煤化工下一步该怎么干 ——中国工程院院士、清华大学化工

图为神华宁夏煤业集团年产400万吨煤炭间接液化示范项目。该项目总投资550亿元，计划2016年建成投产。

　　中国化工报记者：我们注意到，企业界和学术界对煤制油、煤制天然气一直有不同的声音，政府相关政策也摇摆不定，有人认为这是国家能源战略安全的需要，也有人认为投资和环境风险太大，对此您怎么看？

　　金涌：坦率地说，我对发展包括煤制油、煤制天然气在内的煤制燃料路径持保留态度。
　　以煤制油为例，煤制油没有产业链，产出的油只能做燃料烧掉。从以煤为燃料变成以油为燃料，这一过程只是把形态变了一下，固体变成液体，但能量损失很大，利用率只有36%左右，能源转化率低，大量的能量损耗掉了；同时污染也比较严重，二氧化碳排放很大，绝对不是一个低碳的路径；加之投资大，国内已经投资的煤制油项目达到上千亿元。
　　现在，煤制油项目处于赔钱的状态，如果将来被征收碳税，根本承受不了。而且我认为，石油价格将会在一个较长时期内徘徊在每桶50～60美元之间，高油价时代很难再现，当石油价格在70美元以下时，煤制油就没有利润了。现在有的企业说自己还赚钱，主要是企业有自己的大煤矿，把自己的煤价压得很低，把煤炭的利润吃掉了。所以，煤变油应该不是一个商业行为。

　　中国化工报记者：国家已经开展了煤制油示范，也批了不少煤制油项目，您认为煤制油应该怎样定位？

　　金涌：我认为，煤制油只能作为一种战略储备，在战争等特殊时期可以派上用场。现在上马煤制油的唯一理由，是我国石油进口太多，石油对外依存度太高了，所以要用煤制油替代。但我国每年石油缺口上亿吨，这个缺口是煤制油替代不了的。再有目前国际石油贸易总量约23亿吨/年，中国进口3亿吨/年，只要进口量低于总贸易量的20%，在经济上是安全的。纵观世界形势，20年内也不会有大的战争，所以从军事上也是安全的。在国家把市场经济作为主导方向之际，用高对外依存作为发展煤制油的理由是有问题的。因此，用煤制油来替代也是不需要的。
　　纵观全世界，二战后只有南非做过煤制油，原因是当时南非实行种族隔离政策，受到国际社会的经济制裁，遭到全世界封锁，不卖给他油。除此之外，全世界没有一个国家上煤制油，不是人家搞不出来，而是没有效益，所以煤变油不是一个经济行为。比如，美国也是一个富煤国家，但美国人不干煤化工，世界范围内都没有形成煤制油、天然气的潮流，也没有这样一个大的发展趋势。只有中国“疯了”。
　　中国坚持发展煤变油，存在三大制约：一是经济性不行，会亏本，大量的投资会变成不良资产。现在还有人在宣传煤制油，这是把大家往“沟”里带。二是碳排放问题。我国和国际社会达成协议，到2030年，中国的二氧化碳排放达到峰值，目前我国二氧化碳排放已超过100亿吨/年，2030年以前就要减少高能耗产业，我认为在此之前恐怕就要上碳税了。因此，煤制油既使现在赚钱，也不会超过10年，二氧化碳排放过高，将来肯定要被征收碳税，一上碳税肯定活不了。三是水资源问题。中国缺水、尤其西部地区更缺乏，煤制油项目耗水量过大，水资源容量也不允许。
　　中国化工报记者：从国际上看，低油价几乎成了煤化工的“杀手”，您对国际油价未来的走势怎么看？

　　金涌：包括煤制油、煤制气等现代煤化工都是高油价时代的产物，但国际原油价格的回落，对煤化工杀伤力很大，有史为鉴。德国没有石油，主要是煤炭资源，本来德国也是煤化工大国，但在上世纪50年代，国际油价处于每桶20美元以下时，受低油价影响，德国煤化工全军覆没。我国煤化工也可能存在这个问题，前些年国际油价持续飙升，刺激了我国煤化工的发展，但现在油价已经跌破每桶50美元了，跌破了煤制油等多数煤化工项目70美元的盈亏平衡点，所以现在的煤化工企业基本处于亏损状态。短期还好说，如果国际油价较长时期维持在每桶70美元以下，现有的煤化工都会破产。
　　而从国际能源战略格局来看原油价格走势，我认为油价将在一个相当长的时期内维持在每桶50～60美元。原因很多，比如美国能源开始自给有余，不从中东买油；现在是沙特等卖家担心市场份额越来越少，所以宁可降价等等。沙特在OPEC中的代表曾明确给出答案，由于油价过高而培育了高成本的岩页油、煤化工等等的成长。而沙特石油成本低，用高成本的产业排挤低成本的产业是不公平的。沙特认为，现在石油替代对其压力越来越大。第一，美国的页岩油出来了；第二，电动车发展很迅速，会对石油的依赖度降低；第三，新能源越来越多；第四，最大的客户美国不要油了，所以当前中东的油基本卖给中国、印度、日本等几个客户。其实，沙特石油每桶卖20美元就能赚钱，过去很长一段时间就是每桶20美元，前些年沙特卖油赚的钱太多了，所以他是能够承受低油价的。沙特就是要用低油价打败页岩油、页岩气、新能源以及煤化工。因此，低油价是煤化工的主要“杀手”。所以，沙特不降产量而认可低价售油，可能有战略思考，这样石油价格上升可能会有较长时间等待。

　　中国化工报记者：既然作燃料有风险，您对发展煤制油有什么建议？

　　金涌：对煤制油真应该好好想一想，怎么样把煤制油的思路变一变。比如可以做成调和油、石蜡、含氧添加剂、润滑油高16烷值等特种油品，就是一个思路。石油工业里缺的是一些调和油，怎么在油的质量提升和减少污染排放添加剂发挥作用；煤制油如果改做特殊用途的油品，附加值相对较高，对于企业来说，就会是另一番天地。

　　中国化工报记者：最近，新任国家能源局局长调研了内蒙古汇能煤制气项目，被认为是国家在释放鼓励发展煤制气的信号，您对此怎么看？

　　金涌：煤制天然气有人说好，其实，关键看怎么用。天然气是清洁能源，含氢量高。现在很多城市都在搞煤改气，天然气成了香饽饽。如果用天然气发电，转化效率可以达到60%，投资小，发电效率高，但这是指常规天然气。如果拿煤做成天然气，再去用于发电，这就太不合算了，不如直接烧煤。用煤发电比煤制气发电，能源效益要高得多，投资也小、水耗也少。所以煤制天然气要考虑用处，如果用来发电，国家绝对不应该允许。煤制气发电不仅消耗大，而且煤制天然气本身利润不大，还要分给管输，经济性不合算，还得消耗大量的水资源，从国家能源战略的角度来看，也不合算，因为能源的转化效率太低。
　　不仅如此，煤制气二氧化碳排放也很多。大家知道，煤的成分中，氢和碳的比例是1∶1，而天然气里氢和碳的比是4∶1，大量的氢从哪里来？就靠煤释放出二氧化碳的时候释放出氢，所以二氧化碳的排放非常大。如此高昂代价产出的天然气一定要用在刀刃上，比如用于城市居民身上是可以的，哪怕价格贵一点，老百姓也愿意使用。但我更赞成居民尽可能多用电。所我所知，美国一半家庭是用电。家庭用电效率高，如用电暖壶烧开水，功率几乎是100%，而用天然气烧开水，只有30%的热量被利用，70%热量传化为加热室内空气，功率很低。
　　煤制气如用在工业窑炉、工业园区需求、玻璃、陶瓷等制作过程也可以，这样可以把小的燃煤锅炉砍掉，改为烧气，可以改善环境；北方取暖锅炉用一些煤制天然气也是可以的，这样污染会少一些。因此，国家对发展煤制气必须有一个战略的考虑，考虑他的总体能源利用效率和市场对价格的承受能力。。
　　煤做燃料惟一可行的路径是做半焦，作半焦可以把煤里面有用的化学成分（焦炉气、焦油）先拿出来，用来做化工产品。其半焦做燃料的路径是合算的。总之，煤制油、制天然气路径不是经济行为的，只能作为战略储备考虑。

2014年3月9日，中石化湖北化肥年产20万吨合成气制乙二醇工业示范装置产出优质乙二醇产品。该项目是中石化“十条龙”科技攻关项目之一，标志着中石化在煤化工技术自主研发领域取得新的突破。图为乙二醇产品正在装船。

　　中国化工报记者：基于我国富煤、贫油、少气的资源状况，既然煤变燃料不是合理的路径，那么煤的合理利用使用路径是什么？

　　金涌：煤炭是我国的主要能源，在储量上和资源利用量上，都是非常高的，占到70%左右。而且，估计未来几十年之内不会有大的改变，煤炭还是主角，等到中国页岩气真正形成气候了，可能会有些变化，但现在还看不出来。在这种情况下，怎么利用好煤炭就显得太重要了。
　　煤炭利用首选是发电，这在美国和其他国家也是如此。美国也是一个富煤、少油的国家，煤炭主要用于发电。现在超临界发电已经是非常好的技术，能源转化效率达到43%~45%，可以很做到清洁。比如上海外高桥三厂的成功经验表明，只要技术没有问题，只要管理到位，煤炭发电排放可以和天然气发电排放做到同样清洁。这很了不起，中国在这方面是世界上做得最好的国家。所以煤炭发电应该是煤炭利用的首选。
　　中国化工报记者：我国传统煤化工发展比较成熟，您对传统煤化工发展怎么看？

　　金涌：煤化工也分传统煤化工和新型煤化工。传统煤化工主要以合成氨为主，以及尿素、甲醇及衍生物。我国传统煤化工体量很大，尿素占到全世界产能的1/3，甲醇产能全球第一。但传统煤化工一定要创新发展，要充分利用新技术。比如传统方法生产乙炔污染大、电耗高，新技术采用等离子体制乙炔，煤不经过电石直接生产乙炔，现在已做到千吨级规模，能耗可降30%，应该加快产业化。再比如MTI技术，就是用甲醇做苯、甲苯、二甲苯，目前清华大学与华电合作已通过中试，正在陕西榆林上马100万吨项目，这是国际最先进的技术。还有甲醇做丙烯的MTP技术，目前国内有项目买的德国技术，但德国是落后的固定床技术，国内有的采用流化床新技术。传统煤化工通过技术创新还会有新的发展。
　　中国化工报记者：我国政府鼓励的五大类新型煤化工项目，可分为两类，另一类是煤制燃料类，如煤制油、煤制天然气，一类是煤制原料类，如煤制烯烃、煤制乙二醇等。您认为煤制燃料不可取，那么煤制原料路径如何？

　　金涌：现在看来，要搞煤化工，就要搞提高附加值的煤化工产品，尽量做化工产品而不是做燃料，目前煤化工作烯烃、芳烃都是初级产品，需要延伸产业链，比如橡胶、化纤、油漆等，往这方面走附加值更高，产业链更长。就是要做到煤的高附加值化，做化工新材料。煤化工将来要以材料工业为主要方向。而实现煤变高附加值的化学品材料，就要看企业的本事了，比如芳烃，变成高附加值的“的确良”、原丝、差别化纤维，可以卖几万元一吨，要尽可能地延长产业链，能延长到什么程度就延长到什么程度，总之要往前走，而且可以替代石油。我国乙烯、苯的缺口都很大，几乎占到一半，乙二醇缺口更是高达60%以上。所以我认为煤化工做材料应该是一个正确的方向。

图为山西晋煤天溪煤制油厂区，该项目于2009年投产。

　　中国化工报记者：今年是“十三五”的规划之年，国家正在开展煤化工的“十三五”规划，请问您对政府有何建议？

　　金涌：去年，国家有关部门征求关于发展煤化工的意见，请了5个煤化工方面的院士参加座谈会。会上提出搞3000万吨煤制油、500亿立方米天然气，对此有4个院士不认为是煤化工的合理发展方向。我们介绍了一些更好的路径，由于种种原因认可难于统一。随后是大开“路条”，一下子批了很多相关项目。我个人认为相关部门在这个问题上还缺乏战略眼光。国家对发展煤化工的政策还不是很明确。
　　政府应该对煤化工的现状实地调研，认真分析，对煤化工的发展路径科学决策，做好顶层设计，这一点非常重要。

　　中国化工报记者：具体到“十三五”煤化工发展，您有何建议？

　　金涌：“十三五”煤化工该怎么干，我有以下几点建议。
　　第一，首先要分清哪些作为战略储备，哪些具有商业价值。煤制燃料应该定位于技术战略储备，大量投资可能会变成不良资产项目。类似战略储备的项目就不能搞商业化，否则吃亏的是自己。当然，经过这么多年方方面面的努力，我国煤化工在全世界搞得最好，技术最先进毋庸置疑。这个技术不要丢掉，应该保持和发展下去，也不要一有任何风吹草动，全部转产或砍掉，那样也不好，留几个示范项目，国家哪怕赔点钱，补贴一下也是可以的，这样把技术和装备保存下来，在长期运行中提高技术水平。煤制燃料包括煤制油、煤制天然气等，都应该作为战略储备项目。
　　第二，重点鼓励和发展煤化工做化学品和高新材料的产业路径。比如苯类中的甲苯、二甲苯；烯烃类的乙烯、丙烯，芳烃、烯烃、乙二醇等都是很重要的化工原料，是代替石油路径的，这些每年可以省下千万吨级的石油资源进口。煤化工在这些方面可以对石油进行间接补充。
　　第三，要清洁高效利用煤炭，实现节能减排。比如中国肥料都是煤化工做的，如果通过合理使用，能把化肥利用率从35%提高到55%，则每年可节省上千亿元资金，既节约能源，又减少很多污染。我主张大力推广智能化施肥。任何作物吸收肥料的过程是不均匀的，农作物对每一种肥料吸收的过程也不均匀。如果推广使用滴灌技术智能施肥，可以节约一半的水和60%的肥料，在新疆地区则可以节约4成的水，这既可提高水的利用率，又可减少污染和能耗、物耗。还有一个好处，科学施肥可以提高植物的品质。
　　第四，做好褐煤提质的规划和利用。我国褐煤储量比较大，由于褐煤灰分、水分大，含的化学成分比较复杂，直接使用往往效果不好，效能不高，还对环境影响大。但如果通过提质，先把褐煤里面有用的化学组分提出来做化工原料，再将提质后的褐煤作为发电等的燃料，最终达到优质煤优用，优质组分优用，分档用、分质用的目的，这个路径应该支持。
　　第五，生产一些特殊油品，含氧油品添加剂DMM3-5等，用来提高燃油质量，减少对大气的污染。开发新低能耗的工业技术，如：氢等离子制乙炔生产过程。