替代资源的替代状况分析

为了缓解油气资源禀赋不足的约束，非油气资源的开发利用受到各国广泛重视，全球化学工业已开始进入原料来源多样化的发展阶段。尽管化工原料来源仍将以油气为主，但煤炭等其他原料将视市场供需情况，获得适度的发展。然而，先决条件是煤炭与石油或天然气相比具有经济竞争力，污染能够得到控制和治理。因此，煤化工的发展寄希望于新技术的开发，开发出优于石油化工的技术经济路线。

（1）煤炭作为替代资源的禀赋与供需状况分析

在较长一段时间内，我国原油产量仅保持在1．6亿—1．7亿吨／年的水平。但2008年我国原油的表观消费量已达到3．65亿吨，成为世界第二大石油消费国。2009年中国石油净进口量21　888．5万吨，石油表观消费量40　837．5万吨；原油净进口量19　862．0万吨，原油表观消费量38　810．9万吨。2009年原油进口依存度达到52．5%，石油进口依存度达到53．6%^[35]。

为了解决我国石油供不应求的问题，除了增加进口之外，煤炭因其储量丰富和价格相对稳定的特点，成为我国首选的化工产业替代性原料，因而更具经济性。为此，国家发改委组织编制了《煤化工产业中长期发展规划》，明确我国将建成七大煤化工产业区，2006—2020年，我国煤化工总计投资将超过1万亿元。

但所谓煤炭资源丰富，只是相对于油气资源而言的。这实际上是以一种稀缺资源替代另一种稀缺资源的做法。我国煤炭资源的状况是煤炭总资源量较多，但达到一定勘查深度的储量较少，与其他煤炭资源大国相比，有效供给不足。因此，按照2005年煤炭产量21亿吨来测算，我国煤炭使用年限约为90年。专家预测，到2020年即使将煤炭在一次能源消费中的比例降至60%，其总量也会超过25亿吨。据估计，我国煤炭年产量达到20亿吨是一个极限。超过这一界限，煤炭开发难度加大，成本将进一步提高，可持续增长无从而论^[36]。

我国从煤炭资源之中增加化工原料供给的主要措施是开发人造石油，即煤制油。世界首套采用直接液化技术的中国神华100万吨／年煤制油项目已于2009年年底正式投产^[37]。据预测，到2020年，我国油品短缺在2亿吨左右，除1．2亿吨需要进口外，煤制油技术可以解决6　000万—8　000万吨以上^[38]。据不完全统计，截至2006年6月，我国已有30多个煤化工项目正在规划和建设，这些项目按计划全部建成投产，煤制油的油品生产规模将达到3　529万吨／年，烯烃规模达到756万吨／年，甲醇规模达到4　288万吨／年，二甲醚规模达到663万吨／年。每年约消耗原煤2．5亿吨以上，其中仅油品生产每年消耗的煤炭总量就将超过1．4亿吨^[39]。

煤化工是以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。煤化工的产品有化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、医药等，还是工业上获得芳香烃的一种重要途径。从理论上讲，石油化工的所有产品系列都可以用煤化工来替代。但与石油化工、天然气化工比较，煤化工有着先天的不足，主要表现为：工艺流程长、技术复杂、耗水量大、废物排放多、环保问题突出，并由此导致经济效益差。

根据工艺流程的不同，煤化工行业主要分为煤焦化、煤气化和煤液化三条分支。其中煤焦化及下游电石、PVC，煤气化后续的制醇醚、烯烃并合成氨、尿素等，均为传统的煤化工技术；煤液化技术则属于新型煤化工的范畴。三条产业链中，煤液化的技术壁垒最高。根据专家提供的数据，神华的煤直接液化项目，每3—4吨煤可转化为1吨油，需要消耗8—9吨水，是直接液化的1．5倍^[40]。同时，还需要建设15万千瓦的配套电厂来满足用电需求。而煤气化的应用最广泛，几乎是所有煤化工产业的基础。

在煤基醇醚产业链上，甲醇是最重要的产出物及有机化工原料。用甲醇可以生产出甲醛、DMF^[41]、甲胺、合成橡胶、醋酸、二甲醚等一系列有机化工品。特别是二甲醚，由于具有性能稳定、无腐蚀性、毒性弱、易储存、燃烧效率高等优点，是比较理想的替代能源。2009年，我国在新型煤化工领域取得了一系列重大突破，开发出一批处于世界领先水平的技术。如：甲醇制丙烯（FMTP）的万吨级工业化试验取得成功；世界第一套20万吨／年煤制乙二醇工业装置投产试车；世界第一套60万吨／年的煤制烯烃（DMTO）2010年下半年投产^[42]。这些具有自主知识产权的核心技术，将推动我国煤化工向纵深方向发展。

据不完全统计，2010年，国内新增甲醇产能4　000万吨以上、二甲醚产能1　000万吨。除化工原料传统需求外，如果全国1．5亿吨柴油需求量的10%被二甲醚替代的话，2010年我国二甲醚的需求量在1　683万吨左右。以1吨二甲醚需要1．45吨甲醇计算，甲醇替代柴油就需要2　440万吨。再加上对甲醇传统上的需求，有望达到4　000万吨的需求量^[43]。如果甲醇和二甲醚替代能源需求没有大幅增长，则甲醇和二甲醚产能可能会严重过剩。

煤炭替代石脑油的经济性非常之大。对以煤为原料采用DMTO工艺与以石脑油为原料制取乙烯的成本进行测算和比较表明，煤路线（煤价150元／吨）制取乙烯的单位制造成本比石脑油路线（原油价格22美元／桶）制取乙烯的单位制造成本低100元左右。而对以煤为原料采用FMTP工艺与石脑油为原料制取乙烯的成本进行测算和比较表明，煤路线（煤价100元／吨）制取乙烯的单位制造成本比石脑油路线（原油价格22美元／桶）制取乙烯的单位制造成本低200元／吨左右。因此，只要原油价格高于22美元／桶，煤制烯烃工艺路线在经济上就具有竞争力^[44]。

关于煤基醇醚的经济性，根据行业专家的测算，在原油价格高于30美元／桶的情况下，以目前煤炭成本，制作醇醚系列产品都具有成本优势。以30万吨产能的甲醇和二甲醚来测算。在煤炭成本为400元／吨时，煤制二甲醚的成本在2　200元／吨以下，按1．8吨二甲醚替代1吨柴油计算，替代成本为3　960元／吨^[45]。柴油价格大约在6　200—6　700元／吨范围内波动^[46]，二甲醚的替代成本与柴油价格相比要低一半左右。所以，在高油价时代，选择靠近煤炭资源的地域建设100万吨以上二甲醚装置，在生产工艺成熟的条件下，产品的经济性是完全可行的。

煤制油、煤制烯烃具有较高的技术壁垒^[47]，同时也有高耗能、高耗水的特点，但以煤制烯烃为原料形成的煤化工产品，则存在进入壁垒不高，单一产品结构的企业受市场价格影响严重的问题。未来的发展方向是提高效率和降低成本，煤气化多联产（类似石油化工的炼化一体化）是行业发展的最优选择。

正是看中了煤化工所具备的资源优势，国家《十一五规划纲要》要求相关各省把煤化工作为重点发展方向。一时间，煤化工成为全国各地投资的重点和热点，各地纷纷上煤化工项目，有些地区还将煤化工规划为地区经济的支柱产业。各地区对煤化工的投资热情不减，盲目投资导致的产能过剩现象开始出现。为避免盲目投资，国家在2008年8月暂时叫停了煤制油项目。2009年9月，国务院批准并转发了《关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展的若干意见》，明确提出今后3年原则上不再安排新的现代煤化工试点项目。随着金融危机影响的加剧，中国煤化工产业面临的成本压力开始显现。今后应重点抓好现有煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制甲烷气、煤制乙二醇等五类示范工程，探索煤炭高效清洁转化和石化原料多元化发展的新途径。

（2）水资源和环境容量的供需状况

和石油化工相比，煤化工最大的优势是成本，但环境污染大，在生产过程中不仅要排放大量的二氧化碳、二氧化硫，对水资源的破坏更大。煤炭资源由于运输成本较高，因此煤化工产业多布局在煤炭富产地区。但这些地区的水资源供给和环境容量的双重不足成了煤化工产业发展的重要制约因素。资料显示，100万吨／年的煤制油项目需投资100亿元，每年需消耗1　000万吨水^[48]。而我国煤炭资源地区分布的特点与水资源和环境容量的禀赋特征，在总体上却呈现出逆向分布的格局：煤炭赋存丰裕的地区不仅缺水，并且大多是生态脆弱的地区；而水资源赋存丰富且环境容量也相对较大的地区则缺煤。我国煤炭资源67%集中在山西、陕西、内蒙古和宁夏四省区，但这几个地区的水资源只占全国的3．85%。这种逆向分布格局难以满足煤化工大量取水和大量排水的需要，成了制约煤化工替代石油化工的主要瓶颈，大规模发展煤化工必将受到水资源的限制。

从2007年起，我国规划布局了七大煤化工产业区，分别是黄河中下游、蒙东、黑东、苏鲁豫皖、中原、云贵和新疆。黄河中下游、新疆、蒙东将建成大规模甲醇、二甲醚、煤制油生产基地。而这些均是生态环境脆弱和缺水地区。以呼和浩特、包头、鄂尔多斯为例，这些地区煤化工发展势头非常强劲。随着一批大的煤化工项目落地开工，自备电厂的建设速度突飞猛进，对水资源的要求也越来越紧迫。而该地区的水资源量只占内蒙古自治区的9．22%，且大部分已被开发利用。鄂尔多斯市的取水指标是7亿立方米，可置换的工业用水指标为1．3亿立方米。而目前30个投资10亿元以上的项目就急需落实3亿立方米的用水量。各地大批煤化工项目投产后，用水的机井将会越打越深，随着用水由行政调控向市场配置的转变，超定额用水将被层层加价，用水费用将会越来越高，而且还可能会面临“水荒”。届时水资源将成为制约煤化工装置高产、高效的瓶颈^[49]。

煤制油产业运行过程中将会产生大量废气、废水、废渣和热量的排放，从能量转换的角度看，若能将这些排放物加以利用，通过延长产业链使之成为具有经济价值的产品，则能对煤炭利用效率形成补偿，也能够在一定程度上解决环境容量问题。

（3）替代资源的可持续发展规划

从上述分析来看，如果不考虑资源供给条件和环境容量状况的煤化工产业一哄而上，煤炭资源、水资源和环境容量供给不足的压力很可能会超过石油资源的供给压力。届时很可能非但不能实现资源替代，还会对资源和环境造成难以挽回的影响。在我国重化工业的经济发展阶段，为了提高资源供给，在发展石油化工的基础上适度发展煤化工是一种必需的选择；但由于煤炭属于低效率、高污染的能源，当前以煤制油为主体的新一轮煤化工能否实现可持续发展，取决于我们能否在取得经济效益的同时，妥善处理好煤化工发展中的资源效率和“三废”排效，确保资源节约和环境友好。只有这样，以替代资源为投入品的化学工业才能够实现可持续发展。而这种发展思路就是实现煤化工产业绿色化。推进煤化工的绿色化，同样需要通过加大地区合作实现产业链一体化的发展模式。

煤化工绿色化的核心就是提高煤炭资源的利用效率，在生产过程中减少二氧化碳等温室气体的排放。根据专家的建议，我国可以找一个距离油田较近的大型煤液化制油工程，将用低温甲醇洗脱二氧化碳回收的大量干燥的二氧化碳加压后送入管道，送到油田中注入地下，在增加原油产量的同时，又能减少二氧化碳的排放量^[50]。专家的提议值得考虑，但需要几个煤化工基地合作进行管道建设。同时，煤化工的供水、供电、公用工程、物流运输、污水和排放集中处理等等，都具有规模化效应和公共产品性质，需要不同园区、不同部门、不同地区之间进行合作，才能实现规模化供给和环境效益。因此，煤化工的绿色化措施，需要对共同的资源和环境管理进行统一规划、共同合作。

发展新一代煤化工绿色化产业的目标是建立以煤气化为核心的多联产能源化工系统。它以煤为主要原料，将其气化后生产以一氧化碳和氢气为主要成分的合成气。合成气中的二氧化硫等污染物可以用化工方法脱硫后生成硫酸，成为化工原料；纯净的合成气可作为原料进行热、电、气、冶的联合生产，形成“煤电化一体化”、“煤化冶一体化”和“煤焦化一体化”等联产系统。而“一体化”联产技术的建立和发展，仍然需要将多种资源进行整合，同时要联合不同产业，形成多种联产方式。这都需要部门间和地区间进行合作加以推进。洁净煤技术与煤电化多联产技术将引导能源工业和化学工业的结构性调整，需要将煤炭、电力、焦化、冶金等多个部门与化工行业部门重新组合，将煤炭的生产、加工、转化、利用和相关行业按照新的产业链进行有机整合，形成以多个地区和部门为合作主体、以新型煤化工产业链为主要运行方式的“一体化清洁煤化工”体系。未来我国的能源系统发展方向应该是资源多元化、产品灵活化、供应分布化、污染极小化、效率极大化，煤气化联合循环就成为未来新型热力循环的核心内容。而地区和部门之间的合作、联合、组合是实现这一目标和满足这一内容的根本措施。