“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(jìn)口對外依存度已經(jīng)達(dá)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(qiáng)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)剂希饕怯脕碜黾夹g(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(jìn)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(jìn)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(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(jìn)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(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)時南非因為種族隔離政策受到全世界的制裁和禁運(yùn)，無法進(jìn)口石油。有一段時間沙索公司曾一天接待數(shù)個來自中國的代表團(tuán)，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(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(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(dá)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(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(jī)，“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(jì)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(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(jìn)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(yuǎn)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(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(jìn)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(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(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(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(yùn)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(jìn)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”。
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