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中国正大力发展新型煤化工,虽然目前新型煤化工只初具规模,但新型煤化工是发展的必然趋势。随着众多本土大型化工项目的陆续上马以及国际化工巨头的纷纷投资中国,国内化工市场的迅速成长催生了化工物流市场的兴起。泽楷集团董事局主席兼总裁孙国志先生特此撰文,深入浅出地对煤化工行业作了评述。
前不久,国家发展改革委员会下发了《关于加强煤化工项目建设管理,促进产业健康发展的通知》。作为国家宏观调控的一种手段,这个文件对规范产业非常及时、非常重要。国家发改委在煤化工行业投资热情高涨,产业盲目发展态势初现苗头但又尚未形成时提早介入,有极为重要的积极意义。这表明,国家对产业发展的调控开始前置,由事后纠正前移到事先预防。其中有关煤化工产业发展“需要认真把握的问题和要着力做好的十项工作”所涉及的观点不仅与我们多年的调研结论十分吻合,同时对泽楷集团在煤化工产业的投资发展具有重要的战略指导意义。事关企业的未来命运、国家经济的协调发展、和谐社会的建设完善,每个人都应该认真学习领会、坚决贯彻执行。当前,最重要的是:务必要保持清醒的头脑,警惕重蹈在一些行业曾经出现过以环境为代价、产能过剩的覆辙;务必要坚持从国情出发,以科学发展观为指导,按循环经济的原则,走具有中国特色的可持续发展的煤化工建设之路。
深思远虑 未雨绸缪

投资盲目是企业大忌。3年前泽楷集团在实施投资战略转移时有多种选择,其中就有十几个煤制甲醇的煤化工项目被推荐。对泽楷集团来讲,煤化工是一个完全陌生的领域。为了避免盲目投资,几年来我们聘请国内一流煤化工专家,组建了自己的能源化工专家院;聘请国内一流的经济金融专家,组建了投资顾问团;并与国家水煤浆工程技术开发中心、煤炭科学研究总院煤化工技术研究所、华东理工大学洁净煤技术研究所等10余家科研院所建立信息共享的密切联系;一直花大力气来认识、熟悉、研究精通这个领域,力争从宏观经济政策到微观技术工艺路线都能做到深思远虑、未雨绸缪。
中国石油和天然气短缺、煤炭相对丰富、低价煤储量大。根据中国能源资源这一禀赋特征,国家制定了从国情出发,扬长避短,积极发展煤化工产业,实施石油替代的能源安全战略。这是解决能源与发展矛盾的有效途径,是满足经济社会可持续发展的必然选择。近年来,国家也制定了一些相关的鼓励政策。如国务院在2005年6月7日《国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中提出推进洁净煤技术产业化发展的要求,明确提出要积极开展液化、气化等用煤的资源评价,稳步实施煤炭液化、气化工程,制定规划,完善政策,组织建设示范工程,并给予一定资金支持。2006年2月9日《国家中长期科技发展规划纲要》中国家科技部专门为支持煤化工发展制定了具体方案。其中洁净煤技术和煤炭综合利用等计划将得到科技部重点支持和推广。
但是,在调研中我们也发现,曾经一段时间与石油化工竞争长期处于劣势的煤化工随着国际油价节节攀升在越来越显示出优势、迎来良好机遇的同时发展速度超乎寻常。与国际油价在高位波动的态势息息相关,近一两年各地发展煤化工的热情很高。尤其是在2004年投资体制改革以来,国家不再审批投资项目,全国各地拟上和新上的煤化工项目很多,规模大小不一,几乎是有煤的地方都要上煤化工,出现了一些令人担忧的问题。有的不顾资源、生态、环境等方面的承载能力,竞相布新点、上项目;有的盲目规划,以建设煤化工项目为名圈占煤炭资源;有的工艺技术落后,出现了低水平重复建设现象。这不仅会造成社会资源的严重浪费,势必对中国经济社会持续、健康、稳步发展产生潜在的负面影响;也给我们企业在煤化工行业的投资带来了新的经营风险。如何顺利引导和保持煤化工行业持续健康发展,不仅应引起从政府到整个行业的足够重视;也需要企业采取积极措施提早严密防范。
要想避免盲目、避免风险,首先就要对煤化工行业发展环境、存在的问题宏观上有一个清醒的把握,才能在战略方向上避免失误。为此,我们的调研工作在围绕项目具体实施的一系列微观的同时始终把重点放在煤化工行业宏观发展环境和存在的问题方面,以避免盲目、避免风险。
经过多方面反复考察总结概括,我们认为目前中国煤化工行业发展环境、存在的问题有6个方面需要高度重视,并需要应对可能发生的风险和设计预防措施:
一、甲醇作为石油替代产品的市场竞争力问题。据了解,早在20世纪30年代末,由于石油紧缺,德国就开始研究煤制甲醇技术。到了40年代末、50年代初,随着中东大油田的开采,低成本的石油大量充斥市场,每桶2-10美元。在这种情况下,再搞“煤制甲醇”在经济上就很不合算。直到1973年,中东实行石油禁运,油价被炒高,达到每桶30多美元(相当于现在价格80多美元),这时,大规模的研发又掀起高潮,美、日、德都纷纷投巨资研究,并建设了试验工厂。但是,在这些国家“煤制甲醇”、“煤变油”始终没有真正投入商业运行。主要原因在于日本、德国和其他发达国家或是因为不具备煤炭资源优势,或是因为煤炭市场价格和劳动力成本等过高,发展“ 煤制甲醇”、“煤制油”根本不具备竞争力。2002年,神华集团曾与美国能源部支持的一家研究机构签定协议,开展两国煤炭液化对比经济分析项目。2004年,这一项目告成。结论证明,中国发展煤制油远比美国具有现实性。据分析,在两国建设煤制油工厂,以2000年的美元价格计算,美国需投资35亿美元,而中国只需要投入20亿美元;其次生产成本主要包括原料和劳动力,同样以2000年的价格计算,美国原料煤价格为20.5美元,中国神华集团的原料煤价格是10美元;劳动力人工成本,美国这类工厂的工资支付大约为每人每年10万美元,而中国是10万人民币。这样测算下来,美国煤制油生产成本每桶将超过30美元,而在神华集团不会超过20美元。据专家测算,原油在35-40美元一桶时,煤制甲醇及系列产品如烯烃即有市场竞争力。现在国际油价居高不下,煤制烯烃的优势更为突出。目前的“煤化工热”,是以国际原油价格的居高不下和煤炭价格的相对便宜为前提的。虽然低油价时代一去不复返了,但在多种因素影响下的国际原油价格仍有很大变数,煤炭价格同样变数极大,导致煤制甲醇及系列产品如烯烃等成本过高、供大于求,项目建成了却不得不面对长期亏损的局面。对此现在就要准备好有效的应对防范措施,否则,到那时没有人能为你今天煤化工盲目扩张“埋单”。
二、石油替代产品的国家标准问题。目前由于醇醚催化燃料的国家标准正在制定过程中,尚不规范统一,影响了此类产品的推广应用和市场开发。对此,我们的应对措施是:积极呼吁政府有关部门加紧标准制定 ,同时密切关注标准制定的信息,及时调整工艺技术以保证我们的产品达到国家标准。
三、企业规模问题。由于资金、技术、煤炭资源及管理体制等问题,目前中国煤化工行业所上项目规模较小的多,生产成本过高,污染治理能力弱,在国内市场立足尚有困难,更缺乏国际市场竞争力。要解决企业规模问题,还需要国家出台更强有力的宏观调控政策。同时这也就要求我们根据中国煤资源的品位及分布,按照循环经济的理念和上下游一体化发展思路,优化配置生产要素,选好产业链,统筹规划建设国家级的大型综合性煤化工基地型联合企业,实现规模经济,实现经济社会、生态环境和资源的协调发展。原先赤峰市的甲醇项目总规模100万吨/年,第一期25万吨/年,我们在反复调研二次论证的基础上与地方政府也达成共识,提出规模为年产180万吨的方案,基本上解决了企业规模问题。
四、缺乏国产化的技术和装备。引进国外的技术设备,不仅周期长、代价高昂、成本过高,而且还有不适应国情的问题,导致项目投入产出比过小;我们的对策是全面深入挖掘国内科研技术成果,坚持自主创新。
五、国内水资源缺乏,不能满足煤化工发展的需要;中国煤炭储量丰富的地区又多是水资源短缺的地区,这种煤炭资源与水资源分布相矛盾的情况,制约了中国煤化工装置的规模。因此必须在充分落实合理的水资源后方可考虑煤化工项目的其他问题。
六、生态环境脆弱,环境容量有限,制约了煤化工的发展;中国煤炭丰富地区的生态环境十分脆弱,二氧化硫、二氧化碳等含量普遍超标,再建设大型煤化工项目,必将受到环境容量的限制。应统筹兼顾资源产地经济发展,采取合理利用环境容量与生态环境治理有机结合的方针,在有条件的地区适当加快以石油替代产品为重点的煤化工发展,走煤、电、化一体化道路,扭转少数地区高能耗产品供过于求的局面。
当然,煤化工行业还有其他诸如装置建设规模受到内陆桥梁、隧道等条件限制、煤种的选择和最佳配置等问题。所有这些问题,只要认真面对,心系全局,科学求实,深入研究,精心攻关,就一定能最大限度的避免盲目,规避风险。

进军煤化工行业3年来的实践告诉我们:煤化工的发展必须要按照发改委的《通知》精神,既要积极推进,又要规范发展,注重发展的质量和效益,才能使煤化工产业在能源结构调整和石油替代战略中发挥更大的作用,才能在世界的煤化工行业中树立负责任的大国形象。
时代商机社会责任
追求利润最大化是资本的本性,企业投资不能不讲经济效益,但是也不能不讲社会效益。经济效益与社会效益有时是矛盾的,但从全局、长远和根本角度看,两者又是统一的。我们的投资理念是:作为一个向社会负责任的大企业,在追求最佳经济效益的同时,一定要充分考虑获取最佳的社会效益。现在,时代给了我们进军煤化工行业的商机,毫无疑问,我们应该紧紧抓住。但是项目怎么上,这里确有一个社会责任需要时时处处周密考虑。国家发改委在《关于加强煤化工项目建设管理,促进产业健康发展的通知》中就明确要求:坚持控制产能总量,淘汰落后工艺,合理利用资源,减少环境污染,推动产业发展和技术升级,这里就有一个社会责任问题。
开始我们预选了宁夏、甘肃、四川、山东、赤峰、鄂尔多斯等6个地方的甲醇项目,经过认真研究、比较,在选址和选煤种时除了技术、市场等因素外,最大限度地考虑了当地资源和环境的承载能力问题。特别是在煤资源和水资源的选择和配置上反反复复对比考虑了很长时间。
中国面临着常规能源资源不足、过分依赖煤炭而污染严重、能源利用效率低等问题。中国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60%、10%和5%。中国每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的10.30%,欧洲的16.8%。因此,煤炭资源就有一个应实行分类优化配置的问题。中国煤炭资源中,优质、低硫和炼焦煤资源相对较少。根据中国煤炭资源现状和目前技术水平,兼顾煤炭工业可持续发展和相关产业对煤炭的需要,尽量做到煤化工用煤不与发电、民用等其他产业相竞争。因此优质和低硫煤炭资源优先用作发电、民用和工业炉窑的燃烧;无烟块煤优先用于化肥工业;中变质煤(包括气煤、肥煤、焦煤、瘦煤)优先用于煤焦化工业;高硫、高灰等劣质煤主要用于以煤气化为龙头的甲醇体系能源化工产业;褐煤灰分高、水分大、碳氢含量低,适用于煤液化工业。按照这一观点,我们把目光集中到赤峰的褐煤上。
中国有丰富的褐煤资源,储量大约为1431亿吨,占中国煤炭总量17%以上,以内蒙古东北部与东北三省相邻地区的褐煤储量为最多,达468.7亿吨。赤峰地区煤炭褐煤资源丰富,储量为14亿吨,可开采80年。褐煤是变质程度最浅的煤种,煤质较低劣。目前世界上对褐煤应用除极少部分生产腐植酸外,绝大部分都用于直接燃烧发电。如何利用赤峰低阶劣质煤炭,生产能源与化工产品不仅是泽楷集团赤峰项目面临的首要问题,也是如何对占国内近1/5低阶煤炭资源除简单燃烧发电外,煤资源充分有效利用的方向探索问题。如果这一探索能取得突破,能寻求到一条转化低阶劣质煤炭,生产清洁能源的新路,企业不仅有可观的经济效益,其社会效益更是巨大。
水资源是煤化工产业发展的重要制约因素,中国水资源远低于世界平均水平。主要煤炭产地人均水资源占有量和单位国土面积水资源保有量仅为全国水平的1/10。大型煤化工项目年用水量通常高达几千万立方米,吨产品耗水在10吨以上,相当于一些地区十几万人口的水资源占有量或100多平方公里国土面积的水资源保有量。一些地区大规模超前规划煤化工项目,一方面有可能形成产能过剩的局面,另一方面会打破本地区脆弱的水资源平衡,直接影响当地经济社会平稳发展和生态环境保护。同时仓促上马尚未实现大规模工业化的煤制油品和烯烃项目,不仅投资风险较大,也给产业健康发展埋下了隐患。
据水利部发布的《2004年中国水资源公报》显示,2004年,全国水资源总量为24130亿立方米,比常年值减少12.9%;全国669座城市中有400余座供水不足,其中严重缺水的有110座。正常年份中国工业年缺水至少60亿立方米,影响工业产值2000亿元。
以呼和浩特、包头、鄂尔多斯为例,这些地区煤化工发展势头非常强劲。随着一批大项目的落地开工,自备电厂的建设速度突飞猛进,对水资源的要求也越来越紧迫。而该地区的水资源量只占全区的9.22%,且大部分已被开发利用。就是这有限的水资源中,农业用水比例高达93.32%。鄂尔多斯市的取水指标是7亿立方米,可置换的工业用水指标为1.3亿立方米。而目前30个投资10亿元以上的项目就急需落实3亿立方米的用水量,水资源的承载已超限。
由于地理、气候等客观原因,中国水资源的分布严重不均,水资源的跨区域调蓄和配置有许多困难。各地大批煤化工项目投产后,所用水的机井将会越打越深,随着用水由行政调控向市场配置的转变,超定额用水将被层层加价,用水费用将会越来越高,而且还可能会面临“水荒”。水资源到时将成为制约煤化工装置高产、高效的瓶颈。
关于水资源我们也有几种选择;赤峰水资源较为丰富,项目附近的老哈河的水量每年大约5.384亿立方米,露天煤矿的疏干水2亿吨,还有4亿立方丰富的地下水,每一项都完全可以保证项目用水。在第一次科研报告中,用水方案是拟打6眼深水井。后来几经比较,我们放弃了地下水方案,选定了露天煤矿的疏干水的方案,就是为了废水利用,不与农用、生活民用争水,同时也为今后控制水资源成本奠定基础。
关于环境保护问题。 煤炭属低效率、高污染的能源, 煤化工是一个高污染、高安全要求的行业,其运行周期长、工艺流程多且复杂,每个环节都会产生各种污染物,虽然可以回收,但无法回收的部分大多有毒有害,稍有不慎还可能造成重大环境安全事故。这些项目大都处在煤炭主产区,环境容量十分有限。 环境问题已成为煤化工产业发展的制约瓶颈。 山西省社科院的一份研究报告指出,如果计算环境污染损失,山西省每年新增GDP基本上都被抵消了。在当前以煤制甲醇为主体的新一轮煤化工能否可持续发展,取决于我们能否在取得经济效益的同时,妥善地处理好煤化工发展中的“三废”排放,确保少损坏环境,达到全社会的和谐发展。
为了解决赤峰煤化工项目的“三废”排放 ,我们请了国内一流专家制定设计了最有效的“三废”排放方案,并在财务预算上加大了保障力度,以保证赤峰项目完全符合国家的环保要求。
公司在筹划赤峰甲醇项目时,除准备将甲醇加工生产高甲基汽油等液体燃料外,还将准备利用甲醇将赤峰地区盛产玉米转化的乙醇加工为高技术含量的甲、乙醇清洁燃料,将内蒙赤峰地区数以十万吨计的牛羊肉类加工下脚料转化为生物柴油,在能源与化工领域走出一条中国式新路,使内蒙古赤峰地区的矿业、工业、农业、畜牧业做到协调与可持续发展。
当然,在众多项目中选定赤峰还有其他因素:如赤峰电力十分充足;赤峰市宝山区土地资源丰富,地广人少,尤其有许多土地、荒地可以提供充足的项目用;产品销售半径内市场巨大,距赤峰500公里半径内有包括内蒙、河北、辽宁、吉林、北京、天津六省市,其中北京、天津、沈阳、长春、石家庄、大连、呼市等大城市都在最佳运输半径内;超大超重的煤化工装置运输基本不受桥梁、隧道的限制;赤峰市、宝山区两级政府的大力支持等等。
总之,我们泽楷人为赤峰市甲醇项目考虑得多,做得更多,集团相关工作人员顶烈日、冒严寒、带病爬山进矿区,深入实际考察调研共12次,150人次,与赤峰政府及有关部门先后举行过近40次各种工作会议及协调会议;为了取得真实的煤炭数据指标送煤炭到煤研院化验,项目组的专家三九寒天,亲自去煤矿运回几百公斤样品煤;为了摸清大型设备运输道路的承载能力,掌握第一手材料,多次乘车亲自探路;为提高工作效率,我们经常是晚上乘一夜车,白天一下车照常工作,甚至夜以继日,没有节假日休息,没有怨言。因为大家秉承着一个理念:要统筹考虑国家的能源安全、粮食安全、环境安全,要做就要为时代、为社会做一个煤化工的精品工程。
科学求实勇于创新
泽楷集团决定按照“坚持充分利用赤峰褐煤资源、坚持采用领先技术、坚持自主创新、坚持主要设备国产化”的“四项原则”上马赤峰项目并非一帆风顺。此前集团能源化工专家院在调研基础上,曾提出采用国外某大公司粉煤气化工艺技术及设备,利用褐煤气化、生产合成气制甲醇的方案。但在项目实施的推进中,遇到煤炭成浆和气化等一些较难以克服的技术工艺障碍。
首先,国内外至今尚没有大规模褐煤粉煤气化、生产化学品装置成功投产的先例可供借鉴,一些工艺技术与设备问题尚待解决。其次,高额的专利使用费用、较长的设备制造与运输周期、要求极高的人员培训等工作都非一般企业所能承受。基于以上考虑,探讨、论证集团能源化工专家组提出的利用国内自主开发的煤转化工艺技术,探索走一条改造低阶煤、配制高浓度水煤浆、研发大型国产气化炉、用中国创新工艺生产合成气制造甲醇的全新工艺路线。

本着科学求实的态度,集团委托国家煤炭质量检验中心对赤峰褐煤进行了深入全面的分析研究。煤质的分析表明:赤峰褐煤发热量中等,挥发分很高,硫分中等,灰熔点低,内水极高,可磨性较差,属较难制浆煤种。进一步的研究结果表明:送检的两个煤样在优化级配和化学添加剂的条件下,最高定粘成浆浓度仅分别为56.2%和56.7%,可以判定采用国内常规制浆工艺很难直接制成气化用高浓度的水煤浆产品。检索资料也表明目前国内外尚无利用褐煤大规模制备高浓度水煤浆,用于工业生产合成气的先例。
水煤浆,是用65%-70%的煤粉、29%-34%的水及1%左右的微量化学添加剂制备而成,是在“石油危机”背景下产生的“以煤代油”的煤基流体燃料。它能像油一样泵送、雾化燃烧,其燃烧技术既保持了煤炭原有的物理特性,又吸收了燃油锅炉的特点,系统自动化程度高,具有节能、环保、运行可靠等优点。1973年瑞典率先开展水煤浆的研究,美国、前苏联、日本等国随后跟进,经过近30年的发展,水煤浆技术逐渐成熟,成为一些国家替代石油的新型燃料能源。 作为煤炭生产大国,中国是世界上较早开发水煤浆项目的国家,经过科技工作者不懈的努力,用优质煤作水煤浆及水煤浆锅炉已在北京、青岛、沈阳等城市投入使用。经环保检测中心测试,水煤浆锅炉的燃烧率由原煤的60%提升到98%以上,炉渣中的含碳量则由13.7%降为0.59%,平均热效率由中小型燃煤锅炉60%左右提高到83%以上,节能、烟色、含硫量等均优于国家标准。加上水煤浆罐装运输、储存,占地面积小,避免了散煤运输、堆放中的损失和环境污染,燃烧后的废渣也大幅度减少。运行费用虽高于煤炭,但远低于柴油、重油和天然气,是符合环保要求的清洁燃料。但老年褐煤制水煤浆却无先例。
另外,水煤浆气化也存在效率较低、氧耗高、对煤质要求高、耐火砖寿命短等问题。主要因为水煤浆中近40%的水会吸收大量的热,使气化反应的热平衡很难维持,这就需要耐火砖内衬。水煤浆气化技术与耐火砖内衬是互为依存的一对,没有好的耐火砖内衬,水煤浆气化的效果就会很差。但是,用了耐火砖就像套上了紧箍咒,有它的负面影响。为了维持耐火砖的一定寿命,炉内的操作温度受限制,不得高过1400℃。煤浆浓度对煤的成浆性要求较高;对煤中的灰含量和灰熔点也会有要求等等,这些要求造成适用煤的范围变窄。因为水煤浆进料的核心问题在于其中的可燃物太少,热值太低。其根本性问题是要提高煤浆的可燃物含量。采用高热值低灰的洗精煤(如鲁南化肥厂)和石油焦(如金陵石化)的办法是一种途径;也可以在液体上想些办法,如搞些掺油类的水油煤浆,意图在于提高煤浆的热值。一旦煤浆的热值提高到与煤相差无几时,气化炉内也可采用水冷膜壁,免去了耐火砖的困扰,比氧耗、比煤耗都会下降,煤种的适应范围也可扩大。但这又违背了我们开发赤峰褐煤的初衷,必须另辟蹊径。
长期以来,中国煤气化技术总体水平,一直都很落后,与世界先进技术比差距还很大。中国自20世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术,包括固定床的鲁奇气化、BGL气化,流化床的U-gas气化,气流床的德士古水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP粉煤气化等,目前世界上所有类型的煤气化技术在中国几乎都有应用,世界上也只有中国使用如此众多的煤气化技术。据不完全统计,中国引进的煤气化装置每天消耗煤量约58000吨,据此估算引进技术的专利实施许可费高达2亿多美元,这还不包括昂贵的专有设备费和现场技术服务费等。而且引进的煤气化技术并不都是完善的技术,例如投资数亿元建于上海的世界上惟一具有工业规模的U-gas气化装置,已于2003年被淘汰停产。
但国外这些技术共同点是原料煤要求严格。鲁奇炉以弱粘结块煤为原料,冷煤气效率最高,净化系统复杂(焦油处理);德士古气化炉需以低灰、低灰熔点煤为原料,高温操作,虽气化强度和气体品质较高,但氧耗高、设备投资高。还有就是引进煤气化技术因其投资大,一般企业难以承受。要普及应用于中国中小化肥企业,具有较大难度。有人说,发展煤气化,自主创新是必要的,但适度引进国际先进技术既节约研发资金和时间,也可以很快达到国际先进水平。但是,由于能源在经济发展中的特殊地位,特别是中国富煤少油缺气的资源特点和中国煤的高灰含量、高灰熔点的特征,使我们必须发展适应这些特点的高效清洁和经济的气化技术。

据专家估计,中国到“十一五”末期,化工气化用煤规模约1亿吨/年,煤气化技术改造的费用达2000亿元。历史重担在肩,我们的眼睛不能只盯住国外技术和设备,要吸取过去的历史经验及教训,真正先进的技术是引进不来的,一定要走自主创新的新路,“中国特色”往往就是这样逼出来的。
其实,在煤化工技术方面,中国有些技术还走在了世界前列。例如,由华东理工大学与兖矿集团兖矿鲁南化肥厂和中国天辰化学工程公司共同承担的“十五”国家重点科技攻关课题——粉煤加压气化制备合成气项目取得重大新突破,建成投煤量为30吨/天的粉煤加压气化制备合成气中试装置,经过运行考核,该项成果填补了国内空白,工艺指标达到国际领先水平。这是继2000年开发成功具有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化技术之后的又一项煤气化新技术。此外,由中国科学院山西煤化所开发的灰熔聚流化床气化技术,中科院大连化学物理研究所、陕西新兴煤化工科技发展有限公司和洛阳石化工程公司共同完成的甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术开发项目,日前也通过了由国家发改委委托、中国石油和化学工业协会组织的专家技术鉴定。这一重大科技成果的取得,标志着拥有中国自主知识产权的DMTO成套技术在工业开发方面取得了重大突破,中国在甲醇制取低碳烯烃技术领域已取得世界领先地位。
综上所有这些让我们清楚地意识到:用赤峰产老年褐煤制备工业用水煤浆生产甲醇是前无古人的,只有走自己创新的路,用自己创新的工艺路线和知识产权生产甲醇来打破百年教科书的禁区。为此,我们组织了十几个相关的设计院,60余所大专院校及科研院所,300余名国家级的顶尖专家,召开了几十次研讨会论证会,进行了上百次实验,汇集了全国上百项科研单位、设计单位的科研成果,形成了300多万字第一手科研、研讨、论证文件资料;并经反复试验、论证最终形成了赤峰项目独具特色的,具有自主创新、自有知识产权的工艺路线。

泽楷集团与煤科总院、煤化工中心等单位的专家经过分析、探讨,提出了一条“提质改性、配煤制浆、多喷嘴对置气化”的工艺路线。专家们将其归纳为“配合先进选煤工艺,利用热解与化学改性,优化粒度级配,研制专用添加剂,制备高浓度工业用气化水煤浆”这一独具中国特色的创新组合方案。即走一条借鉴先进选煤和煤焦化热解技术的褐煤改性、制造气化用水煤浆技术路线。
该组合工艺的技术核心是将预选的煤经干燥后,在特定温度下加热改性:脱除煤分子结构中部分含氧官能团,改变煤的表面吸附性,可明显改善煤的成浆性。改性后的褐煤除工业用外,也可以作为无烟燃料,将极大改善当地工业、商业和居民燃煤污染环境现状。煤科总院专家根据赤峰煤研磨特性试验研究数据,将开发研制高效、低廉的水煤浆专用添加剂制浆,实施化学改性,同时采用级配等技术,大大提高水煤浆浓度。这种针对煤物理化学性质,采用热改性与化学改性后的褐煤,就可以制备成高浓度的工业气化用水煤浆。
在煤化工项目投资中,煤的气化(包括空分制氧及气体净化)约占工厂总投资的50%以上,要想提高产品的竞争力,必须采用效率高,投资低,易于在国内制造设备的煤气化技术,以大幅降低成本。目前中国已经建设的煤化工项目大多数是引进国外技术,在引进技术的同时又要引进设备,因而投资相对过高,如果实现国产化,预计投资成本可降低40%左右。
我们选中华东理工大学承担国家863项目开发出具有自主知识产权的“新型(多喷嘴对置式)水煤浆气化炉”及相关的气化技术。近年来该项成果在德州化肥厂建设的水煤浆气化装置(压力6.5兆帕,日处理煤750吨)、以及在鲁南化肥厂(兖矿国泰化工)建设的水煤浆气化装置(压力4.0兆帕,日处理煤1150吨)都取得成功,并先后取得40多项专利成果,近30项专利已获授权。共同的追求使我们与华东理工大学达成了战略合作协议。
为从理论与实践上进一步论证自主创新路线的可行性,集团联系了相关的高校、科研与设计单位,在进行了大量的调查研究工作的基础上,2006年5月泽楷集团在京召开了“褐煤水煤浆气化组合创新技术研讨会”。会议邀请了华东理工大学洁净煤技术研究所、国家水煤浆工程技术开发中心、煤炭科学研究总院的专家到会,数十人参加了会议,共同对走自主创新之路进行了深入探讨。

在泽楷赤峰煤化工项目创新技术路线专家论证会上,专家认为:泽楷集团赤峰项目拟采用多喷嘴对置式气化技术成果,建设压力6.5兆帕,日处理煤2500-3000吨的特大型气化炉,将是对国家863项目的产业化成果的积极推广应用,意义重大。此后集团领导在专家论证的基础上,广泛调研征求意见,确定了基本工艺路线方案。在2006年7月集团又召开了赤峰煤化工项目创新技术路线专家论证确定会议,不仅明确了以低阶劣质煤资源为原料,采用改性配煤制浆的全新路线,生产高浓度的水煤浆,而且决定研发多喷嘴对置的国产大型气化炉生产合成气,用国内自主开发的大型甲醇合成塔生产甲醇。
据介绍,自主开发的JW低压甲醇合成技术已有9套装置成功投运,其中陕西渭化和内蒙天野集团均为年产20万吨甲醇,已加工制造或正在加工尚待投产的还有大连大化集团年产30万吨装置。JW低压甲醇合成技术荣获2004年度国家科技发明二等奖,具有开发大型甲醇合成塔的良好基础。专家组在充分分析泽楷大型甲醇合成装置的特殊要求后,提出开发大型甲醇合成塔的具体目标要求:均温、高效、节能、可靠、投资低、易大型化。即均温等压甲醇合成反应,高甲醇合成率,高催化剂装填系数,合成电耗低,副产蒸汽回收热量好,结构简单可靠,投资低,容易大型化。专家们认为这一创新技术与工艺如能成功实施,必将改写中国甲醇工业的历史。
泽楷集团决心充分利用内部资源,合理配置人才、技术、信息、品牌、资金等资源优势,围绕煤化工开展技术攻关,实现研发、试验、工业化分步实施,提高煤炭转化和煤化工技术创新能力;全套采用国内研发的工艺与设备的“中国路线”,走一条自主创新的具有“中国特色”的煤化工发展之路;利用通常只能用于燃烧发电的低阶劣质褐煤,改性提质,制造高质量甲醇,开发生产煤基醇醚清洁液体燃料,为中国新能源发展书写光辉的一页。
(注:本文作者系泽楷集团董事局主席兼总裁,文字略有删改)
前不久,国家发展改革委员会下发了《关于加强煤化工项目建设管理,促进产业健康发展的通知》。作为国家宏观调控的一种手段,这个文件对规范产业非常及时、非常重要。国家发改委在煤化工行业投资热情高涨,产业盲目发展态势初现苗头但又尚未形成时提早介入,有极为重要的积极意义。这表明,国家对产业发展的调控开始前置,由事后纠正前移到事先预防。其中有关煤化工产业发展“需要认真把握的问题和要着力做好的十项工作”所涉及的观点不仅与我们多年的调研结论十分吻合,同时对泽楷集团在煤化工产业的投资发展具有重要的战略指导意义。事关企业的未来命运、国家经济的协调发展、和谐社会的建设完善,每个人都应该认真学习领会、坚决贯彻执行。当前,最重要的是:务必要保持清醒的头脑,警惕重蹈在一些行业曾经出现过以环境为代价、产能过剩的覆辙;务必要坚持从国情出发,以科学发展观为指导,按循环经济的原则,走具有中国特色的可持续发展的煤化工建设之路。
深思远虑 未雨绸缪

投资盲目是企业大忌。3年前泽楷集团在实施投资战略转移时有多种选择,其中就有十几个煤制甲醇的煤化工项目被推荐。对泽楷集团来讲,煤化工是一个完全陌生的领域。为了避免盲目投资,几年来我们聘请国内一流煤化工专家,组建了自己的能源化工专家院;聘请国内一流的经济金融专家,组建了投资顾问团;并与国家水煤浆工程技术开发中心、煤炭科学研究总院煤化工技术研究所、华东理工大学洁净煤技术研究所等10余家科研院所建立信息共享的密切联系;一直花大力气来认识、熟悉、研究精通这个领域,力争从宏观经济政策到微观技术工艺路线都能做到深思远虑、未雨绸缪。
中国石油和天然气短缺、煤炭相对丰富、低价煤储量大。根据中国能源资源这一禀赋特征,国家制定了从国情出发,扬长避短,积极发展煤化工产业,实施石油替代的能源安全战略。这是解决能源与发展矛盾的有效途径,是满足经济社会可持续发展的必然选择。近年来,国家也制定了一些相关的鼓励政策。如国务院在2005年6月7日《国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中提出推进洁净煤技术产业化发展的要求,明确提出要积极开展液化、气化等用煤的资源评价,稳步实施煤炭液化、气化工程,制定规划,完善政策,组织建设示范工程,并给予一定资金支持。2006年2月9日《国家中长期科技发展规划纲要》中国家科技部专门为支持煤化工发展制定了具体方案。其中洁净煤技术和煤炭综合利用等计划将得到科技部重点支持和推广。
但是,在调研中我们也发现,曾经一段时间与石油化工竞争长期处于劣势的煤化工随着国际油价节节攀升在越来越显示出优势、迎来良好机遇的同时发展速度超乎寻常。与国际油价在高位波动的态势息息相关,近一两年各地发展煤化工的热情很高。尤其是在2004年投资体制改革以来,国家不再审批投资项目,全国各地拟上和新上的煤化工项目很多,规模大小不一,几乎是有煤的地方都要上煤化工,出现了一些令人担忧的问题。有的不顾资源、生态、环境等方面的承载能力,竞相布新点、上项目;有的盲目规划,以建设煤化工项目为名圈占煤炭资源;有的工艺技术落后,出现了低水平重复建设现象。这不仅会造成社会资源的严重浪费,势必对中国经济社会持续、健康、稳步发展产生潜在的负面影响;也给我们企业在煤化工行业的投资带来了新的经营风险。如何顺利引导和保持煤化工行业持续健康发展,不仅应引起从政府到整个行业的足够重视;也需要企业采取积极措施提早严密防范。
要想避免盲目、避免风险,首先就要对煤化工行业发展环境、存在的问题宏观上有一个清醒的把握,才能在战略方向上避免失误。为此,我们的调研工作在围绕项目具体实施的一系列微观的同时始终把重点放在煤化工行业宏观发展环境和存在的问题方面,以避免盲目、避免风险。
经过多方面反复考察总结概括,我们认为目前中国煤化工行业发展环境、存在的问题有6个方面需要高度重视,并需要应对可能发生的风险和设计预防措施:
一、甲醇作为石油替代产品的市场竞争力问题。据了解,早在20世纪30年代末,由于石油紧缺,德国就开始研究煤制甲醇技术。到了40年代末、50年代初,随着中东大油田的开采,低成本的石油大量充斥市场,每桶2-10美元。在这种情况下,再搞“煤制甲醇”在经济上就很不合算。直到1973年,中东实行石油禁运,油价被炒高,达到每桶30多美元(相当于现在价格80多美元),这时,大规模的研发又掀起高潮,美、日、德都纷纷投巨资研究,并建设了试验工厂。但是,在这些国家“煤制甲醇”、“煤变油”始终没有真正投入商业运行。主要原因在于日本、德国和其他发达国家或是因为不具备煤炭资源优势,或是因为煤炭市场价格和劳动力成本等过高,发展“ 煤制甲醇”、“煤制油”根本不具备竞争力。2002年,神华集团曾与美国能源部支持的一家研究机构签定协议,开展两国煤炭液化对比经济分析项目。2004年,这一项目告成。结论证明,中国发展煤制油远比美国具有现实性。据分析,在两国建设煤制油工厂,以2000年的美元价格计算,美国需投资35亿美元,而中国只需要投入20亿美元;其次生产成本主要包括原料和劳动力,同样以2000年的价格计算,美国原料煤价格为20.5美元,中国神华集团的原料煤价格是10美元;劳动力人工成本,美国这类工厂的工资支付大约为每人每年10万美元,而中国是10万人民币。这样测算下来,美国煤制油生产成本每桶将超过30美元,而在神华集团不会超过20美元。据专家测算,原油在35-40美元一桶时,煤制甲醇及系列产品如烯烃即有市场竞争力。现在国际油价居高不下,煤制烯烃的优势更为突出。目前的“煤化工热”,是以国际原油价格的居高不下和煤炭价格的相对便宜为前提的。虽然低油价时代一去不复返了,但在多种因素影响下的国际原油价格仍有很大变数,煤炭价格同样变数极大,导致煤制甲醇及系列产品如烯烃等成本过高、供大于求,项目建成了却不得不面对长期亏损的局面。对此现在就要准备好有效的应对防范措施,否则,到那时没有人能为你今天煤化工盲目扩张“埋单”。
二、石油替代产品的国家标准问题。目前由于醇醚催化燃料的国家标准正在制定过程中,尚不规范统一,影响了此类产品的推广应用和市场开发。对此,我们的应对措施是:积极呼吁政府有关部门加紧标准制定 ,同时密切关注标准制定的信息,及时调整工艺技术以保证我们的产品达到国家标准。
三、企业规模问题。由于资金、技术、煤炭资源及管理体制等问题,目前中国煤化工行业所上项目规模较小的多,生产成本过高,污染治理能力弱,在国内市场立足尚有困难,更缺乏国际市场竞争力。要解决企业规模问题,还需要国家出台更强有力的宏观调控政策。同时这也就要求我们根据中国煤资源的品位及分布,按照循环经济的理念和上下游一体化发展思路,优化配置生产要素,选好产业链,统筹规划建设国家级的大型综合性煤化工基地型联合企业,实现规模经济,实现经济社会、生态环境和资源的协调发展。原先赤峰市的甲醇项目总规模100万吨/年,第一期25万吨/年,我们在反复调研二次论证的基础上与地方政府也达成共识,提出规模为年产180万吨的方案,基本上解决了企业规模问题。
四、缺乏国产化的技术和装备。引进国外的技术设备,不仅周期长、代价高昂、成本过高,而且还有不适应国情的问题,导致项目投入产出比过小;我们的对策是全面深入挖掘国内科研技术成果,坚持自主创新。
五、国内水资源缺乏,不能满足煤化工发展的需要;中国煤炭储量丰富的地区又多是水资源短缺的地区,这种煤炭资源与水资源分布相矛盾的情况,制约了中国煤化工装置的规模。因此必须在充分落实合理的水资源后方可考虑煤化工项目的其他问题。
六、生态环境脆弱,环境容量有限,制约了煤化工的发展;中国煤炭丰富地区的生态环境十分脆弱,二氧化硫、二氧化碳等含量普遍超标,再建设大型煤化工项目,必将受到环境容量的限制。应统筹兼顾资源产地经济发展,采取合理利用环境容量与生态环境治理有机结合的方针,在有条件的地区适当加快以石油替代产品为重点的煤化工发展,走煤、电、化一体化道路,扭转少数地区高能耗产品供过于求的局面。
当然,煤化工行业还有其他诸如装置建设规模受到内陆桥梁、隧道等条件限制、煤种的选择和最佳配置等问题。所有这些问题,只要认真面对,心系全局,科学求实,深入研究,精心攻关,就一定能最大限度的避免盲目,规避风险。

进军煤化工行业3年来的实践告诉我们:煤化工的发展必须要按照发改委的《通知》精神,既要积极推进,又要规范发展,注重发展的质量和效益,才能使煤化工产业在能源结构调整和石油替代战略中发挥更大的作用,才能在世界的煤化工行业中树立负责任的大国形象。
时代商机社会责任
追求利润最大化是资本的本性,企业投资不能不讲经济效益,但是也不能不讲社会效益。经济效益与社会效益有时是矛盾的,但从全局、长远和根本角度看,两者又是统一的。我们的投资理念是:作为一个向社会负责任的大企业,在追求最佳经济效益的同时,一定要充分考虑获取最佳的社会效益。现在,时代给了我们进军煤化工行业的商机,毫无疑问,我们应该紧紧抓住。但是项目怎么上,这里确有一个社会责任需要时时处处周密考虑。国家发改委在《关于加强煤化工项目建设管理,促进产业健康发展的通知》中就明确要求:坚持控制产能总量,淘汰落后工艺,合理利用资源,减少环境污染,推动产业发展和技术升级,这里就有一个社会责任问题。
开始我们预选了宁夏、甘肃、四川、山东、赤峰、鄂尔多斯等6个地方的甲醇项目,经过认真研究、比较,在选址和选煤种时除了技术、市场等因素外,最大限度地考虑了当地资源和环境的承载能力问题。特别是在煤资源和水资源的选择和配置上反反复复对比考虑了很长时间。
中国面临着常规能源资源不足、过分依赖煤炭而污染严重、能源利用效率低等问题。中国人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界平均水平的60%、10%和5%。中国每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的10.30%,欧洲的16.8%。因此,煤炭资源就有一个应实行分类优化配置的问题。中国煤炭资源中,优质、低硫和炼焦煤资源相对较少。根据中国煤炭资源现状和目前技术水平,兼顾煤炭工业可持续发展和相关产业对煤炭的需要,尽量做到煤化工用煤不与发电、民用等其他产业相竞争。因此优质和低硫煤炭资源优先用作发电、民用和工业炉窑的燃烧;无烟块煤优先用于化肥工业;中变质煤(包括气煤、肥煤、焦煤、瘦煤)优先用于煤焦化工业;高硫、高灰等劣质煤主要用于以煤气化为龙头的甲醇体系能源化工产业;褐煤灰分高、水分大、碳氢含量低,适用于煤液化工业。按照这一观点,我们把目光集中到赤峰的褐煤上。
中国有丰富的褐煤资源,储量大约为1431亿吨,占中国煤炭总量17%以上,以内蒙古东北部与东北三省相邻地区的褐煤储量为最多,达468.7亿吨。赤峰地区煤炭褐煤资源丰富,储量为14亿吨,可开采80年。褐煤是变质程度最浅的煤种,煤质较低劣。目前世界上对褐煤应用除极少部分生产腐植酸外,绝大部分都用于直接燃烧发电。如何利用赤峰低阶劣质煤炭,生产能源与化工产品不仅是泽楷集团赤峰项目面临的首要问题,也是如何对占国内近1/5低阶煤炭资源除简单燃烧发电外,煤资源充分有效利用的方向探索问题。如果这一探索能取得突破,能寻求到一条转化低阶劣质煤炭,生产清洁能源的新路,企业不仅有可观的经济效益,其社会效益更是巨大。
水资源是煤化工产业发展的重要制约因素,中国水资源远低于世界平均水平。主要煤炭产地人均水资源占有量和单位国土面积水资源保有量仅为全国水平的1/10。大型煤化工项目年用水量通常高达几千万立方米,吨产品耗水在10吨以上,相当于一些地区十几万人口的水资源占有量或100多平方公里国土面积的水资源保有量。一些地区大规模超前规划煤化工项目,一方面有可能形成产能过剩的局面,另一方面会打破本地区脆弱的水资源平衡,直接影响当地经济社会平稳发展和生态环境保护。同时仓促上马尚未实现大规模工业化的煤制油品和烯烃项目,不仅投资风险较大,也给产业健康发展埋下了隐患。
据水利部发布的《2004年中国水资源公报》显示,2004年,全国水资源总量为24130亿立方米,比常年值减少12.9%;全国669座城市中有400余座供水不足,其中严重缺水的有110座。正常年份中国工业年缺水至少60亿立方米,影响工业产值2000亿元。
以呼和浩特、包头、鄂尔多斯为例,这些地区煤化工发展势头非常强劲。随着一批大项目的落地开工,自备电厂的建设速度突飞猛进,对水资源的要求也越来越紧迫。而该地区的水资源量只占全区的9.22%,且大部分已被开发利用。就是这有限的水资源中,农业用水比例高达93.32%。鄂尔多斯市的取水指标是7亿立方米,可置换的工业用水指标为1.3亿立方米。而目前30个投资10亿元以上的项目就急需落实3亿立方米的用水量,水资源的承载已超限。
由于地理、气候等客观原因,中国水资源的分布严重不均,水资源的跨区域调蓄和配置有许多困难。各地大批煤化工项目投产后,所用水的机井将会越打越深,随着用水由行政调控向市场配置的转变,超定额用水将被层层加价,用水费用将会越来越高,而且还可能会面临“水荒”。水资源到时将成为制约煤化工装置高产、高效的瓶颈。
关于水资源我们也有几种选择;赤峰水资源较为丰富,项目附近的老哈河的水量每年大约5.384亿立方米,露天煤矿的疏干水2亿吨,还有4亿立方丰富的地下水,每一项都完全可以保证项目用水。在第一次科研报告中,用水方案是拟打6眼深水井。后来几经比较,我们放弃了地下水方案,选定了露天煤矿的疏干水的方案,就是为了废水利用,不与农用、生活民用争水,同时也为今后控制水资源成本奠定基础。
关于环境保护问题。 煤炭属低效率、高污染的能源, 煤化工是一个高污染、高安全要求的行业,其运行周期长、工艺流程多且复杂,每个环节都会产生各种污染物,虽然可以回收,但无法回收的部分大多有毒有害,稍有不慎还可能造成重大环境安全事故。这些项目大都处在煤炭主产区,环境容量十分有限。 环境问题已成为煤化工产业发展的制约瓶颈。 山西省社科院的一份研究报告指出,如果计算环境污染损失,山西省每年新增GDP基本上都被抵消了。在当前以煤制甲醇为主体的新一轮煤化工能否可持续发展,取决于我们能否在取得经济效益的同时,妥善地处理好煤化工发展中的“三废”排放,确保少损坏环境,达到全社会的和谐发展。
为了解决赤峰煤化工项目的“三废”排放 ,我们请了国内一流专家制定设计了最有效的“三废”排放方案,并在财务预算上加大了保障力度,以保证赤峰项目完全符合国家的环保要求。
公司在筹划赤峰甲醇项目时,除准备将甲醇加工生产高甲基汽油等液体燃料外,还将准备利用甲醇将赤峰地区盛产玉米转化的乙醇加工为高技术含量的甲、乙醇清洁燃料,将内蒙赤峰地区数以十万吨计的牛羊肉类加工下脚料转化为生物柴油,在能源与化工领域走出一条中国式新路,使内蒙古赤峰地区的矿业、工业、农业、畜牧业做到协调与可持续发展。
当然,在众多项目中选定赤峰还有其他因素:如赤峰电力十分充足;赤峰市宝山区土地资源丰富,地广人少,尤其有许多土地、荒地可以提供充足的项目用;产品销售半径内市场巨大,距赤峰500公里半径内有包括内蒙、河北、辽宁、吉林、北京、天津六省市,其中北京、天津、沈阳、长春、石家庄、大连、呼市等大城市都在最佳运输半径内;超大超重的煤化工装置运输基本不受桥梁、隧道的限制;赤峰市、宝山区两级政府的大力支持等等。
总之,我们泽楷人为赤峰市甲醇项目考虑得多,做得更多,集团相关工作人员顶烈日、冒严寒、带病爬山进矿区,深入实际考察调研共12次,150人次,与赤峰政府及有关部门先后举行过近40次各种工作会议及协调会议;为了取得真实的煤炭数据指标送煤炭到煤研院化验,项目组的专家三九寒天,亲自去煤矿运回几百公斤样品煤;为了摸清大型设备运输道路的承载能力,掌握第一手材料,多次乘车亲自探路;为提高工作效率,我们经常是晚上乘一夜车,白天一下车照常工作,甚至夜以继日,没有节假日休息,没有怨言。因为大家秉承着一个理念:要统筹考虑国家的能源安全、粮食安全、环境安全,要做就要为时代、为社会做一个煤化工的精品工程。
科学求实勇于创新
泽楷集团决定按照“坚持充分利用赤峰褐煤资源、坚持采用领先技术、坚持自主创新、坚持主要设备国产化”的“四项原则”上马赤峰项目并非一帆风顺。此前集团能源化工专家院在调研基础上,曾提出采用国外某大公司粉煤气化工艺技术及设备,利用褐煤气化、生产合成气制甲醇的方案。但在项目实施的推进中,遇到煤炭成浆和气化等一些较难以克服的技术工艺障碍。
首先,国内外至今尚没有大规模褐煤粉煤气化、生产化学品装置成功投产的先例可供借鉴,一些工艺技术与设备问题尚待解决。其次,高额的专利使用费用、较长的设备制造与运输周期、要求极高的人员培训等工作都非一般企业所能承受。基于以上考虑,探讨、论证集团能源化工专家组提出的利用国内自主开发的煤转化工艺技术,探索走一条改造低阶煤、配制高浓度水煤浆、研发大型国产气化炉、用中国创新工艺生产合成气制造甲醇的全新工艺路线。

本着科学求实的态度,集团委托国家煤炭质量检验中心对赤峰褐煤进行了深入全面的分析研究。煤质的分析表明:赤峰褐煤发热量中等,挥发分很高,硫分中等,灰熔点低,内水极高,可磨性较差,属较难制浆煤种。进一步的研究结果表明:送检的两个煤样在优化级配和化学添加剂的条件下,最高定粘成浆浓度仅分别为56.2%和56.7%,可以判定采用国内常规制浆工艺很难直接制成气化用高浓度的水煤浆产品。检索资料也表明目前国内外尚无利用褐煤大规模制备高浓度水煤浆,用于工业生产合成气的先例。
水煤浆,是用65%-70%的煤粉、29%-34%的水及1%左右的微量化学添加剂制备而成,是在“石油危机”背景下产生的“以煤代油”的煤基流体燃料。它能像油一样泵送、雾化燃烧,其燃烧技术既保持了煤炭原有的物理特性,又吸收了燃油锅炉的特点,系统自动化程度高,具有节能、环保、运行可靠等优点。1973年瑞典率先开展水煤浆的研究,美国、前苏联、日本等国随后跟进,经过近30年的发展,水煤浆技术逐渐成熟,成为一些国家替代石油的新型燃料能源。 作为煤炭生产大国,中国是世界上较早开发水煤浆项目的国家,经过科技工作者不懈的努力,用优质煤作水煤浆及水煤浆锅炉已在北京、青岛、沈阳等城市投入使用。经环保检测中心测试,水煤浆锅炉的燃烧率由原煤的60%提升到98%以上,炉渣中的含碳量则由13.7%降为0.59%,平均热效率由中小型燃煤锅炉60%左右提高到83%以上,节能、烟色、含硫量等均优于国家标准。加上水煤浆罐装运输、储存,占地面积小,避免了散煤运输、堆放中的损失和环境污染,燃烧后的废渣也大幅度减少。运行费用虽高于煤炭,但远低于柴油、重油和天然气,是符合环保要求的清洁燃料。但老年褐煤制水煤浆却无先例。
另外,水煤浆气化也存在效率较低、氧耗高、对煤质要求高、耐火砖寿命短等问题。主要因为水煤浆中近40%的水会吸收大量的热,使气化反应的热平衡很难维持,这就需要耐火砖内衬。水煤浆气化技术与耐火砖内衬是互为依存的一对,没有好的耐火砖内衬,水煤浆气化的效果就会很差。但是,用了耐火砖就像套上了紧箍咒,有它的负面影响。为了维持耐火砖的一定寿命,炉内的操作温度受限制,不得高过1400℃。煤浆浓度对煤的成浆性要求较高;对煤中的灰含量和灰熔点也会有要求等等,这些要求造成适用煤的范围变窄。因为水煤浆进料的核心问题在于其中的可燃物太少,热值太低。其根本性问题是要提高煤浆的可燃物含量。采用高热值低灰的洗精煤(如鲁南化肥厂)和石油焦(如金陵石化)的办法是一种途径;也可以在液体上想些办法,如搞些掺油类的水油煤浆,意图在于提高煤浆的热值。一旦煤浆的热值提高到与煤相差无几时,气化炉内也可采用水冷膜壁,免去了耐火砖的困扰,比氧耗、比煤耗都会下降,煤种的适应范围也可扩大。但这又违背了我们开发赤峰褐煤的初衷,必须另辟蹊径。
长期以来,中国煤气化技术总体水平,一直都很落后,与世界先进技术比差距还很大。中国自20世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术,包括固定床的鲁奇气化、BGL气化,流化床的U-gas气化,气流床的德士古水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP粉煤气化等,目前世界上所有类型的煤气化技术在中国几乎都有应用,世界上也只有中国使用如此众多的煤气化技术。据不完全统计,中国引进的煤气化装置每天消耗煤量约58000吨,据此估算引进技术的专利实施许可费高达2亿多美元,这还不包括昂贵的专有设备费和现场技术服务费等。而且引进的煤气化技术并不都是完善的技术,例如投资数亿元建于上海的世界上惟一具有工业规模的U-gas气化装置,已于2003年被淘汰停产。
但国外这些技术共同点是原料煤要求严格。鲁奇炉以弱粘结块煤为原料,冷煤气效率最高,净化系统复杂(焦油处理);德士古气化炉需以低灰、低灰熔点煤为原料,高温操作,虽气化强度和气体品质较高,但氧耗高、设备投资高。还有就是引进煤气化技术因其投资大,一般企业难以承受。要普及应用于中国中小化肥企业,具有较大难度。有人说,发展煤气化,自主创新是必要的,但适度引进国际先进技术既节约研发资金和时间,也可以很快达到国际先进水平。但是,由于能源在经济发展中的特殊地位,特别是中国富煤少油缺气的资源特点和中国煤的高灰含量、高灰熔点的特征,使我们必须发展适应这些特点的高效清洁和经济的气化技术。

据专家估计,中国到“十一五”末期,化工气化用煤规模约1亿吨/年,煤气化技术改造的费用达2000亿元。历史重担在肩,我们的眼睛不能只盯住国外技术和设备,要吸取过去的历史经验及教训,真正先进的技术是引进不来的,一定要走自主创新的新路,“中国特色”往往就是这样逼出来的。
其实,在煤化工技术方面,中国有些技术还走在了世界前列。例如,由华东理工大学与兖矿集团兖矿鲁南化肥厂和中国天辰化学工程公司共同承担的“十五”国家重点科技攻关课题——粉煤加压气化制备合成气项目取得重大新突破,建成投煤量为30吨/天的粉煤加压气化制备合成气中试装置,经过运行考核,该项成果填补了国内空白,工艺指标达到国际领先水平。这是继2000年开发成功具有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化技术之后的又一项煤气化新技术。此外,由中国科学院山西煤化所开发的灰熔聚流化床气化技术,中科院大连化学物理研究所、陕西新兴煤化工科技发展有限公司和洛阳石化工程公司共同完成的甲醇制取低碳烯烃(DMTO)技术开发项目,日前也通过了由国家发改委委托、中国石油和化学工业协会组织的专家技术鉴定。这一重大科技成果的取得,标志着拥有中国自主知识产权的DMTO成套技术在工业开发方面取得了重大突破,中国在甲醇制取低碳烯烃技术领域已取得世界领先地位。
综上所有这些让我们清楚地意识到:用赤峰产老年褐煤制备工业用水煤浆生产甲醇是前无古人的,只有走自己创新的路,用自己创新的工艺路线和知识产权生产甲醇来打破百年教科书的禁区。为此,我们组织了十几个相关的设计院,60余所大专院校及科研院所,300余名国家级的顶尖专家,召开了几十次研讨会论证会,进行了上百次实验,汇集了全国上百项科研单位、设计单位的科研成果,形成了300多万字第一手科研、研讨、论证文件资料;并经反复试验、论证最终形成了赤峰项目独具特色的,具有自主创新、自有知识产权的工艺路线。

泽楷集团与煤科总院、煤化工中心等单位的专家经过分析、探讨,提出了一条“提质改性、配煤制浆、多喷嘴对置气化”的工艺路线。专家们将其归纳为“配合先进选煤工艺,利用热解与化学改性,优化粒度级配,研制专用添加剂,制备高浓度工业用气化水煤浆”这一独具中国特色的创新组合方案。即走一条借鉴先进选煤和煤焦化热解技术的褐煤改性、制造气化用水煤浆技术路线。
该组合工艺的技术核心是将预选的煤经干燥后,在特定温度下加热改性:脱除煤分子结构中部分含氧官能团,改变煤的表面吸附性,可明显改善煤的成浆性。改性后的褐煤除工业用外,也可以作为无烟燃料,将极大改善当地工业、商业和居民燃煤污染环境现状。煤科总院专家根据赤峰煤研磨特性试验研究数据,将开发研制高效、低廉的水煤浆专用添加剂制浆,实施化学改性,同时采用级配等技术,大大提高水煤浆浓度。这种针对煤物理化学性质,采用热改性与化学改性后的褐煤,就可以制备成高浓度的工业气化用水煤浆。
在煤化工项目投资中,煤的气化(包括空分制氧及气体净化)约占工厂总投资的50%以上,要想提高产品的竞争力,必须采用效率高,投资低,易于在国内制造设备的煤气化技术,以大幅降低成本。目前中国已经建设的煤化工项目大多数是引进国外技术,在引进技术的同时又要引进设备,因而投资相对过高,如果实现国产化,预计投资成本可降低40%左右。
我们选中华东理工大学承担国家863项目开发出具有自主知识产权的“新型(多喷嘴对置式)水煤浆气化炉”及相关的气化技术。近年来该项成果在德州化肥厂建设的水煤浆气化装置(压力6.5兆帕,日处理煤750吨)、以及在鲁南化肥厂(兖矿国泰化工)建设的水煤浆气化装置(压力4.0兆帕,日处理煤1150吨)都取得成功,并先后取得40多项专利成果,近30项专利已获授权。共同的追求使我们与华东理工大学达成了战略合作协议。
为从理论与实践上进一步论证自主创新路线的可行性,集团联系了相关的高校、科研与设计单位,在进行了大量的调查研究工作的基础上,2006年5月泽楷集团在京召开了“褐煤水煤浆气化组合创新技术研讨会”。会议邀请了华东理工大学洁净煤技术研究所、国家水煤浆工程技术开发中心、煤炭科学研究总院的专家到会,数十人参加了会议,共同对走自主创新之路进行了深入探讨。

在泽楷赤峰煤化工项目创新技术路线专家论证会上,专家认为:泽楷集团赤峰项目拟采用多喷嘴对置式气化技术成果,建设压力6.5兆帕,日处理煤2500-3000吨的特大型气化炉,将是对国家863项目的产业化成果的积极推广应用,意义重大。此后集团领导在专家论证的基础上,广泛调研征求意见,确定了基本工艺路线方案。在2006年7月集团又召开了赤峰煤化工项目创新技术路线专家论证确定会议,不仅明确了以低阶劣质煤资源为原料,采用改性配煤制浆的全新路线,生产高浓度的水煤浆,而且决定研发多喷嘴对置的国产大型气化炉生产合成气,用国内自主开发的大型甲醇合成塔生产甲醇。
据介绍,自主开发的JW低压甲醇合成技术已有9套装置成功投运,其中陕西渭化和内蒙天野集团均为年产20万吨甲醇,已加工制造或正在加工尚待投产的还有大连大化集团年产30万吨装置。JW低压甲醇合成技术荣获2004年度国家科技发明二等奖,具有开发大型甲醇合成塔的良好基础。专家组在充分分析泽楷大型甲醇合成装置的特殊要求后,提出开发大型甲醇合成塔的具体目标要求:均温、高效、节能、可靠、投资低、易大型化。即均温等压甲醇合成反应,高甲醇合成率,高催化剂装填系数,合成电耗低,副产蒸汽回收热量好,结构简单可靠,投资低,容易大型化。专家们认为这一创新技术与工艺如能成功实施,必将改写中国甲醇工业的历史。
泽楷集团决心充分利用内部资源,合理配置人才、技术、信息、品牌、资金等资源优势,围绕煤化工开展技术攻关,实现研发、试验、工业化分步实施,提高煤炭转化和煤化工技术创新能力;全套采用国内研发的工艺与设备的“中国路线”,走一条自主创新的具有“中国特色”的煤化工发展之路;利用通常只能用于燃烧发电的低阶劣质褐煤,改性提质,制造高质量甲醇,开发生产煤基醇醚清洁液体燃料,为中国新能源发展书写光辉的一页。
(注:本文作者系泽楷集团董事局主席兼总裁,文字略有删改)