低、能源转化效率高的优势,若采用分质清洁高效转化多联产工艺在西部矿区就地分质转化10亿吨原料煤,粗略计算,与单一转化方式相比可节约煤炭1.5亿吨以上;可生产清洁能源1.3亿吨(油气当量),有利于缓解我国石油、天然气对外依存度高的问题;可产洁净半焦4亿吨,将其供给中东部民用锅炉和工业窑炉,将极大地缓解当地污染问题;可向市场提供芳烃、烯烃等基础化工原料6000万吨,有利于缓解化工原料生产分散、能效较低、污染难以治理等问题。采用煤炭分级、分质高效利用就地转化,向东部地区提供清洁能源(洁净半焦、电力、油品、天然气)和化工原料,将极大地降低煤炭运输成本,减少运输过程的损耗、能耗和对环境的污染,实现区域经济协调互补发展。随着单项技术和耦合技术研发的深入,煤炭分质清洁高效转化多联产工艺的节能减排效果会更好,这将极大地促进能源生产与消费革命的进程。

  本刊记者:您认为我国煤化工产业发展过程中存在的问题和面临的发展瓶颈是什么?您对政府和企业有什么好的建议?

  尚建选:系统技术、环保节能、水资源和综合效益是当前制约煤化工发展的最大瓶颈问题。从“十二五”煤化工重点项目示范成效来看,一批核心技术已取得突破,但由于上下游循环经济产业链不完善,导致能效普遍较低、环保难以实现真正的零排放、水耗较高、投入产出比也并不太理想。若按此推广,大规模发展必将带来严重的不良后果。只有走上下游一体化、大园区化、循环利用多联产,才能真正实现绿色高效科学发展。因此,建议国家重点支持具有整体先进理念,切实按照循环绿色高效现代化工业园区建设,又具有系统工程技术研发能力的示范项目。

  另一方面,现在的规划太乱,国家、地方、企业各自的规划不统一,有的规划被无限放大,有的规划还没等审批就着急上马,造成的后果就是有可能把有限的水资源错配并不科学先进的项目。如果产业链没有形成,最终环保达不到绿色循环的要求,自然成本就高。因此,建议国家要有一个科学的总体布局规划和各地总控指标,让有限资源得以科学利用。国家做好顶层设计,让市场成为真正的推动力。

  对企业的建议,分两方面来说,一方面是要有清晰的发展思路,有产业、人才、技术基础的企业应该敞开胸怀吸纳有志发展煤化工的企业进来。想做煤化工现在还没有条件的、没有能力的可以去找合作伙伴共同来做。大家形成有序合作,把产业环节链接起来,从源头上,从项目规模上,从根本上解决循环绿色高效发展的问题。

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