从醋酸行业看煤化工对传统石化产业的挑战和替代

目前煤化工产业在全国“遍地开花”原因很多，但实现对传统石化产品的替代是重要原因之一，这一方面是由中国“缺油少气相对富煤”的资源禀赋所决定的，二是以费托合成为基础的碳一化工技术上有很大进展，酸酸产品就是最明显的例证。

1 世界醋酸生产工艺的演进

醋酸又名冰醋酸，是最重要的有机酸之一，它在有机化学工业中处于重要地位。其主要用于醋酸乙烯、醋酐、醋酸纤维、醋酸酯和金属醋酸盐等，也用作农药、医药和染料等工业的溶剂和原料，在照相药品制造、织物印染和橡胶工业中都有广泛用途。

1911年德国建成第一套乙醛氧化合成醋酸的工业化装置，1952年美国Celanese公司开发了低碳烷烃氧化生产醋酸方法，乙烯-乙醛氧化法在60年代迅速发展，第一套Wacker法醋酸装置1960年在欧洲投产，同年德国BASF公司开发了以甲醇为原料，钴为催化剂的高压高温甲醇羰基合成工艺。1968年美国Monsanto公司开发了以铑为催化剂的高活性、高选择性甲醇羰基化制醋酸催化剂，于1971年在美国德克萨士州建成工业化装置，其后1983年美国Eastman公司开发成功醋酸醋酐联产技术，并建成一套22.5万吨/年生产装置。

目前国外醋酸工业生产技术主要有甲醇羰基合成法、乙醛氧化法、正丁烷/轻油氧化法，其中乙醛氧化法又分为乙烯氧化法，乙炔法和乙醇氧化法，而以乙烯液相氧化法为主。

随着Monsanto羰基化工艺发展，乙烯乙醛法的比重逐渐减小，世界上大部分乙烯乙醛法装置已经关闭。

国外甲醇羰基合成法中主要生产工艺有Monsanto/BP工艺、Halcon/Eastman醋酐工艺和Celanese的AO工艺等。Monsanto/BP工艺特点在于原料消耗少，转化率高，产品质量高，能再生任何痕量的失活催化剂。Halcon/Eastman的工艺就生产醋酐的工艺与Monsanto/BP工艺有相似之处，但催化剂不同，Halcon/Eastman除铑外还添加了一些有机胺和Cr、W等化合物，而Monsanto/BP仅用铑为催化剂。

2 中国醋酸生产工艺的演进

我国醋酸生产起步于1953年，上海试剂一厂按乙醇-乙醛-醋酸路线建成一套工业装置，目前国内醋酸生产技术路线包括甲醇羰基化法、乙烯氧化法、粮食酒精为原料的乙醇-乙醛-醋酸法及国外早以淘汰的乙炔-乙醛-醋酸法，其中甲醇羰基化法两套为引进BP技术，一套是我国自己开发。

我国西南化工研究设计院在七十年代便开始进行羰基合成醋酸的研究开发工作。取得了大量的研究成果，最终形成了具有我国自主知识产权的专利——国家知识产权局授权的“甲醇低压液相羰基合成醋酸反应方法”，并通过了相关部委的科学技术成果鉴定。该专利以铑的羰基络合物为催化活性物质，采用不同于Monsanto/BP的反应工程与分离工程技术，通过增加一个第二转化反应器，降低反应液中的水含量及配合其它反应工程的方法来提高反应深度，同时使容易分解沉淀的铑催化剂转化为能承受加热蒸发，蒸发时不分解、不沉淀的稳定的铑络合物。因此该工艺可采用不同于Monsanto/BP技术的蒸发工艺，可较大地提高粗产品中的醋酸含量，减少蒸发器母液的循环量和蒸馏工序的负荷。该工艺采用甲醇吸收尾气中的碘化物和醋酸，甲醇吸收液可直接用作反应原料，可降低操作费用。

因此，西南化工研究设计开发的甲醇羰基合成醋酸工艺技术吸收了国外技术的一些长处，又克服了国外技术的某些不足，彻底改变了我国醋酸生产技术依靠国外专利技术的状况，目前国内所有的醋酸生产装置几乎均何用此工艺，可以毫不夸张的说，国产甲醇羰基合成醋酸工艺开创了我国醋酸工业的崭新局面。

3 十年前中国醋酸工业情况

我们再看十年前中国的醋酸工业情况，2003年我国拥有醋酸生产能力约127万t/a，其中羰基合成法有三套，即BP扬子江乙酰化工公司20万t/a，吴泾化工公司15万t/a，索普化工集团13.5万t/a，合计48.5万t/a；乙烯乙醛氧化法总生产能力约49.5万t/a，其余为乙醇氧化法，乙炔法实际已停产。

2003年我国醋酸实际产量94.7万t，创造历史最高记录，比上年度增长12.6％。2002年我国进口醋酸34.86万t，出口0.13万t，2003年进口醋酸50.46万t，出口0.1453万t，表观消费量140万t以上。

4 中国醋酸工业现状

目前我国醋酸产能较之21世纪初已得到了良好的改善，且已能完全满足我国的消费市场。醋酸产能的逐步壮大，得益于其生产技术在我国的突破。中国早期的醋酸生产技术是以酒精法、乙烯法为主，但目前我国已经掌握了生产技术先进、收益率高的甲醇羰基合成法。2010年低压甲醇羰基法已占我国醋酸总产量的99.4%。

2011年中国醋酸产能占世界的46.3%，以绝对的比例成为世界最大的冰醋酸生产国。到2011年底我国低压甲醇羰基法生产企业达到14家、醋酸装置20套、生产能力接近755万t/a。

预计未来我国醋酸产能还将继续扩大，到2013年我国甲醇法生产醋酸的产能将达到895万吨/年，如果加上乙烯法和酒精法醋酸产能，我国的醋酸总产能将达到1000万吨/年。随着世界经济的复苏，下游行业逐渐恢复，醋酸的需求也会稳步增长，未来我国醋酸行业依然有很大的发展潜力。

5  煤化工对部分传统石化产品替代不可避免

除了醋酸，另外一个例证就是烯烃。

我们知道，烯烃（主要是乙烯和丙烯）是石化产业的核心，目前世界上烯烃的主要原料是石脑油，由于中国原油短缺，所以近年来每年都要大量进口烯烃产品。

这一状况在2010年得到彻底改变。

2011年5月30日，神华包头煤制烯烃项目投料试车。该项目包括年产180万吨甲醇装置、年产60万吨甲醇制烯烃（MTO）装置、年产30万吨聚丙烯和聚乙烯装置。

2010年神华包头生产聚烯烃产品8.2万吨，2011年元旦开始进入商业化运行，当年年总共生产聚乙烯、聚丙烯产品50万吨，实现销售收入50多亿元，利润突破10亿元负荷达到85％以上。

2010年中石化中原分公司60吨甲醇制烯烃装置投产，运行的结果显示整体效益优于其石脑油装置。

正是由于煤化工产业的前景，未来四年，中石化将“积极发展煤化工”，建成内蒙古、新疆、贵州、河南、安徽五大煤化工基地，并将主要发展煤制烯烃、煤制天然气及煤制乙二醇，投资额将超过千亿。“到2015年煤制烯烃的产能应该能够占到目前烯烃产品(主要是乙烯)产量的1/3；煤制气能力则会力争超过每年100亿方(立方米)。”中石化内部人士说。2010年，中石化的乙烯产量为906万吨。据此测算，中石化到2015年的煤制烯烃能力将超过300万吨。

煤化工战略如今已成为中石化资源战略的一个重要组成部分。中石化寄望于通过发展煤化工来缩小与中石油在资源上的差距，同时减少对进口的依赖——并为此而准备好了投下“重注”，上述中石化内部人士称，若中石化规划中的煤化工项目全面铺开，中石化在煤化工上的投资额保守估计将超过2000亿元。

6 展望

展望未来，随着煤化工技术研究发的加快，煤化工对传统石化产业的挑战和替代将不可避免，但这个过程会很漫长且会限定在较小的范围，因为石化产品的多样性并非煤化工完全能够提供，同时煤化工产业的发展也会面临新的挑战和问题，包括碳排放容量问题。

不管怎么说。对于中国这样一个以煤炭为主要能源依托的大国来说，煤化工对部分石化产品的替代理所当然会成为国家的重要能源战略。