煤化工高水耗问题难解
- 2015-01-16 09:08:031981
煤化工高水耗问题难解
煤化工受到水耗制约
煤化工受到水耗制约，可以从两个方面来理解。
一方面，我国的产煤区通常处于缺水地区，或即使有水源也缺乏纳污能力。我国昆仑山—秦岭—大别山一线以北地区的煤炭资源占全国的90.13%，以南地区只占9.7%;而我国水资源分布也以昆仑山—秦岭—大别山一线为界，以南水资源丰富，占78.6%，以北水资源短缺，只占21.4%。而一个30亿立方米/年煤制天然气企业需要耗新鲜水1500万立方米/年;一个60万吨/年煤制烯烃企业每年也需要至少1320万立方米新鲜水，这对于缺水地区而言，是要挤占其他方面用水的。
另一方面，如果制取同样的化工产品，用石油化工工艺路线，会比煤化工的水耗低得多。以烯烃为例，石油化工用石脑油制乙烯，吨乙烯耗水量为6～7立方米/吨，而煤制乙烯则吨乙烯耗水量高达60立方米/吨(煤化工习惯按吨烯烃耗水算，为30立方米/吨烯烃，但其中乙烯和丙烯各占一半，故折算成乙烯要加倍)。
当然，有人会说，这两种工艺没有可比性。因为煤化工以煤为原料，首先要将煤气化，然后再合成不同的化工产品，当然能耗、水耗均会高一些。这一点我们应当承认，但是如果有数量级上的差异(煤化工路线比石油化工路线高10倍)，那就不仅是工艺路线本身的问题了。
高水耗为何难以降下来?
煤化工之所以戴上“高水耗”的帽子，一直取不下来，原因是多方面的，下面举出几个重要的原因。
原因之一：示范项目为保工艺过关，牺牲了能耗和水耗的优化要求。由于现代煤化工批大型工业化项目开发阶段，核心的要求是打通流程，顺利拿到产品，而非节能节水，所以在公用工程配置上，只是尽量满足工艺要求，谈不上优化。例如，某煤制烯烃厂设计时为了保证自主研发的核心MTO技术放大成功投产，各个配套技术均采用国外引进的成熟技术：煤气化用的GE水煤气加压气化技术，净化用林德公司的低压甲醇洗技术，甲醇合成用戴维的甲醇合成技术，MTO是中科院大连化物所的技术，聚乙烯/聚丙烯是陶氏化学公司的UNIPOL技术。在这种拼盘的条件下，总体设计公司设计的公用工程系统处于被动满足各方面要求的境地，谈不上优化。
原因之二：经济上煤化工由于原料便宜，盈利空间大，掩盖了高能耗、高水耗的问题。以煤制烯烃为例，根据亚化咨询发布的《煤制烯烃真实成本与盈利能力分析》报告，当PE/PP市场现货平均价格在11500元/吨以上时，对比用新疆准东和淮南的煤制聚烯烃项目可以发现，由于准东地处偏远，运输不便，因此其原料和能量成本低，相应的其增值税额和运费也高，但准东仍然凭借极低的煤价拥有高的利润空间——吨烯烃营业利润达4536元/吨;淮南虽然煤价高，但在煤炭产能过剩的大背景下，也有2665元/吨的利润空间。也就是说，销售价中的利润率高达23%～39%。试想，如果每吨化工产品的利润都如此丰厚，多消耗点能源和水的成本可以轻易消化，企业还有什么积极性来节能节水呢?
原因之三：技术原因——设计院不掌握过程系统工程的水网络系统集成优化技术。我国设计院中确定新鲜水耗的这部分工作，是由工艺专业加上给排水专业来决定设计方案的。工艺人员首先想到的是：尽量使用空冷器，给排水人员提供的技术是“零排放”，而缺乏整体系统优化的系统工程室。但从过程系统工程的观点看，这是一个水网络系统的优化问题，需要全面分析构成整个系统的各个子系统存在的潜力和优化程度。
我们都知道，我国的一项新技术从发明到工业实用要经历文献发表—将文献方法制作成计算机软件—国外设计公司采用于设计—我国设计院开始采用等几个步骤。这个步骤从头到尾往往需要20年时间，也就是说在节能节水系统优化技术方面，我国设计院采用的技术比学术界落后了20年;我们现在实际应用的技术，还停留在上世纪八九十年代学术界的水平上，即热夹点技术。水夹点技术是上世纪末才发展起来的，我们发现从2005年以来上掀起水网络研究的热潮，每年都有几十篇论文发表。这些成果往往先被较小型的咨询公司所采用，设计公司则比较保守，采用得更晚一些。
原因之四：煤化工行业与石油化工行业不同，十分分散，缺乏垂直*的节能节水监督考核压力。节能节水总体来说不是企业的经济行为，只靠经济利益驱动是不足以推动的，政府及行政垂直推动是*的动力。
当前，石油化工行业在节能节水上取得的成绩，主要是靠中石化、中石油等大型国企*，努力贯彻*节能节水的要求，对所属企业大力提倡、严格考核的结果。在这里，全国大型炼油厂每月均需要上报吨油耗能耗水的运行指标，每年都按指标好坏进行排队。中石化近年推行能效倍增计划，中石油也在推行炼化能量系统优化重大科技专项，每年均有数亿元节能节水专款资金投入。此外，石化企业还在信息化建设中实施能量管理系统EMS，使得总部可以对全国炼油化工企业的能耗水耗进行实时监测。
相较之下，我国煤化工企业高度分散，构成复杂，有大型国营央企，如神华集团、大唐能源化工等;有地方国营企业，如陕西延长集团、内蒙古伊泰集团、山东兖矿集团等;有民营公司，如中国庆华集团等。对于这些企业，谁来监督考核?缺乏统一的行业组织*。如果煤化工节能节水完全由市场自由竞争来推动，那就只能凭各企业*的自觉了。
煤化工并不必然高水耗
惠生工程（中国）有限公司技术总监李延生认为，通过改良工艺技术，如应用煤制甲醇工艺成套节能降耗技术，可以有效降低煤制甲醇项目的水耗。他说，该技术的核心是甲醇热泵精馏技术。热泵精馏工艺不设加压塔，直接压缩精馏塔（常压）塔顶精甲醇气体，提高塔顶精甲醇气体的压力和冷凝温度，作为精馏塔塔釜再沸器或中间再沸器的热源，从而*节省了塔釜热公用工程和塔顶冷公用工程消耗。以年产45万吨甲醇的煤制甲醇装置为例，与典型的甲醇双效精馏、水冷余热发电工艺相比，采用煤制甲醇工艺成套节能降耗技术，吨甲醇的水耗能降低30%，每年可以节水167万吨。
据了解，我国煤炭资源与水资源呈逆向分布，主要蕴藏在水资源短缺地区。其中，只有新疆、云南、贵州地区的人均水资源可以达到全国平均水平，其余主要煤产业区人均水资源只有全国平均的1/4~1/2。然而，大部分煤化工项目都属于高耗水项目。有数据显示，煤制甲醇的吨产品耗水量为6~17吨，煤制烯烃的吨产品耗水量为22~32吨，煤制油吨产品耗水量通常都在15~20吨。一个年产300万吨的煤制油项目年用水量约为6000万吨，相当于十几万人口的水资源占有量。不少业内专家表示，规划的“十二五”煤化工项目能否实现预期，不在于资金、煤资源和企业的投资热情，而在于水，这些项目每年需要上亿吨的水。