行业要闻
煤化工
——访煤液化及煤化工国家重点实验室主任孙启文
国家能源局不久之前召开煤炭清洁利用专家咨询会，就今后煤制油产业的发展达成共识：煤制油是煤炭清洁利用的重要方向，符合我国国情，是保障油气供应安全和推动能源结构调整的迫切需要和现实选择，不可原地踏步停止发展，应当坚持清洁高效转化、示范先行、科学合理布局、“量水而行”、自主创新、多元化替代。
这个结论，可谓给我国煤制油产业的发展指明了方向。但是，在我国，煤制油一直存在投资大、能耗高、产品链短等争议。这些争议是否会成为我国煤制油产业化发展道路上的拦路虎？中国化工报记者就此采访了煤液化及煤化工国家重点实验室主任孙启文。
发展煤制油 有必要，但不能盲目
中国化工报记者：有人认为煤制油投资大、能耗高、耗水量大、碳排放量大，且我国原油还不至于短缺到拿煤炭来补，因此，煤制油在我国不适合大规模产业化，更适合作战略性技术储备。对此您怎么看？
孙启文：我国能源结构的特征是富煤、贫油、少气。一方面，我国石油对外依存度越来越高。2013年，我国原油进口量为2.82亿吨，对外依存度逼近60%，且主要化工产品的生产完全依赖原油不现实。另一方面，燃煤污染已给生态环境带来极大压力。
中国化工报记者：也就是说，迫于这些外部压力，我国发展煤制油是很有必要的。
孙启文：对，发展煤制油不仅能解决我国液体燃料短缺的问题，还能实现能源供应方式的多元化。煤制油主要生产国内短缺的柴油，且煤间接液化项目产出的柴油质量优异，十六烷值高达75。大功率坦克、潜水艇、舰船和各种战车需要高质量的柴油，这些国防需求是醇醚燃料难以替代的。
此外，煤制油不但能生产汽油、柴油、润滑油、高端的航空燃油等油品，大多数石油化工产品和高附加值的精细化学品也可通过煤制油获得，如石油化工生产中不易得到的高品质高碳醇、长链-烯烃、高凝点石蜡等。所以，发展煤制油是符合我国实际发展方向的，而且只有规模化生产才能满足国内需求。
中国化工报记者：正如您所说，国内不少企业也看到了煤制油的潜力，在建和规划的项目不少。有统计称，目前规划及在建的煤制油项目全部实施后，2015年我国煤制油总产能将达1700万吨，2020年将突破5200万吨。
孙启文：煤制油过程工艺复杂、工艺路线长，示范装置验证后，还要通过大规模扩产，在大型装备匹配性应用及过程优化集成方面进行验证、技术攻关，保障其运行稳定可靠。此外，还要针对催化剂的特点，优化工艺参数，实现煤制油过程的最优化。因此，煤制油产业发展也不能盲目。
中国化工报记者：目前，业界有不少人都担心煤制油项目的碳排放问题。您认为该如何解决这个问题？
孙启文：有研究证明，煤制油在万元GDP排放二氧化碳的产品中不是最高的，煤制油如果能联产到100多个产品，平均到每个产品的碳排放量是不高的。二氧化碳主要是煤气化过程产生的，通过开发新的煤气化技术，减少气化装置能耗和二氧化碳排放，能使煤间接制油在过程经济上具有竞争力，在环境上满足绿色要求。而且，煤制油产生的二氧化碳，可以通过封存解决。
借鉴国外先进经验 低温/高温费托合成并举
中国化工报记者：您曾在世界第一个煤制油工厂，也是目前惟一一家大规模的煤间接制油生产商南非沙索公司工作多年。通过在那儿的工作，您感触较深的是什么？
孙启文：最深的感触是他们的产业链长。1955年，南非沙索公司建成投产世界上第一个煤制油工厂，规模为30万吨∕年；历经近60年的不断扩产和优化，现在总产能达到了760万吨∕年，产品有汽油、柴油、石蜡、氨、烯烃、聚合物、醇、醛等，种类已达130多种。
而且其产品中气化装置只副产2～3种产品，其余全部为费托合成装置所产，大致可分为六大类。一是燃料油，如汽油、柴油和煤油等；二是烯烃，如乙烯、丙烯、1-己烯和1-辛烯等；三是焦油产品，如酚类、芳烃、燃料油、防腐油等；四是石蜡和润滑油；五是含氧化合物，如醇类、醛类、酮类、酸类；六是其他产品，如硫黄、硫铵、工业炸药、胺类、丙烯腈纤维和甲基-异丁基酮等。
中国化工报记者：他们是如何实现产品多样化的？
孙启文：沙索公司煤间接液化装置主要采用高温费托合成技术。为了提高经济效益，满足市场需求，沙索公司越来越重视化学品的开发生产，如增加了催化裂化装置，提高了乙烯和丙烯产量，开发生产了如合成表面活性剂用的高碳醇、-烯烃、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、环氧乙烷和乙氧基化合物等，2008年还建成了1-庚烯提纯转化生产1-辛烯的工业装置。
中国化工报记者：沙索公司煤制油项目的利润都是从这些化工产品中获得的吗？
孙启文：没错。他们的煤制油装置，其油品产量占60%，供应了南非约30％的成品油消费，化学品占40%。去年该公司利润200多亿元，化工产品产生的的利润占到70%。
中国化工报记者：沙索的成功之处，是否也与他们采取的煤制油工艺路线有关系？
孙启文：对，煤制油工艺路线不一样，目标产品也不一样。沙索成功的关键是其煤制油装置基本采用高温费托合成技术，在生产油品的同时，还可生产多种化工产品，既满足了市场需求，又极大地提高了企业的经济效益。
中国化工报记者：不同的工艺路线，其产品具体有哪些不同？
孙启文：煤直接制油是指煤与氢气在催化剂的作用下直接发生费托合成反应，其主要产品为汽油、柴油、石脑油；煤间接制油是指先将煤炭气化，然后再通过费托合成反应生产汽油、柴油、煤油、燃料油、液化气和其他化学品的工艺过程。而煤间接制油技术根据目标产物的不同及所采用的催化剂、反应器形式和反应条件不同，又可分为低温费托合成和高温费托合成两种工艺。
低温费托合成工艺产品种类相对单一，产品以柴油为主，占量75%左右，其余为石脑油、液化气，也可根据市场需要生产高品质石蜡，如超硬蜡、微晶蜡等。低温费托合成工艺产生的超硬蜡凝点高达92℃，国内石油路线很难产出。有的炼化企业最高只能生产凝点62℃的软蜡，且软蜡市场已经过剩，用量小。低温费托合成还能生产食品级蜡，且不含硫和其他杂质，也不含苯环、芳香类化合物，对人体无害，可用于唇膏、护肤品等。
高温费托合成工艺产品种类更为多样化，其产品中不但有汽油、柴油、溶剂油，还有烯烃、烷烃、含氧化合物等，其中烯烃含量达到40%左右，且大部分是直链-烯烃。这些产品的附加值比较高。比如，-烯烃在石油路线中产量少，可进一步加工成表面活性剂、聚-烯烃、橡胶填充料等，产物中所含10%的含氧化合物，可分离提纯生产醇、醛、酮、酸等化学品。
高温费托合成产物组成特点决定了高温费托合成工艺在获得大量油品的同时，还可以获得较多的烯烃、含氧化合物等更高附加值的化学品。这也就是说，高温费托合成工艺能获得更多高端化工产品。因此，沙索公司760万吨∕年的煤制油产能中，高温费托合成工艺的产能占到700万吨∕年。
中国化工报记者：我国无论是示范项目还是正在建设的大型煤制油装置，都是以柴油、汽油、石蜡为主，高附加值的产品还比较少。我国煤制油项目是否可以像沙索公司学习，全部采用高温费托合成工艺？
孙启文：目前，我国正在建设的煤制油示范项目基本以低温费托合成工艺为主，产品种类相对单一，致使煤制油装置产品多样化受到限制。
如采用高温费托合成技术，我认为我国的煤制油装置生产120多种产品是没有问题的。不过，煤制油项目要生产高附加值的多种产品是有条件的。一是在技术上要采用高温和低温费托合成联产，但重点是高温费托合成技术。二是规模也要上去。化工产品种类多了，又有了规模，才有提取的价值。从南非煤制油生产经验来看，我国煤间接制油工业的发展，宜采取低温费托合成和高温费托合成并举，大规模工业化装置应以高温费托合成为主。
中国化工报记者：就目前我国的煤制油项目来看，要实现化工产品的多样化，您觉得有难度吗？
孙启文：其实，煤制油联产化学品的投资不大，可根据国际、国内市场需求，随时增加投资建设，增加生产化工产品，在技术上也没难度。
不过，煤制油联产高端油品、高附加值化学品不能急，沙索公司用了50多年才把煤制油发展到了130多个产品，我国预计只需要15～20年，而且我国的煤制油将来都是新建装置，能源利用率比沙索公司要高。
实现规模化发展 能耗污染问题可缓解
中国化工报记者：具体来看，实现多联产、规模化对煤制油产业有什么价值？
孙启文：其实，我们通常所说的煤制油只是个传统说法。煤制油实际上是费托合成反应，是碳一化工的发展领域，煤制油单纯做油品的概念太低，而达到一定规模后，特别是采用高温费托合成技术可联产100多个产品，形成大型化、基地化、一体化、精细化的发展，符合煤化工的发展方向。
目前，煤制油每万吨油品投资约为1.3亿元，如采用高温费托合成技术联产120多种产品后，每万吨产品投资为1.5亿元，但是整体效益非常好，降低了各个产品的生产成本、运行费用，能源利用率也得到提高。采用高温、低温费托合成联产技术的500万吨/年煤制油项目与单一采用低温费托合成技术的100万吨/年项目相比，能源利用率可从42%提高到47%，万元GDP二氧化碳的排放量也会相应减少；同时，规模化也能降低用水成本，提高煤制油的整体效益。从另一个方面讲，煤制油只有大型化、基地化、一体化、精细化才能突破油价、煤价的瓶颈，才能真正体现出该技术的经济价值。
中国化工报记者：对于我国煤制油产业今后的发展方向，您有何看法？
孙启文：我认为，今后我国煤制油产业的发展方向是：提高过程的资源、能源利用效率；提高技术经济性，走产品多元化道路；加强过程的环境控制和管理，实现污染物的“零排放”和无害化处理，减少温室气体的排放。煤制油还可以与发电、甲醇生产以及石油炼制等联产，最大限度地实现资源、能源、公用工程和产品的耦合、共享和互补，实现资源利用最大化、能源利用高效化、产品种类多元化、生产过程清洁化。
总之，我认为，规模化是煤制油项目的出路。实现规模化之后，能耗高、耗水多、二氧化碳排放量大等问题都能在一定程度上得到缓解。
人物简介
孙启文，研究员。1982年毕业于南京化工学院（现南京工业大学），1989年获华东化工学院（现华东理工大学）博士学位，1993年获荷兰皇家格罗宁根大学博士后。现任煤液化及煤化工国家重点实验室主任、兖矿集团有限公司副总经理、上海兖矿能源科技研发有限公司总经理、陕西未来能源化工有限公司总经理、醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室副理事长、“十二五”国家科技部“洁净煤技术”重点专项总体专家组成员。
主要从事反应工程、甲醇合成和F-T合成的研究。主持开发成功了具有我国自主知识产权的低温与高温费托合成煤间接液化技术，包括费托合成催化剂、费托合成工艺、三相浆态床与固定流化床费托合成反应器及其内件、费托合成产品加氢提质工艺及催化剂等。获得授权发明专利30余项，承担国家“863”课题5项，国家“973”计划课题2项，取得国家级科技成果9项，出版专著1部，发表学术论文40多篇。
