2.4　煤化工的主攻方向

2.4.1　选择煤基化学产品的原则

我们经常会被投资者问及：选择什么化工产品来投资呢？

（1）国家的需要是煤化工产品选择的主导方向

①国家能源战略的需要。“煤化工产业的发展不仅关系我国化学工业发展道路，也涉及国家能源安全。要从国家整体利益出发，站在全局的高度，以战略的眼光来审视世界化学工业的发展潮流和我国的现实，对我国怎样发展煤化工，发展什么样的煤化工等重大问题进行冷静客观的思考。必须要以科学发展观为指导，按可持续发展战略的要求，探索符合中国国情的煤化工发展道路”。^［17］

我国是一个煤多、油少、甲烷资源不丰富的国家。随着经济的发展，我国石油对外存依程度愈来愈大。自1993年开始，我国石油已连续15年净进口，且进口量急剧上升，能源缺口越来越大。

2013年原油、成品油进口量已达到2.78×10⁸t，消费原油4.78×10⁸t，生产原油2.09×10⁸t，自给率仅43％，我国已成为世界上第二大石油消费国。我国石油产品总体供应形势日趋紧张，已成为经济发展的瓶颈，对国外依存度逐年提高，影响我国经济安全。

2013年我国天然气进口量为505×10⁸m³，消费天然气为1676×10⁸m³，生产天然气为1170×10⁸m³，自给率70％。

众所周知，石油和天然气的大量进口是有巨大的风险的。因此，用合成油和合成天然气的工业适当地补充石油和天然气的缺口，利用我国的煤资源比石油和天然气资源丰富的客观条件，适当多产一些煤来补充石油和天然气是合理的。这样，将煤化工定位在首选合成油和天然气上，建设煤制油和天然气工厂是符合国家的能源战略的。

②国内市场的需要。目前，国内的经济发展速度很快，不少企业的经济基础越来越厚，有大量的资金在涌动。对煤化工的巨额投资，是当前的经济活动中的一个重大特点。

我国有13亿人口，有庞大的工业和农业基础。现代化的物流运输，公路是首当其冲的，我国四百万公里的公路运输，要靠石油特别是柴油来实现。2013年消耗1.73×10⁸t柴油，国内生产1.54×10⁸t，适当发展煤制油是完全合理的。

从另一个角度来看这个问题，国家最需要的是油品，柴油更是优先，2010年国内生产的柴汽比为2.06，消费的柴汽比是2.17，见表2-22。数据表明，我国消费的柴汽比是比较高的，柴油的需求量也是比较大的。但是，尽管2005年起中国成品油消费柴汽比逐步下降，但一段时间基本稳定在2.0～2.5的范围之内。由于我国私人小汽车的发展，2012—2013年期间又下行至1.7左右。从世界发达国家的规律来看，一个国家柴汽比的变化与工业化程度有关。在工业化前期，柴油消费增长较快，在工业化中期汽油消费加速，柴汽比开始回落，见图2-3。在今后相当长时间内，柴汽比总是大于1.0的。

因此，在确定煤制油的产品方案时，目前把主攻方向定位柴油是非常合理的，是符合国家对油品需求的。

煤制油的产品是多样的，以F-T合成为例，反应产物为C₁～C₅₀。经过炼制和循环转化等步骤，主要产品是柴油，同时也得到少量其他油品，如石脑油和液化气。

费托合成、直接液化、MTG是目前看好的三种煤制油方法，它们的产品各不相同，前两者主要是柴油，MTG主要是汽油。见表2-23。

这三种煤制油产品不能与石油产品一一对应，因此，这些产品直接用于目前的内燃机、发动机是不理想的。按照目前的概念，将它们的产品与石油炼制产品勾兑是比较理想的办法，也可以进一步炼制改质。

由于直接液化的产品柴油品位较低，主要表现在十六烷值太低、含硫量高、芳烃含量太高、不含烯烃，因此效果不好，还需国内的科研队伍努力改进。见表2-24。

煤制油装置会副产一部分石脑油，有人主张用它裂解制烯烃的办法代替现有的石油化工裂解工艺。这个主张的动机很好，但是太不合理。这由于碳链的连接与打断的步骤太多引起的，每一个步骤都有损耗，综合起来后损耗太大。

因此，F-T合成油应该尽量主攻柴油产品，通过炼油行业的转化和加工办法，尽量少产石脑油而多产柴油，或转化成其他有用的油品。也就是说，煤制油企业应该以主攻产品油的最大化为目标。

在大规模的煤制油企业中，例如400×10⁴t/a规模，可以得到70％的柴油，此外有一定数量的石脑油（大约有25％），其中C₇～C₉馏分，经过重整得到车用汽油，C₅～C₆馏分经过异构化，得到辛烷值较高的汽油馏分作为调和用。另外有5％的液化气，可以作为燃料使用。这样的工厂可以是名副其实的煤制油工厂，也是理想中煤制油的优化方案。

（2）技术成熟度是选择产品的依据　当前煤化工热点产品中，国内除了甲醇、氨、氢、二甲醚、合成油、煤制烯烃等的技术比较成熟外，其他热点产品如煤液化、乙二醇等产品，技术上还不成熟，没有把握做到“安稳长满”。

目前，对于什么样的技术算是成熟，不同的人有不同的看法。我们应该对“技术成熟”下一个定义：有“安稳长满”运行实例的工艺，就是成熟的技术。

这个定义可能会有争议，因为它对“开车成功、打通流程就可以推广”的做法说了“不”。作为化工生产，没有比“安稳长满”更重要的原则！

这里列出当前煤化工项目热点技术成熟度排比，见表2-25。在这个排序中，以全球范围来考虑，有一些产品的生产工艺，在国外是成熟的，因此对国内科研的信心是比较大的。但是，也有一些工艺，没有人建立过一个成熟的装置，不管宣传怎样，就应该比较慎重。

2.4.2　煤转化为油品的合理性

前面说到，约4吨左右标准煤才能换回1吨液态烃，大部分煤中的碳没有进入产品，变成了CO₂排入大气。有一些学者认为不合算，不主张用煤制取油品，认为是一种稀缺资源代替另一种稀缺资源。这话有一定道理，是对的，但是这件事要换一种认识。

尽管煤和液态烃都是燃料，然而一个是固态燃料，一个是液态燃料，两者并不完全一样。有许多场合，特别是发动机用的燃料，只能用液体燃料，不能用固体燃料，在煤化工能量转化率问题上，应该考虑产品的品质，我们只能将煤变成为油后再使用。

我国的石油储量不多，见表2-2。在一个贫油的国度里，自己的原油不够，外购原油有困难，因此，我们需要煤制油的技术作为一种补充。

我们需要柴油、汽油、煤油、甲烷。因此，煤转化为烃类是有其合理的一面。但是这种转化是有限度的，不能走向另一个极端，超越环境、煤和水资源的承受力，超越技术成熟度等客观条件而盲目发展，将好事办成坏事。

如果我们用1×10⁸t原煤换取0.2×10⁸t油品，这些油品相当于实际原油的0.3×10⁸t，是可以接受的。这也意味着煤制油是补充而不是替代。

这里还要讨论一下煤制油的油品质量问题。

费托合成柴油产品，在用于汽车后，尾气排放符合欧洲Ⅴ号标准，柴油的十六烷值可以达到65～70，用于柴油车要比普通柴油节油8％～12％。该油品也可作为调和油，使普通柴油变为优质柴油。最主要的原因是煤制合成气的过程中，用低温甲醇洗脱硫，可以将硫脱到0.05×10^-6以下，这是石油炼制工业上很高的指标。这样的气体去合成油，硫的含量自然很低了。费托合成油有可能提供高品质的油品，这就是煤制油的合理性。

2.4.3　发展煤制甲烷

煤制甲烷是一个不错的项目，我国的天然气产量不高，储量也不大，用煤化工的办法，将煤、焦炉气、煤层气等转化为甲烷，用管道输送到千家万户作为生活燃料，解决民生问题，是一个很有前途的办法。

要发展煤制甲烷技术，就应该考虑在煤矿的坑口，选择合适的煤气化技术，集中设置多套大型化的煤气化装置，经过变换、脱硫脱碳、甲烷化等化工处理产生CH₄。同时经过硫回收等工艺，副产硫磺、石脑油、焦油、粗酚、液氨等。这样的工艺称为煤制天然气、坑口气化或煤制甲烷，产品可以并入天然气管网中。

开辟煤化工的新路线，适度推广煤制甲烷（包括煤层气、焦炉气制燃料甲烷），这一方法有利于天然气供应的紧张状态、改善城市附近工业区的环境污染、稳定天然气的供应，是一举数得的措施，有望成为未来天然气管网供应的补充气源。

尽管在价格上有争议，煤制甲烷的出厂成本在2.0元/m³（煤价以150元/t计），进入城市有问题。但这是煤价计算上的问题，不一定合适。

煤制甲烷具有生命力，主要表现在：

①国家一直鼓励通过煤炭的清洁利用发展能源和化工产业，煤制甲烷正是立足于国内能源结构的特点，通过煤炭的高效利用和清洁合理转化生产甲烷。

②煤制甲烷作为液化石油气和天然气的替代和补充，既实现了清洁能源生产的新途径，优化了煤炭深加工产业结构，丰富了煤化工产品链，又具有能源利用率高的特点，符合国内外煤炭加工利用的发展方向，对于缓解国内石油、天然气短缺，保障我国能源安全具有重要意义。

③它的能源利用率高，耗水量低，输送方便，可以为中小型煤化工企业提供新的产业链等。

④有关技术经济问题，关键在煤是谁的。通过购买煤来制取甲烷是不合理的，在经济上也站不住脚。如果是煤炭企业延长产业链，煤是自己挖的、氧气是自己生产的、蒸汽和电是用自己的余热和自己的煤锅炉得到的，煤制甲烷是合算的。因为，煤价以企业成本计，甲烷化是这个企业的一个工序，产品甲烷的成本不会很高。

例如，煤是自己生产的，4000kcal/kg褐煤的成本应该在50元/t以下，产品甲烷的完全成本可以在1.6元/m³以下，如果以2.0元/m³上网，管道公司供给居民用气的最终价格（含适度利润）可以控制在2.8元/m³以下，这就适合国情了，比国外进口天然气便宜多了！

在我国发展煤制甲烷，也应该“先示范后推广”，不宜“一哄而上”。

2.4.4　甲醇经济质疑

现在有许多人在谈论着甲醇经济，特别是诺贝尔奖获得者乔治A.奥拉的书“跨越油气时代：甲醇经济”^［4］一出版，国内便一呼百应。

本来，原著是一本工业经济普及读物，主要说明世界能源来源的渠道，怎样组成能源大家庭，对每一个能源来源的利弊分析，甲醇是其中之一，也被仔细讨论。作者知识渊博，有其独特的观点，作为有机化学家，对于化学是精通的，但对于工业并不在行。作者对于未来聚变能源时代，提出一种设想，用聚变得到的能量电解制氢，作为氢能源和氢化工原料。这种思想仅仅是作为三个有机化学家的一种猜测，未必能够得到世界科学界和工业界的一致赞同。既然核聚变能可以产生干净的电能，何必再去电解产生氢气作为能源？

无论如何，煤基甲醇经济不可能完全替代石油经济，但是在中国煤多油少的现状下，甲醇经济仅仅是石油经济和煤经济的一个补充。不管是作为化工原料，还是作为替代燃料，甲醇及其下游衍生物都只能在我们的经济生活中扮演着辅助的角色。

就对GDP的贡献而言，目前我国国民经济中占主导地位的主要是钢铁、电力、煤炭、石油、水泥、天然气等大户，甲醇在国民经济中作用甚微，见表2-26。

因此，甲醇经济只能说是一种形象说法，而不是科学定义，未来20年内仍然是油气时代。

2.4.5　煤油气的价格影响

在世界经济大动荡的年月，煤油气的价格按照各自的市场规律在波动。这就形成一个问题，煤油气三个原料或燃料品种，一会儿这个合算，一会儿另一个合算。在工业装置上，我们曾经历过煤改油，又经历过油改煤。那年代，我们不是市场的主人，而是被市场牵着鼻子走。改变这个局面，就需要一种新的衡量办法，来估量煤制油是否合算。表2-27是以单位能量的价格来表示这三种原料的品位，通过这个数据可以看到，这三种原料应该有一个联动关系。

这个表的数据说明，三种原料的价格在低位和高位同时飘动时，当步伐一致时，煤和油的能价比在4左右。也就是说，在能价上是有利于煤制油的。

这里来解释一下表2-27的含义。例如，在油煤价均低位时，花78.55元可以买1GJ能量的原油，同样的钱可以买78.55/19.11=4.11GJ的煤，再从本文表2-16中查出F-T的能量转化率为0.4053，即4.11GJ的煤可以转化为1.666GJ的柴油，见图2-4。因此，从能价的角度来看一目了然，1.666GJ的柴油比1GJ的原油合算，证明煤制油是可取的了。

用同样方法可以证明在高价位时，煤制油也是合算的。

当油价高而煤价低，则可能产生煤向油的涌动（大家都去搞煤制油），反之，油价低而煤价高，则对煤制油不利。

在国内，煤主要用于发电，影响民生比较大，因而受到国家宏观的控制，价格的波动比较小，而石油价格随国际市场波动，有大起大落的可能。这从另一个侧面说明，在国际经济波动的年代里，煤化工是要有控制地发展。

但是，上述关系不是真正的建厂指南，而只是从能量形式上来说的理论意识。在实际建厂的可行性研究中，经济分析是要考虑更多的关系。例如煤价、其他原料价格、建设投资、企业的运行成本、银行的利率、运输费用、税费等。这样复杂的关系很难有统一的算法，因此是各厂各做各的，其结果只能是五花八门。这样的报告在事后一年，往往就已经与实际不符而被抛弃。尤其是在像今天这样的经济动荡年代，几个月内，油价从147$/桶跌到40$/桶，任何设计部门的可行性研究都跟不上它的步伐。

因此，我们需要一个简单的定性判别方法，即煤制替代能源（主要是F-T合成油）的油价和煤价的联动关系。根据前几年一些可行性报告和分析文章，笔者认为（在煤的热值6000kcal/kg为基础上）煤价和油价的联动关系曲线应该如图2-5所示。图中直线上方的空间，说明煤价太高，建厂甲方小心亏损；直线下方的空间，有利可图的可能性很大，可以开展精确的可行性研究。

在近年来的国际市场上，油价的动向主导着各种基础物资物价的发展方向。有一个明显的特点是油价先动，其他的物价跟上，问题在于其他物价跟上的速度。往往是油价动得快，其他物价跟得慢。这就是说，我们要有足够的耐心和预测速度的能力来判断事物发展的规律。在世界经济发展的平稳时期，就目前国际上的油煤资源比例和开发速度，煤价与油价的焦点应该处于这条直线的下方。也就是说，合成油在经济上是可以立住脚的。

在目前国内市场上，煤价落于直线的上方。例如国际油价在40$/桶，国内的煤价在500元左右。因此，买煤进行煤化工是不可行的。当国际油价在100美元/桶和国内的煤价在RMB500元时，搞煤制油肯定盈利。

更有意义的是，目前国内的“煤化工热”是煤矿发动的，这是由于在煤矿的坑口，煤价的成本显著低于100元/t，只要油价在40$/桶以上，明显落于直线的下方，大有盈利空间。这就是煤化工热的经济基础。

煤化工企业的利润算法问题，需要一个实事求是的思维。现在通用的算法是根据煤化工企业的进厂煤价和产品价格来计算的。现在的大型煤化工企业都是煤炭集团的一部分，进厂的煤价中已经被煤炭集团吸取了一部分利润。实际上影响煤化工企业利润的是三个部分：采煤、运煤、煤加工。这个产业链中三者的利润都在这个集团里面。它们之间要有一个平衡，所谓的“分段核算”对国家来说是没有意义的。在集团内部，煤价的确定必须让这三个部分得以协调，否则将会影响产业链的整体利益平衡。目前，这三者都有利润，相安无事，如果油价下调，石化产品降价，只有煤价下调，采煤和运煤各自减少利润，才能保持平衡。否则，煤化工厂亏损倒闭，采煤、运煤部门也得关门。

煤矿发展煤化工，实际上是利润的转移。正如上面说的，从煤矿延伸的煤制油企业，不能将煤田和合成油厂分段计算利润，从煤上挣钱，再从油上挣钱。这就如同时拥有采油和炼油的企业一样，不能将油田和炼厂分段计算利润一样。否则左手发财而利润高举、右手赔本而申请补助。

这个理论实际上就是计算煤化工的成本应该“从矿到油”而不是“从煤到油”。

在这样的前提下，有人担心煤炭企业不愿意搞煤化工。其实，这件事不用我们操心，这种平衡会自然形成，煤多了有卖不掉的时候，让煤炭企业家自己去考虑吧。