新闻中心 Dynamic News

公司新闻> 行业新闻> 员工风采>

工程院院士金涌:中国已成世界煤化工高地

发布于2017-01-10 17:59    文章来源:未知

  经年近八旬,但中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌的目光从未离开过自己的专业领域。经历过国内煤化工产业几十年来发展的起承转合,他的观点比别人更多了几分冷静。
  "尽量把煤的价值充分体现出来"
  中国的石油资源相对短缺,石油进口对外依存度已经达到58.5%,因为涉及到能源安全,所以石油替代问题就显得非常重要。而煤炭是中国仅有的比较多的资源,所以业界普遍看好用煤来替代石油。这是中国以煤制油和煤制气为代表的新型煤化工发展的大背景。
  但从世界范围看,实际上这确实是属于中国的特殊情况。因为目前世界范围来讲,石油并不短缺,一般来讲其他国家都没有发展煤化工的强烈愿望。"过去有段时间提出的口号是煤化工要有序发展,煤变油、煤变燃料,主要是用来做技术储备,战争或者急需时再大量建设"。金涌认为,以前对煤化工是有一定制约的,没有大开口子,但是现在情况不同了。
  煤价进入下行周期后,煤炭企业迫切希望拉动煤价,为了安抚煤炭企业,同时考虑到石油进口比例也确实很大,所以国家能源局在年初的内部咨询会上通报的关于煤制油、煤制气的初步规划是,到2020年规划建设3000万吨的煤制油,500亿立方米的煤制气。此消息一出,业界一片沸腾,政策大门进一步打开似乎触手可及。
  "现在几乎凡是有煤的地方就有煤化工。中国煤化工现在是处在爆发期、井喷期"。金涌认为,煤化工井喷的原因,首先是需求,其次是技术的逐渐成熟。
  实际上,中国企业开始进入煤制油产业时,南非沙索公司(Sasol)是当时世界上唯一进行大规模煤液化生产合成燃料的企业。而沙索公司开展煤制油的起因,是当时南非因为种族隔离政策受到全世界的制裁和禁运,无法进口石油。有一段时间沙索公司曾一天接待数个来自中国的代表团,中国企业们对煤制油的热情,让沙索自认奇货可居,要价奇高,谈了十来年一直谈不下来。在这个过程中,中国国内就开始自己开发技术,现在煤化工的大量技术基本都已经国产化。而且中国不只是研究,还有了大规模生产经验,这些国外是没有的,"特别是几十万吨的煤化工装置,只有中国有",中国"已经成了世界煤化工的高地"。
  虽然中国煤炭储量大概是世界的12%,但中国人口占世界的20%,如果按照人均算,约为世界人均水平的一半,而且还有很多煤是采不出来的。"我们的煤也要节约用,也不是多的不得了",金涌认为,搞煤化工的第一个指导思想就是,要尽量把煤的价值充分体现出来。"一定要想到,煤不只是碳,煤是有机无机的复合物,里面有机的成分有十几种,煤里面还有氢,碳氢比在煤的组成里是1:0.8,就是1个原子的碳有0.8个氢存在。如果煤炭只是烧掉,就把氢也烧掉了。氢实际上是很珍贵的,烧掉很不合算。能不能首先通过拆解,把链拆开,高价高用,就是煤的综合利用"。
  业界还有一种观点是,煤炭的综合利用还应该配合煤的多联产。金涌这样解释煤的多联产:煤先热解,变成半焦,半焦拿来燃烧,产生蒸汽发电,蒸汽轮机的背压还有十几公斤的压力,可以用来供热。半焦热解产出的东西,可以拿来分离煤气作燃料,可以做合成气,变换配比后可以合成甲烷、轻柴油、轻焦油、重焦油.....这样对煤的利用就是全价的。
  "我们很多院士也在一起讨论,现在煤化工井喷,特别是煤变油,指标都已经分给大煤炭企业了。这样做是不是最好呢?"金涌一直在思考这个问题。
  最明显的问题是,煤化工要多排放几十亿吨的二氧化碳,"虽然城市是清洁了,但是全国总的二氧化碳排放增加了",而且煤炭转化也会损失很多能量,用煤制气后再发电很不合算。金涌认为,煤制气再发电的效率是百分之三十多,而煤直接燃烧,通过超超临界发电的效率最高可以达到42%~45%。在民用方面,用天然气做饭其实热效率很低,大约70%的热量都散发在空气里浪费了,所以美国虽然天然气产业很发达,但还是有一半以上的家庭用电做饭。"还不如改造煤电厂技术,可以实现煤耗很低,很清洁",金涌认为,煤制气一定要考虑到使用是不是合理。
  相对于煤制油和煤制气,金涌更看好煤制芳烃的前景。芳烃主要用于生产异氰酸酯等,做高档汽车的表面漆、高级泡沫塑料、人造革、各种电器的外壳等高档产品。现在国内的芳烃90%来自石脑油裂解,消费量大概是1400万吨,对外依存度是44%。金涌认为,用煤做芳烃是很好的契机,"中国要开辟煤制芳烃的技术,这个是全世界第一的"。
  "大家都在大规模做同样的东西,而且都是大路货,没有想怎么和使用过程对接。比如聚乙烯,实际上汽车用的都不是纯聚乙烯,都是复配的塑料合金,这个必须做深入研究"。金涌坚信要做高附加值的产品,这才是煤化工应该走的道路。"从甲醇出发可以做成乙烯丙烯,做成三烯三苯等很多原来用石油产生的东西。甲醇的价钱大概现在两三千元一吨,假如做成高档的产品,可以增加几倍十几倍的附加值。所以用煤炭做甲醇,发展三烯三苯往下走,前景很好。如果做成油,一燃烧就没有了,变成二氧化碳了"。"我们现在考察的是万元GDP能耗,假如产品价钱高,万元GDP能耗就降下来了,所以提高附加值是我们减碳,搞低碳经济的一个好抓手"。
  "煤变油是翻山,醇醚是打隧道"
  十多年以来,对于怎么用煤来替代石油作为燃料开汽车,一直有两种不同观点。一种观点支持煤变油,另外一种观点则主张,开车不一定用油,可以用醇醚添加。从技术经济性的角度,金涌更看好煤化工的醇醚路线。"只要可以驱动汽车,为什么一定要是汽油或柴油呢?"
  实际上,最早的醇醚路线是甲醇汽油。甲醇添加到汽油里,如果不超过14%,是感觉不出来的。但是甲醇路线在国内一直没有进入主流。
  从技术角度看,还有一个选择是二甲醚。二甲醚合成也用氢气和二氧化碳作为原料,产品是1份重量的水,2.5份重量的二甲醚。假如是煤变油,合成出来的产品是0.78份重量的油,1份重量的水。所以,二甲醚的用煤量只是煤变油的二分之一,而且1公斤二甲醚的行驶里程数和同等量的柴油一样。金涌表示,二甲醚的排放非常干净,"在排气管后面放一张白纸,跑多远纸都是白的"。不过有个问题是,二甲醚在常温下是气态的,使用必须压缩灌装。
  能不能把二甲醚做成液态的?清华大学的新技术是用煤制造聚甲氧基二甲醚。聚甲氧基二甲醚的沸点可以达到140度,完全可以和柴油调和,提高柴油的十六烷值,成倍地减少pm2.5排放。这项技术的鉴定会已经开过,金涌和谢克昌、汪燮卿、杨启业、郝吉明、陈丙珍等几位院士一起,联名上书政府,建议促进聚甲氧基二甲醚在全国的推广应用。
  金涌这样解释聚甲氧基二甲醚性能优良的原理:现在的柴油机汽油机都需要吸进空气(主要是利用空气中的氧气)才能燃烧,但空气里还有大量氮气,氮气对燃烧不起作用,最后只是加热到高温排出去,白白走过场,浪费了很多能量。而聚甲氧基二甲醚的分子链上带着氧,如同"自带干粮",所以虽然其燃烧的热值相对低,但十六烷值高,出力并不逊色,就是因为它不需要吸进太多空气。尤其是在空气稀薄、氧气不足的高原和高寒地区,使用聚甲氧基二甲醚更为适合。
  "煤变油是翻山,醇醚是打隧道,当然这个合算"。金涌并不讳言自己的观点,他认为,从能源利用率来看,煤变油"是短视的,是近视眼","可是企业家不这么认为,煤变油后立刻就卖给石油公司了,马上就可以赚钱。只要赚钱就行了,管他效率高不高呢"。
  "要解决能源问题,还是要靠改革"
  做了大半生的技术,金涌对技术的局限性有比旁人更深刻的认识。
  他看好的醇醚路线多年来在国内一直未取得大的进展,他认为最大的问题就是遭遇了大公司的垄断和不合作。
  水面之下,市场的暗流涌动其实一直没有停止过。虽然甲醇汽油一直没有大规模推广,但业界公开的秘密是,很多加油站都在偷偷向油品中加入甲醇。这也是在产能过剩的形势下,甲醇一直能维持住相对较高价位的重要原因。但是甲醇汽油一直没有主渠道运营,金涌认为,这终究不是办法,还是要"要引导到正路上去,不要偷偷摸摸干"。
  在山西省领导召开的一次会议上,金涌直言不讳的表示,要解决中国的汽车能源问题,不是靠技术,技术已经做了,主要靠政策。因为现在煤制油的产品只能卖给大石油公司,"最后环节堵死了,没有出口,所有的新技术都白搭"。
  他的设想是,假如煤化工企业可以参与经营一些加油站,并有一定决策权,就可以把掺有醇、醚、聚甲氧基二甲醚等醇醚燃料的油品品牌经营,销售渠道就此打开。煤化工企业的油品,直接向市场销售。"转变炼油方式,我们每年就可以多产2000万吨至4000万吨的醇醚搀合组份,而且和煤合成柴油路线相比,能大幅度降低煤炭消耗,提高能源利用率,减少燃烧柴油的pm2.5排放,也能大幅度降低煤化工投资,多渠道解决中国车用燃料短缺的问题"。
  在能源行业里,制度问题滋生的不仅是腐败,还有技术上的落后和不思进取。"我们是搞技术的,可还是相信制度问题是解决中国能源问题更重要的途径"。金涌的切身体会是,"现在要想解决中国能源问题,还是要靠改革","实际上结构的问题,政策的问题,比技术的影响更大"。
  金涌:清华大学化学工程系教授,清华大学化学科学与技术研究院院长。1935年生于北京,1959年毕业于原苏联苏拉尔工学院,1979年领衔组建清华大学反应工程研究室,1997年当选中国工程院院士。2007年获得美国化学工程师协会(AICHE)的PSRT流体化讲座教授奖。主要研究领域为液态化化学反应工程学和生态工业工程,担任国际循环流化床系列会议顾问组成员,中国化工学会、中国颗粒学会常务理事,中国生态经济学会副理事长、工业生态经济与技术专委会主任,中国环境学会顾问,以及国家发改委循环经济试点园区规划顾问和评审委员。