煤化工業(yè)務高質量發(fā)展之路
2024-09-09 15:11:28
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我國化石能源稟賦的特點是“富煤貧油少氣”。2023年，我國能源消費中化石能源占比82%，其中煤炭占比55%、石油占比18.8%、天然氣占比8.6%。我國已是世界第二大石油消費國和第三大天然氣消費國，石油和天然氣對外依存度較高，且呈現(xiàn)逐年上升趨勢，2023年分別達73.6%和39.9%。通過現(xiàn)代煤化工技術，適度發(fā)展現(xiàn)代煤化工產業(yè)，對保障我國能源安全、經濟安全，促進石化原料多元化和石化產業(yè)供應鏈產業(yè)鏈安全，具有重要意義。
中國石化煤化工技術發(fā)展經歷了從引進到自主開發(fā)的過程，先后攻克了大型先進煤氣化、合成氣凈化、煤制甲醇、煤間接液化、煤制烯烴、煤制乙二醇等關鍵技術，并且相關示范工程取得成功，開發(fā)了煤炭轉化過程中的污染物處理及循環(huán)利用技術，實現(xiàn)了工業(yè)廢水零排放，形成了多個煤化工路線的全產業(yè)鏈自有技術。在寧夏、內蒙古、安徽、貴州和新疆等地規(guī)劃布局了6個煤化工項目和1個煤炭與煤電聯(lián)營、煤電與新能源聯(lián)營項目，擁有煤炭資源量232億噸，已建成投產3個煤化工項目，形成煤炭產能2290萬噸/年、聚烯烴產能207萬噸/年和其他精細化工品產能213萬噸/年，年轉化煤炭約1050萬噸。
“雙碳”目標的提出，使我國煤化工產業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)。煤化工產業(yè)高端化、多元化、低碳化矛盾突出，水資源制約大、環(huán)境承載能力受限，煤化工領域實施重大技術裝備攻關工程、加快產業(yè)技術優(yōu)化升級、推進原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新的任務還很艱巨，對中國石化煤化工發(fā)展提出更高要求。
發(fā)展機遇
由于“富煤貧油少氣”的能源結構和資源稟賦，我國煤化工長期以來就是石油化工的重要補充?，F(xiàn)代煤化工被定位為保障國家能源安全的戰(zhàn)略儲備產業(yè)，能發(fā)揮油氣安全保障、對沖外部風險作用，處于升級示范階段。2021年11月17日召開的國務院常務會議決定，設立2000億元支持煤炭清潔利用專項再貸款?，F(xiàn)代煤化工發(fā)展正由生產基礎化工品、大宗原料轉向生產精細化工品、專業(yè)化學品等高端路線，向多元化、低碳化方向發(fā)展，努力打破產能過剩、無序競爭等被動局面。
中國石化的主營業(yè)務是油氣勘探開發(fā)和石油化工產品生產，但受國內油氣資源限制，每年需要進口大量原油。發(fā)展新型煤化工將擴展中國石化的業(yè)務范圍，依靠煤炭資源彌補油氣資源的不足，為統(tǒng)籌油、煤、氣資源，調整化工產品原料結構，實現(xiàn)能源多元化協(xié)調發(fā)展帶來機遇。煤制烯烴項目在中高油價下相對石腦油制烯烴具有較強競爭力，規(guī)劃和建成投產項目較多。煤制油氣定位為國家產能和技術儲備，近幾年在中高位油價下已實現(xiàn)穩(wěn)定盈利。同時，當前煤炭行業(yè)處于轉型發(fā)展期，也為中國石化通過合作獲取優(yōu)質煤炭資源帶來機遇。
在生產運行方面，中國石化已擁有中天合創(chuàng)、中安聯(lián)合等多家煤化工生產企業(yè)，煤制烯烴示范項目運行平穩(wěn)，技術位居國內先進水平。在技術開發(fā)方面，中國石化已開發(fā)出具有自主知識產權的MTO（甲醇制烯烴）、煤氣化等現(xiàn)代煤化工工藝技術，并在示范項目上應用，正在努力建設國內首套全國產化技術的煤制烯烴工業(yè)示范項目，助力我國煤制烯烴升級示范?，F(xiàn)代煤化工已成為中國石化化工板塊的重要組成部分，實現(xiàn)高質量發(fā)展具備良好基礎。
現(xiàn)實挑戰(zhàn)
當前，國內化工產品整體處于產能過剩狀態(tài)，特別是“十四五”期間一批特大型、一體化石化項目建成投產、煉化項目“減油增化”提速，導致烯烴、乙二醇、芳烴等產品供應增速超過需求增速。煤化工產業(yè)面臨來自傳統(tǒng)石化行業(yè)、新型能源產業(yè)的競爭挑戰(zhàn)持續(xù)增大，自身在技術進步、產業(yè)示范等方面仍存在短板，尤其在安全、環(huán)保、節(jié)能、減碳等方面關鍵共性制約因素依然存在。
煤化工的經濟性和競爭力與國際油價緊密相關。未來，原油價格如果長期在中低位運行，可能對煤化工產品價格形成壓制，部分煤化工產品將不具成本優(yōu)勢。此外，隨著國家煤炭去產能政策深入實施，國內煤炭價格持續(xù)上漲，煤化工生產企業(yè)成本增加，產品價格下跌和原料價格上漲會降低煤化工整體盈利能力。
相較石油化工，煤化工項目涉及固體、液體、氣體多相轉換，反應更復雜、工藝流程更長，“三廢”處置問題突出。煤化工布局在我國中西部地區(qū)，人口密度小，固體廢物資源利用率低，需占用土地資源堆存，灰渣處理已成為我國煤化工項目面臨的共性問題。煤制油碳排放約6噸/噸油品，煤制烯烴碳排放約10噸/噸烯烴、煤制氣和煤制乙二醇每噸產品碳排放在5噸左右。國內環(huán)保要求趨嚴及“雙碳”目標提出，直接影響現(xiàn)代煤化工項目的碳排放量。如何從根本上解決碳排放問題，仍是現(xiàn)代煤化工產業(yè)面臨的大現(xiàn)實挑戰(zhàn)。
五條路徑
為了實現(xiàn)“雙碳”目標，未來我國生態(tài)文明建設將進入“以降碳為重點戰(zhàn)略方向、減污降碳協(xié)同增效”的發(fā)展時期。以煤為主的能源活動是碳排放的主要來源，面臨較大的降碳壓力，在加速推進能源結構轉型的同時，有序發(fā)展現(xiàn)代煤化工，推進清潔綠色低碳發(fā)展，實現(xiàn)煤炭從燃料向燃料與原料并重轉變，可有效減少二氧化碳和大氣污染物排放，提高煤炭轉化利用效率和產品經濟價值，從根本上扭轉高碳排放等問題，助力我國“雙碳”目標實現(xiàn)，確保國家能源安全。
中國石化高度重視煤化工業(yè)務的高質量發(fā)展，在內蒙古地區(qū)充分發(fā)揮煤化工一體化和成本規(guī)模優(yōu)勢，加強與綠電綠氫耦合發(fā)展，打造煤化工新材料基地；在新疆地區(qū)建設煤制油氣柔性生產高附加值化工產品的煤油氣化電綜合潔凈能源創(chuàng)新示范基地。未來，中國石化煤化工業(yè)務高質量發(fā)展可通過以下路徑實現(xiàn)：
一是堅持在富煤地區(qū)發(fā)展煤化工，發(fā)揮煤化工一體化效能。
從國內已投產的煤化工項目運營情況來看，擁有開采成本低、煤質優(yōu)良、適宜煤氣化的煤炭，是煤化工項目保持競爭力、實現(xiàn)持續(xù)盈利和高質量發(fā)展的基礎和關鍵。因此，中國石化發(fā)展煤化工要堅持“資源+化工”的發(fā)展理念，突出煤炭的資源保障作用，引進成熟人才加強對煤礦投資和安全等重大事項的決策及監(jiān)管，加快推進煤礦手續(xù)辦理和產能建設、加大優(yōu)質煤炭資源的獲取力度，為中國石化煤化工業(yè)務高質量發(fā)展奠定牢固的資源基礎。
二是堅持“基礎+高端”模式，優(yōu)化產業(yè)鏈供應鏈。
中國石化煤化工產業(yè)要在發(fā)展大宗石化產品的同時，提升產品檔次和附加值，走“基礎+高端+多元化”之路，從基礎產品向深加工轉變、從普通材料向化工新材料轉變，并向煤制其他含氧化學品、合成纖維原料等方面延伸，構建具有比較優(yōu)勢的高端化差異化產品體系。同時，利用聚烯烴產品技術、新產品開發(fā)和產品售價等方面優(yōu)勢，全面推動煤制烯烴產業(yè)鏈和聚烯烴產品提檔升級，除了常規(guī)聚乙烯、聚丙烯產品，還要發(fā)展POE（聚烯烴彈性體）、超高分子量聚乙烯、茂金屬聚乙烯、茂金屬聚丙烯等產品。
三是堅持從保障國家能源安全角度出發(fā)，積極發(fā)展煤制天然氣。
中國石化煤化工產業(yè)發(fā)展要立足國家能源安全戰(zhàn)略和國民經濟發(fā)展的需求。2023年，我國天然氣產量約2320億立方米、消費量約3820億立方米。預計到2025年，我國天然氣產量將達2710億立方米、消費量將達4500億立方米，國內天然氣缺口將進一步擴大。受地緣政治因素影響，國外天然氣資源供應存在一定不確定性，亟須發(fā)展國內煤制天然氣作為有效的資源補充。要積極推進新疆煤制氣項目，保障國家能源安全。
四是堅持科技創(chuàng)新驅動，實現(xiàn)煤化工技術自立自強。
中國石化發(fā)展煤化工業(yè)務要依靠技術平臺優(yōu)勢，堅持技術創(chuàng)新，加快新技術的研發(fā)和成果轉化，推進新型煤氣化、熱解、合成等關鍵技術示范應用，在合成氣一步法制烯烴、合成氣一步法制乙二醇、熱解-氣化一體化等革命性技術研究領域取得重要突破；深入開展含氧化合物生產技術的示范，開發(fā)低成本的技術生產醋酸、脂肪醇等基礎化工原料，充分利用合成氣中一氧化碳的氧原子，減少因變換工序帶來的二氧化碳排放；進一步推動綠電、綠氫、CCUS與煤化工新技術的耦合應用，實現(xiàn)中國石化煤化工技術自立自強。
五是堅持多能互補、產業(yè)鏈融合，助力煤化工綠色低碳發(fā)展。
非化石能源正成為我國能源消費增量的主體。預計2030年光伏發(fā)電和風電供應將占國內電力供應的24.1%，2035年將占31.2%。
中國石化煤化工布局要堅持多能互補，開發(fā)利用風能、太陽能等可再生能源，推進地熱能、生物質能的利用研究，建設多能互補的能源開發(fā)轉化利用體系，發(fā)揮不同種類能源資源的協(xié)同效應。
要堅持產業(yè)鏈融合。一方面要提高現(xiàn)代煤化工產業(yè)內部多條產品鏈的融合度，研究以煤為原料生產甲醇，進而生產各類烯烴、芳烴等的技術鏈，提高生產柔性化程度，根據市場產品價格進行靈活調整。另一方面要推動現(xiàn)代煤化工與關聯(lián)產業(yè)的融合度，加強現(xiàn)代煤化工與石油化工、化纖、鹽化工、冶金建材等上下游產業(yè)鏈的耦合，與發(fā)電企業(yè)、電網企業(yè)、制氫企業(yè)開展聯(lián)合攻關，突破綠氫耦合現(xiàn)代煤化工關鍵技術，由高碳工藝向氫基工藝轉變。
創(chuàng)新引領煤化工綠色低碳發(fā)展
□本報記者 程 強
國家能源集團首席工程師王建立在日前召開的2024中國煉油與化工企業(yè)高峰論壇上表示，我國現(xiàn)代煤化工產業(yè)經過20多年發(fā)展，產能規(guī)?？焖僭鲩L，為實現(xiàn)煤炭清潔利用打下了堅實基礎，為提升國家能源戰(zhàn)略安全保障能力、促進化工原料多元化作出了積極貢獻。2023年，我國煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴和煤制乙二醇四大類產品產量分別為724萬噸、63.35億立方米、1725萬噸、547萬噸，折合原油當量超4000萬噸，約占我國自產原油的五分之一。
技術快速進步
國家能源集團煤直接液化項目是國家“十五”重點項目之一，是我國石油安全戰(zhàn)略的重要組成部分。該項目實現(xiàn)了煤炭資源的、清潔、就地轉化，對解決我國石油資源短缺問題、保障能源安全具有重大的戰(zhàn)略和現(xiàn)實意義，使我國成為掌握百萬噸級煤直接液化關鍵技術的國家，奠定了我國在煤直接液化領域的國際領先地位。國家能源集團已初步構建涵蓋“陸、海、空、天”的煤基特種燃料體系：煤基航天煤油首次成功應用于火箭發(fā)射；煤基噴氣燃料實現(xiàn)首飛實驗成功；煤基通用柴油填補了我國極寒地區(qū)燃料型號空白，可實現(xiàn)對現(xiàn)有9個牌號柴油的替代。積極推進煤基低冰點噴氣燃料、艦用柴油應用驗證。開發(fā)具有自主知識產權的煤液化瀝青萃取成套技術，建成世界首套35萬噸/年煤液化瀝青示范裝置，成為煤制油效益重要增長點。
煤間接液化方面，首創(chuàng)400萬噸/年高溫漿態(tài)床費托合成成套工業(yè)化技術、率先建成全球單套規(guī)模和裝置大的400萬噸/年高溫漿態(tài)床費托合成裝置，首創(chuàng)日投煤量2000~3000噸系列單噴嘴干煤粉加壓氣化技術、突破了10萬噸等級成套空分技術，打破國外壟斷。開發(fā)出高端正構碳十二、碳十四、輕質白油、精制蠟等化工品，占比由零提高至75%以上。
王建立指出，煤化工比石油化工更適合生產生物可降解材料。生物可降解材料通常含有碳、氧原子組成的酯基結構，并通過酯鍵的斷裂引發(fā)降解。因此PLA（聚乳酸）、PBAT（聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯）、PBS（聚丁二酸丁二醇酯）、PGA（聚乙醇酸）等生物可降解產品的原料主要是醇、酸類含氧化合物。石油化工需要加氧，而煤氣化所得的合成氣就富含氧原子，生產甲醇、乙二醇、乙醇酸甲酯等含氧化合物，經濟性好、流程短、成本低。國家能源集團開發(fā)自主關鍵技術合成氣制聚乙醇酸生物可降解塑料，已取得歐盟工業(yè)堆肥認證、歐盟海洋降解認證證書。
煤制烯烴方面，建成了世界首套60萬噸/年煤制烯烴示范工程，開辟了一條全新的乙烯、丙烯等基礎有機原料的生產路線。開發(fā)了膜料、注塑料、拉絲料、電纜專用料等多個牌號聚乙烯產品，均聚、無規(guī)共聚和抗沖等多個牌號聚丙烯產品。
科技創(chuàng)新布局
現(xiàn)代煤化工作為碳排放較高的行業(yè)，實現(xiàn)綠色、低碳轉型發(fā)展刻不容緩。與石化行業(yè)相比，煤化工行業(yè)缺少基地化、規(guī)?；慕y(tǒng)籌布局。
煤化工項目布局方面：主要集中在內蒙古、陜西、新疆等中西部煤炭資源地，遠離華東、華南消費市場；同一區(qū)域內多個企業(yè)分別建設多個類似項目，難以發(fā)揮協(xié)同效應，需要借鑒石油化工基地化布局、集約化發(fā)展的思路。
煤化工項目規(guī)模方面：已建成項目以技術示范為主，煤直接液化大規(guī)模為108萬噸/年，煤間接液化大規(guī)模為400萬噸/年，煤制烯烴大規(guī)模為137萬噸/年，煤制乙二醇大規(guī)模為60萬噸/年；與大型煉化一體化項目相比，裝置產能較小且布局分散，無法規(guī)?；_發(fā)乙烯、丙烯下游系列產品，也難以規(guī)?；?、集成化利用副產品，導致產品結構過于單一且同質化嚴重，競爭力較差。
2021年9月13日，習近平總書記到國家能源集團榆林化工考察，為現(xiàn)代煤化工產業(yè)指明了高端化、多元化、低碳化的發(fā)展方向。
現(xiàn)代煤化工產業(yè)高質量發(fā)展需要進行基地化布局，突出煤、油、化、新材料、新能源一體化發(fā)展，顯著提高項目效益和抗風險能力；突出示范性，積極示范產業(yè)升級新技術，通過技術創(chuàng)新與集成，引領煤炭資源的清潔、低碳和利用。
綠色低碳方面，以二氧化碳封存利用、煤化工與新能源耦合助力煤化工綠色低碳發(fā)展。四大現(xiàn)代煤化工產業(yè)示范區(qū)和五大煤制油氣基地均在國家規(guī)劃的大型清潔能源基地內，重合度高，契合新能源就地消納需求。在榆林化工建成“光伏+制氫+儲熱+儲能+煤化工”多能互補耦合示范工程，為后續(xù)大規(guī)模新能源消納提供技術支撐。
重點在以下五大領域布局科技創(chuàng)新，實現(xiàn)以科技創(chuàng)新引領工業(yè)示范、以工業(yè)示范引領煤化工產業(yè)發(fā)展：煤制油技術持續(xù)升級，包括煤直接液化二代技術升級、煤基一體化通用燃料等；煤化工大型化技術開發(fā)，包括多功能定制化煤氣化技術、先進超大型合成氣制甲醇、大型低溫甲醇洗技術與裝備、石腦油和甲醇及二氧化碳制芳烴、烯烴等；新材料產業(yè)化示范，包括新型合成氣制可降解塑料關鍵技術、煤基高分子材料研發(fā)、煤基碳材料中試及工業(yè)應用等；生物化工新技術方向，包括綠色甲醇工藝、褐煤綜合利用與新能源及生物化工耦合等；綠色低碳環(huán)保領域，包括新能源與煤化工耦合示范、百萬噸級CCUS不同地質條件選址及關鍵技術研究、煤化工廢水廢氣廢固的無害化與資源化利用技術等。
轉自：中國石化報
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