煤制天然气在我国现阶段还应适度发展.pdf

第 2 期 总第 1 7 1 期 2 0 1 4年 4月 煤化工 C o a l Ch e mi c a l I n d u s N o ． 2 T o t a l N o ． 1 7 1 Ap r ．2 01 4 煤制天然气在我国现阶段还应适度发展 陈家仁 煤炭科学研究总院北京煤化工分院， 北京 1 0 0 0 1 3 摘 要概述了我国煤化工产业发展的状况 ， 介绍了我 国天然气的生产供应和价格情况 ， 分析了我国煤制 天然气气化技术和生产中存在的问题 ， 通过对现阶段我国适当发展煤制天然气的合理性分析， 认为根据实际情 况， 煤制天然气在我国现阶段还应适当发展 。 关键 词煤制 天然气 ， 生产 ， 消 费 ， 价格 ， 管网 ， 调 峰 ， 合理性 文章编 号 1 0 0 5 9 5 9 8 2 0 1 4 一 0 2 0 0 2 1 0 3 中图 分类号 T Q 5 4 文献 标识码 A 最近， 国内外一些专家学者对我国煤制天然气项 目提 出了一些质 疑 页岩气 规模 开采 利用后 煤制 天然 气在中国经济上能否行得通 ； 在发展煤制天然气项 目 后 ，会不会造成碳排放方面出现不可控制的局面 ， 从 而直接影响到应对气候变化采取的政策的实施。 美 国 杜克大 学相关学 者 n 的观点 ， 就是 这方 面意见 的典 型 代表。 为此 ， 笔者撰写本文， 提出对我国现阶段煤制天 然气 发展 的看 法 。 1 我国煤化 工产 业发展状况的分析 从改革 开放 以来 ， 在 我 国一 些煤炭 资源 丰富 的地 区， 就有将煤进行深度加工的想法， 从而提高附加值 ， 使当地 的资源优势能够转型成为发展优势。 所谓的现 代新 型煤化工 就是在这样 的情况下发 展起来 的 。 这些 煤炭 深 加工 项 目开始 是采 用 电石 与氯碱 结合 的技术 来生产聚氯乙烯 P V C ， 但是电石和氯碱都是高耗能、 高污染的行业 ， 国家发改委屡次发文予以限制。 之后 ， 有 的专 家 、 学者 又提 出生产 甲醇可 以代 替 汽油 ；而 甲醇脱 除水生成 的二 甲醚 又可 以代 替柴 油 ； 甲醇又 能作为碳 一化学 的基 础原料 ， 尽管 国家发 改委 对煤制 甲醇项 目， 限制 1 0 0万 t ／ a以下的规模 ， 但醇、 醚燃料 在我 国发展依 然迅速 ，截止 2 0 1 3年 1 2月底 ， 全国甲醇产能达 5 6 2 9 万 t 。由于甲醇代替汽油和二 甲醚代替柴油的相应后续问题没有及时解决 ， 二甲醚 代替液化石油气 L P G 也因遇到了一些使用安全上的 问题 而受挫 ， 加 上 中东一 些产 油 国的低 价原 料 如油 田伴生气 、 炼厂尾气等价格只有 0 ． 2 元 ／ m 3 ～ 0 ． 3 元／ m 3 所产的低价 甲醇的冲击 ，使我国甲醇价格波动较大， 达产的产能连续几年只有 5 0 ％ 左右。为此 ， 我国一些 生 产 甲醇 的企 业只能再 往下延伸 ， 往生产 乙二醇 等更 高附加值的产品方面转型。 从甲醇往下发展 的煤化工项 目还有煤制烯烃的 M T O ／ M T P 项 目，神华包头的 M T O和宁煤集团等单位的 M T P项 目先后投产后 ， 经济效益较好。通过 甲醇制汽 油 M T G 生产汽油的项 目在晋煤集 团也获得成功。这 些 甲醇延伸项 目对一些煤炭深加工项 目的转型发展 也起了促进作用 ， 目前阳泉煤业和新疆伊犁的烯烃项 目规模较大。 应考虑到， 全国烯烃的总缺 口也不大 ， 用 不了多少时间也容易饱和。 原来生产烯烃的原料为石 脑油 ， 其用 处 也不 大 ， 国内原有 的一些 用 石脑油 生产 烯烃的厂家也不可能都关掉， 从能量转换效率来看， 煤 制烯烃的效率也不会比石脑油生产烯烃的效率高。 至 于 M T G的 热能 转换 效 率 ，按晋 煤集 团实 际情 况 ，以 2 ． 5 t甲醇 制 1 t 汽油来 看 ，由于从煤 制 甲醇 的热能转换效率就不太高 ， M T G在热能转换总效率上 并不 占优 势 。 从煤制合成氨生产尿素的氮肥工业情况来看 ， 我 国 氮肥总需求量折算为合成氨生产能力，每年约 5 0 0 0 万 t ， 而 我 国合 成氨 的产 能早 已是 6 3 0 0 万 t ／ a以上 ， 要 收稿 日期 2 0 1 3 1 卜0 2 作者简介 陈家仁 1 9 3 8 一 ， 男 ， 上海 ， 研究员 ， 1 9 6 1年毕业于浙江大学燃料化工专业 ， 长期从事煤气化等技术工作 ， E - m a i 1 c h j r 2 0 0 5 s i n a ． t o m。 一 2 2 煤 化工 2 0 1 4 年 第 2期 做到淘汰落后产能， 有很多具体的问题要解决。 煤制油和煤制天然气也有不少在建的项 目。 从技 术上来说 ， 我 国的煤直接液化技术 已经达 到世界 的先 进水平 ，煤 间接液 化技 术也 达到 可规模 化生产 的程 度 ， 对 煤焦油催 化加 氢正 在进行 规模 化实 践 ， 国 内媒 体如 中国化工报 等都有报 道 。内蒙 克什克腾 旗 、 新 疆庆华煤制天然气项 目也已相继投产 ，实现管道供 气 。由于我 国 目前油 、 气 缺 口较 大 ， 还从 国外 大量购 买， 通过新型煤化工技术 ， 用煤生产油和气有一定发 展空间 。 2 我国天然气的生产供应和价格情况 早在山西省作为转型发展的示范区开始 ， 就提出 了“ 气化山西” 的口号。北京市为了改善环境 ， 现在将 几乎所有市区内的采暖锅炉都改烧天然气或电， 使冬 天 的天然气用 量相当于夏季用量 的十倍 。 河北省也提 出“ 气化河北 ” 的号召 。辽宁省也 提出要气化 辽宁 ， 而 且提 出让辽 宁的人民用上天然气 的同时 ， 让 辽宁 的汽 车也用上压缩 天然气 。对于天然气 的需求 ， 在 中国可 以说是方兴未艾 。 根据 2 0 1 3煤制天然气战略发展 克什克腾 高层 论坛会 议及相 关资料 ， 2 0 0 7年至 2 0 1 3年 我 国天然气 生产 、 进 口及 消费情况列于表 1 。 表 1 2 0 0 7 2 0 1 3年我 国天然气 生产 、 进 口及 消费情况 亿 m3 生 产 量进 口 量 出 口 量 进 笞 善 口 2 0 0 7年6 9 2． 4 4 0 ． 2 2 6 ． 0 7 0 6 ． 6 1 4． 2 2 0 0 8年8 0 3 ． 0 4 6 ． 0 3 2 ． 4 8 1 6 ． 6 1 3 ． 6 2 0 0 9年8 5 2 ． 7 7 6 ． 3 3 2 ． 1 8 9 6 ． 9 4 4 ． 3 2 0 l 0年9 4 8 ． 5 1 6 4 ． 9 4 0 ． 3 1 0 7 3 ． 1 1 2 4 ． 6 2 O1 1年1 0 2 5 ． 3 3 1 1 ． 6 3 1 ． 9 l 3 0 5 ． 0 2 7 9 ． 7 2 0l 2年l 0 6 7 ． 6 4 2 0 ． 8 2 8 ． 9 1 4 5 9 ． 0 3 91 ． 9 2 0 1 3年1 2 1 0 ． 0 5 3 0 ． 0 6 4 ． 0 1 6 7 6 ． 0 4 6 6 ． 0 我 国常规 天然气 的储量 不 如伊 朗 、 俄 罗斯 、 卡塔 尔等国丰富， 煤层气的开发技术与美 国等发达国家技 术 相 比， 还存在着差 距 ， 产量还 不高。 页岩气为非常规 的天然气 ， 据国内外报道 ， 我国的储量 比美 国的储量 略高。 但 目前我国的页岩气井较深 一般都在 3 0 0 0 m 以下 ， 且多处 于地震 断裂带 ， 易 引发地 震灾 害 ， 开采 技术水 平还较低 ， 在 水平井的钻井技 术方面还有 较大 的差 距 。 受地质 、 水处理复用等条件影响， 我 国页岩气 的 生产成 本可 能相应 会高 一些 ，要 达到 目前北 美周 边 页岩 气成本 价格 每百 万 B T U 4美元 ， B U T为 英 国热 量单 位 ， 相 当于人 民币 0 ． 8 1 元 ／ 一 的水 平 ， 还 需 一 段 时 间 。 在北美 ，每年页岩气生产量已到 1 8 0 0亿 m 。 ， 使 天然气价格从原来 的 3 ． 2 5 元 ／ m 。 跌到 了 0 ． 6元／ m 。 ， 低 于页岩气生 产成本价 0 ． 8 1 元 ／ m 。 近 日纽约市 场的价 格是 每百万 B T U 1 ． 9 美元 ， 即单价 只有 0 ． 4元／ 。这． 种局 面导致 了一 些 日本人计 划从 美 国生 产 L N G销 到 日本。 也使美国部分页岩气生产商不愿再去生产页岩 气， 而转向出卖页岩气田块给中、 澳等国公司。因此 ， 在全球 贸易 如此发达 的今天 ， 美 国较低 的天然气 价格 也不会一直 持续 ， 但确实美 国 目前 的天然气价格 比中 国的价格低 很多 。 欧洲天 然气的价格 比俄罗斯 天然气价 格要低 ， 乌 克兰从俄罗斯购买的天然气是 4 1 0 美元 ／ 1 0 0 0 m 。 ， 从 欧洲购买 的价格是 3 9 0 美 元 ／ 1 0 0 0 m 。 。 欧洲 的天然气 主要 产于挪威 附近的北海油气 田及 巴伦支海 附近 。 在 英国，原来有 4 个大型的用煤制气 的城市煤气厂 ， 后 来石脑油制气 代替 了它 ， 最 后廉价 的北 海油 田天然气 又取代 了用石脑 油制气 的城 市煤 气 。 在 中国 ，如果煤 制 天然 气技 术采 用 碎煤 加压 气 化技 术 ， 产 品 天然 气 的价格 约为 1 元 ／ m 。 原料 煤 的 坑 口价格 以 2 5 0元 ／ t 计 ，与 目前普 遍 进 口的 天然 气价格相 比， 从经济角度讲 ， 是可以经营的， 如果再 把得 到 的副 产 品加 工利 用好 ， 可 以有 较 好 的抗 风 险 能 力。 3 我国煤制天然气技术的现状和生产 中存在 的问题及其解 决途径 3 ． 1 煤制天然气 的气 化技术 对于煤制天然气的气化技术选择 ， 笔者∞ 曾撰文 探讨 过 。由于其最 终的产 品是 甲烷 ， 采用 固定床碎 煤 加压 气化技术 比较 合适 国外称 为鲁奇炉 ， 因为粗 煤 气 中就有较高含量 的 甲烷 ，以大唐 国际的阜新 4 0亿 m 。 ／ a 煤制天然气厂的设计计算为例 ，在其粗煤气中， 就已有相当于产品气 4 8 ％ 的甲烷 ，只有 5 2 ％ 的产品需 要通过后续的合成工艺来制取 ， 因此从原料煤到产品 甲烷的热能转换效率可达到 6 0 ％ 以上 。美 国大平原 煤制天然气曾采用鲁奇 M A R K - I V 型气化炉。 为使煤制天然气厂的含酚污水量减少 ， 我国多家 企业和单位都在攻克液态排渣的碎煤加压气化技术 废水处理难题。目前 ， 云南解化厂已基本解决了气化 2 0 1 4年 4月 陈家仁 煤制天然气在我国现阶段还应适度发展 一2 3 一 炉 的生 产 运 行 问题 ， 能较 大 幅度 提 高 单 炉 生产 能 力 ，可大幅度降低蒸汽消耗量和减少含酚污水量 ， 因 而广受 业界重 视 。 3 ． 2 煤制天然气在 技术等 方面要解 决的几个 问题 3 ． 2 ． i 原料 块煤 的供 应 不论是 固态排渣碎 煤气化 炉 ， 还 是液态 排渣 碎煤 气化 炉 ， 都 需要使 用块状 煤 6 m i l1 。在一般 的 次烟 煤生产 中 ，原 煤 中块 煤 的 比例都 可达 到 6 0 ％ ～ 7 0 ％ ， 但 低阶煤中块煤的比例不足 ， 有的煤田如新疆伊犁某煤 矿 的块 煤 就很少 ， 且 块煤 的强 度很 差 ， 这 就要 求生 产 型煤， 用型煤代替块煤。内蒙东中部的褐煤也是需要 干燥、 提质后 ， 成型制成煤砖 ， 才能使用。各企业都在 研 究开发 这方 面的技 术 。 3 ． 2 ． 2 煤制 天然气 的管网及调峰 随着 我 国天 然气事业 的发展 ， 天然 气管 网必然会 有很大 的扩展 。输气 、 供应管 网 的建设 和发展 及延 伸 和管理 ， 应 吸收 电 网的经 验 ， 应 由 国家统一 建设 和 管 理 。 对 于北京来 说 ， 采用 天然气来加 热采 暖锅 炉 ， 必然 会产生较为严重的调峰问题 ，但京津间有一个 2 0 亿 m 。 大型地下气库 ， 缓解 了这个问题。如果规划全国都 采用清洁的能源天然气， 对气网的规划布局和相关的 调峰措施 ， 必须配套建设。 在中国化工报瞳 的文章中， 将调峰办法归纳为 4 种 一是采用生产部分液化天然 气来解决 ；二是利用高压天然气管网的压力调节 ； 三 是在管网间建设相应的大型储气库， 如最近报道的新 疆油田公司建成的全国最大的呼图壁 1 0 7 亿 m 。 气库 生产库容为4 5 ． 1 亿 m 。 ； 四是采用化工联产 ， 在用气 量不大的季节， 生产 甲醇等产品。笔者认为第 4种方 法投资大 ， 又要牵涉化产的销路等问题 ， 实际操作并 不理想 ， 可采用另一种办法代替 ， 那就是采暖可用洁 净煤 技术生产 的燃料 气代替 ，将燃 料气 经过净 化 ， 除 去 s 0 、 N 0 和粉尘 等污染物 ， 再去烧 采 暖锅 炉 ， 气化炉 的炉渣可用来制成建筑材料。 这是一种很好的调峰方 法 ， 因为找一 块煤 场 比建一 个气 库要 容 易得 多 ， 也可 缓解 供气 的不 足 。 4 现 阶段我 国适度发展煤制天然气的合理性 4 ． 1 避 开 目前产能 过剩的煤化 工项 目 从我国煤化工产业发展情况的分析可以看出， 不 少地区的煤化工项 目由于选择不当， 使部分项 目成为 产能过 剩项 目， 导致 这些地 区花费 了煤 资源 、 资金 和 宝贵的水资源 ， 结果上了一些赔钱的项 目， 反而增加 了这些地区的债务负担。 所以， 上煤化工项 目时 ， 一定 要避开产能过剩项 目。 而煤制天然气项 目就近年的情 况看 ， 不易成 为产能过 剩 的项 目。 4 ． 2 少进 口高价天然气 。 尽量减 少在 经济上 受损 目前我国进 口的天然气 ， 不论是管道气或液化天 然气 ， 进 口价都在 3 元 ／ m 。 左右 ， 加上税 ， 销售价为 4 元 ／ m 。 以上 北 京等一些 大城市 给居民的生活用气是 经过补贴的优惠价 2 ． 3 元 ／ m 。 ， 处理不好就会赔钱。 今 后 ， 生产 煤制 天然 气 的价格 要 比进 口气价格 低 ， 这样 就可以少进高价天然气 ，尽量减少在经济上的损失 ， 即使将来 我 国的非 常规 天然 气页 岩气 生产 达 到 美 国的水平 ， 也只能使我国的天然气价格更加合理 。 要 想使中国天然气的价格降到美国目前的水平 ， 只有通 过努力 ， 把我 国的天然气 自给水平提高， 包括加快掌 握页岩气、 煤层气、 天然气水合物的开发技术 ， 当前也 应包括 适 当发展 煤制天然 气 ， 尽快让 中 国的能源安全 战略全面落实到实处 ， 使我国在天然气的定价上早 日 取得话 语权 。 参考文献 [ 1 ]彭利国， 袁端端， 廖钰娴． 千亿“ 煤制气” 狂飙隐忧史 无前例 的规划史无前 例的质疑[ N ] ．南方周末 ， 2 0 1 3 1 O 一1 8 ． [ 2 ]张兴刚． 煤制油技术 能源替代殊途同归 [ N ] ． 中国化 工报 ， 2 0 1 3 0 9 0 5 ． [ 3 ]陈家仁． 煤制天然气气化工艺几个问题探讨 [ J ] ． 煤化 工 ， 2 0 1 2 ， 4 0 3 5 6 5 8 ． [ 4 ]李大尚．煤制合成天然气竞争力分析 [ J ] ．煤化工 ， 2 0 0 7 ． 3 5 6 卜3 ． Pr o p e r De v e l o p me n t o f Co a l - t o - S NG I n d u s t r y i n Pr e s e n t Ch i n a I s S t i l l Ne c e s s a r y C h e n J i a r e n B e i j i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C o a l C h e m i s t r y ， C h i n a N a t i o n a l C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ， B e i j i n g 1 0 0 0 1 3 ， C h i n a Abs t r a c t Th e p r e s e n t d e v e l o p me n t s t a t us o f Ch i n a S c o a l c h e mi c a l i n d u s t r y wa s i n t r o d u c e d i n b r i e f , a n d S O we r e Ch i n a S S NG p r o d u c t i o n ， s u p p l y a n d p r i c e ． T h e a u t h o r i s o f t h e o p i n i o n t h a t p r o p e r d e v e l o p me n t o f c o al t o S NG i n d u s t r y i n p r e s e n t Ch i n a i s s t i l l n e c e s s a r y a c c o r d i n g t o Ch i n a S r e ali t i e s ， a n d t h i s c o n c l u s i o n i s b a s e d o n h i s a n a l y s i s o f Ch i n a S p r e s e n t s t a t u s o f c o a l t o S NG t e c h n o l o g y a n d i t s e x i s t i n g t e c h n i c a l p r o b l e ms i n p r o d u c t i o n ． Ke y wo r d s c o a l t o S NG，p r o d u c t i o n， c o n s u mp t i o n ，p r i c e ， p i p e l i n e n e t wo r k， p e a k r e g u l a t i o n ，r a t i o n ali t y