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院士金涌:“煤變油是翻山,醇醚是打隧道”

來源: 新浪財經(jīng)
編輯: 趙膺祚
發(fā)布時間: 2014-12-10
訪問量: 3599

    “煤變油是翻山,醇醚是打隧道,當(dāng)然這個合算”。金涌認(rèn)為,從能源利用率來看,煤變油“是短視的,是近視眼”,:可是企業(yè)家不這么認(rèn)為,煤變油后立刻賣給石油公司了,馬上就可以賺錢。只要賺錢就行了,管他效率高不高呢。”?
    雖然已經(jīng)年近八旬,但中國工程院院士、清華大學(xué)化學(xué)工程系教授金涌的目光從未離開過自己的專業(yè)領(lǐng)域。經(jīng)歷過國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)幾十年來發(fā)展的起承轉(zhuǎn)合,他的觀點比別人更多了幾分冷靜。
    “盡量把煤的價值充分體現(xiàn)出來”
    中國的石油資源相對短缺,石油進口對外依存度已經(jīng)達到58.5%,因為涉及到能源安全,所以石油替代問題就顯得非常重要。而煤炭是中國僅有的比較多的資源,所以業(yè)界普遍看好用煤來替代石油。這是中國以煤制油和煤制氣為代表的新型煤化工發(fā)展的大背景。
但從世界范圍看,實際上這確實是屬于中國的特殊情況。因為目前世界范圍來講,石油并不短缺,一般來講其他國家都沒有發(fā)展煤化工的強烈愿望。“過去有段時間提出的口號是煤化工要有序發(fā)展,煤變油、煤變?nèi)剂?,主要是用來做技術(shù)儲備,戰(zhàn)爭或者急需時再大量建設(shè)”。金涌認(rèn)為,以前對煤化工是有一定制約的,沒有大開口子,但是現(xiàn)在情況不同了。
    煤價進入下行周期后,煤炭企業(yè)迫切希望拉動煤價,為了安撫煤炭企業(yè),同時考慮到石油進口比例也確實很大,所以國家能源局在年初的內(nèi)部咨詢會上通報的關(guān)于煤制油、煤制氣的初步規(guī)劃是,到2020年規(guī)劃建設(shè)3000萬噸的煤制油,500億立方米的煤制氣。此消息一出,業(yè)界一片沸騰,政策大門進一步打開似乎觸手可及。“現(xiàn)在幾乎凡是有煤的地方就有煤化工。中國煤化工現(xiàn)在是處在爆發(fā)期、井噴期”。金涌認(rèn)為,煤化工井噴的原因,首先是需求,其次是技術(shù)的逐漸成熟。
    實際上,中國企業(yè)開始進入煤制油產(chǎn)業(yè)時,南非沙索公司(Sasol)是當(dāng)時世界上唯一進行大規(guī)模煤液化生產(chǎn)合成燃料的企業(yè)。而沙索公司開展煤制油的起因,是當(dāng)時南非因為種族隔離政策受到全世界的制裁和禁運,無法進口石油。有一段時間沙索公司曾一天接待數(shù)個來自中國的代表團,中國企業(yè)們對煤制油的熱情,讓沙索自認(rèn)奇貨可居,要價奇高,談了十來年一直談不下來。在這個過程中,中國國內(nèi) 就開始自己開發(fā)技術(shù),現(xiàn)在煤化工的大量技術(shù)基本都已經(jīng)國產(chǎn)化。而且中國不只是研究,還有了大規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)驗,這些國外是沒有的,“特別是幾十萬噸的煤化工裝置,只有中國有”,中國“已經(jīng)成了世界煤化工的高地”。
    雖然中國煤炭儲量大概是世界的12%,但中國人口占世界的20%,如果按照人均算,約為世界人均水平的一半,而且還有很多煤是采不出來的。“我們的煤也要節(jié)約用,也不是多的不得了”,金涌認(rèn)為,搞煤化工的第一個指導(dǎo)思想就是,要盡量把煤的價值充分體現(xiàn)出來。“一定要想到,煤不只是碳,煤是有機無機的復(fù)合物,里面有機的成分有十幾種,煤里面還有氫,碳氫比在煤的組成里是1:0.8, 就是1個原子的碳有0.8個氫存在。如果煤炭只是燒掉,就把氫也燒掉了。氫實際上是很珍貴的,燒掉很不合算。能不能首先通過拆解,把鏈拆開,高價高用,就是煤的綜合利用”。
    業(yè)界還有一種觀點是,煤炭的綜合利用還應(yīng)該配合煤的多聯(lián)產(chǎn)。金涌這樣解釋煤的多聯(lián)產(chǎn):煤先熱解,變成半焦,半焦拿來燃燒,產(chǎn)生蒸汽發(fā)電,蒸汽輪機的背壓還有十幾公斤的壓力,可以用來供熱。半焦熱解產(chǎn)出的東西,可以拿來分離煤氣作燃料,可以做合成氣,變換配比后可以合成甲烷、輕柴油、輕焦油、重焦油.......這樣對煤的利用就是全價的。
    “我們很多院士也在一起討論,現(xiàn)在煤化工井噴,特別是煤變油,指標(biāo)都已經(jīng)分給大煤炭企業(yè)了。這樣做是不是最好呢?”金涌一直在思考這個問題。
    最明顯的問題是,煤化工要多排放幾十億噸的二氧化碳,“雖然城市是清潔了,但是全國總的二氧化碳排放增加了”,而且煤炭轉(zhuǎn)化也會損失很多能量,用煤制氣后再發(fā)電很不合算。金涌認(rèn)為,煤制氣再發(fā)電的效率是百分之三十多,而煤直接燃燒,通過超超臨界發(fā)電的效率最高可以達到42%~45%。在民用方面,用天然氣做飯其實熱效率很低,大約70%的熱量都散發(fā)在空氣里浪費了,所以美國雖然 天然氣產(chǎn)業(yè)很發(fā)達,但還是有一半以上的家庭用電做飯。“還不如改造煤電廠技術(shù),可以實現(xiàn)煤耗很低,很清潔”,金涌認(rèn)為,煤制氣一定要考慮到使用是不是合理。
    相對于煤制油和煤制氣,金涌更看好煤制芳烴的前景。芳烴主要用于生產(chǎn)異氰酸酯等,做高檔汽車的表面漆、高級泡沫塑料、人造革、各種電器的外殼等高檔產(chǎn)品。現(xiàn)在國內(nèi)的芳烴90%來自石腦油裂解,消費量大概是1400萬噸,對外依存度是44%。金涌認(rèn)為,用煤做芳烴是很好的契機,“中國要開辟煤制芳烴的技術(shù),這個是全世界第一的”。
    “大家都在大規(guī)模做同樣的東西,而且都是大路貨,沒有想怎么和使用過程對接。比如聚乙烯,實際上汽車用的都不是純聚乙烯,都是復(fù)配的塑料合金,這個必須做深入研究”。金涌堅信要做高附加值的產(chǎn)品,這才是煤化工應(yīng)該走的道路。“從甲醇出發(fā)可以做成乙烯丙烯,做成三烯三苯等很多原來用石油產(chǎn)生的東西。甲醇的價錢大概現(xiàn)在兩三千元一噸,假如做成高檔的產(chǎn)品,可以增加幾倍十幾倍的附加值。所以用煤炭做甲醇,發(fā)展三烯三苯往下走,前景很好。如果做成油,一燃燒就沒有了,變成二氧化碳了”。“我們現(xiàn)在考察的是萬元GDP能耗,假如產(chǎn)品價錢高,萬元GDP能耗就降下來了,所以提高附加值是我們減碳,搞低碳經(jīng)濟的一個好抓手”。
    “煤變油是翻山,醇醚是打隧道”
    十多年以來,對于怎么用煤來替代石油作為燃料開汽車,一直有兩種不同觀點。一種觀點支持煤變油,另外一種觀點則主張,開車不一定用油,可以用醇醚添加。從技術(shù)經(jīng)濟性的角度,金涌更看好煤化工的醇醚路線。“只要可以驅(qū)動汽車,為什么一定要是汽油或柴油呢?”
    實際上,最早的醇醚路線是甲醇汽油。甲醇添加到汽油里,如果不超過14%,是感覺不出來的。但是甲醇路線在國內(nèi)一直沒有進入主流。
    從技術(shù)角度看,還有一個選擇是二甲醚。二甲醚合成也用氫氣和二氧化碳作為原料,產(chǎn)品是1份重量的水,2.5份重量的二甲醚。假如是煤變油,合成出來的產(chǎn)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變油的二分之一,而且1公斤二甲醚的行駛里程數(shù)和同等量的柴油一樣。金涌表示,二甲醚的排放非常干凈,“在排氣管后面放一張白紙,跑多遠紙都是白的”。不過有個問題是,二甲醚在常溫下是氣態(tài)的,使用必須壓縮灌裝。
    能不能把二甲醚做成液態(tài)的?清華大學(xué)的新技術(shù)是用煤制造聚甲氧基二甲醚。聚甲氧基二甲醚的沸點可以達到140度,完全可以和柴油調(diào)和,提高柴油的十六烷值,成倍地減少pm2.5排放。這項技術(shù)的鑒定會已經(jīng)開過,金涌和謝克昌、汪燮 卿、楊啟業(yè)、郝吉明、陳丙珍等幾位院士一起,聯(lián)名上書政府,建議促進聚甲氧基二甲醚在全國的推廣應(yīng)用。
    金涌這樣解釋聚甲氧基二甲醚性能優(yōu)良的原理:現(xiàn)在的柴油機汽油機都需要吸進空氣(主要是利用空氣中的氧氣)才能燃燒,但空氣里還有大量氮氣,氮氣對燃燒不起作用,最后只是加熱到高溫排出去,白白走過場,浪費了很多能量。而聚甲氧基二甲醚的分子鏈上帶著氧,如同“自帶干糧”,所以雖然其燃燒的熱值相對低,但十六烷值高,出力并不遜色,就是因為它不需要吸進太多空氣。尤其是在空氣稀薄、氧氣不足的高原和高寒地區(qū),使用聚甲氧基二甲醚更為適合。“煤變油是翻山,醇醚是打隧道,當(dāng)然這個合算”。金涌并不諱言自己的觀點,他認(rèn)為,從能源利用率來看,煤變油“是短視的,是近視眼”,“可是企業(yè)家不這么認(rèn)為,煤變油后立刻就賣給石油公司了,馬上就可以賺錢。只要賺錢就行了,管他效率高不高呢”。
    “要解決能源問題,還是要靠改革”
    做了大半生的技術(shù),金涌對技術(shù)的局限性有比旁人更深刻的認(rèn)識。
    他看好的醇醚路線多年來在國內(nèi)一直未取得大的進展,他認(rèn)為最大的問題就是遭遇了大公司的壟斷和不合作。
    水面之下,市場的暗流涌動其實一直沒有停止過。雖然甲醇汽油一直沒有大規(guī)模推廣,但業(yè)界公開的秘密是,很多加油站都在偷偷向油品中加入甲醇。這也是在產(chǎn)能過剩的形勢下,甲醇一直能維持住相對較高價位的重要原因。但是甲醇汽油一直沒有主渠道運營,金涌認(rèn)為,這終究不是辦法,還是要“要引導(dǎo)到正路上去,不要偷偷摸摸干”。
    在山西省領(lǐng)導(dǎo)召開的一次會議上,金涌直言不諱的表示,要解決中國的汽車能源問題,不是靠技術(shù),技術(shù)已經(jīng)做了,主要靠政策。因為現(xiàn)在煤制油的產(chǎn)品只能賣給大石油公司,“最后環(huán)節(jié)堵死了,沒有出口,所有的新技術(shù)都白搭”。
    他的設(shè)想是,假如煤化工企業(yè)可以參與經(jīng)營一些加油站,并有一定決策權(quán),就可以把摻有醇、醚、聚甲氧基二甲醚等醇醚燃料的油品品牌經(jīng)營,銷售渠道就此打開。煤化工企業(yè)的油品,直接向市場銷售。“轉(zhuǎn)變煉油方式,我們每年就可以多產(chǎn) 2000萬噸至4000萬噸的醇醚攙合組份,而且和煤合成柴油路線相比,能大幅度降低煤炭消耗,提高能源利用率,減少燃燒柴油的pm2.5排放,也能大幅度降低煤化工投資,多渠道解決中國車用燃料短缺的問題”。
    在能源行業(yè)里,制度問題滋生的不僅是腐敗,還有技術(shù)上的落后和不思進取。“我們是搞技術(shù)的,可還是相信制度問題是解決中國能源問題更重要的途徑”。金涌的切身體會是,“現(xiàn)在要想解決中國能源問題,還是要靠改革”,“實際上結(jié)構(gòu)的問題,政策的問題,比技術(shù)的影響更大”。