煤化工按其产品种类分可分为传统煤化工和新型煤化工。传统煤化工通常指煤制焦炭、电石、甲醇等历史悠久，技术成熟的产业。新型煤化工是指煤制油、烯烃、二甲醚、天然气、乙二醇等以煤基替代能源为导向的产业。

    我国能源结构呈现出鲜明的“富煤、贫油、少气”能源资源特点^[1]，这决定了我国长期依赖煤炭的能源格局，资源禀赋决定了我国必须发展煤化工产业。随着工业化进程的加快，石油短缺严重制约着我国经济的发展，面对世界石油供应日益紧张的形势，我国能源安全问题日益突出。大力发展新型煤化工产业，特别是煤制油、煤制烯烃等煤基替代方案对实施原油替代战略有重要的意义。本文基于新型煤化工各项技术及装置规模的选择，分析了不同原油价格与煤炭价格下各项技术的经济性。

1煤制油

1.1装置规模及技术

1 1.1液化方式选择

    以煤为原料合成油的工艺主要分为直接液化技术和间接液化技术。直接液化工艺可分为热裂解法、溶剂法和催化加氢法^[2]。代表性技术有德国的IGOR工艺、日本NEDOL工艺、美国HTI工艺和中国神华工艺。

    煤的间接液化，首先将煤气化产生合成气，再以合成气为原料合成液体燃料或化学产品。煤的间接液化工艺国内外均已成熟，代表性的技术包括南非Sasol公司技术、荷兰Shell公司的合成中间馏份油技术( SMDS)和中科院山西煤化所高温浆态床费托合成技术。

    目前，世界上煤化工加工路线主要是通过煤气化生产有效气体(CO+ H₂)，然后进行化学合成生产基本有机化工产品^[2]。五大现代煤化工产品（煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制乙二醇、煤制天然气）基本以煤气化为龙头，经合成气制备再进一步生产煤化工产品。因此，在进行现代煤化工竞争力比较时，选择工艺路线接近的煤间接液化作为与其他煤化工项目分析比较的基础。

1.1.2规模选择

    煤制油的经济规模一般为不小于300万t/a。根据正在推进的神华宁煤-SASOL煤制油项目规模，以及国内伊泰、潞安等企业拟建工业化煤制油项目的规模情况，确定煤制油规模为360万t/a。煤间接液化主要产品为柴油、石脑油和IPG。

1.1.3主要工艺技术选择

煤间接液化主要工艺环节包括煤气化、空分、变换、净化、FT合成、油品加工等过程，见图1。主要工艺技术选择如表1。

1.2经济性

煤间接液化的主要产品是柴油、石脑油和LPG等石油炼制产品，其经济性受国际原油价格影响较大。本文测算了不同煤价下煤制油的竞争性煤价，如表2所示。

    分析可知，当国际原油价格低于50美元/桶（人民币：美元=6.8：1，下同）时，煤制油项目可承受的煤炭价格已远低于煤炭开采成本，即无经济性；当国际原油价格为70美元/桶时，煤制油项目可承受的标煤价格最高为355元/t，相当于5 000大卡（1大卡=4. 182 kJ，下同）煤可承受的最高价格为254元/t时，即高于该煤价时，煤制油项目将无经济性。

2煤制烯烃

2.1装置规模及技术

2.1.1装置规模

    国家发改委关于“加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展”的通知中规定：“一般不应批准规模在300万t/a以下的煤制油项目，100万t/a以下的申醇和二甲醚项目，60万t/a以下的煤制烯烃项目”。此外，为实现乙丙烯下游产品能达到规模经济，根据国家产业政策，确定煤制烯烃项目研究规模为60万t/a。

2.1.2工艺技术选择

煤制烯烃是以煤为原料，经过气化、变换、脱硫脱碳、甲醇合成与精馏以及配套的空分装置等生产甲醇，通过甲醇制烯烃技术生产低碳烯烃产品^[3]。煤制烯烃项目工艺流程如图2。

煤制烯烃各工序典型工艺技术选择情况见表3。

2.2经济性

60万t/a煤制烯烃项目总投资约150亿元（不含烯烃深加工装置），单位产品投资约25000元/t烯烃。煤制烯烃产品作为石油的间接替代品，必须在成本上与石油化工产品具有竞争力，才能取得经济效益。不同原油价格体系下，煤制烯烃的成本竞争力及对应竞争煤价见表4。

    由表4中可以看出：根据目前煤炭资源地坑口价格情况，当国际原油价格高于60美元/桶时，煤制烯烃项目即具备一定的成本竞争力，并且随着国际原油价格的走高，成本竞争力不断增强。而在低油价体系下，即使煤炭不计成本，煤制烯烃产品仍然没有竞争力。导致这种现象的原因是煤制烯烃项目投资强度较高，固定成本在总成本中比重较高，可变成本所占比重较低。

3煤制二甲醚

3.1装置规模及技术

3.1.1装置规模

    二甲醚产品作为替代能源主要定位于民用燃气市场，产品推广应用的关键之一在于成本竞争力，因此，煤制二甲醚项目必须达到较大的规模，才能使得二甲醚的成本有竞争性。根据国家产业政策，确定煤制二甲醚项目研究规模为100万t/a。

3.1.2工艺技术选择

煤制二甲醚是以煤为原料，经过气化、变换、脱硫脱碳、甲醇合成与精馏以及配套的空分装置等生产甲醇，甲醇在催化剂的作用下，发生脱水反应生成二甲醚。煤制二甲醚工艺流程示意图见图3。煤制二甲醚各工序典型工艺技术选择情况见表5。

3.2经济性

    100万t/a煤制二甲醚项目总投资约80亿元，单位产品投资约8 000元/t二甲醚。二甲醚作为替代能源类产品，原油价格对产品的成本竞争力和经济性有较大的影响。不同原油价格体系下，煤制二甲醚的成本竞争力及对应竞争煤价如表6所示。

    分析可知：二甲醚产品作为石油替代类产品，国际原油价格波动对二甲醚项目的成本竞争力和经济性影响较大；当国际原油价格低于60美元/桶，即使在坑口建设煤制二甲醚项目也不具备竞争力和经济性。此外，庳关注目前二甲醚替代LPC领域在市场开拓阶段所面临的用户接受度和二甲醚混配气标准、瓶阀、钢瓶标准以及储运标准缺失对二甲醚替代LPG竞争力的影响。

4煤制乙二醇

4.1装置规模及技术

4.1.1规模选择

    根据国内第一套煤制乙二醇工业示范装置规模，以及开工建设的采用同类技术的煤制乙二醇规模，典型规模为20万t/a。

4.1.2主要工艺技术选择

煤间接液化主要工艺环节包括煤气化、空分、变换、净化、气体分离、乙二醇合成等过程^[4]，如图4所示。主要工艺技术选择见表7。

4.2经济性

煤制乙二醇开辟了非石油路线生产乙二醇的新工艺，其产品可完全替代石油路线乙二醇，其经济性主要受原油价格和原料煤价格影响。分析不同原油价格下，煤制乙二醇可承受煤价的变化见表8。

    注：①煤炭竞争价格是不同原油价格下煤制乙二醇项目保证IRR（税后）不低子10%的临界煤价，即该油价下最高可承受的煤炭价格；②竞争价格1为标煤价格，竞争价格2为5 000大卡煤价格。

分析可知，当国际原油价格低于50美元/桶时，煤制乙二醇可承受的煤价为100元/t，该价格已经接近或低于目前我国的煤炭开采成本，经济性较差。当国际原油价格为70美元/桶时，煤炭（标煤）价格低于540元/t时，相当于热值为5 000大卡原煤时价格低于386元/t时，煤制乙二醇有经济性。目前我国煤制乙二醇仍处于工业示范阶段，吨产品投资约1.3万~1.5万元，其中乙二醇装置投资占总投资的20%~30%。投资大是造成煤制乙二醇在低油价下不具竞争优势的重要原因。未来，随着煤制乙二醇的工业示范，工艺和技术将得到进一步优化，可进一步节省投资，竞争性将得到增强。

5煤制天然气

5.1装置规模及技术

5.1.1装置规模

    煤制天然气具有和常规天然气相同的性质，可作为替代产品用于各个领域。煤制天然气项目投资大，需要具备较大的经济规模，目前单系列规模为13亿~16亿m³/a，国内在建项目较多采用3个系列，总规模40亿m³/a。煤制天然气项目的技术、经济指标以40亿m³/a规模为基础。

5.1.2工艺技术选择

煤制天然气生产以煤为原料，经过气化、变换、净化、甲烷化得到合成天然气。工艺流程如图5所示^[5]。各工段典型工艺见表9。

5.2经济性

40亿m³/a煤制天然气项目总投资约220亿元。不同煤价下，煤制天然气出厂价如表10所示。随着我国天然气消费的快速增长，进口天然气比重将迅速扩大，中亚、俄罗斯、缅甸以及海上进口的天然气价格将与国内天然气市场价格逐步挂钩，同时也将对煤制天然气的经济性产生一定影响。以阜新煤制天然气为例，对应竞争进口LNG价格关系如表10和图6所示。

    进口LNG与原油价格对应关系较为复杂。天然气价格较高时，为同热值油价的80%，天然气价格较低时，为同热值油价的30%。本研究取平均值50%。

    目前，我国天然气价格是由出厂价加上管输价格形成城市门站价，再加上输配费后，形成终端用户价格。由于天然气出厂价执行政府指导价，使得长期以来气价偏低。为促进资源节约，引导天然气资源合理配置，改善市场供应，国家将逐步提高天然气出厂基准价格和管输价格。国家发改委陆续下发通知，从2010年4月25日起，提高执行国家统一运价的天然气管道运输价格，每立方米提高0.08元。2010年6月1日起，国内陆上天然气出厂基准价格每千立方米提高230元。未来可能将进一步完善天然气价格政策，而进口天然气价格也将推动国内天然气价格水平的捉高，天然气价格形成机制的完善将有利于提高煤制天然气项目的经济性。

6结论

将煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制乙二醇等项目的经济性测算结果汇总如表11及图7所示。

    从表11和图7可以看出，当油价低于50美元/桶时，现代煤化工产业的经济竞争力都不理想；当油价高于60美元/桶、低于70美元/桶时，现代煤化工产业初步具有了经济竞争力，顺序是：煤制烯烃一煤制乙二醇>煤制二甲醚>煤制油；当油价高于70美元/桶时，现代煤化工产业的经济竞争力进一步提升，煤制乙二醇效益最好，其次是煤制烯烃，而煤制油和煤制二甲醚基本相当。总体上，随着油价的提高，煤基化工产品（乙二醇、烯烃）的经济竞争力会大大好于煤基能源产品（油品、二甲醚），即煤基化工产品的盈利能力比煤制能源产品的盈利能力更强。