谢克昌委员：发展循环经济型煤炭能源化工的必然性

我国目前的一次能源构成和很多化工产品原料都是以煤为主。据不完全统计，２００２年中国７７％的发电能源，６５％的化工原料和４５％的民用商品能源都是由煤提供的，而且由于我国“丰煤炭少油气”的资源禀赋特点，这种情况将持续较长时间。在２００３年１１月召开的中国发展高层论坛“能源战略和改革”国际研讨会上，专家预测到２０２０年即便煤炭消费控制在一次能源消费的６０％，总量也将达到２１亿吨，是２００２年的１．５倍。与此同时，随着石油供需矛盾日益突出，发展煤化工已逐渐成为解决这一矛盾的必由之路。但也正因为中国以燃煤为主的能源结构和传统煤化工生产的“煤炭－产品－污染排放”的单向流动线性经济特征以及利用和转化技术的落后，煤又是环境的严重污染源。中国工程院２００１年先进能源技术咨询研究总报告的数据表明，我国ＳＯ２、ＣＯ２排放量的８５％，烟尘的７０％和ＮＯ的６０％来自于燃煤。煤是主要能源和原料，又是主要污染源，经济社会要发展，人类生存要环境，解决这一矛盾的主要途径就是采用洁净煤利用和转化技术，发展循环经济型煤炭能源化工。

－－循环经济型煤炭能源化工的主要特征

循环经济型煤炭能源化工的主要特征是根据煤的结构和性质科学合理利用煤炭资源；采用洁净煤利用和转化技术实现能源和化工产品联产；资源、能源最大限度利用、生态环境最大程度保护和经济效益最佳并重。

１．科学合理利用煤炭资源

根据对煤结构和性质的深刻认识，实现煤中碳、氢、氧等有效成分最大程度地转化和利用的同时，使煤中硫、氮等污染成分得到最有效脱除和利用是科学合理利用煤炭资源的基本出发点。但是，由于成煤物质和成煤历史的影响，煤的结构与组成高度不均一，化学成分十分复杂以及随不同热加工过程的动态变化，必须同时从煤的类型和煤化程度两个方面去深刻认识煤的结构与性质，以满足实现循环经济型煤炭能源化工建构所需的技术开发和工艺优化的要求。

２．能源和化工产品联产

煤炭本身是一次能源，同时它还可以通过不同的转化方式变成电能、气体燃料、液体燃料等洁净能源。煤炭本身和其转化成的气体、液体、固体又是重要的化工原料。通过不同煤转化技术的优化集成和能源与化工产品生产的调节，能源和化工产品联产不仅可以实现煤炭资源价值从高到低的梯级利用，而且可以提高能量转化率。能源与化工联产在石油化工行业早已实现，著名的美孚、杜邦、英荷壳牌石油、英国石油、巴斯夫等公司均属于能源、化工行业。

３．经济和环境效益同时最佳

循环经济型能源化工注重整个系统的规模经济效益、整个系统的过程效率和污染物的源头控制与回收利用。由于技术的选择是在整体系统分析的基础上进行，通过洁净煤利用和转化技术的优化集成实现能源化工的联产、洁净，保证环境生态，优化集成保证经济效益，形成“资源－产品－再生资源”的反馈式流程，从而达到经济和环境效益同时最佳。

－－循环经济型煤炭能源化工举例

１．Ｓｈｅｌｌ合成气园

从煤或石油或渣油气化制得合成气，用于联合循环（ＩＧＣＣ）发电，用一步法生产甲醇及其衍生物（甲醛、醋酸、醋酐等）和合成氨及其衍生物（尿素、硫氨、硝氨、碳氨等），还可用作城市煤气。这一能源化工联产流程由于一氧化碳只进行单程反应，而且可以保证在低峰供电期增加化学品产量，用电高峰期少产化学品而多发电，从而提高了总体效率。这一流程源于早期的煤气化生产电力和甲醇方案，只不过是采用了一些新的、先进的转化和合成技术而已，如一步法甲醇生产工艺。

类似甲醇－电力联产方案，一步法煤间接液化的Ｆ－Ｔ过程，柴油替代燃料二甲醚也可考虑与电力实现联产。清华大学倪维斗院士等专家综合国内外情况提出的以煤气化为核心的多联产能源系统是一种灵活的资源／能源／环境一体化系统。

２．ＰＤＡＳ模型规划煤炭能源化工实例

ＰＤＡＳ（工业产品地区空间分布）模型是用来分析某一地区或某一项目的产品结构并使其最佳化。即在一定的限制（如，生产能力、资源、环境要求、运输因素等）和最小投资成本、最大收益的条件下获得一系列产品的最佳产量分布。在原国家科委的支持和山西省科委的组织下，太原理工大学谢克昌等与开发该模型的波兰、德国等国家的科学家合作，在１９８７－１９８９年间将模型用于山西煤化工发展规划，提出了早期的煤炭能源化工联产实例，并进行了实例运行结果的计算机仿真经济分析。该实例除规划了气煤的低温焦化、焦煤的高温焦化外，还规划了以煤气化为核心的ＩＧＣＣ与众多化学品（包括液体燃料）的联产。实例还明确提出，煤化工的发展必须以煤的能源化学加工优先发展为基础。

３．煤、焦、电、化联产

最近，山西的以有机化工与精细化工产品为主的三维集团和最大的民营焦炭企业东辉集团，在省内专家的帮助下共同提出了一个“煤焦化循环经济总体发展规划”。该规划包括８１０万吨／年煤、２×１３５ＭＷ煤矸石和洗中煤发电、５７０万吨／年焦炭、２０万吨／年焦油加工、２０万吨／年电石、３０万吨／年尿素、１０万吨／年甲醇、１４万吨／年甲醛等产品和利用石膏、粉煤灰、电石渣生产建材。其中最引人注目的是规划了利用富氢焦炉气对煤焦油进行加氢，炼制１５０万吨／年汽、柴油的项目。该规划已引起最近召开的山西两会重视，当地的有关高等学校和国家科研机构的专家代表、委员已基于此规划向山西省政府提出充分利用山西的煤炭资源和煤焦化生产与研发优势，大力发展能源化工循环经济的建议。