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芳烴正成为沸騰的煤化工產業中又一個龐大的資金池.中國的煤制芳烴大化工距離成型還有多遠?

今年初,世界首套萬噸級甲醇制芳烴工業試驗裝置在華電煤業陜西榆林煤化工基地試車成功后,拜訪清華大學化學工程系教授魏飛的企業絡繹不絕.作为項目的參與者,魏飛感受到了業界對于煤化工的熱情.

“這幾年煤化工火熱,大家都在尋找項目,煤制芳烴是新生事物,雖然剛剛完成中試,離大型工業化還有一段距離,但前來問詢、感興趣的企業非常多

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.”魏飛興奮地說.

在過去幾年間,中國掀起了新型煤化工項目的建設熱潮,一批企業从中斬獲路條,既包括傳統的石油化工企業、也有新的進入者,其中以煤制烯烴和煤制氣最為主流.


如何撰寫煤化工本科論文
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以煤制烯烴為例,神華包頭煤制烯烴項目已投產兩年多的時間,為后來者積累一定經驗,并催生了煤制烯烴的升級示范項目.正是看中了神華取得的成功和可觀的利潤,煤制烯烴項目吸引了很多企業的投資興趣.伴隨著一個個巨型項目的落定,這些在世界范圍內尚屬空白的大型裝置也帶來新的問題.

德勤去年發布報告稱,預計到“十二五”末,中國烯烴年產能至少可達5600萬噸.一些新建MTO(甲醇制烯烴)項目存在不確定性,有可能進一步推高烯烴產能規模.考虑到新建產能的規模和需求增長放緩的壓力,未來幾年烯烴行業可能出現產能過剩.

這樣的預言在業界也得到了證實,一位不愿具名的業內專家對《能源》雜志記者稱,從目前在建的烯烴項目看,總產能超過我國烯烴的消費量,烯烴過剩已成必然.

如果烯烴產品的供需關系出現變化,動輒上百億投資的煤制烯烴項目魅力就大打折扣.意識到此種情況的投資者們,開始尋找新的機會.那么,煤化工發展進程中還有哪些機會等待被開啟?

后起之秀

煤制芳烴,不失為一條新的嘗試路徑.

據介紹,我國高質量芳烴產品的生產主要來自石油技術路線,由乙烯裂解生產芳烴產品.隨著對芳烴需求的日益增長,作为芳烴生產原料的石油資源,面臨著越來越嚴重的短缺局面,已成为制約我國芳烴發展的主要瓶頸之一.

芳烴為大宗基礎有機化工原料,目前我國年消費量超過2000萬噸.是化纖、工程塑料及高性能塑料等的關鍵原料,廣泛用于服裝面料、航空航天、交通運輸、裝飾裝修,電器產品、移動通訊等.

目前芳烴97%以上來源依賴于石油原料,由于受到產能影響,多年来對外依存都接近總需求量的50%.芳烴產品中產能最大、與國民經濟密切相關的對二甲苯,2012年的產量是773萬噸,表觀消費量1382萬噸,自給率55.9%.

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在上述業內人士看来,煤制芳烴技術將是繼煤制烯烴、煤制天然氣、煤制油等新型煤化工項目之后的第四大新型化工技術,在未來幾年成为新型煤化工行業的后起之秀.

“頁巖氣大規模開發,已經將石油化工領域‘三烯三苯’格局打破,將頁巖氣作为原料生產烯烴,產品大部分是乙烯,丙烯很少,幾乎沒有芳烴.造成了國際上芳烴價格的上漲.未來十年內芳烴還會處于緊缺狀態,5-6年內價格還會上漲.”魏飛介紹說.

而企業對于煤制芳烴的興趣主要來自于未來可期的利潤.

据悉,華電陜西榆林煤化工基地年內全面啟動,建設百萬噸煤制芳烴示范裝置;中科院山西煤化所與賽鼎工程有限公司(中國化學化二院)正在合作研究固定床甲醇制芳烴技術;河南煤化集團與北京化工大學也在合作开展甲醇制芳烴技術研發.

巨大的經濟效益面前,芳烴的誘惑力高于烯烴,然而,實現工業化并非易事.

高門檻

煤制芳烴的技術路徑是,煤炭經潔凈煤氣化后生成合成氣,合成氣轉化為甲醇,甲醇進一步转变成为烯烴、芳烴等基礎有機化工原料.和烯烴一樣,芳烴的生產也是依托甲醇為中間平臺.因而,目前在國內對于煤制芳烴的探索關鍵還是對甲醇制芳烴技術路線研發.

在魏飛看来,這是一個深度轉化的過程,對芳烴裝置要求高;同時技術上催化劑失活度難以掌握.

事實上,清華大學對于煤制芳烴技術的研究已經有十幾年的歷史.在清華大學化學工程系教授、中國工程院院士金涌看来,当时也沒想到芳烴市場情況如何,只是从未來中國發展戰略安全的角度考量的.

據金涌回憶,幾年前,芳烴和烯烴價格接近.由于烯烴主要存在形式是氣體或液化氣,運輸不便,需要做成成品才能進口,而芳烴本身是液體比較容易運輸,因而很多人把目光投向了烯烴.

兩年前,中國石油和化學工程規劃院對煤制芳烴和煤制烯烴做了一系列的經濟技術評價,在原料使用上,都是3噸甲醇生產1噸產品,由于芳烴不需要生冷分離,相較于烯烴投資略低,經濟效益稍微好一些.

時至今日,市場已經發生了變化.彼时比較基礎是烯烴價格和芳烴價格接近,而現在芳烴價格已經遠遠高于烯烴.

2013年1月13日,萬噸級甲醇制芳烴工業試驗裝置實現一次投料試車成功.第一次投料原料甲醇轉化率高于99.99%,油相產物中甲基苯(主要指甲苯、二甲苯和三甲苯)的含量达到90%以上.

令金涌頗為自豪的是,這項技術的先進性主要體現在核心流化床裝置操作非常平穩、彈性大,連續化與自動化程度也很高,甲醇可以實現完全轉化,并副產大量氫氣,工藝廢水不含氨氮,廢氣不含硫氮.

對他而言,下一步的任務是將工業試驗裝置大型化.“雖然已經中試成功,很多企業也想將其放大,但我們還是希望穩健發展,逐步擴大規模.”

在中國石油和化學工程規劃院院長顧宗勤看来,煤制芳烴工業化進程中,尚有甲醇制芳烴反應器設計和放大、反應熱平衡和工程優化、對二甲苯催化劑工業化應用等關鍵技術有待解決.

據魏飛介紹,從目前技術進展情況來看,建設一套從甲醇做起的芳烴工業化裝置,最快也需要2-3年時間.“石油化工原料占得比例不高,基本是六七噸煤做一噸產品,固定資產投資和石油化工相比,煤化工較高,其中煤氣化到甲醇階段投資相對高.況且,生產放大過程的每一步都有風險,我們的研究提供工程設計所需要的數據和經驗,交給設計院進行工業放大.”

事實上,石油化工發展到大型工程都要花費幾十年時間,上世紀30年代末期,開始研究乙烯裂解方法生產芳烴,才發展到現在整套100萬噸比較大的規模.

“對于煤制芳烴項目而言,一窩蜂的上馬項目很不合理.特別是一些非化工企業的介入,大化工模式和其它行業的磨合還有待時日.”魏飛提醒道.

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