“煤變油是翻山,醇醚是打隧道,當(dāng)然這個(gè)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(guó)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(guó)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(diǎn)比別人更多了幾分冷靜。
“盡量把煤的價(jià)值充分體現(xiàn)出來”
中國(guó)的石油資源相對(duì)短缺,石油進(jìn)口對(duì)外依存度已經(jīng)達(dá)到58.5%,因?yàn)樯婕暗侥茉窗踩允吞娲鷨栴}就顯得非常重要。而煤炭是中國(guó)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(guó)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(shí)際上這確實(shí)是屬于中國(guó)的特殊情況。因?yàn)槟壳笆澜绶秶鷣碇v,石油并不短缺,一般來講其他國(guó)家都沒有發(fā)展煤化工的強(qiáng)烈愿望。“過去有段時(shí)間提出的口號(hào)是煤化工要有序發(fā)展,煤變油、煤變?nèi)剂希饕怯脕碜黾夹g(shù)儲(chǔ)備,戰(zhàn)爭(zhēng)或者急需時(shí)再大量建設(shè)”。金涌認(rèn)為,以前對(duì)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(jià)進(jìn)入下行周期后,煤炭企業(yè)迫切希望拉動(dòng)煤價(jià),為了安撫煤炭企業(yè),同時(shí)考慮到石油進(jìn)口比例也確實(shí)很大,所以國(guó)家能源局在年初的內(nèi)部咨詢會(huì)上通報(bào)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(jìn)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(guó)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(shí)際上,中國(guó)企業(yè)開始進(jìn)入煤制油產(chǎn)業(yè)時(shí),南非沙索公司(Sasol)是當(dāng)時(shí)世界上唯一進(jìn)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(shí)南非因?yàn)榉N族隔離政策受到全世界的制裁和禁運(yùn),無法進(jìn)口石油。有一段時(shí)間沙索公司曾一天接待數(shù)個(gè)來自中國(guó)的代表團(tuán),中國(guó)企業(yè)們對(duì)煤制油的熱情,讓沙索自認(rèn)奇貨可居,要價(jià)奇高,談了十來年一直談不下來。在這個(gè)過程中,中國(guó)國(guó)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(guó)產(chǎn)化。而且中國(guó)不只是研究,還有了大規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),這些國(guó)外是沒有的,“特別是幾十萬噸的煤化工裝置,只有中國(guó)有”,中國(guó)“已經(jīng)成了世界煤化工的高地”。
雖然中國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量大概是世界的12%,但中國(guó)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(gè)指導(dǎo)思想就是,要盡量把煤的價(jià)值充分體現(xiàn)出來。“一定要想到,煤不只是碳,煤是有機(jī)無機(jī)的復(fù)合物,里面有機(jī)的成分有十幾種,煤里面還有氫,碳?xì)浔仍诿旱慕M成里是1:0.8, 就是1個(gè)原子的碳有0.8個(gè)氫存在。如果煤炭只是燒掉,就把氫也燒掉了。氫實(shí)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(jià)高用,就是煤的綜合利用”。
業(yè)界還有一種觀點(diǎn)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(jī)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(duì)煤的利用就是全價(jià)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(gè)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(guó)總的二氧化碳排放增加了”,而且煤炭轉(zhuǎn)化也會(huì)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(dá)到42%~45%。在民用方面,用天然氣做飯其實(shí)熱效率很低,大約70%的熱量都散發(fā)在空氣里浪費(fèi)了,所以美國(guó)雖然 天然氣產(chǎn)業(yè)很發(fā)達(dá),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(shí)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(duì)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(jí)泡沫塑料、人造革、各種電器的外殼等高檔產(chǎn)品?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的芳烴90%來自石腦油裂解,消費(fèi)量大概是1400萬噸,對(duì)外依存度是44%。金涌認(rèn)為,用煤做芳烴是很好的契機(jī),“中國(guó)要開辟煤制芳烴的技術(shù),這個(gè)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(duì)接。比如聚乙烯,實(shí)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(gè)必須做深入研究”。金涌堅(jiān)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(jià)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(jià)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(jì)的一個(gè)好抓手”。
“煤變油是翻山,醇醚是打隧道”
十多年以來,對(duì)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(diǎn)。一種觀點(diǎn)支持煤變油,另外一種觀點(diǎn)則主張,開車不一定用油,可以用醇醚添加。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的角度,金涌更看好煤化工的醇醚路線。“只要可以驅(qū)動(dòng)汽車,為什么一定要是汽油或柴油呢?”
實(shí)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(guó)內(nèi)一直沒有進(jìn)入主流。
從技術(shù)角度看,還有一個(gè)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(yuǎn)紙都是白的”。不過有個(gè)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(diǎn)可以達(dá)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(xiàng)技術(shù)的鑒定會(huì)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(jìn)聚甲氧基二甲醚在全國(guó)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(jī)汽油機(jī)都需要吸進(jìn)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?dú)?,氮?dú)鈱?duì)燃燒不起作用,最后只是加熱到高溫排出去,白白走過場(chǎng),浪費(fèi)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(duì)低,但十六烷值高,出力并不遜色,就是因?yàn)樗恍枰M(jìn)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(gè)合算”。金涌并不諱言自己的觀點(diǎn),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(duì)技術(shù)的局限性有比旁人更深刻的認(rèn)識(shí)。
他看好的醇醚路線多年來在國(guó)內(nèi)一直未取得大的進(jìn)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(chǎng)的暗流涌動(dòng)其實(shí)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(shì)下,甲醇一直能維持住相對(duì)較高價(jià)位的重要原因。但是甲醇汽油一直沒有主渠道運(yùn)營(yíng),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(huì)議上,金涌直言不諱的表示,要解決中國(guó)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?yàn)楝F(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(yíng)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(yíng),銷售渠道就此打開。煤化工企業(yè)的油品,直接向市場(chǎng)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(guó)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(jìn)取。“我們是搞技術(shù)的,可還是相信制度問題是解決中國(guó)能源問題更重要的途徑”。金涌的切身體會(huì)是,“現(xiàn)在要想解決中國(guó)能源問題,還是要靠改革”,“實(shí)際上結(jié)構(gòu)的問題,政策的問題,比技術(shù)的影響更大”。
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