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我國能源結(jié)構(gòu)以燃燒煤炭為主，國家出臺了限制開采高硫煤政策，對近期減少二氧化硫排放起到積極作用。但是，由于高硫煤也是一種重要的化石能源，如何合理開發(fā)利用成為高油價(jià)下亟待破解的難題之一。目前我國一些地方正在開展的利用高硫煤制造甲醇的產(chǎn)業(yè)化探索，為我國高硫煤的開發(fā)利用展現(xiàn)了廣闊前景。
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| 2007年12月28日，我國首套50萬噸“煤制甲醇”裝置在山東投產(chǎn)。本報(bào)記者 呂福明
攝 | “煤制甲醇”是石油替代的現(xiàn)實(shí)選擇
近年來，我國能源問題日益突出。國家高度重視煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并把它列入我國中長期能源發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。目前，國家車用甲醇汽油標(biāo)準(zhǔn)即將出臺，甲醇不僅是重要基礎(chǔ)有機(jī)化工原料，更是替代石油的重要清潔燃料。從汽車工業(yè)發(fā)展來看，到2020年我國汽車保有量預(yù)計(jì)將達(dá)到1.5億輛，這將使我國承受巨大的能源供應(yīng)壓力。專家認(rèn)為，我國應(yīng)發(fā)展高硫煤制造甲醇、二甲醚、甲醇重整富氫氣(簡稱醇醚氫)的清潔汽車燃料，代替石油短缺，走中國資源特色的汽車發(fā)展道路。
目前，我國高硫煤資源探明儲量達(dá)620億噸，約占煤炭總儲量的1/4。作為一種特殊性質(zhì)的煤炭，高硫煤具有巨大的潛在開發(fā)價(jià)值。我國高硫煤主要分布在煤炭資源較少的南方地區(qū)，在北方煤礦中下部煤層中也有不同程度的分布，其中山東兗礦高硫煤儲量約10億噸。
甲醇，是廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、輕紡、國防等領(lǐng)域的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品。由于甲醇燃料的清潔性和經(jīng)濟(jì)性，“煤制甲醇”是目前解決我國車用燃料替代的一個重要選擇。我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高增長對甲醇的需求連年保持在20%。2007年，我國甲醇消費(fèi)量為900多萬噸，其中進(jìn)口量穩(wěn)定在136萬噸左右。特別是甲醇所具有的良好的燃燒性能，使國內(nèi)許多單位紛紛研發(fā)含甲醇15%至85%的混合燃料。由于世界甲醇需求量不斷遞增，甲醇生產(chǎn)的競爭已向原料價(jià)格較低的地區(qū)轉(zhuǎn)移。近年來，發(fā)達(dá)國家加快了將世界甲醇的生產(chǎn)中心向南美、沙特、伊朗和中國轉(zhuǎn)移的步伐。
目前，我國已啟動甲醇燃料國家標(biāo)準(zhǔn)編制計(jì)劃，首先編制變性燃料甲醇、M85和M15高比例甲醇汽油國家標(biāo)準(zhǔn)，為甲醇汽油進(jìn)入市場掃清障礙。這對改變我國“煤多、油貧、氣少”的能源格局，大力發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)，以煤為原料替代石油生產(chǎn)甲醇清潔燃料，減輕燃煤造成的環(huán)境污染，降低中國對進(jìn)口石油的依賴意義重大。當(dāng)前，煤化工行業(yè)面臨著新的市場需求和發(fā)展機(jī)遇。
以煤為原料建設(shè)大型甲醇生產(chǎn)裝置，符合國家產(chǎn)業(yè)政策、能源和環(huán)境保護(hù)政策。但是，用煤炭制甲醇勢必在一次能源結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)減量態(tài)勢，這在能源安全上有拆東墻補(bǔ)西墻之虞。而用高硫煤制造甲醇，則避免了這一問題。兗礦集團(tuán)在國內(nèi)首家成功開發(fā)出水煤漿氣化技術(shù)、粉煤加壓氣化、低壓羰基醋酸合成、煤炭間接液化、低熱值硫化床燃燒發(fā)電等多項(xiàng)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，成為國際上惟一同時擁有粉煤氣化和水煤漿加壓氣化技術(shù)的企業(yè)。而這一切的基礎(chǔ)原料就是高硫煤。
實(shí)施“煤制甲醇”必須要有產(chǎn)業(yè)化規(guī)模
全國規(guī)模最大的年產(chǎn)50萬噸“煤制甲醇”裝置于2007年12月28日在山東兗礦國宏化工公司投產(chǎn)。據(jù)山東兗礦集團(tuán)介紹，這也是全球首套以高硫煤為原料的50萬噸“煤制甲醇”裝置，這一裝置投產(chǎn)后年可消化高硫煤100萬噸，減排四萬多噸二氧化硫煙塵。
這一煤化工項(xiàng)目基地是山東省重點(diǎn)建設(shè)的魯南煤化工基地三大園區(qū)之一。項(xiàng)目設(shè)計(jì)年產(chǎn)50萬噸甲醇和硫磺、氬氣、液氧等化工原料，總投資22.17億元，年銷售收入預(yù)計(jì)達(dá)10.9億元，利潤2.22億元，投資回報(bào)期為八年。
近年來，作為華東地區(qū)最大的煤炭生產(chǎn)基地，兗礦集團(tuán)確立了走科技含量高、安全有保障、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低和環(huán)境污染少的新型煤炭工業(yè)化道路，著眼于解決資源不足、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理等問題，積極適應(yīng)時代發(fā)展、科技進(jìn)步和石油緊缺的新情況，發(fā)揮技術(shù)、管理和人才優(yōu)勢，實(shí)施煤炭產(chǎn)品深加工。從而探索出一條煤炭資源型企業(yè)改變資源枯竭后走向衰敗的命運(yùn)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展路徑。
兗礦集團(tuán)積極實(shí)施了薄煤層開發(fā)，以北宿礦為中心，打造薄煤層綜合開發(fā)示范基地，使兗州和濟(jì)東煤田硫含量大于3%的7.87億噸高硫煤，及周邊地方煤礦硫含量大于3%的2.553億噸高硫煤變成高附加值資源。
在實(shí)施高硫煤綜合利用的規(guī)模化方面，兗礦集團(tuán)取得重大進(jìn)展。在年產(chǎn)24萬噸甲醇和80MW燃?xì)獍l(fā)電的煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示范裝置獲得成功的基礎(chǔ)上，以國宏化工50萬噸“煤制甲醇”項(xiàng)目為新起點(diǎn)，加快步伐搶占60萬噸、100萬噸和120萬噸“煤制甲醇”單套產(chǎn)能高地。隨著國宏化工一期50萬噸甲醇項(xiàng)目的投產(chǎn)，兗礦甲醇產(chǎn)能規(guī)模已達(dá)110萬噸，占全國市場份額的12%，占華東市場的40%。
目前，每兩噸高硫煤可生產(chǎn)一噸甲醇。兗礦集團(tuán)通過“煤制甲醇”項(xiàng)目可將高硫煤轉(zhuǎn)變成純度為99.999%的甲醇。其中，僅轉(zhuǎn)化提取的兩萬多噸硫磺，每年就可為企業(yè)創(chuàng)收7000多萬元。據(jù)了解，目前甲醇能賣到800元/噸至900元/噸；硫磺能賣到3600元/噸至3700元/噸。由于產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，兗礦附近高硫煤已漲到650元/噸。
高硫煤制甲醇將延長我國煤炭開采期
據(jù)了解，我國開展煤化工替代石油研究已有20多年歷史。目前，山西、山東、河南等地都在進(jìn)行相關(guān)研究工作。據(jù)中國工程院院士、煤化學(xué)工程專家謝克昌介紹，我國煤炭資源有50%是高硫煤。重慶、貴州等省市飽受酸雨之苦，就是高硫煤直接燃燒的結(jié)果。高硫煤是生產(chǎn)石油替代品的最佳原料，生產(chǎn)甲醇及二甲醚利用率最高，我國已自主開發(fā)具有自身特色的年產(chǎn)60萬噸高硫煤制甲醇新工藝，計(jì)劃依托晉中、陜北、呂梁等地區(qū)建設(shè)第一個示范工程。而高硫煤的規(guī)模化開發(fā)，將大大延長我國煤炭開采期。
兗礦集團(tuán)所在濟(jì)寧礦區(qū)經(jīng)過20多年的開采，產(chǎn)量高峰期已過。目前本部儲量還有21億噸，其中高硫煤約占1/4。之前，兗礦煤大部分是低硫煤，硫分大部分在0.5%以下，不但好開采，而且低灰、低磷、高熱量；產(chǎn)量高時每年達(dá)4500萬噸，現(xiàn)在已降到3500萬噸以下。由于資源的日趨枯竭，兗礦不得不開始開采下部平均厚度只有1.2米的含黃鐵礦的高硫煤，開采成本非常高。
目前，兗礦開采的高硫煤平均含硫量3%至4%，高的達(dá)到6%。而通過水煤漿加壓氣化技術(shù)，可使煤炭中的硫回收率達(dá)到91.6%，解決了礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展問題。高硫煤轉(zhuǎn)化成的甲醇，具有良好的市場前景。這一項(xiàng)目的建成投產(chǎn)，標(biāo)志著我國綜合開發(fā)利用高硫煤、發(fā)展煤基醇醚燃料技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，并且進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段。
由于高硫煤在燃燒時對環(huán)境污染大，國家一直限制開采。此次兗礦集團(tuán)的50萬噸甲醇項(xiàng)目采用美國和德國引進(jìn)的水煤漿加壓氣化、低溫甲醇洗脫硫脫碳等技術(shù)和裝置，配套建設(shè)24MW聯(lián)產(chǎn)發(fā)電設(shè)備和完善的環(huán)保設(shè)施，有效解決了高硫煤的污染問題。據(jù)測算，山東推廣大規(guī)模的高硫煤制甲醇生產(chǎn)技術(shù)，可使全省煤炭開采年限延長25年。
“十一五”期間，國宏化工公司還將建設(shè)100萬噸甲醇、30萬噸聚丙烯和43萬噸醋酸乙烯項(xiàng)目。目前二期100萬噸甲醇擴(kuò)建項(xiàng)目的科研報(bào)告評審和環(huán)評報(bào)告編制工作已經(jīng)完成。期間，公司規(guī)劃總投資將超過150億元，總產(chǎn)值超過100億元。據(jù)了解，陜西榆林60萬噸“煤制甲醇”項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2008年投產(chǎn)。
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