近年来业内人士有一种说法：煤化工就是水化工。这种说法有一定道理。为什么呢?我们可以从以下两个现实问题看出水对煤化工的重大意义：
首先，现代煤化工各种大型工业示范装置“十二五”规划期间陆续投产，在打通工艺路线拿到产品方面大多获得成功，一批技术装置成为煤化工产业翘楚，但惟有水的问题没有解决好。一是水耗降不下来，二是废水处理没有解决好。
其次，水的问题已经成为发展煤化工的硬约束。最近，无论是国家出台的“水十条”，还是环保部设立的环评门槛，都对煤化工用水形成压力甚至是一票否决，最近几个煤化工基本建设项目没有批准通过就是例证。
水耗为什么居高不下?
一是原料原因。说白了，就是煤便宜。根据统计，当石油价格100美元/桶时吨煤制烯烃营业利润达2665～4536元。试想，每吨化工产品的利润如此丰厚，能耗和水耗高的成本就可以轻易消化，还用什么积极性去节水呢?
二是技术原因。工程设计中确定水耗部分的大都是由给排水专业设计的，工艺人员不掌握水系统集成优化技术，而给排水人员又不完全掌握工艺，无法设计出水网络系统的优化。
三是监管原因。总体来说，只靠经济利益驱动是不足以推进节水的，政府及行政领导垂直推进是必不可少的动力。石油化工行业在节能节水上取得的成绩，主要是靠中石化、中石油等大型国企贯彻国务院节能节水要求，对所属企业严格考核的结果。煤化工行业十分分散，缺乏垂直领导的节水监督考核压力。
四是示范原因。由于现代煤化工第一批大型工业化开发阶段，最核心要求首先是打通流程，顺利拿到产品，而非节能节水。所以在公用工程配置上，只是尽量满足工艺要求，谈不上优化。可以说，示范项目为保工艺过关，暂时牺牲了能耗和水耗优化要求。
煤化工高水耗能否降下来?
以甲醇为例。天然气制甲醇完全没有煤裂解造气的工艺过程，似乎应比煤制甲醇耗能耗水都低很多。而且煤制甲醇是传统工艺，规模也小，所以开始时吨甲醇水耗高达25吨，比天然气原料的甲醇耗水(约10吨)高得多。但随着工艺设计和生产操作逐步成熟优化，煤制甲醇水耗逐步下降到17吨/吨。到2008年新一代煤化工装置投产，水耗降到12吨/吨。2012年，180万吨甲醇装置投产，水耗降到了6.99吨/吨，与天然气制甲醇的耗水差不多。
从这个例子可以看出，煤化工的水耗是完全可以降下来的。
其实，从上世纪80年代起，过程系统工程学界就开始研究化工企业的节能节水集成优化方法。英国Linnhoff提出热夹点技术，在炼油化工厂节能取得显著效果。1994年Wang和Smith发表了著名的废水最小化观点，提出了直接计算最小新鲜水用量的目标值(即最小值)方法。后来科学家又开发出数学规划方法，采用超结构数学模型在计算机上来寻求新鲜水用量最小化的优化解。与此同时，在工业上的实际应用也蓬勃展开，并取得显著效益。本世纪初，过程系统工程方法在我国化工炼油行业推广应用以来，已形成一套企业节水减排的过程系统工程方法。
从2004年6月开始，中国石化股份有限公司内部32个企业有计划、有系统地开展推广水夹点节水减排技术。促使中石化炼油吨水耗从2001年的平均1.8吨下降至2004年的1.15吨，到2012年降到0.55吨，接近国际先进水平的0.50吨，下降了3倍。中国石油天然气股份有限公司于2004年制订《炼化企业节水减排优化方案的制订和实施》企业规范，推广应用这项技术，炼油吨水耗从2005年的1.14吨下降至2012年的0.60吨。
我们曾经将这套在石油化工企业成熟采用的方法，对某大型煤制烯烃企业进行了试点应用，发现煤化工企业节水潜力巨大。如果按照水网络优化的思路进行系统优化技术改造，实施十几项技术措施，可以将总体新鲜水消耗下降63%，吨烯烃耗水有可能从原设计的32吨下降到10吨以下。这当然需要相应的技术改造投资。经过粗略计算，所需要投资费用的静态投资回收期约2.6年，所以也是合理的。
以上的例证是要说明：吨产品耗水量成倍下降的潜力和技术是存在的，问题不是可能不可能，而是想干不想干的问题。
“水十条”的发布，意味着工业节水减排进入一个新时期。不论从全面系统方面，还是决心力度方面，均是空前的，对于煤化工行业的发展必将产生深远影响。当前煤化工行业的节水减排形势，很像十几年前的石油化工行业一样，有很大的潜力。大力推广应用过程系统工程方法，是将潜力挖掘出来变成现实的有效途径。
(杨友麒 中国系统工程学会过程系统工程专业委员会副主任)
