2021年9月，習(xí)近平總書記在陜西榆林考察時(shí)強(qiáng)調(diào)，煤炭作為我國(guó)主體能源，要按照綠色低碳的發(fā)展方向，對(duì)標(biāo)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)任務(wù)，立足國(guó)情、控制總量、兜住底線，有序減量替代，推進(jìn)煤炭消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)。煤化工產(chǎn)業(yè)潛力巨大、大有前途，要提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展，把加強(qiáng)科技創(chuàng)新作為最緊迫任務(wù)，加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，積極發(fā)展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等。
2021年10月底，《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》和《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》相繼公布，讓“減碳”工作有章可循。
隨著“雙碳”路徑逐漸明晰，煤化工產(chǎn)業(yè)作為煤炭行業(yè)一直以來的重要發(fā)展方向，再次被提上議程。
從燃料到原料
我國(guó)能源賦存特點(diǎn)是相對(duì)富煤、貧油、少氣，煤炭占化石能源可采儲(chǔ)量的90%以上。國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)15.9%。《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》指出，到2030年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右。
從長(zhǎng)期來看，化石能源在未來一段時(shí)期內(nèi)仍為我國(guó)主體能源。如何更好發(fā)揮煤炭的穩(wěn)定器和壓艙石作用？推動(dòng)煤炭作為原料的化工產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，已在煤炭行業(yè)基本形成共識(shí)。
煤化工是指以煤為原料生產(chǎn)各種燃油、燃?xì)夂突ぎa(chǎn)品的工藝過程，一般包括煤炭轉(zhuǎn)化和后續(xù)加工兩個(gè)環(huán)節(jié)。煤炭轉(zhuǎn)化是指煤炭經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)過程得到氣態(tài)、液態(tài)或其他固態(tài)產(chǎn)物的過程，包括煤炭氣化、煤炭直接液化、煤炭高溫?zé)捊埂⒌碗A煤中低溫?zé)峤獾裙に囘^程。后續(xù)加工主要指以煤制氣中的H2、CO、CO2、SO2等氣體組分為原料進(jìn)行化工合成，以及對(duì)煤炭轉(zhuǎn)化液態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行深加工的工藝過程。
《中外能源》曾刊發(fā)《能源史話：煤化工發(fā)展史》一文，文中指出，全球煤化工開始于18世紀(jì)后半葉，19世紀(jì)形成了完整的煤化工體系。進(jìn)入20世紀(jì)，許多以農(nóng)林產(chǎn)品為原料的有機(jī)化學(xué)品多改為以煤為原料生產(chǎn)，煤化工成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。
第二次世界大戰(zhàn)以后，石油化工發(fā)展迅速，很多化學(xué)品的生產(chǎn)又從以煤為原料轉(zhuǎn)移到以石油、天然氣為原料，從而削弱了煤化工在化學(xué)工業(yè)中的地位。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著全球石油市場(chǎng)的動(dòng)蕩和石油價(jià)格的攀升，煤化工作為儲(chǔ)量巨大并且可能替代石油的資源重新受到越來越多的重視。
《煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2006》指出，在我國(guó)，早在上個(gè)世紀(jì)40年代就建成了南京、大連2個(gè)煤化工生產(chǎn)基地。進(jìn)入上個(gè)世紀(jì)80年代，我國(guó)又開始建設(shè)大型煤化工基地。
我國(guó)發(fā)展現(xiàn)代煤化工，既有中國(guó)特色，也是發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢(shì)的另辟蹊徑之舉。一方面，可以緩解因富煤缺油缺氣給我國(guó)能源安全帶來的挑戰(zhàn)，有利于保障國(guó)家能源安全；另一方面，與傳統(tǒng)直接燃燒利用方式相比，煤化工可以減少粉塵、SO2、NOx等大氣污染物的排放，提高煤炭轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，依托14個(gè)大型煤炭生產(chǎn)基地，如今我國(guó)初步建成了內(nèi)蒙古鄂爾多斯、陜西榆林、寧夏寧東、新疆準(zhǔn)東4個(gè)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，產(chǎn)業(yè)集聚加快、園區(qū)化格局初步形成。
截至2020年年底，我國(guó)現(xiàn)代煤化工四大類典型產(chǎn)品產(chǎn)能、產(chǎn)量均達(dá)到歷史較高水平。煤制油10套裝置產(chǎn)能931萬噸/年，煤制天然氣4套裝置產(chǎn)能51.05億立方米/年，煤經(jīng)甲醇制烯烴32套裝置產(chǎn)能1582萬噸/年（其中煤制烯烴產(chǎn)能1062萬噸/年），煤制乙二醇24套裝置產(chǎn)能488萬噸/年。煤制乙醇、煤制芳烴、二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)也在突破，示范裝置陸續(xù)在建，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)能初具規(guī)模、產(chǎn)量穩(wěn)步提升。
“十四五”規(guī)劃綱要提出，穩(wěn)妥推進(jìn)內(nèi)蒙古鄂爾多斯、陜西榆林、山西晉北、新疆準(zhǔn)東、新疆哈密等7個(gè)煤制油氣戰(zhàn)略基地建設(shè)，建立產(chǎn)能和技術(shù)儲(chǔ)備。
直面困境與挑戰(zhàn)
公開數(shù)據(jù)顯示，2020年全國(guó)煤化工行業(yè)共消費(fèi)煤炭（包括焦炭）9.3億噸、碳排放量5.5億噸，其中能源活動(dòng)及工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的直接排放占88%，電力間接排放占12%。
國(guó)家發(fā)改委、工信部、生態(tài)環(huán)境部與水利部于2021年8月印發(fā)的《關(guān)于“十四五”推進(jìn)沿黃重點(diǎn)地區(qū)工業(yè)項(xiàng)目入園及嚴(yán)控高污染、高耗水、高耗能項(xiàng)目的通知》指出，對(duì)現(xiàn)有已備案但尚未開工的擬建高污染、高耗水、高耗能項(xiàng)目一律重新進(jìn)行評(píng)估，確有必要建設(shè)且符合相關(guān)行業(yè)要求的方可繼續(xù)推進(jìn)。“十四五”時(shí)期，沿黃重點(diǎn)地區(qū)新建“三高”項(xiàng)目一律按通知要求執(zhí)行。公開資料顯示，我國(guó)現(xiàn)有100%的煤制油、85%的煤制烯烴、50%的甲醇制烯烴項(xiàng)目均位于黃河流域。
由此可見，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)因?yàn)樽陨淼奶攸c(diǎn)，面臨眾多挑戰(zhàn)。中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)李壽生表示，這些挑戰(zhàn)具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。
一是二氧化碳排放的挑戰(zhàn)。據(jù)測(cè)算，煤間接液化制油、煤直接液化制油、煤制烯烴和煤制乙二醇，噸產(chǎn)品二氧化碳的排放量分別約為6.5噸、5.8噸、11.1噸和5.6噸，未來二氧化碳的處置費(fèi)用將直接增加現(xiàn)代煤化工企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，部分產(chǎn)品將失去競(jìng)爭(zhēng)力。
二是水資源短缺的挑戰(zhàn)。我國(guó)煤炭資源與水資源逆向分布特點(diǎn)十分突出，西部省份的煤炭資源占全國(guó)的90.1%，特別是黃河中上游的山西省、陜西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)四地的煤炭資源占有量為全國(guó)的67%，但水資源僅占全國(guó)的3.85%。現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目用水主要依賴黃河。近年來，黃河來水減少，而現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目用水量不斷增加，因此今后較長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期，煤化工項(xiàng)目面臨的水資源供需矛盾依然突出。
三是終端產(chǎn)品同質(zhì)化的挑戰(zhàn)。隨著工藝技術(shù)的日趨成熟，現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目建設(shè)速度不斷加快、數(shù)量不斷增加，但建設(shè)方案雷同，布局分散，未形成集群效應(yīng)。煤制終端產(chǎn)品同質(zhì)化問題突出，同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，導(dǎo)致煤制終端產(chǎn)品的價(jià)格持續(xù)走低。
四是環(huán)境治理的挑戰(zhàn)。當(dāng)前，我國(guó)實(shí)行嚴(yán)格的水資源管理、節(jié)能減排、環(huán)境監(jiān)管政策，對(duì)能源消費(fèi)將實(shí)行總量和強(qiáng)度雙控。部分地區(qū)嚴(yán)格限制新增化工產(chǎn)能，煤炭指標(biāo)嚴(yán)格受限，不管是燃料煤還是原料煤，只要用煤，都面臨著減煤壓煤的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，部分地區(qū)要求現(xiàn)有現(xiàn)代煤化工企業(yè)的污染物排放總量必須連年大幅下降，企業(yè)無法擴(kuò)大規(guī)模。
隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)將面臨更大的減排壓力，能源領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀拘哉{(diào)整，現(xiàn)代煤化工加快綠色轉(zhuǎn)型已成當(dāng)務(wù)之急。
國(guó)家氣候變化專家委員會(huì)委員潘家華在公開采訪中表示，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，并不是不能發(fā)展化石能源項(xiàng)目，但究竟有哪些項(xiàng)目可以繼續(xù)發(fā)展，還需要謹(jǐn)慎評(píng)估。技術(shù)潛力越是有限，將來被淘汰的可能性越大。結(jié)合減碳要求，技術(shù)先進(jìn)性和可更新性，以及項(xiàng)目是否符合政策要求和趨勢(shì)，使其處于不被強(qiáng)制淘汰之列，也是新建煤化工項(xiàng)目需要參考的重要標(biāo)準(zhǔn)。
轉(zhuǎn)型升級(jí)探新路
國(guó)家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤直接液化生產(chǎn)線
困境和挑戰(zhàn)正在倒逼行業(yè)、企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)亟待重新布局，再按過去的“老路子”很難生存下去。
近年來，煤炭企業(yè)在探尋化工板塊多元化、高端化、低碳化的發(fā)展方向上，進(jìn)行了不少有益嘗試，取得了一些初步成效。“雙碳”目標(biāo)下，煤炭企業(yè)如何迎接政策、技術(shù)、市場(chǎng)環(huán)境等諸多挑戰(zhàn)，更好發(fā)揮制度優(yōu)勢(shì)、政策動(dòng)力和技術(shù)潛力，探索推動(dòng)煤化工產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的“新路子”？已有不少企業(yè)嘗試性給出答案，而科技、低碳、清潔，正是其中的關(guān)鍵詞。
“科技創(chuàng)新是煤化工企業(yè)的唯一出路，我們從國(guó)際先進(jìn)、消化革新、轉(zhuǎn)型升級(jí)、替代進(jìn)口四個(gè)方面努力，加強(qiáng)自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)效。”陽煤化工集團(tuán)總工程師劉會(huì)敏說。
陽煤化工集團(tuán)陽煤化工機(jī)械公司僅依托晉華爐這一拳頭產(chǎn)品，累計(jì)新增銷售額50億元，簽訂氣化爐合同74臺(tái)/套，在30多家企業(yè)成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
在陽煤化工集團(tuán)，基于清潔轉(zhuǎn)化的現(xiàn)代煤化工發(fā)展如火如荼，高附加值產(chǎn)品帶來了肉眼可見的高回報(bào)。
“傳統(tǒng)煤化工生產(chǎn)一噸尿素的利潤(rùn)只有500元。我們現(xiàn)在發(fā)展現(xiàn)代煤化工，生產(chǎn)一噸BDO原料的成本是1.1萬元，而每噸BDO原料的售價(jià)是3.1萬元，利潤(rùn)率高達(dá)182%。”陽煤化工集團(tuán)國(guó)泰新華公司董事長(zhǎng)梁明國(guó)在采訪中表示。
在陜西煤業(yè)化工集團(tuán)，13家煤化工科研及設(shè)計(jì)單位聯(lián)合，建立起了國(guó)家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開展了大量的核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)示范，形成了一系列國(guó)際領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)技術(shù)成果。三項(xiàng)粒塊煤清潔高效熱解技術(shù)、兩項(xiàng)煤焦油加氫技術(shù)以及兩項(xiàng)煤制乙、丙烯技術(shù)已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行；兩項(xiàng)粉煤快速熱解高油收率技術(shù)和一項(xiàng)氣化熱解一體化技術(shù)已完成萬噸級(jí)工業(yè)化試驗(yàn)，120萬噸/年粉煤快速熱解工業(yè)化示范裝置即將建成投運(yùn)；50萬噸/年煤焦油制環(huán)烷基特種油品工業(yè)化示范裝置已實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，年產(chǎn)50萬噸煤焦油制特種油品聯(lián)產(chǎn)芳烴工業(yè)化示范裝置即將建成投運(yùn)……
“‘雙碳’目標(biāo)涉及諸多方面的變革，將倒逼我們更好發(fā)揮制度優(yōu)勢(shì)、政策動(dòng)力和技術(shù)潛力。”在2021上半年經(jīng)濟(jì)分析會(huì)上，陜西煤業(yè)化工集團(tuán)黨委書記、董事長(zhǎng)楊照乾表示。
在中安聯(lián)合煤化公司，近年來累計(jì)投入的環(huán)保建設(shè)資金超過30億元，“花園式”的化工工廠甚至引來白鷺作客。去年全年，中安聯(lián)合煤化公司先后邀請(qǐng)人大代表、媒體記者、院校師生以及周邊居民代表等500多人，走進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，親身感受中安聯(lián)合煤化公司在環(huán)保治理、煤炭清潔高效利用、綠色企業(yè)建設(shè)等方面的真實(shí)情況。
“我們是做煤化工的，知道煤化工當(dāng)前存在的短板，它存在污染和耗能的問題，但絕不能被妖魔化。而今，煤化工以高碳排放形式發(fā)展的窗口期已經(jīng)關(guān)閉，新布點(diǎn)和大規(guī)模布局的可能性非常小。對(duì)于已布局、已批復(fù)的項(xiàng)目，進(jìn)行能耗控制、節(jié)能減排、優(yōu)化存量、轉(zhuǎn)型升級(jí)是主要任務(wù)，同時(shí)應(yīng)積極探索綠色低碳發(fā)展的新路徑。”國(guó)家能源集團(tuán)化工公司黨委書記、董事長(zhǎng)閆國(guó)春在采訪中表示。
國(guó)家能源集團(tuán)化工公司以煤化一體為基礎(chǔ)，利用煤炭結(jié)構(gòu)特性，以煤基特種燃料、煤基生物可降解材料、煤基炭素新材料為主線，構(gòu)建了煤基新材料、新燃料戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)極。該公司圍繞產(chǎn)業(yè)鏈、打造創(chuàng)新鏈、提高價(jià)值鏈，單位投資產(chǎn)值、萬元產(chǎn)值能耗及碳排放強(qiáng)度、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力均達(dá)到全國(guó)行業(yè)領(lǐng)先水平。
把握未來發(fā)展趨勢(shì)
煤化工生產(chǎn)線上產(chǎn)出精甲醇
“現(xiàn)代煤化工是煤炭的最佳利用途徑，雖然國(guó)內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)起步晚，但起點(diǎn)高、技術(shù)先進(jìn)、裝備條件好，清潔化程度不亞于油氣化工企業(yè)，高碳排放有較大的深加工利用空間。”中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)張紹強(qiáng)表示，“可以通過與綠電耦合，把所有的碳排放全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，做到低碳或近零碳排放，實(shí)現(xiàn)‘廠內(nèi)碳中和’，這也是未來煤化工發(fā)展的潛力。”
中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)劉峰指出，未來煤化工發(fā)展需更加深刻把握高端化、多元化、低碳化的方向內(nèi)涵。
高端化，即延伸產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)高性能產(chǎn)品。加強(qiáng)航空航天煤基高性能燃料、艦艇用柴油、特殊環(huán)境燃料、一體化通用燃料等特種油品研發(fā)；加強(qiáng)聚乙醇酸等煤基可降解塑料產(chǎn)品技術(shù)攻關(guān)，掌握含氧單體共聚接枝和封端技術(shù)，接近通用塑料水平；以煤液化油渣瀝青和煤焦化瀝青為原料，開發(fā)國(guó)防、航空航天用高模量碳纖維、超級(jí)電容器活性炭、高性能儲(chǔ)能電池負(fù)極等材料；攻關(guān)間接液化α烯烴分離加工技術(shù)、高端潤(rùn)滑油、高端費(fèi)托蠟制備技術(shù)，延伸煤制烯烴產(chǎn)業(yè)鏈。
多元化，即發(fā)揮煤化工差異化發(fā)展優(yōu)勢(shì)。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多元化，研發(fā)煤制油、煤制化學(xué)品聯(lián)產(chǎn)耦合工藝和產(chǎn)品聯(lián)合加工技術(shù)；加工原料多元化，研發(fā)石腦油和甲醇共裂解技術(shù)，優(yōu)化石腦油裂解反應(yīng)和甲醇制烯烴反應(yīng)熱平衡，生產(chǎn)烯烴的同時(shí)聯(lián)產(chǎn)PX；探索煤化工與新能源、天然氣化工、生物化工、石油化工、冶金建材過程的耦合技術(shù)，提供能效物耗優(yōu)化解決方案。
低碳化，即打造零碳排放煤化工產(chǎn)業(yè)。研發(fā)新型高效催化劑與工藝和過程節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤化工過程源頭減碳；突破可再生能源制氫制氧與煤化工合成耦合技術(shù)，應(yīng)用綠氫綠氧，減少煤化工工藝過程碳排放；應(yīng)用可再生能源綠電，研發(fā)高效儲(chǔ)熱制蒸汽技術(shù)，利用綠電和低谷電價(jià)制蒸汽；開展煤化工CCUS技術(shù)攻關(guān)，突破煤化工CO2低成本捕集、CO2化工和礦化利用，CO2驅(qū)油地質(zhì)封存技術(shù)，開發(fā)CO2制芳烴、乙醇、乙二醇、烯烴、碳酸脂、DMF等化學(xué)品。
“煤炭清潔高效利用為我國(guó)能源轉(zhuǎn)型提供立足點(diǎn)。”劉峰表示，“一方面，轉(zhuǎn)型后的煤炭能源占比將以保障國(guó)家能源安全、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和能撬動(dòng)國(guó)際市場(chǎng)為依據(jù)，在一次能源結(jié)構(gòu)中占比需要高于30%；另一方面，中國(guó)正成為世界煤炭行業(yè)主導(dǎo)者，需要秉承綠色低碳發(fā)展理念，發(fā)揮煤炭有機(jī)物含量多的屬性和特點(diǎn)，加快推進(jìn)煤炭由單一燃料向燃料和原料并重轉(zhuǎn)變，拓展作為原料的消費(fèi)利用空間，成為世界潔凈煤利用的引領(lǐng)力量之一。”
“十四五”規(guī)劃綱要提出，增強(qiáng)能源持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)管控能力，實(shí)現(xiàn)煤炭供應(yīng)安全兜底、油氣核心需求依靠自保、電力供應(yīng)穩(wěn)定可靠；做好煤制油氣戰(zhàn)略基地規(guī)劃布局和管控；加強(qiáng)煤炭?jī)?chǔ)備能力建設(shè)；建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系；完善煤炭跨區(qū)域運(yùn)輸通道和集疏運(yùn)體系；推動(dòng)能源清潔低碳安全高效利用等，從國(guó)家能源安全、現(xiàn)代能源體系建設(shè)、綠色發(fā)展等多個(gè)方面，為煤炭行業(yè)、煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展畫出了藍(lán)圖，提供了機(jī)遇。
數(shù)字化發(fā)展“十四五”規(guī)劃綱要提出，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式變革；構(gòu)建基于5G的應(yīng)用場(chǎng)景和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，在智慧能源等重點(diǎn)領(lǐng)域開展試點(diǎn)示范；推動(dòng)煤礦、油氣田、電廠等智能化升級(jí)等，指出了煤炭行業(yè)通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型促進(jìn)碳減排的方向，助力煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)“脫碳”，追蹤并有效管理行業(yè)碳排放。未來，加強(qiáng)煤炭基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，將成為實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)、煤化工產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要支撐。