全球新型煤化工产业发展

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全球新型煤化工产业发展

作者：暂无

来源：《新经济导刊》 2013年第12期



编译/ 辛妍

新型煤化工产业的供应链、发展挑战、运作现状及未来发展

长期以来，煤炭一直被用作化工生产的原料。Ludwig Mond 博士19 世纪申请专利的煤炭气化过程产生炉煤气、煤焦油和氨。自19 世纪以来，煤焦油就是有机化工产品的一个主要来源。可以说，煤炭在化工行业中的历史实际上远远超过石油和天然气。然而，随着丰富的低成本石油和天然气可以相对容易地被转换为化工产品，大多数化工生产放弃以煤炭作为原料。

现在，全球能源和化工产品的需求激增，石油和天然气价格上涨，而随着能够大规模低成本的煤化工新技术的出现，使得由煤炭制造化工制品变得越来越有竞争力。同时，全球丰富的煤炭储量，加上煤炭储量丰富的国家提出减少对进口石油依赖的战略，使得煤炭再次被视为化工生产的原料，从而驱动了新型煤化工产业的发展。比如在中国、美国和印度，将煤炭作为化工原料的潜力是最大的。不仅因为这些国家拥有全世界大约一半的煤炭储备总和，还因为他们正面临日益减少的石油和天然气的国内供应，需要寻求降低对国外资源的依赖。其结果是，他们正在探索新型化工产业，例如使用煤气化来制造甲醇，并使之转换成乙烯和丙烯，这二者是今天化工行业的主要原料。

关于如何最佳利用煤炭资源，将是一个持久的辩论。显然，热能和电力将会最引人注目，但越来越多地将煤转换为化工制品的新型煤化工也将是一个相当有吸引力的选择。

本文通过介绍新型煤化工产业的供应链、发展挑战、运作现状及未来发展，让读者全面了解全球新型煤化工产业。

新型煤化工产业供应链

煤化工产业可以被分为传统煤化工产业和新型煤化工产业。前者主要包括合成氨、焦炭、电石和其他子产业的生产；而新型煤化工产业通过煤气化或直接液化，不仅可以发电，还能生产合成氨、天然气以及石油替代品，包括乙二醇、燃油和烯烃等，这与产能过剩的传统煤化工产业有本质的区别。它涉及能量转换的应用，因此在能源战略中具有重大意义。同时，新型煤化工产业的兴起会让能源和建筑工程公司受益，尤其是建筑工程公司，它们在最初几年的受益会更加明显。

在“煤制X”的过程中，煤制化工品可能是最稳定的。首先，这一过程有利可图。许多化工制品是高价值的产品，而煤炭气化可以使用价格相对低廉的煤来生产它们。当石油价格高于60 美元/ 桶时，从项目经济学的角度来看，新型煤化工完全可行。虽然目前国际石油价格连续下跌，WTI 原油价格已经由2013 年9 月初的大约110 美元/ 桶跌到了2013 年11 月中旬的大约94 美元/ 桶，但这仍然大大高于60 美元/ 桶，也就为发展有成本竞争力的新型煤化工产业，并实现石油资源的补充和部分替代提供了良好的机遇。其次，煤制化工品可靠。目前煤制化工品技术正经历着巨大的市场增长，充分显示了对这一技术的信心。比如在中国，经济的快速增长已经引发了一批煤化工设施的建设。根据美国国家能源技术实验室的统计，到2012 年9 月，中国有34 个这样的设施在运作中。

煤炭通过气化生产的化工制品已经开拓出了其在化工制品中的市场份额，比如全球有9% 的甲醇是通过煤炭气化生产的。目前全球甲醇制化学品技术的主要供应商是UOP 和Lurgi，它


们分别是Honeywell和Air Liquide（法国）公司的化学工程部门。虽然相似，但UOP 和Lurgi 在工艺过程中使用的催化剂不同，导致产生不同的产品。UOP 的技术被称为甲醇制烯烃（methanol-to-olefins，MTO）。该工艺制造乙烯和丙烯，还有一些较重的烯烃。出于这一原因，UOP 将其技术与道达尔石化开发的裂化技术配对，将丁烯和己烯转化为乙烯和丙烯。Lurgi 的技术被称为甲醇制丙烯，该工艺产生丙烯，但没有乙烯，副产品包括汽油和丙烷。Lurgi 的气体生产高级产品经理Claus Greil 认为丙烯生产是个优势，因为相对于乙烯，当今市场丙烯的价值在增加。

在其他方面，煤制天然气可能会是液化石油气和常规天然气的一个重要替代品，因为它具有更高的能量转换效率，并且在煤化工产业中耗水量相对较小。而煤制燃油的一些试点项目已经能够大规模运行。但需要注意的是，煤制燃油的转换更有可能只是一个技术上的战略举措，投资者不应对在短期内进行大规模生产抱有很高的期望。

发展新型煤化工产业的挑战

在某种程度上说，发展新型煤化工产业是一个有风险的经济提议。对由煤制造的衍生产品必须非常有选择性，同时选址时要考虑物流。考虑煤制化工制品设施的公司必须权衡是让工厂靠近煤源（这往往是内陆，远离人口中心），还是让工厂更接近于最终产品的消费地或分销地。比如在中东建造的以气体为原料的石化厂就比以煤炭为基础的工厂更有竞争力。

同时，公司面对的挑战不仅是经济和技术方面的，对于环境的考虑也是发展新型煤化工产业的一个主要障碍，这在已经签署了《京都议定书》或者是将二氧化碳作为一种温室气体进行管制的国家尤为突出。此外，煤炭中含有硫、汞、砷和其他污染物。破坏的环境，受损的矿工健康，与煤炭开采相关的意外事故等，都在很大程度上影响着公众对以煤炭为基础的产业的看法。比如在美国，环境方面的考虑是发展新型煤化工产业的一大障碍。不仅美国关注新型煤化工产业中的煤炭气化对环境造成的影响，世界上的其他地区也是如此。比如中国的神华集团就认为，用清洁、资源高效的方式运作以煤炭为原料的设施是公司的重中之重。

提供空气分离装置的法国Air Liquide 公司的全球化学品市场高级副总裁Tom Hansen 说，与化工制品相关的气化复合物将他们引入了二氧化碳管理计划。工厂在气化过程中使用纯氧气，一个附带的好处是产生的副产品是更纯净的二氧化碳流，这对如油回收一类的市场更有价值。也就是说，化学公司不是将所有多余的二氧化碳排放到空气中，而是将二氧化碳注入地面给油井加压，使其更多产，从而寻机提高原油开采率。Eastman 公司就考虑在墨西哥湾海岸项目使用这种技术。该项目从Beulah 的煤炭中制造甲烷和化工制品，并且将其二氧化碳副产品运送

到位于Saskatchewan 北部边境的油田。不过也有观察家指出，这种二氧化碳的市场是有限的。

虽然新型煤化工产业潜力巨大，但亦会充满各种挑战。首先，新型煤化工产业是技术密集型产业，而最尖端的化学制品生产技术远比传统石化产业中的那些复杂。虽然新型煤化工技术近年来发展迅速，但还没有完全成熟。其次，新型煤化工产业是资源密集型产业，在生产中需要大量的煤炭和水，是否有充足的地下水在煤化工厂容量设计和选址时至关重要。同时，新型煤化工产业是资本密集型产业，需要依赖于规模经济，因此大多数应用项目耗资都达数十亿美元。如果国内没有足够的资金，就需要吸引具有资本实力的跨国煤化工公司来进军这一领域，比如蒂森克虏伯伍德、KBR、福陆公司、GE能源集团、西门子能源公司和Prophecy 煤炭公司等。但是，如何吸引这些公司来到本国是个巨大的挑战。

全球新型煤化工产业的实际运作


多年来，几家中国和美国的公司已经通过煤炭气化来制造肥料。此外，南非的萨索尔公司（Sasol）几十年来一直在它从煤炭中生产合成燃料的费- 托（Fischer-Tropsch）工艺中，生产α- 烯烃等化学品作为副产品。

同样，位于美国田纳西州Kingsport 的Eastman公司已经有将近25 年从煤炭中制造化工制品的经验。该公司通过煤炭气化生产甲醇，并将它转换成乙酸、醋酸酐和醋酸纤维。正是由于在这方面的经验，该公司鼓励进一步投资煤炭。虽然近年来该公司以煤炭为基础的产品只占其产品量的大约20%，但是却占其利润的一半左右。Eastman 的公司战略和市场营销高级副总裁Mark Costa 说，“气化设施一直是我们成功的巨大推动力。”

在美国，北达科他州Beulah 的Dakota 气化厂从煤炭制造合成天然气，以及氨和其他化学品。而在印度，煤炭也备受关注。印度天然气管理局与Coal India 有限公司签署了一份关于煤炭气化项目谅解备忘录，该项目将会每天消耗5000 公吨煤炭，生产尿素化肥3500 公吨。

新型煤化工产业的未来

今天，世界越来越关注低碳、高效率和清洁能源的发展。未来的能源发展将建立在一个新的能源生态系统之上，集中于更有效地利用能源（包括更高效的能源转换和提高资源利用率），并且是可基于各种能源的有效整合，以形成一个低碳、高效、清洁的以“接近零排放”为特点的系统。鉴于煤炭将继续长期发挥主导作用，新型煤化工产业涉及的清洁煤的能量转换将是建立新的能源生态系统的关键。

新型煤化工产业的未来远景之一是大规模制造烯烃，它可以转换环氧乙烷、聚乙烯和聚丙烯等。将甲醇转换为烯烃的技术已经开始商业运行，因此能够使这一目标成为现实。

由于新型煤化工产业中的整体煤炭气化流程会产生多余的碳，这会导致工厂要排放过多的二氧化碳。随着减少二氧化碳排放量的环境压力的增加，预计新型煤化工技术在全球范围内建立起来之前，会有措施要求加入二氧化碳封存技术。因此，对煤化工企业而言，是否能经济有效地处理二氧化碳是它们能否取得成功并持续发展的关键之一。

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