近年來，我國煤制烯烴產業發展如火如荼，已建成的煤制烯烴項目達27個，合計烯烴能力1415萬噸，在建和擬建項目還有50個，產能約為2643萬噸。但另一方面，煤制烯烴產業也正在受到多方面的挑戰。
經濟方面的挑戰顯而易見，由于烯烴價格低位徘徊，煤炭價格不斷上漲，煤制烯烴的利潤空間十分微薄，多數企業甚至陷入虧損境地。與此同時，煤制烯烴正受到其他技術路徑的挑戰，尤其是甲烷制烯烴技術的挑戰。
甲烷路線成本更低
目前，國外90%以上的乙烯來自石腦油和乙烷的裂解，國內則主要來自于石腦油和甲醇的裂解。隨著石油資源的日漸缺乏，人們急需尋找新的替代資源，目前，國內外有兩條石油替代路線，我國重點利用“富煤”優勢發展現代煤化工，而國外更重視天然氣中的甲烷。
我國煤資源價格相對便宜，以煤制取甲醇，再經過甲醇裂解得到烯烴，是一條很好的途徑。這是國內研究并且取得工業化成功的一項重大成果，已經對中國的乙烯工業產生了重大影響。
但是，作為僅次于石油和煤炭的世界第三大能源，天然氣開采容易、價格便宜。近年來，隨著我國天然氣勘探儲量的擴大，以及頁巖氣、煤層氣等非常規天然氣的成功開采，天然氣資源的短缺程度大為緩解。如果能夠從天然氣的主要成分———甲烷中直接制取乙烯，產品成本將會發生重大變化。據測算，該技術可使乙烯的成本至少降低700元～2200元/噸。若大量甲烷直接制烯烴的新裝置在世界各地建立，許多石腦油裂解裝置將會關閉，煤制烯烴技術也將因此受到巨大沖擊。
技術已有重大突破
從技術上說，甲烷直接制乙烯方法有氧化偶聯和非氧化偶聯兩種途徑，并正在向工業應用邁進。一旦成為現實，將使天然氣得以更方便、更廣泛地利用，具有十分重要的意義。
研究表明，氧化偶聯反應工藝的經濟性除與原料氣、乙烯價格有關外，主要取決于甲烷轉化率、碳二烴收率及碳二烴選擇性。比如，要真正實現甲烷氧化偶聯工藝的工業化，就要求甲烷的單程轉化率應該在35%以上，碳二烴收率必須在30%以上，碳二烴的選擇性在85%以上。
目前，氧化偶聯技術路線正在突飛猛進的發展，2010年，美國錫盧里亞公司在催化劑技術取得了重大進展，獲得了一種納米粒子催化劑，可將天然氣直接氧化偶聯一步轉化為乙烯。而錫盧里亞公司也宣稱，自2015年以來，其位于得克薩斯州的示范裝置正持續運轉，至少通過了15次測試活動，并得到了中試工廠數據。示范裝置的成功運轉證明了該技術的可行性。該公司的下一階段將建立一個商業化規模的甲烷制乙烯裝置，其規模約為7.5萬噸/年至100萬噸/年。
甲烷直接制取烯烴的另一條路線是非氧化偶聯法，可生產烯烴和芳烴。目前，我國在這個課題上已經取得一定的進展。由中國科學院大連化學物理研究所包信和院士團隊首創的非氧制烯烴和芳烴催化過程，可實現在無氧條件下將甲烷選擇活化，一步高效轉化生成烯烴、芳烴和氫氣等高值化學品。反應過程本身不排放二氧化碳，碳原子利用效率達到100%。該技術自2014年5月在美國《科學》雜志首次報道以來，各國研究人員瞄準該過程的基礎科學問題和工業技術開發等進行了深入系統的研究，并在催化劑穩定性提高、催化劑制備方法優化和新型反應器設計等方面取得了一系列突破性進展。
煤化工企業要積極應對
甲烷直接制烯烴技術是化學工業的一項顛覆性技術，影響深遠。在不遠的將來，新技術或將導致大批傳統乙烯裝置關閉，乙烯產品的成本將大幅度下降。對于我國利用石腦油裂解技術的絕大多數企業來說，這意味著成本優勢喪失；對成本高于石腦油裂解技術的煤制烯烴技術而言，更是一個嚴峻的挑戰。
當然，我國的天然氣資源還不足以支持建設大規模的甲烷氧化偶聯和非氧化偶聯裝置，這兩項技術也距離工業化還有差距，但煤化工行業仍然應當有所警惕。
目前，全國各地正在大量建設以煤、甲醇和石腦油為原料的裂解乙烯裝置，規模越來越大，數量越來越多，總量至少在2000萬噸/年以上。但到了甲烷制烯烴新技術實現時，傳統石腦油裂解和甲醇制低碳烯烴技術能在競爭中取勝嗎？目前，煤制乙烯的裝置大多建在內地經濟不發達地區。考慮到運輸不便和地區經濟發展的需要，在內地用煤生產乙烯，還有市場和較長的生存時間。但是，沿海的甲醇制乙烯路線裝置將受到新技術的沖擊。甲醇制乙烯路線裝置的成本回收期大致在10~12年之間，但在新技術日新月異的今天，它們能堅持到最后嗎？這兩個問題，煤化工行業需要認真考慮。
煤化工行業需要應對這個挑戰，除了降低煤經甲醇制取乙烯路線的投資和成本以外，也需要研發新技術，增強競爭力。目前，我國正在研究溫和的反應條件下合成氣高選擇性直接制取烯烴技術。由于我國煤價比較便宜，資源豐富，隨著煤氣化技術的成熟，這條路線還是有希望的。（本報記者陳丹江）
版權及免責聲明：凡本網所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產業經濟信息網”，違者本網將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章，不代表本網觀點和立場。版權事宜請聯系：010-65363056。
延伸閱讀
第六屆中國報業黨建工作座談會（1）
