半岛体育app2023年（第四届）中国石油化工设备检维修技术大会（5月17-19山东淄博）

　　超级石化：现代煤化工已形成具有一定影响力的规模化的产业体系，成为油/ 气产业的有效补充。概述了煤化工的发展现状，结合“双碳”目标和能耗“双控”行动，分析了现代煤化工产业存在的问题及面临的挑战，指出在技术创新的驱动下，对现有工厂进行优化、升级改造，并通过绿色、差异化、高端化、集约化发展以及多领域的深度融合等途径，可助力现代煤化工的高质量发展。

　　煤炭是中国可采储量最多的化石能源，可以说中国的化学工业是从煤化工启航的。煤化工行业是一个技术、资金密集型行业，目前，中国现代煤化工已形成具有一定影响力的规模化的产业体系，已成为油/气化工产业的有效补充，在我国产业发展中占据着举足轻重的地位。但较天然气化工和石油化工而言，现代煤化工具有投资高、能效低、碳排放量大等弱点，在“2030 碳达峰、2060 碳中和”政策及能耗“双控”标准的约束下，煤化工产业发展面临巨大的挑战。然而“富煤、缺油、少气”的资源禀赋决定了煤炭在未来相当长的时期内，仍将在我国的能源结构中占主导地位。在国民经济步入高质量发展的大形势下，煤化工的高质量发展势在必行。基于以上，本文概述了煤化工的发展现状，结合“双碳”目标和能耗“双控”行动，分析了现代煤化工产业发展存在的问题及面临的挑战，探讨了现代煤化工产业的高质量发展途径。

　　煤化工是以煤炭为原料，经化学方法将煤炭转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后再进一步加工成一系列化工产品或石油燃料的工业[1]。利用我国相对丰富的煤炭资源发展煤化工产业，实现对油气及化学品的直接或间接补充，做到煤油气并举，对于保障国家能源安全、促进煤炭清洁高效转化和优化产业结构有着极其重要的现实意义。根据发展成熟度的不同，煤化工分为传统煤化工和现代煤化工，其中传统煤化工主要包括煤- 焦炭、煤- 电石-PVC、煤- 合成氨-尿素3 条产业路线，涉及焦炭、电石、合成氨等领域，其产量多年位居世界第一。

　　中国现代煤化工发展始于20 世纪末，贯穿“九五”至“十三五”共5 个“五年规划”[2]。随着煤气化技术/装备以及化工原料合成工艺的不断成熟，煤化工已成为煤炭清洁利用最有效的方式，并逐步形成以煤为原料制合成气进而生产多种化工产品和合成燃料的现代煤化工产业。21 世纪以来，煤制油、煤制气、煤制烯烃、煤制乙二醇等现代煤化工经历了倡导鼓励、先行示范、适度发展和升级示范几个重要阶段，保持了良好的发展态势，在工程示范及产业化推广应用方面取得了积极进展，产业规模稳步增长，装置运行水平不断提高，产业集中度大幅提升，已经形成以“三西（蒙西、陕西、山西）+ 宁夏”为核心，以新疆、青海为补充，以东部沿海为外延的现代煤化工产业格局。截至2020年底形成的产能：煤（甲醇）制烯烃约1600 万t/a、煤制油931 万t/a、煤制乙二醇约600 万t/a、煤制天然气51.05 亿m3/a。

　　煤化工与油/ 气化工结合的示范项目也取得了显著成效，如延长石油集团延安煤油气资源综合利用项目作为“十三五”期间“改革开放40 周年”的重大项目，利用陕北地区的煤、油及油田伴生气等资源，采用先进的能源综合利用技术路线，沿“基础+ 高端”“特色+ 多元”思路，实现了煤、油、气资源优势互补和高效利用，生产的不少产品填补了国内空白。

　　煤炭的氢原子与碳原子比为0.2～1.0、石油的氢原子与碳原子比为1.6～2.0[3]、典型天然气的氢原子与碳原子比为4 左右，因此，与石油和天然气相较，煤炭本身就具有高碳属性。在现代煤化工中，大量的碳将以CO2 的形式产生，如煤制烯烃的吨产品CO2 排放量为10.52 t、煤间接制油为6.86 t、煤直接制油为5.56 t、煤制乙二醇为5.6 t[4]。

　　煤和水是煤化工发展中最重要的资源要素，而我国资源高度富集与生态脆弱并存，这在很大程度上阻碍了现代煤化工产业的发展。如黄河中上游的山西、陕西、内蒙古、宁夏四省区煤炭资源占全国的67%，但水资源仅占3.85%，水资源瓶颈日益凸显。多个项目通过复杂的环保设施实现了废水“零排放”，却大大增加了装置的投资和能源消耗，削弱了装置的竞争力。

　　已建成的现代煤化工项目大多偏基础化工，其产业链短、产品单一、同质化竞争严重、精细化/ 高端化不足，这在一定程度上影响了现代煤化工产业竞争力的提升。如煤制烯烃虽然产业链略长，但同质化严重，双烯产品主要集中在一些通用料或中低端专用料品牌上。煤制乙二醇项目的产品结构单一，已建成的项目通常以乙二醇为主打产品。

　　从盈利水平来看，煤制烯烃项目一直盈利不错，煤制油项目（直接和间接）基本处于微利或亏损边缘，煤制乙二醇项目分化比较严重，盈利和亏损都有，但盈利项目的利润率总体低于煤制烯烃项目。这主要是由于煤制油/ 煤制乙二醇产品的经济效益与原油价格相关性较大，而煤制烯烃路线受诸多实际因素影响，有时油价与煤价对应关系并不明显[5]，其产品更靠近终端消费市场，因而在原油价格较低时，仍有一定的盈利空间。但总体来讲，中国现代煤化工产业的竞争力正逐渐减弱，特别是近几年来，煤价大幅上涨、油价低位波动、相关化工产品价格总体下滑，现代煤化工项目面临“两头”受挤，低煤价优势已基本不复存在。此外，大型轻烃类化工项目，如丙烷脱氢（PDH）项目的大量上马，更是挤压了煤化工的市场空间。

　　目前，我国CCUS 技术类型齐全，发展迅速，但尚未形成规模化、产业化发展[6]，同时存在气源供给问题突出、油田与碳源之间缺少匹配桥梁、成本高等问题。

　　碳中和是一种新型环保要求，是通过节能减排和植树造林等形式，抵消工业产生的CO2 排放量，实现CO2 的“近零排放”。从时间上看，我国从碳达峰到碳中和仅有30年时间；从力度上看，我国是世界CO2 第一大排放国，排放量约占全球排放量的1/3，且仍处于排放上升期，这意味着CO2 减排的挑战和困难更大。而要实现减排，工业减排是根本，减少煤炭消耗是有效途径，这将对煤化工产业发展产生深远的影响。

　　“十三五”时期，国家在“十一五”“十二五”节能工作基础上，实施能耗总量和强度“双控”行动，主要目的是提高能源利用效率，促进产业结构不断优化升级，实现高质量发展。各地区“十四五”期间的“双控”标准与“十三五”相比，降低幅度较大。现代煤化工项目的用煤、用水、用能、环境容量指标的获取难度越来越大。

　　为完成“十四五”期间能耗“双控”目标，各地纷纷出台了相关保证措施，如内蒙古通过控制高耗能行业产能规模、提高行业准入标准、加快淘汰化解落后和过剩产能、加快重点高耗能行业节能技术改造步伐等措施，来加快推进高耗能行业结构调整，甚至明确“十四五”期间原则上不再审批新的现代煤化工项目。

　　可见，在碳中和的大背景下，能耗“双控”已在各地开展，在全球经济下行压力和国际经济环境不确定性因素不断增加的情况下，该产业发展面临的困难和挑战将更加复杂多变，煤化工的再度降温和高质量发展已成必然。

　　解决现有工厂高效运行存在的瓶颈问题。在保证装置“安稳长满优”运行的前提下，通过局部技术改造和工程优化，最大限度地降低装置能耗和“三废”排放，并运用智能化技术等，进一步提高装置的运行效率。

　　充分利用现有工厂的资源要素和公辅余量，结合产品市场动态及竞争力分析等，进一步升级产品结构、延伸产业链、提高产品附加值，充分实现各装置间的产业链延伸和价值增值，使工艺装置内部资源集约化达到新高度，从而降低单位产值的资源消耗和污染物排放量。如现有的煤制气工厂，低峰期时生产负荷低，若将部分煤制气产品延伸产业链、就地转化成易于存储和运输的精细化工产品和PBAT/PBS 等可降解的化工新材料等高附加值产品，便可有效地解决调峰问题，避免资源浪费，提高工厂经济效益。如现有的煤制乙二醇工厂产品结构单一，产品质量不高，普遍经济效益较差，建议对现有装置副产的碳酸二甲酯（DMC）提质，达到电子级品质，充分利用加氢工序部分系列、增加聚乙醇酸(PGA)等关联产品，从而构建以合成气制乙二醇为核心的多联产模式，同时研究提高乙二醇产品质量，向下游延伸生产聚酯长丝、瓶级聚酯切片等终端产品。现有煤制烯烃工厂应在现有的多牌号产品基础上，增加部分产品的改性或生产部分高端产品，如茂金属聚烯烃产品。

　　除了开展碳捕集和封存外，发展CO2 化工、实现碳循环将成为实现碳中和的重要手段。目前我国相关单位在CO2 制甲醇、烯烃、芳烃、汽油、甲酸、碳酸酯、可降解塑料等高价值化学品方面取得了一系列的进展。其中由上海高研院、海洋石油富岛公司和中国成达合作的全球规模最大的5000 t/a CO2 加氢制甲醇工业试验装置已实现稳定运行并通过考核评估；由内蒙古久泰集团、中国成达和清华大学共同研发设计建设的全球首套CO2 制芳烃工业试验装置已完成工艺包和基础设计，正处于详细设计阶段。

　　绿色发展已成为科技革命和产业结构优化升级的主要方向，是现代煤化工产业高质量发展的根本要求，而绿色发展需要持续加强技术和产业创新。如合成气一步法制化学品技术（主要包括合成气一步法制烯烃、制乙二醇、制乙醇或高碳醇等），将助力企业通过发展高碳、富氧、少氢的产品来实现高碳资源的低碳化发展。清洁高效的低阶煤热解技术工程化难题的攻克，将为我国资源储量超70%的低阶煤开辟一条绿色利用道路。开发与现代煤化工配套的先进、高效的“三废”处置技术也是大势所趋。

　　多种能量集成将成为煤化工绿色发展的新模式。目前，通过不断的技术创新，越来越多的光伏电站可以不依靠补贴而产生经济效益，随光伏、风电发电成本的持续降低，将导致其超高速发展，并迅速崛起为主导电源，大范围替代传统化石能源发电，从而迫使存量煤电厂逐渐转变为调峰电厂，这些有利要素使得可再生能源与煤化工的深度互补耦合成为可能和必然。未来氢能产业也将进入成熟期，可再生能源制氢成本下降并大规模应用时，氢能用于现代煤化工生产过程，将构建绿色零碳现代煤化工产业模式。以年产60 万t 煤制烯烃装置为例，通过与绿电、绿氢的集成，初估整个装置年减少碳排放约400 万t，年节约煤耗200 万t。

　　由于油气资源对外依存度高，导致我国部分基础石化产品，尤其是高端化学品和化工新材料严重依赖进口，同时结合现代煤化工产品与石化产品有着不一样的分子链结构和自己独特的性能优势，使得中国现代煤化工在与石化行业优势互补、共同促进上大有用武之地。高质量发展的过程中做好差异化和高端化，才会有自己的市场定位和竞争优势。如对于煤制油要重点发展高端及特种油品，对于煤制化学品要开发精细化、差异化、高端化的产品，如通过煤制芳烃，解决西部地区煤化工产业链中原料苯短缺的难题，从而往下游高端产品延伸，实现从产业链中低端向高端迈进的目标。

　　打造现代产业集群是建立现代经济体系的重要内容，现代煤化工项目单位面积的投资强度还需进一步加大，园区的集约化建设势在必行。国内外化工产业基地的成功经验表明，有竞争力的化工产品方案应建在有丰富廉价资源的地区，即在资源地形成一体化的产业链及产品群，以获得低成本优势；并强调循环经济，聚焦市场及外部环境，实现从煤炭向材料转化、从大宗化学品向终端应用品拓展目标，提升现代煤化工产业竞争力。

　　利用甲醇、石脑油耦合制烯烃[8]，因甲醇制烯烃是强放热反应，而石脑油制烯烃是强吸热反应，将两者耦合起来可提高石脑油的利用效率并节省能耗；将煤与油气耦合，实现氢碳互补，既降低了原料消耗，又减少了CO2 排放；利用煤热解副产的煤焦油，通过重整芳构化生产石油化工的重要原料苯，煤热解副产的焦炭通过煤制烯烃得到乙烯、丙烯、合成气等重要的中间产品，往下延伸发展芳烃、通用树脂材料、高值新材料等多板块产业，使相互之间原料的利用率做到最大化，最大限度地增加产品附加值，提升企业抗风险能力。

　　按我国年产9 亿t 钢计算，钢厂年产转炉气700 亿m3，焦炉气1100 亿m3，高炉气10000 亿m3，而目前钢厂尾气主要用于燃烧发电，应用附加值低且CO2 排放量大，如将其用于生产化工产品，并与煤化工融合，不仅可实现减排，其产值和效率都得到大幅度提升。

　　中国现代煤化工经过多年的快速发展，已经形成了具有一定影响力的规模化的产业体系，总体技术水平位居世界前列。但现代煤化工未来发展还会面临诸多问题，如“双碳”目标、能耗“双控”等约束条件的挑战，对此要有足够的认识，有充分的思想准备。煤化工产业需要迎难而上，在技术创新的驱动下，对现有工厂进行优化、升级改造，并通过绿色、差异化、高端化、集约化发展以及多领域的深度融合等途径，助力煤化工的高质量发展。返回搜狐，查看更多