煤化工技术在中国遇生机


作者:nke Geipel-Kern (PROCESS德文版主编) 日期:2015/10/20 来源:弗戈工业在线

用煤生产化工原材料对于贫油的中国具有重要意义——中国正在努力摆脱对石油进口的依赖,国内煤炭储量对于摆脱石油进口依赖具有非常重要的意义,但从煤化工的项目中真正获益才是业内所关心的问题。

当所有人的目光都盯着美国火爆的页岩气时,中国却悄悄地发生了完全不同的变化,这种变化不仅仅是一种戏剧性的变革。“欧洲受到了美国页岩气和中国煤炭的双重绞杀。”巴斯夫公司总经理Harald Schwager博士不久前在欧洲化工论坛上表示,他的同事Martin Brudermüller先生也在PROCESS网站举办的年度论坛中指出了这一点。他说:“全球的原材料基础已经变得更加广阔了,化工企业必须根据这种变化调整自己的生产战略。以石油为原材料的基础化工时代已经过去。页岩气作为一种有吸引力的原材料才刚刚开始。在中国,煤炭正以前所未有的势头重振雄风,据中国化工消息中心CINC报道,中国的聚乙烯进口量从2002年的547万t/a猛增到2013年861万t/a;同期的聚丙烯进口量甚至从320万t/a提高到了1 610万t/a。

中国政府采取相应的措施,减少基础原材料的进口比例,明确了对本就不稳定的化学品市场和时局不稳的石油出口国的依赖太强。从开始执行“十一五”计划的2007年开始,中国把能源开始转向国内蕴藏量非常丰富的煤炭,集中精力开始了煤炭液化、煤制甲醇或者煤制二甲醚(DME)的研究。能源多元化的意义到底有多大?中国科学研究院公布的数据显示,中国丰富的煤炭储量可以覆盖其70%的能源需求,75%的燃油需求和60%的化工原材料需求,但是实现这一切必须建立在技术企业可以盈利的范围内。从煤炭到化工原材料的转换开始,煤化工技术就被奉为战略技术,并理所当然地被人们所接受。与此同时,近年来在内蒙古投入生产运行的很多大型装置设备都位于煤炭储量最丰富的地方。还有一些设备正在建造或者计划建造,所有的这一切都为了落实既定的计划,落实中国化工消息中心CINC所报道的测算,完成用煤炭生产PE和PP,到2015年实现840万t/ a的产能,到2018年达到2 700万t/a。

煤炭技术革命

怎样才能从煤炭中生产出化工原材料呢?谁掌握了相关的专业技术知识和技能呢?

简单的说,所有的煤炭技术都有着相同的特点,首先在煤粉中加入氧生成合成气;然后转换成氨或者甲醇。在尿素生产设备中氨变成了化肥,甲醇作为理想的化工原材料。“甲醇是中性原材料,用它生产出来的塑料具有与石油原材料生产的塑料完全相同的性质。”来自Air Liquide公司的Thomas Wurzel博士说。C1-流程工艺模块能够完成不同的生产工艺过程,除了能够生产出塑料之外它还可以生产出二甲醚或者乙酸化工原料,这种多元化就像中国的煤技术革命。

Air Liquide公司参与的中国项目:神华宁煤集团(SNCG)利用甲醇生产丙烯的MTP流程工艺设备,图中有反应塔车架、火焰加热器和C3煤炭粉碎机

专利技术的使用者会对此感到高兴,因为掌握这一技术和知识的人不多。在这为数不多的专利技术使用者中包括Honeywell公司和UOP公司,这两家公司的甲醇-烯烃技术能够生产出丙烯和乙烯的混合物;而中国大连化学物理研究所也开发出了改良版的DMTO流程工艺;位于法兰克福的Lurgi公司,几年前属于Air Liquide集团公司下属的工程技术和设计子公司。在他们的流程工艺技术中不仅包括了煤气化技术,而且也包含了百万吨级的甲醇生产技术,这种技术每天能够生产5 000多吨甲醇。拥有这些世界级大型流程设备的企业当属市场中的领军企业。而全球2/3的这类大型设备都是由Air Liquide公司制造。

利用甲醇生产丙烯的流程工艺技术,简称MTP技术,是Lurgi公司的流程工艺技术人员开发成功的。当时的天然气还是石油的主要替代品,没有预计到在不久的将来煤炭会后来居上。“在经过了一段强大的市场推广活动之后,正好遇到长期的“丙烯荒”,MTP技术重新成为人们手中的王牌。”Wurzel先生说道。中国市场不断增长的丙烯需求,遥远的东方用乙烷裂解装置生产出来的低廉乙烷非常有利于MTP技术的推广,给了它的竞争对手MTO(烯烃裂解)技术沉重的打击,使得MTP技术在中国开花结果。“在过去的几年里,丙烯的需求缺口越来越大,导致丙烯的价格也越来越高。在中国加大了乙烷裂解装置的投资力度之后,使得乙烯价格重新回落到人们能够接受的范围内,包括向中国运输的成本费用。这使得MTO技术的推广受到限制。”一个充满了冲突和矛盾的局面,中国国家发改委仅仅是把MPT技术建议为一种参考性的流程工艺技术。现在,在内蒙古除了第一套设备之外还有两套在建的流程设备,美国的页岩气火爆让很多人把目光再次投向了MTP技术设备。“自第一套MTP的流程设备投产运行以来,中国以外的企业也越来越关注MTP技术了。”Wurzel先生说道。

集成是关键

MTP技术的示范性项目由神华宁煤集团(SNCG)负责,在这一工程项目中,设备制造者把自己丰富的专业技术和知识都融入到高度集成的煤气化工业流程中。利用煤粉生产出了合成天然气,对生产出来的合成天然气进行调制和清洗,利用百万吨级的甲醇生产技术生产出合格的甲醇,最后采用甲醇-丙烯流程工艺MTP生产出丙烯。“我们是集成技术专家。除了需要掌握煤转换技术之外还要提供气体粉碎设备。”Wurzel先生说。气体粉碎机是整个流程设备中的一个非常重要的配套设备,因为在煤气化过程中需要大量的氧气。在完成了这一项目之后,Air Liquide公司与神华宁煤集团建立了密切伙伴关系,能够登录设备控制系统获得进一步优化改进设备运行状况所需数据。这种数据共享不仅有助于提高丙烯的生产能力,而且进一步提高了催化器的耐用度。采用催化器研发和百万吨级煤甲醇生产设备的合作伙伴是Clariant公司,目前他们在中国的上海成立了一个研发中心。建立研发中心的目的是加强技术开发,提供煤气化生产化学品的技术服务。

“我们是集成技术专家。除了需要掌握煤转换技术之外还需要提供气体粉碎设备。”——Thomas Wurzel博士,Air Liquide公司

中国是一个具有强大吸引力的国家,同时也是一个比较闭锁的国家。工程设计院对于欧洲和美国的大型设备制造商的EPC总承包比较排斥。对于掌握了先进技术的大型设备制造商,例如Air Liquide来说,“中国有广阔的市场,中国还是一个巨大的试验场地,我们希望借合作伙伴进入中国市场。”Air Liquide公司的Wurzel先生说。

专利转让也存在着被复制的风险。Wurzel先生说:“中国人的确想实现煤制烯烃技术的国产化。”尽管如此,他仍然有充足的理由向中国提供这一技术。首先,中国的流程工艺技术人员没有那么大的胃口吃掉这么大的项目。甲醇生产的实例充分证明这一点。凡是涉及到百万吨级的甲醇设备生产时,中国现有的技术还远远力不从心,MTP技术设备也同样是这样的情况,而由中国本土的工程设计部门开发的MTO设备迄今为止还没有开足马力。


中国和大型流程设备制造商——一枚奖章的两面

德国的大型流程设备制造商为自己掌握的技术而感到自豪。Linde公司、Uhde公司和Lurgi公司常常都因其掌握的新技术把国际竞争对手挤出竞争市场,赢得EPC设计、采购和施工一体化的建设合同并最终获得成功。利用这一技术策略,这些工程公司可以在世界各地赚到大把的钱,但在中国除外。在中国,外国人没有机会成为一个EPC的承包商。在中国的大型流程设备项目中,在经常出现德国制造商名称的中国大型流程设备项目中,留给德国大型设备制造商的仅仅是分享版权所得到的微利,仅靠这些设备几乎不可能赚得数十亿美元。为什么中国仍然具有如此巨大的吸引力呢?只有在中国可以尝试各种不同的新工艺和新技术,才有机会真正地把新工艺、新技术投入实际,中国是一个很好的试验基地。

——Wolfgang Ernhofer,PROCESS德文版编辑

wolfgang.ernhofer@vogel.de