煤化工業(yè)務(wù)高質(zhì)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(shù)，適度發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)，對保障我國能源安全、經(jīng)濟安全，促進石化原料多元化和石化產(chǎn)業(yè)供應鏈產(chǎn)業(yè)鏈安全，具有重要意義。
中國石化煤化工技術(shù)發(fā)展經(jīng)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(guān)鍵技術(shù)，并且相關(guān)示范工程取得成功，開發(fā)了煤炭轉(zhuǎn)化過程中的污染物處理及循環(huán)利用技術(shù)，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(chǎn)業(yè)鏈自有技術(shù)。在寧夏、內(nèi)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(chǎn)3個煤化工項目，形成煤炭產(chǎn)能2290萬噸/年、聚烯烴產(chǎn)能207萬噸/年和其他精細化工品產(chǎn)能213萬噸/年，年轉(zhuǎn)化煤炭約1050萬噸。
“雙碳”目標的提出，使我國煤化工產(chǎn)業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)。煤化工產(chǎn)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(lǐng)域?qū)嵤┲卮蠹夹g(shù)裝備攻關(guān)工程、加快產(chǎn)業(yè)技術(shù)優(yōu)化升級、推進原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新的任務(wù)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(wù)院常務(wù)會議決定，設(shè)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(chǎn)基礎(chǔ)化工品、大宗原料轉(zhuǎn)向生產(chǎn)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(chǎn)能過剩、無序競爭等被動局面。
中國石化的主營業(yè)務(wù)是油氣勘探開發(fā)和石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)，但受國內(nèi)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(wù)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(diào)整化工產(chǎn)品原料結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能源多元化協(xié)調(diào)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(chǎn)項目較多。煤制油氣定位為國家產(chǎn)能和技術(shù)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(zhuǎn)型發(fā)展期，也為中國石化通過合作獲取優(yōu)質(zhì)煤炭資源帶來機遇。
在生產(chǎn)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(chǎn)企業(yè)，煤制烯烴示范項目運行平穩(wěn)，技術(shù)位居國內(nèi)先進水平。在技術(shù)開發(fā)方面，中國石化已開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MTO（甲醇制烯烴）、煤氣化等現(xiàn)代煤化工工藝技術(shù)，并在示范項目上應用，正在努力建設(shè)國內(nèi)首套全國產(chǎn)化技術(shù)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(zhì)量發(fā)展具備良好基礎(chǔ)。
現(xiàn)實挑戰(zhàn)
當前，國內(nèi)化工產(chǎn)品整體處于產(chǎn)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(chǎn)、煉化項目“減油增化”提速，導致烯烴、乙二醇、芳烴等產(chǎn)品供應增速超過需求增速。煤化工產(chǎn)業(yè)面臨來自傳統(tǒng)石化行業(yè)、新型能源產(chǎn)業(yè)的競爭挑戰(zhàn)持續(xù)增大，自身在技術(shù)進步、產(chǎn)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(guān)鍵共性制約因素依然存在。
煤化工的經(jīng)濟性和競爭力與國際油價緊密相關(guān)。未來，原油價格如果長期在中低位運行，可能對煤化工產(chǎn)品價格形成壓制，部分煤化工產(chǎn)品將不具成本優(yōu)勢。此外，隨著國家煤炭去產(chǎn)能政策深入實施，國內(nèi)煤炭價格持續(xù)上漲，煤化工生產(chǎn)企業(yè)成本增加，產(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)品碳排放在5噸左右。國內(nèi)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(chǎn)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(shè)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，可有效減少二氧化碳和大氣污染物排放，提高煤炭轉(zhuǎn)化利用效率和產(chǎn)品經(jīng)濟價值，從根本上扭轉(zhuǎn)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(wù)的高質(zhì)量發(fā)展，在內(nèi)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(shè)煤制油氣柔性生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)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(wù)高質(zhì)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(nèi)已投產(chǎn)的煤化工項目運營情況來看，擁有開采成本低、煤質(zhì)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(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)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(chǎn)能建設(shè)、加大優(yōu)質(zhì)煤炭資源的獲取力度，為中國石化煤化工業(yè)務(wù)高質(zhì)量發(fā)展奠定牢固的資源基礎(chǔ)。
二是堅持“基礎(chǔ)+高端”模式，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈。
中國石化煤化工產(chǎn)業(yè)要在發(fā)展大宗石化產(chǎn)品的同時，提升產(chǎn)品檔次和附加值，走“基礎(chǔ)+高端+多元化”之路，從基礎(chǔ)產(chǎn)品向深加工轉(zhuǎn)變、從普通材料向化工新材料轉(zhuǎn)變，并向煤制其他含氧化學品、合成纖維原料等方面延伸，構(gòu)建具有比較優(yōu)勢的高端化差異化產(chǎn)品體系。同時，利用聚烯烴產(chǎn)品技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品售價等方面優(yōu)勢，全面推動煤制烯烴產(chǎn)業(yè)鏈和聚烯烴產(chǎn)品提檔升級，除了常規(guī)聚乙烯、聚丙烯產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展要立足國家能源安全戰(zhàn)略和國民經(jīng)濟發(fā)展的需求。2023年，我國天然氣產(chǎn)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(chǎn)量將達2710億立方米、消費量將達4500億立方米，國內(nèi)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(nèi)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(qū)動，實現(xiàn)煤化工技術(shù)自立自強。
中國石化發(fā)展煤化工業(yè)務(wù)要依靠技術(shù)平臺優(yōu)勢，堅持技術(shù)創(chuàng)新，加快新技術(shù)的研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化，推進新型煤氣化、熱解、合成等關(guān)鍵技術(shù)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(shù)研究領(lǐng)域取得重要突破；深入開展含氧化合物生產(chǎn)技術(shù)的示范，開發(fā)低成本的技術(shù)生產(chǎn)醋酸、脂肪醇等基礎(chǔ)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(shù)的耦合應用，實現(xiàn)中國石化煤化工技術(shù)自立自強。
五是堅持多能互補、產(chǎn)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(nèi)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(zhì)能的利用研究，建設(shè)多能互補的能源開發(fā)轉(zhuǎn)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(chǎn)業(yè)鏈融合。一方面要提高現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)內(nèi)部多條產(chǎn)品鏈的融合度，研究以煤為原料生產(chǎn)甲醇，進而生產(chǎn)各類烯烴、芳烴等的技術(shù)鏈，提高生產(chǎn)柔性化程度，根據(jù)市場產(chǎn)品價格進行靈活調(diào)整。另一方面要推動現(xiàn)代煤化工與關(guān)聯(lián)產(chǎn)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(chǎn)業(yè)鏈的耦合，與發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、制氫企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān)，突破綠氫耦合現(xiàn)代煤化工關(guān)鍵技術(shù)，由高碳工藝向氫基工藝轉(zhuǎn)變。
創(chuàng)新引領(lǐng)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(chǎn)業(yè)經(jīng)過20多年發(fā)展，產(chǎn)能規(guī)?？焖僭鲩L，為實現(xiàn)煤炭清潔利用打下了堅實基礎(chǔ)，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(chǎn)品產(chǎn)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(chǎn)原油的五分之一。
技術(shù)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(zhuǎn)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(guān)鍵技術(shù)的國家，奠定了我國在煤直接液化領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。國家能源集團已初步構(gòu)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(chǎn)權(quán)的煤液化瀝青萃取成套技術(shù)，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(shù)、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(shù)、突破了10萬噸等級成套空分技術(shù)，打破國外壟斷。開發(fā)出高端正構(gòu)碳十二、碳十四、輕質(zhì)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(chǎn)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(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(chǎn)甲醇、乙二醇、乙醇酸甲酯等含氧化合物，經(jīng)濟性好、流程短、成本低。國家能源集團開發(fā)自主關(guān)鍵技術(shù)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(chǔ)有機原料的生產(chǎn)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(chǎn)品，均聚、無規(guī)共聚和抗沖等多個牌號聚丙烯產(chǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)多個企業(yè)分別建設(shè)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(shù)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(chǎn)能較小且布局分散，無法規(guī)?；_發(fā)乙烯、丙烯下游系列產(chǎn)品，也難以規(guī)?；?、集成化利用副產(chǎn)品，導致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)過于單一且同質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)高質(zhì)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(chǎn)業(yè)升級新技術(shù)，通過技術(shù)創(chuàng)新與集成，引領(lǐng)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(chǎn)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(nèi)，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(shù)支撐。
重點在以下五大領(lǐng)域布局科技創(chuàng)新，實現(xiàn)以科技創(chuàng)新引領(lǐng)工業(yè)示范、以工業(yè)示范引領(lǐng)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展：煤制油技術(shù)持續(xù)升級，包括煤直接液化二代技術(shù)升級、煤基一體化通用燃料等；煤化工大型化技術(shù)開發(fā)，包括多功能定制化煤氣化技術(shù)、先進超大型合成氣制甲醇、大型低溫甲醇洗技術(shù)與裝備、石腦油和甲醇及二氧化碳制芳烴、烯烴等；新材料產(chǎn)業(yè)化示范，包括新型合成氣制可降解塑料關(guān)鍵技術(shù)、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(shù)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(lǐng)域，包括新能源與煤化工耦合示范、百萬噸級CCUS不同地質(zhì)條件選址及關(guān)鍵技術(shù)研究、煤化工廢水廢氣廢固的無害化與資源化利用技術(shù)等。
轉(zhuǎn)自：中國石化報
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