第2章　现代煤化工的科学发展观

2.1　中国发展煤化工的历史使命

2.1.1　我国主要矿物能源的现状

我国的矿物资源从总量上来说不算少，但是要按照人均来算，是不高的。按照可采储量来说^［1］，2013年我国的石油居世界14位，天然气居世界13位，煤炭居世界第3位。见表2-1～表2-3。

随着我国国民经济的高速发展，我国每年消耗的矿物能源的数量巨大，见表2-4。表中数据说明，我国矿物能源中原油的缺额比较大，已经超过55％。

一些新兴的矿物燃料，如页岩气、煤层气、可燃冰等，正在受到国内业界的关注。

页岩气是指从页岩层开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。我国页岩气产业尚处于资源调查阶段，要实现页岩气大规模商业化开发还有很长的路要走。2011年年底，页岩气被国务院正式批准成为中国第172号矿种。中国主要盆地和地区页岩气资源量约为25×10¹²m³，与美国28.3×10¹²m³大致相当，但我国页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。因此，近期内大量开采页岩气是有困难的。我国计划到2015年基本完成全国页岩气资源潜力调查与评价，探明页岩气地质储量1×10¹²m³，可采储量2000×10⁸m³，年产量达65×10⁸m³。目前，开采能力有限，2013年产量为2×10⁸m³。

煤层气，是指在煤层中以甲烷为主要成分、吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。全球埋深浅于2000m的煤层气资源约为240×10¹²m³，是常规天然气探明储量的两倍多，世界主要产煤国都十分重视开发煤层气。中国埋深浅于2000m的煤层气资源量为36.81×10¹²m³，居世界第三位。全国95％的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝四个含气区，截至2010年年底，全国累计完成煤层气（煤矿瓦斯）抽采量为88×10⁸m³，但利用量仅为36×10⁸m³。目前，开采能力不算很大，2013年产量为30×10⁸m³。

可燃冰，又名天然气水合物，被称为能满足人类使用1000年的新能源，是今后替代石油、煤等传统能源的首选。它是甲烷和水在海底高压低温下形成的白色固体燃料，可以被直接点燃。1m³可燃冰可释放出160～180m³的天然气，其能量密度是煤的10倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气，是一种高效清洁能源，被誉为21世纪的绿色能源。可燃冰全球储量巨大，分布广泛。我国可燃冰的资源潜力约800×10⁸t油当量，是我国常规天然气资源量的两倍。主要分布在青藏高原的羌塘盆地和南海大陆坡及其深海。据科学家粗略估算，我国陆域远景资源量至少有350×10⁸t油当量。其中，青海省储量约占总储量的四分之一。青藏高原羌塘盆地多年冻土区也具有可燃冰形成的温度和压力条件，是最有前景的找矿远景区。南海的可燃冰资源量大约为640×10⁸t油当量。黑龙江冻土区和黄海、东海大陆坡也都可能存在储量巨大的可燃冰^［3］。

但是就目前我国的能源开采能力而言，并不乐观，我国油气资源不足，大量买进石油和天然气，有一个国家安全的问题。事实上，发展煤化工在国际上已有先例，南非就是依靠煤化工来解决油品和化工产品问题。

我国是一个产煤用煤大国，2010年全国年产煤超过32×10⁸t。主要用于发电和钢铁，用于化工的数量不算很大。21世纪以来，我国的煤炭产量快速增长，平均每年增长近12％。从2001年的11.6×10⁸t，到2013年的36.8×10⁸t，十年中翻了近两番。见表2-5。

由于需求的增加和工业的发展，煤产量下降的可能性不是很大。这是由于从能量形式来说，我国煤及煤层气的储量远远超过石油和天然气的储量，对于化工和石化，更是具有深远意义。从化工角度来看，如果以1吨原煤转化为0.20t油（合成油品），或以1吨原煤转化为300m³甲烷（合成天然气）来计算，我国1×10¹²t煤的远景可采储量，相当于2000×10⁸t油品或300×10¹²m³天然气。这一数值超过全国1000×10⁸t原油或38×10¹²m³天然气的远景可采储量。也大于大家正在关心的800×10⁸t油当量可燃冰的储量。因此，我国能源和化工的用煤是不可避免的，煤化工在中国的存在是完全必要的。

2.1.2　煤化工发展方向的三种学说

众所周知，从目前我国化学工业的格局来看，石油化工占据主导地位，这与世界格局是一致的。

在我国石油资源不足的事实推动下，一个比较流行的说法是“我国缺油少气多煤”。由于石油和天然气的产量增长不快，煤化工开始受到青睐。这是我国国情问题，学术界没有异议。

然而，在如何对待煤化工的发展问题上，国内学术界有三种意见。这三种意见已经对国家机关、地方政府、规划部门、科研机构、设计系统、新闻媒体、金融证券和专业社会团体等机构产生了很大影响。实际上，这些意见已经形成学说，产生号召力。

（1）甲醇经济论　这个意见是以发展甲醇为代表的“甲醇经济论”。

我国的甲醇工业是有基础的，规模在世界上是最大的。这个学说受两个诺贝尔奖获得者提倡的甲醇经济学说^［4］影响，主要意见是：

①用甲醇化工来代替石油化工，从而减少石油进口；

②建立超大规模的甲醇工业，建设（3～9）×10⁷吨的储罐，上亿吨甲醇的年产量；

③认为甲醇是未来社会经济可持续发展的中心环节，“甲醇能源化工可以接续石油化工”；

④大力推广醇醚燃料，用甲醇汽油、甲醇柴油、二甲醚、DMM3-8等醇醚燃代替石油烃燃料；

⑤发展甲醇制烯烃、甲醇制汽油、甲醇单细胞蛋白、以甲醇为核心的“煤、电、化、冶、热”多联产工业等甲醇后续加工；

⑥不支持煤制油。

（2）替代学说论　这个意见是指大力发展煤化工来“代替石油化工”。主要是：

①把煤化工推到化工发展的前沿、强调要突破石油化工的垄断，用煤化工全面地替代石油化工，从而减少石油进口；

②突出煤制甲醇、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇、煤制柴油、煤分质利用等6种产品路线；

③积极发展煤制醋酸、低碳醇、甲醇制汽油、煤制芳烃等煤化工工业；

④这个意见推动了各地提出新建规模化煤化工项目上百个，形成了煤化工热，新增项目年耗煤量在（7～8）×10⁸t、年耗水25×10⁸t，一个五年计划期间总投资约四万亿元，几个主要省区各自投资额为8000亿元至10000亿元。

（3）补充学说论　第三种意见是“煤化工是石油化工的补充”，这个理论认为：

①煤化工是高能耗、高水耗、高排放工业，因此它的发展要受限制。化工用煤总量不会很大，2010年我国化工用煤量约为1.5×10⁸t，根据我国煤炭发展规划，在“十二五”期间我国化工用煤量增幅为8000×10⁴t；水资源缺乏是制约煤化工发展的重要因素。

②新型煤化工的产品在世界上主要是由石油化工生产的，目前世界经济大国都首先消耗国际上的石油资源，我国也不例外。煤化工应该和石油化工相辅相成，煤化工是石油化工的补充，不是替代。

根据中国的国情，石油工业是国家的支柱产业，它生产的几十种产品影响国民经济全局，这是个不能乱的产业，因此在目前的油价风浪中，国家支持这个行业来抵御风险，力求稳定这个行业。“补充论”认为，在国内，只要石油化工行业得到稳定，煤化工行业也不会动荡。明白这个道理：煤化工是补缺石油化工的不足。石油化工的缺口本来是煤化工的，这是煤化工的天地，石油化工影响不了煤化工。石油化工和煤化工携手起来，既满足国计民生的需要，又抗衡国际环境的动荡。

③任何一项煤化工技术，只能代替某种油品，不能取代原油，即“煤代不了原油”。石油炼制厂从原油中生产各种石油产品包括：燃料油品、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦6类。强迫一种石油产品被替代后炼油厂停产或大规模减产转产，会搞乱整个炼油体系，对国民经济产生重大影响，是得不偿失的。因此，发展煤化工难以显著减少原油进口。

④石脑油是炼厂的主要产品，石脑油制烯烃是炼厂的辅助工艺，不可缺少。煤化工可以补充烯烃市场，但环保和经济指标不如石化产品，难以与石油化工争夺市场。我国石油化工缺额的产品，也可以适当低价进口国外的石油化工产品，再缺额的数量可以由煤化工来补充。

⑤目前煤化工的主攻方向应该是能源，即优先发展煤制油、煤制甲烷等与国计民生关系重大的项目，甲醇应该列后。在西部发展适量的能源产品，部分就地使用、部分进入管道，特别是柴油，供应当地的公路运输，节省运输费用和资源。如果大量发展化工产品如聚烯烃，使用地在沿海，产品密度很低，占用大量运输能力，很不经济。在沿海进口甲醇来制烯烃，甚至直接进口聚烯烃，都比在西北制造烯烃运至沿海合算。

⑥在油气时代之后的能源，如果核能不能接续而由煤化工接续，则实际上可能是合成气化工接续，甲醇化工是合成气化工后续领域之一。这件事，特别是可控核裂变什么时候能够实现，现在难以断定。

2.1.3　煤化工发展三种学说对国民经济的影响

实际上，这三种理论从各个方面对国民经济的发展产生影响，其结果是甲醇和合成氨过剩、大批煤化工项目在建，其中有的是国家有关部门批准建设的、有的是批准进行可行性研究尚未批准建设而已经在建的，有的没有批准可研就在建设的，总的局面是混乱的，无序的。

这三种理论中，每一种理论都有一定成分的合理部分，但是有的理论中确实有错误的地方，例如，要让煤化工与石油化工争个高低，要取代石油化工，要用煤化工的发展来打击石油化工，要生产成千万吨的煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制芳烃，让石脑油制烯烃、乙烯制乙二醇、石油芳烃的工厂关门等。这个内容肯定是错误的，搞乱石油化工，让煤化工无序发展，破坏煤炭资源富集地区的生存环境，损害的一定是国家，最后会导致包括煤化工行业自己的毁灭。

石油化工工业是国家的支柱工业，它的影响面很广，渗入到国民经济的每一个部分，它不能乱。如果说，它出现一些问题，这是可能的，我们要采取的态度是纠正错误，完善机制，而不是打倒它。从国内的煤炭工业、钢铁工业的乱象中可以看到，如果石油化工乱掉，我国的工业有可能损失巨大。