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《中國煤化工》
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“榆林版”煤制油的前世今生
作者: | 來源:國家石油和化工網(wǎng) | 時間:2012-11-21

    “這項技術看似傳統(tǒng)簡單,但可貴之處在于將焦化、荒煤氣制氫與煤焦油加氫3種技術進行了對接,使整個裝置形成了閉路循環(huán),最大限度地利用了煤,是一項具有中國特色的煤制油技術!敝袊こ淘涸菏亢揽到o予陜西榆林天元化工自主研發(fā)的高新技術以高度評價。

    1噸煤經(jīng)過了奇妙的旅程,通過無數(shù)根大大小小的管道,退去如磐石般堅硬的黑色外殼,流淌出晶瑩如水的油。煤制油凝結了幾代煤化工開拓者的心血,成就了煤炭產業(yè)的華麗轉身。

    眼前的這一瓶油有一個讓人備感親切的名字:“榆林版”煤制油;臎鲐汃さ狞S土高原是她的家,如今的她已經(jīng)由名不見經(jīng)傳的“土姑娘”出落為光彩奪目的煤化工領域新星。

  國企的資金、管理優(yōu)勢結合民企的技術支撐開啟了煤制油的新征程

    陜西榆林地區(qū)不僅有豐富的煤炭資源,當?shù)仄髽I(yè)還根據(jù)煤種特點,研發(fā)出了獨具特色的中溫煤干餾(蘭炭)生產技術,即在600℃到850℃條件下,通過干餾,脫去煤中揮發(fā)分,生產出活性好、發(fā)熱量高達6000大卡/千克(1000大卡等于4.18兆焦)的蘭炭。本世紀初,僅神木地區(qū)300多家小型蘭炭企業(yè)的產能就超過2500萬噸/年。

    然而,蘭炭的大規(guī)模生產也帶來了環(huán)境問題,數(shù)億立方米熱值低、難以回收利用的荒煤氣被釋放到大氣中;由于缺乏先進實用技術,煉焦過程中產生的煤焦油有的被賤賣,有的連同荒煤氣一道被“點天燈”,造成了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。

    “門外黑風家點燈,十步之內看不清,出門百步嗆死人”,很長一段時間,整個榆林北部地區(qū)籠罩在一股黑煙下。煉焦企業(yè)方圓百里都充滿了刺鼻的煤焦油味,老百姓苦不堪言,這一狀況引起了陜西省和榆林市政府的關注,他們四處尋找綜合利用煤焦油和荒煤氣的成熟技術。

    2005年,在陜西西安舉行的第九屆“西洽會”上,懷揣煤焦油加氫專利技術的東北某化工企業(yè)管理人員王守峰與榆林市一拍即合,總投資10億元的錦界天元化工公司(以下簡稱天元化工)60萬噸/年煤干餾、25萬噸/年中溫煤焦油加氫項目迅速開工建設,并在當年運行投產。

    然而,誰也沒有料到,厄運會突然降臨到這家剛起步的民營企業(yè)頭上。2008年5月,投產僅45天的天元化工25萬噸/年中溫煤焦油加氫裝置突然開裂起火,迫使所有裝置全面停產,加上資金鏈的斷裂,企業(yè)瀕臨破產。

    正當天元化工舉步維艱之際,陜西煤業(yè)化工集團神木煤化工產業(yè)公司向他們伸出了援手。作為股東,陜西煤業(yè)化工集團在為天元化工投入近16.19億元的同時,還針對陜北地區(qū)富煤缺水、生態(tài)脆弱的資源賦存特點,實施了“以煤分質利用和煤電鹽一體化為主線,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,實現(xiàn)煤炭就地高效轉化和資源綜合利用”的煤炭就地轉化方略,并竭力為天元化工解決原料、運輸、項目、人才等方面的困難。

    “煤化工的發(fā)展往往受困于原料煤的供應,在這一點上陜西煤業(yè)化工集團成為我們堅強有力的后盾,讓所屬煤礦與我們簽訂了合同,保證企業(yè)70%的原料煤供應。”天元化工的主管單位——神木煤化工產業(yè)公司董事長任沛建說。

    就這樣,國企的資金、管理優(yōu)勢結合民企的技術支撐讓天元化工很快走出困境。

    2010年4月,經(jīng)全面升級改造的天元化工135萬噸/年蘭炭、50萬噸/年煤焦油加氫裝置一次投料成功并生產出優(yōu)質燃料油,當年即實現(xiàn)銷售收入12.9億元、利潤8655萬元。

    2011年,天元化工生產油品28.76萬噸、瀝青焦7.49萬噸、碳品93.07萬噸、硫黃1790噸,實現(xiàn)銷售收入32.20億元。與此同時,天元化工通過向相關企業(yè)輸出“塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質化燃料油工藝技術”,實現(xiàn)利潤5.79億元,成為陜西煤業(yè)化工集團化工板塊的盈利狀元。

    今年上半年,在石油化工行業(yè)經(jīng)濟效益普遍下滑的情況下,天元化工主要經(jīng)濟指標逆市飄紅,銷售收入和利潤同比分別激增24.81%和101.43%。

    噸油品耗水量不足6立方米,僅相當于新型煤化工項目耗水量的一半,在制取油的過程中同時收獲了蘭炭、粉焦、瀝青焦、硫黃等產品

    “據(jù)了解,神華集團的煤制油項目是4噸煤產1噸油,而“榆林版”煤制油產1噸油需16噸煤,效益何在?”記者的提問讓神木煤化工產業(yè)公司規(guī)劃部主任工程師趙社庫一愣。

    但他很快解釋:“工藝不同,優(yōu)勢不同。我們在生產油的過程中還生產別的東西,我們煤制油的附加值高!

    接著,他為記者完整描繪了“榆林版”煤制油的生產過程。

    “先將煤炭洗選加工分為塊煤、粉煤、煤泥和煤矸石,將塊煤利用直立爐煤干餾工藝生產出蘭炭、煤氣和煤焦油,同時產出干餾煤氣用以制取氫氣,再將自產的煤焦油作為原料,經(jīng)加氫技術與環(huán)保技術相結合,生產出油!壁w社庫說。

    而直徑小于6毫米的粉煤則會被煉成粉焦,其產出的煤焦油也能制成油,但其經(jīng)歷的環(huán)節(jié)將更為復雜,必須通過固體熱載體的核心裝置,完成一次性加氫。目前這項技術還處于示范階段,預計“十二五”末實現(xiàn)達產。

    “粉煤制油項目一旦成功將會產生巨大的經(jīng)濟效益,目前我們蘭炭生產面臨的最大瓶頸就是塊煤少、末煤多,末煤本身要比塊煤便宜得多,有著明顯的成本優(yōu)勢,所以前景非常廣闊!壁w社庫說。

    此外,在整個煤制油的過程中,煤矸石混合煤泥、煤氣可以用來發(fā)電、供暖,所產生的電可以用來制造電石,供應不遠處的陜西煤業(yè)化工集團北元煤化工公司生產PVC(聚氯乙烯)產品;電廠產生的煤渣可以用來生產水泥和粉煤灰渣磚;干餾煤氣經(jīng)過脫氨脫水后進行轉化制氨;所有廢水經(jīng)氨回收、硫回收和焚燒處理后循環(huán)利用,并生產液氨、硫黃和蒸汽,真正做到了“吃干榨凈”,變廢為寶。

    “現(xiàn)代的蘭炭生產工藝和傳統(tǒng)的煉焦工藝不同,傳統(tǒng)的煉焦工藝在裝煤和出焦的時候必須打開兩側爐門,產生的污染占整個焦化生產污染總量的70%以上,空氣污染比較嚴重,這就是為什么焦化廠都有一股刺鼻怪味的原因。而我們所有的蘭炭爐都是直立炭化爐,實現(xiàn)了連續(xù)裝煤連續(xù)出焦,整個環(huán)節(jié)都是全封閉的,大大減少了空氣污染。”趙社庫說。

    這樣算下來,在制取油的過程中,神木煤化工產業(yè)公司還收獲了蘭炭、粉焦、瀝青焦、硫黃等產品,實現(xiàn)了煤的產值、利益最大化。

    “天元化工的成功不僅因為其創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益,更因為它改變了煤干餾這一傳統(tǒng)工藝的命運,使過去的‘兩高一資’行業(yè)成為節(jié)能減排和資源綜合利用的典范。”任沛建說。

    煤焦油本是煤炭煉焦時的一種液態(tài)副產品,過去都被白白排放扔掉,如今經(jīng)過處理后竟然成了頗受市場歡迎的燃料油,大大提升了煤焦油的經(jīng)濟價值。從廢物到寶貝,從花錢回收治理到實現(xiàn)規(guī)模效益,所有的這一切都源于先進的科技作支撐。

    據(jù)了解,天元化工的“塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質化燃料油工藝技術”其本質是煤分質利用。即煤先經(jīng)中低溫干餾,抽取其中的焦油、揮發(fā)分等輕質組分,獲得熱值較高的清潔燃料和化工原料蘭炭。同時,從蘭炭尾氣中提取氫氣,與煤焦油進行催化加氫裂解,生產出清潔燃料油和液化氣等高附加值產品。

    由于整個過程并未破壞煤的分子結構,加之煤干餾和煤焦油加氫過程耗水量極少,水重復利用率高,該工藝技術具有項目投資少、見效快、能耗低、排放少、對環(huán)境影響小等特點,具有廣闊的應用與發(fā)展前景。

 “這項技術看似傳統(tǒng)簡單,但可貴之處在于將焦化、荒煤氣制氫與煤焦油加氫3種技術進行了對接,使整個裝置形成了閉路循環(huán),最大限度地利用了煤,是一項具有中國特色的煤制油技術!敝袊こ淘涸菏亢揽到o予陜西榆林天元化工自主研發(fā)的高新技術以高度評價。

  陜西延長石油集團總經(jīng)理張積耀指出,無論是傳統(tǒng)煤化工還是新型煤化工,合成氣中都存在“碳多氫少”的問題。為了實現(xiàn)這一平衡,煤化工企業(yè)不得不用超過四分之一的煤生產氫氣。天元化工通過從此前浪費掉的荒煤氣中提取氫氣,沒有為制氫單獨消耗煤炭,二氧化碳排放量因此減少。

  目前,無論是傳統(tǒng)的煤制甲醇、煤制合成氨還是新型的煤制油、煤制天然氣項目,噸產品耗水均在10立方米以上,導致一個上規(guī)模的項目,年耗水量高達上千萬立方米。而“榆林版”煤制油的噸油品耗水量不足6立方米,僅相當于新型煤化工項目耗水量的一半,達到了國家關于煤化工企業(yè)節(jié)能降耗的要求。

  煤化工產品市場飽和,不是一天兩天了,在激烈競爭中,誰有技術成本優(yōu)勢、產業(yè)鏈最優(yōu),誰才能立足

    借鑒天元化工的成功例子,陜西煤業(yè)化工集團將目光瞄準了神木縣其他生產蘭炭的民營企業(yè)。

  近年來,神木煤化工產業(yè)公司先后整合、控股了富油公司等十幾家地方企業(yè)。其中,除了(上海)勝幫公司提供設計支持,電化公司發(fā)展電力、供暖和電石外,其他企業(yè)均生產蘭炭,目前整個公司的蘭炭產能達到了500萬噸/年。

 “大型國有企業(yè)對民營企業(yè)的資源整合讓神木地區(qū)的蘭炭生產實現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置和產品的規(guī)模效益。同樣是養(yǎng)雞,過去是放在野地里散養(yǎng),現(xiàn)在是放在養(yǎng)雞場里養(yǎng),效果截然不同!鄙衲久夯ど衲灸茉垂靖笨偨(jīng)理辛文輝說。目前該公司的蘭炭產能已經(jīng)達到了260萬噸/年,是全國最大的蘭炭生產企業(yè)。

 “目前,神木煤化工產業(yè)公司基層的每一個公司,從原料到產品,都是一個小循環(huán)。神木煤化工產業(yè)公司是一個中循環(huán)。整個陜西煤業(yè)化工集團是一個大循環(huán)!壁w社庫說,“也就是說神木煤化工產業(yè)公司旗下的所有蘭炭企業(yè)所產的煤焦油,都將被集中在一起提煉油,所有煤矸石也被集中起來統(tǒng)一發(fā)電、造電石,然后供給北元煤化工公司生產PVC產品!

  除了每年可以生產500萬噸蘭炭和60萬噸煤制油外,神木煤化工產業(yè)公司每年還可生產70萬噸電石。據(jù)了解,目前北元煤化工公司已經(jīng)憑借100萬噸/年的生產規(guī)模成為全國最大的聚氯乙烯生產企業(yè),作為最大的電石原料供貨商——神木煤化工產業(yè)公司功不可沒。

    依靠“煤、焦、電、電石、PVC、水泥、PVC下游產品”一體化循環(huán)生產模式,陜西煤業(yè)化工集團于2011年與中國碳基金簽訂了碳減排量買賣協(xié)議,建設清潔發(fā)展機制(CDM)項目,每年可獲收益6000萬元。

   “目前,神木煤化工產業(yè)公司在全國蘭炭生產領域是鏈條最長、產品最多的企業(yè)。但從另一個角度來看,產業(yè)鏈越長,受制約的因素就越多,風險也就越大。”趙社庫說。

    今年初以來,焦炭市場價格普遍走低,甚至出現(xiàn)了焦煤與焦炭價格倒掛的情形,焦炭企業(yè)難逃虧損的命運,一些焦爐煤氣制甲醇企業(yè)因為無法承受上游的壓力,紛紛產。這對500萬噸/年蘭炭的神木煤化工產業(yè)公司來說意味著什么?蘭炭的不景氣會不會影響煤制油的生產?

   “危機面前,神木煤化工產業(yè)公司產業(yè)鏈的優(yōu)勢立刻凸顯出來。我們煤制油的利潤比較高,所以可以用油的利潤來補蘭炭的虧損,別人蘭炭賣900元/噸,我們賣850元/噸。雖然現(xiàn)在電石行業(yè)也存在飽和的現(xiàn)象,但是我們有自己的電廠,上網(wǎng)電價是0.5元/千瓦時,我們的電廠電價是0.3元/千瓦時。按1噸電石耗費3300千瓦時電來算,每噸電石可以節(jié)約成本660元,總的來說我們是盈利的!壁w社庫說。

  對于目前煤化工產品市場普遍存在飽和問題的現(xiàn)狀,趙社庫有自己的理解。

  趙社庫認為,煤化工產品市場飽和,不是一天兩天了,煤制甲醇等項目的開工率都不足,為什么有的企業(yè)虧損,有的企業(yè)可以收獲高額利潤,在激烈競爭中,誰有技術成本優(yōu)勢、產業(yè)鏈最優(yōu),誰才能立足,才可能有話語權,才能把市場攪活。

  積極實施“走出去”戰(zhàn)略,創(chuàng)新合作模式和盈利模式,應對市場變化

  近年來,神木煤化工產業(yè)公司煤制油示范裝置產生的良好效益引發(fā)了煤焦油加氫項目的投資熱潮。目前,僅榆林地區(qū)建設和規(guī)劃的中溫煤焦油加氫項目就有四個,煤焦油加氫設計總產能達730萬噸/年,加上內蒙古、新疆等地規(guī)劃和建設的煤焦油加氫項目,2015年,全國的中溫煤焦油加氫總產能可能超過1700萬噸/年,屆時將新增蘭炭產能1.7億噸/年,消耗塊煤近3億噸/年。如此巨大的規(guī)模很可能造成不良后果。

  據(jù)天元化工董事長毛世強分析,首先煤中溫干餾所需的塊煤貨緊價揚,增加煤焦油加氫企業(yè)成本;其次,因所建項目大多在西部偏遠地區(qū),交通運輸不便,而國內成品油管道運輸又高度壟斷,會增加企業(yè)產品的運輸風險;再其次,一旦國際油價下行,或成品油需求放緩或萎縮,很可能引發(fā)價格戰(zhàn)和惡性競爭,導致企業(yè)盈利能力降低。

  “為了避免企業(yè)遭遇上述困境,我們未雨綢繆,做了詳細規(guī)劃和安排!比闻娼ㄕf。

  一是積極實施“走出去”戰(zhàn)略,投資407.5億元擴大規(guī)模,建成陜西榆林、內蒙古、新疆三個煤焦油加氫產業(yè)化基地,牢牢掌握煤焦油加氫市場話語權。其中,新疆哈密循環(huán)經(jīng)濟產業(yè)園規(guī)劃生產原煤1000萬噸/年,一期建成120萬噸/年油品、10萬噸/年酚及精細化工產品生產能力。二期將利用流態(tài)化技術,建設粉煤流態(tài)化干餾提質—中溫煤焦油輕質化—剩余煤氣發(fā)電等煤、焦、電、化一體化示范基地,擺脫對塊煤的依賴和蘭炭、粉焦的運銷制約,提高企業(yè)盈利與抗風險能力。

  二是創(chuàng)新合作模式,以技術和人才換取煤炭資源,化解原料煤供應風險。

  “近年來,神木煤化工產業(yè)公司不但自主研發(fā)出了先進的煤制油制取工藝,還培養(yǎng)和鍛煉了一批高素質的技術人才、管理人才和熟練技術工人。今后,該公司將成立集產學研于一體的煤化工設計院,采取直接投資、技術入股、人才培養(yǎng)與輸出等方式,與其他投資者尤其是那些擁有煤炭資源的投資者展開合作,實現(xiàn)共贏!壁w社庫說。

  三是創(chuàng)新盈利模式,打造多個利潤增長極。一方面,繼續(xù)做好煤干餾、煤焦油加氫這一核心業(yè)務并確保其持續(xù)盈利。同時,向上延伸,搞煤炭開采與銷售;向下延伸,通過煤焦油提酚、瀝青焦制特碳、輕質化2號油加氫制取高標號汽油或脫氫制取“三苯”、尾油生產基礎潤滑油及微晶蠟、1號油加工成軍用航空燃料等途徑,不斷開發(fā)新產品,提高附加值。另一方面,適時組建企業(yè)物流公司,降低物流風險,開展對外服務,打造物流盈利板塊。

  “目前,我們‘十二五’規(guī)劃建設的清水工業(yè)園區(qū)大型煤炭分質高效轉化示范項目等正在穩(wěn)步推進,預計到2015年,公司將形成550萬噸/年蘭炭、1100萬噸/年粉焦、612萬噸/年煤焦油、530萬噸/年燃料油、80萬噸/年電石、17億立方米/年天然氣、16萬噸/年石油焦、2萬噸/年液化氣以及90萬噸/年其他化工產品和52.5萬千瓦時/年煤氣(劣質煤)發(fā)電的生產能力,實現(xiàn)銷售收入500多億元!比闻娼ㄕf。

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