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芳烃正成为沸腾的煤化工产业中又一个庞大的资金池.中国的煤制芳烃大化工距离成型还有多远?
今年初,世界首套万吨级甲醇制芳烃工业试验装置在华电煤业陕西榆林煤化工基地试车成功后,拜访清华大学化学工程系教授魏飞的企业络绎不绝.作为项目的参与者,魏飞感受到了业界对于煤化工的热情.
“这几年煤化工火热,大家都在寻找项目,煤制芳烃是新生事物,虽然刚刚完成中试,离大型工业化还有一段距离,但前来问询、感兴趣的企业非常多.”魏飞兴奋地说.
在过去几年间,中国掀起了新型煤化工项目的建设热潮,一批企业从中斩获路条,既包括传统的石油化工企业、也有新的进入者,其中以煤制烯烃和煤制气最为主流.
以煤制烯烃为例,神华包头煤制烯烃项目已投产两年多的时间,为后来者积累一定经验,并催生了煤制烯烃的升级示范项目.正是看中了神华取得的成功和可观的利润,煤制烯烃项目吸引了很多企业的投资兴趣.伴随着一个个巨型项目的落定,这些在世界范围内尚属空白的大型装置也带来新的问题.
德勤去年发布报告称,预计到“十二五”末,中国烯烃年产能至少可达5600万吨.一些新建MTO（甲醇制烯烃）项目存在不确定性,有可能进一步推高烯烃产能规模.考虑到新建产能的规模和需求增长放缓的压力,未来几年烯烃行业可能出现产能过剩.
这样的预言在业界也得到了证实,一位不愿具名的业内专家对《能源》杂志记者称,从目前在建的烯烃项目看,总产能超过我国烯烃的消费量,烯烃过剩已成必然.
如果烯烃产品的供需关系出现变化,动辄上百亿投资的煤制烯烃项目魅力就大打折扣.意识到此种情况的投资者们,开始寻找新的机会.那么,煤化工发展进程中还有哪些机会等待被开启?
后起之秀
煤制芳烃,不失为一条新的尝试路径.
据介绍,我国高质量芳烃产品的生产主要来自石油技术路线,由乙烯裂解生产芳烃产品.随着对芳烃需求的日益增长,作为芳烃生产原料的石油资源,面临着越来越严重的短缺局面,已成为制约我国芳烃发展的主要瓶颈之一.
芳烃为大宗基础有机化工原料,目前我国年消费量超过2000万吨.是化纤、工程塑料及高性能塑料等的关键原料,广泛用于服装面料、航空航天、交通运输、装饰装修,电器产品、移动通讯等.
目前芳烃97%以上来源依赖于石油原料,由于受到产能影响,多年来对外依存都接近总需求量的50%.芳烃产品中产能最大、与国民经济密切相关的对二甲苯,2012年的产量是773万吨,表观消费量1382万吨,自给率55.9%.
在上述业内人士看来,煤制芳烃技术将是继煤制烯烃、煤制天然气、煤制油等新型煤化工项目之后的第四大新型化工技术,在未来几年成为新型煤化工行业的后起之秀.
“页岩气大规模开发,已经将石油化工领域‘三烯三苯’格局打破,将页岩气作为原料生产烯烃,产品大部分是乙烯,丙烯很少,几乎没有芳烃.造成了国际上芳烃价格的上涨.未来十年内芳烃还会处于紧缺状态,5-6年内价格还会上涨.”魏飞介绍说.
而企业对于煤制芳烃的兴趣主要来自于未来可期的利润.
据悉,华电陕西榆林煤化工基地年内全面启动,建设百万吨煤制芳烃示范装置；中科院山西煤化所与赛鼎工程有限公司（中国化学化二院）正在合作研究固定床甲醇制芳烃技术；河南煤化集团与北京化工大学也在合作开展甲醇制芳烃技术研发.
巨大的经济效益面前,芳烃的诱惑力高于烯烃,然而,实现工业化并非易事.
高门槛
煤制芳烃的技术路径是,煤炭经洁净煤气化后生成合成气,合成气转化为甲醇,甲醇进一步转变成为烯烃、芳烃等基础有机化工原料.和烯烃一样,芳烃的生产也是依托甲醇为中间平台.因而,目前在国内对于煤制芳烃的探索关键还是对甲醇制芳烃技术路线研发.
在魏飞看来,这是一个深度转化的过程,对芳烃装置要求高；同时技术上催化剂失活度难以掌握.
事实上,清华大学对于煤制芳烃技术的研究已经有十几年的历史.在清华大学化学工程系教授、中国工程院院士金涌看来,当时也没想到芳烃市场情况如何,只是从未来中国发展战略安全的角度考量的.
据金涌回忆,几年前,芳烃和烯烃价格接近.由于烯烃主要存在形式是气体或液化气,运输不便,需要做成成品才能进口,而芳烃本身是液体比较容易运输,因而很多人把目光投向了烯烃.
两年前,中国石油和化学工程规划院对煤制芳烃和煤制烯烃做了一系列的经济技术评价,在原料使用上,都是3吨甲醇生产1吨产品,由于芳烃不需要生冷分离,相较于烯烃投资略低,经济效益稍微好一些.
时至今日,市场已经发生了变化.彼时比较基础是烯烃价格和芳烃价格接近,而现在芳烃价格已经远远高于烯烃.
2013年1月13日,万吨级甲醇制芳烃工业试验装置实现一次投料试车成功.第一次投料原料甲醇转化率高于99.99%,油相产物中苯（主要指甲苯、二甲苯和三甲苯）的含量达到90%以上.
令金涌颇为自豪的是,这项技术的先进性主要体现在核心流化床装置操作非常平稳、弹性大,连续化与自动化程度也很高,甲醇可以实现完全转化,并副产大量氢气,工艺废水不含氨氮,废气不含硫氮.
对他而言,下一步的任务是将工业试验装置大型化.“虽然已经中试成功,很多企业也想将其放大,但我们还是希望稳健发展,逐步扩大规模.”
在中国石油和化学工程规划院院长顾宗勤看来,煤制芳烃工业化进程中,尚有甲醇制芳烃反应器设计和放大、反应热平衡和工程优化、对二甲苯催化剂工业化应用等关键技术有待解决.
据魏飞介绍,从目前技术进展情况来看,建设一套从甲醇做起的芳烃工业化装置,最快也需要2-3年时间.“石油化工原料占得比例不高,基本是六七吨煤做一吨产品,固定资产投资和石油化工相比,煤化工较高,其中煤气化到甲醇阶段投资相对高.况且,生产放大过程的每一步都有风险,我们的研究提供工程设计所需要的数据和经验,交给设计院进行工业放大.”
事实上,石油化工发展到大型工程都要花费几十年时间,上世纪30年代末期,开始研究乙烯裂解方法生产芳烃,才发展到现在整套100万吨比较大的规模.
“对于煤制芳烃项目而言,一窝蜂的上马项目很不合理.特别是一些非化工企业的介入,大化工模式和其它行业的磨合还有待时日.”魏飞提醒道.