現(xiàn)代煤化工現(xiàn)狀
世界化學(xué)工業(yè)的起步就是從煤化工開始的。德國的拜耳和巴登苯胺公司(巴斯夫的前身)首先從煤焦油人工合成了染料，合成化學(xué)的誕生加速了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，之后伴隨著煤化工的另一產(chǎn)品鏈合成氨與化肥的工業(yè)化，世界化學(xué)工業(yè)開始快速奔向工業(yè)化和大型化。如果看十九世紀(jì)下半期和二十世紀(jì)上半期近百年的世界化學(xué)工業(yè)歷程，實(shí)際上就是傳統(tǒng)煤化工為主體?，F(xiàn)代煤化工的開端以費(fèi)托合成油為標(biāo)志，二戰(zhàn)前在德國建成工業(yè)化裝置，二戰(zhàn)期間為德國提供了大量的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。
1.現(xiàn)代煤化工與傳統(tǒng)煤化工。
現(xiàn)代煤化工是相對于傳統(tǒng)煤化工而言。傳統(tǒng)煤化工一般包括：以煤為原料的電石—乙炔化工產(chǎn)品鏈(PVC、PVA、BDO進(jìn)而是PBT、氨綸，以及目前新延伸的PBAT、PBS等)；以煤為原料的甲醇—碳一化學(xué)產(chǎn)品鏈，甲醇羰基化制甲酸、醋酸、DMF、碳酸二甲酯，以及甲醇氧化制甲醛、聚甲醛工程塑料，甲醇脫水制二甲醚；以及煤氣化合成氨-—化肥產(chǎn)業(yè)鏈。
現(xiàn)代煤化工是指以煤為原料，采用先進(jìn)技術(shù)和加工手段生產(chǎn)替代石化產(chǎn)品和清潔燃料的產(chǎn)業(yè)。我國由于資源稟賦屬多煤缺油少氣，石油天然氣的對外依存度又不斷攀升，從深化能源革命出發(fā)和國家能源戰(zhàn)略安全考慮，形成了今天世界領(lǐng)先的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)。開展升級示范的有煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇，后來又開展了煤制芳烴、煤制乙醇等研發(fā)，還開展了合成氣直接制烯烴、低碳醇醚和高碳醇的研究。
2.我國現(xiàn)代煤化工的總規(guī)模。
“十三五”期間，按照《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展布局方案》布局的內(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)開展產(chǎn)業(yè)化和升級示范，現(xiàn)代煤化工技術(shù)取得突破性進(jìn)展。煤制油、煤制烯烴、煤制芳烴等一些關(guān)鍵技術(shù)的水平已居世界領(lǐng)先地位，并積累了非常寶貴的工程化、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，為我國深化能源革命、強(qiáng)化能源安全戰(zhàn)略，以及煤化工與石油化工的互補(bǔ)與協(xié)同發(fā)展積累了經(jīng)驗(yàn)。
到2021年底，煤制油總產(chǎn)能823萬噸/年、有效產(chǎn)能744萬噸/年，去年產(chǎn)量679.5萬噸，產(chǎn)能利用率82.6%、有效產(chǎn)能利用率91.3%；煤制天然氣產(chǎn)能61.25億立方/年，全年產(chǎn)量44.53億立方，產(chǎn)能利用率72.7%；煤(甲醇)制烯烴產(chǎn)能1672萬噸/年，全年產(chǎn)量1575.2萬噸，綜合產(chǎn)能利用率94.2%；煤(含合成氣)制乙二醇產(chǎn)能803萬噸/年(新增186萬噸/年)，全年產(chǎn)量322.8萬噸，產(chǎn)能利用率40.2%。
3.今年上半年的運(yùn)營情況。
今年上半年現(xiàn)代煤化工裝置的運(yùn)行有一些新變化，煤制油投產(chǎn)8家，總產(chǎn)能823萬噸/年;上半年產(chǎn)量357.2萬噸，同比增長11.8%；產(chǎn)能利用率86.8%，較上年同期提高9.2個(gè)點(diǎn)；銷量356萬噸，同比增長16.7%；主營收入247.1億元，同比增長64.8%；利潤總額45.2億元，同比增加45.3億元。
煤制天然氣投產(chǎn)4家，總產(chǎn)能61.25億立方米/年;上半年產(chǎn)量32億立方，同比增長42.9%；產(chǎn)能利用率104.5%，較上年同期提高16.7個(gè)點(diǎn)；銷量31.7億立方，同比增長47.4%；主營收入117.5億元，同比增長138.3%；利潤總額31億元，企業(yè)全部扭虧為盈。
煤制烯烴(不含甲醇制烯烴)投產(chǎn)15家，總產(chǎn)能1122萬噸/年；上半年產(chǎn)量613萬噸，同比增長2.3%；產(chǎn)能利用率109.3%，較上年同期提高2.5個(gè)點(diǎn)；銷量606.6萬噸，同比增長1.4%；主營收入590億元，同比增長15%；利潤總額63.7億元，同比減少16.3億元。
煤制乙二醇投產(chǎn)31家，總產(chǎn)能873萬噸/年(有效產(chǎn)能657萬噸/年)；上半年產(chǎn)量203.5萬噸，同比增長32.2%；產(chǎn)能利用率46.6%(有效產(chǎn)能利用率61.9%)，較上年同期降低5個(gè)點(diǎn)；銷量208.5萬噸，同比增長34.7%；主營收入95.9億元，同比增長50.9%；利潤總額-6.3億元，同比增虧7.6億元。
今年上半年主要受烏克蘭危機(jī)導(dǎo)致高油價(jià)、高氣價(jià)的影響，煤制油、煤制氣、煤制烯烴三大類產(chǎn)品整體出現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺的局面，產(chǎn)能利用率均同比提升，煤制油和煤制氣的主營收入和效益都大幅提升，煤制烯烴和煤制乙二醇的主營收入有增加，而效益略有下降。
據(jù)煤化工專委會(huì)的統(tǒng)計(jì)：下半年煤制油、煤制氣沒有新項(xiàng)目投產(chǎn)，產(chǎn)能保持不變；煤制烯烴將新投產(chǎn)一個(gè)，增加新產(chǎn)能20萬噸/年(華亭煤業(yè))；煤制乙二醇將新投產(chǎn)4個(gè)，將新增產(chǎn)能360萬噸/年(分別是：久泰托克托100萬噸/年、陜西榆能40萬噸/年、陜煤榆林化學(xué)180萬噸/年、寧夏鯤鵬40萬噸/年，另加美錦能源30萬噸/年焦?fàn)t煤氣之乙二醇)。
鑒于不確定性更加復(fù)雜，尤其是油價(jià)的不確定性和石化產(chǎn)品價(jià)格下滑，下半年現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的開工率、營收和效益都可能會(huì)比上半年差一些，但跟前幾年相比都還處于較好水平。
現(xiàn)代煤化工創(chuàng)新發(fā)展的進(jìn)步與挑戰(zhàn)
現(xiàn)代煤化工上世紀(jì)二十年代由德國化學(xué)家費(fèi)歇爾(Fischer)和托普施(Tropsch)試驗(yàn)成功(簡稱費(fèi)托合成)，首先在德國開始了工業(yè)化。二戰(zhàn)前夕德國建成9個(gè)費(fèi)托合成油品的工廠，產(chǎn)能約70萬噸/年，二戰(zhàn)期間為德國提供了大量的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。但二戰(zhàn)結(jié)束以后，隨著石油的大規(guī)模開采和石油化工的快速發(fā)展，德國不再發(fā)展煤化工，與其他發(fā)達(dá)國家同步轉(zhuǎn)型為石油化工為主的現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)。
把費(fèi)托合成大規(guī)模工業(yè)化，并發(fā)展成為經(jīng)濟(jì)重要支柱的是南非。因?yàn)樯鲜兰o(jì)南非的種族隔離政策，國際社會(huì)對它實(shí)行經(jīng)濟(jì)制裁，而南非國內(nèi)既沒有石油、又沒有天然氣。國際社會(huì)的經(jīng)濟(jì)制裁和禁運(yùn)，南非不可能通過進(jìn)口獲得石油和天然氣，可是經(jīng)濟(jì)要發(fā)展、汽車要開動(dòng)，南非就只能依靠國內(nèi)豐富的煤炭資源，這樣南非的薩索爾誕生了。薩索爾就是通過費(fèi)托合成來生產(chǎn)汽車所需的汽油和柴油，同時(shí)副產(chǎn)各種有機(jī)化學(xué)品。2004年初我?guī)ш?duì)訪問南非薩索爾時(shí)了解到，他們煤制油的同時(shí)可以獲得110多種醇醛酸等有機(jī)化學(xué)品。同時(shí)他們也談到，自上世紀(jì)九十年代當(dāng)時(shí)的德克勒克總統(tǒng)廢除種族隔離政策、國際社會(huì)解除對南非的經(jīng)濟(jì)制裁以后，他們更加重視天然氣化工和石油化工的發(fā)展，煤化工的發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)向高端和特種化學(xué)品為主，而煤制油的規(guī)模不再大規(guī)模擴(kuò)大。
當(dāng)今世界現(xiàn)代煤化工大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的國家只有南非和中國，南非主要是上世紀(jì)的歷史原因形成的，而中國主要是“多煤缺油少氣”的資源稟賦造成的。中國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)經(jīng)過創(chuàng)新與發(fā)展，尤其是近20年來我國原油和天然氣對外依存度持續(xù)攀升，“十三五”期間國家從能源安全戰(zhàn)略出發(fā)，立足國情開展了現(xiàn)代煤化工的產(chǎn)業(yè)化示范，在西北煤炭資源豐富的地區(qū)布局了“四大現(xiàn)代煤化工示范基地”，重點(diǎn)開展了煤制油、煤制氣、煤制烯烴和煤制乙二醇四大產(chǎn)品系列的產(chǎn)業(yè)化升級示范?！笆濉焙笃谟謩?chuàng)新發(fā)展了煤制芳烴、煤制乙醇、煤制可降解材料等工業(yè)化試驗(yàn)。中國今天的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平屬世界先進(jìn)水平，并成為世界觸目和全球化工同行高度關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域。每次與發(fā)達(dá)國家的行業(yè)組織或跨國公司交流，他們一定會(huì)專門詢問現(xiàn)代煤化工的發(fā)展情況和最新進(jìn)展，尤其是日本化工協(xié)會(huì)和日本化工公司。
中國現(xiàn)代煤化工的發(fā)展有成就、有進(jìn)步，也還面臨著一些挑戰(zhàn)：
1.成就和進(jìn)步主要體現(xiàn)在創(chuàng)新方面。
一是煤化工的氣化技術(shù)和氣化爐。過去一談到煤氣化技術(shù)，知名度高的有：德士古水煤漿氣化和德士古爐、殼牌粉煤氣化和殼牌爐、魯奇固定床氣化和魯奇爐，今天再談到煤氣化技術(shù)知名度最高的恐怕是：多噴嘴對置氣化爐、航天爐、晉華爐、神寧爐等自主技術(shù)和國產(chǎn)化爐，而且規(guī)模已經(jīng)形成了日處理煤量2000噸、3000噸和目前最大的4000噸系列爐型，完全自主設(shè)計(jì)、自主制備。
二是煤制化學(xué)品的技術(shù)。煤制油我們已實(shí)現(xiàn)100萬噸/年直接法和400萬噸/年間接法的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，并掌握了100萬噸/年級高溫流化床費(fèi)托合成技術(shù)，不僅獲得了清潔的汽油、柴油，而且還試制成功高密度航空煤油、軍用柴油、火箭煤油等特種合成油品。煤制烯烴方面，烯烴選擇率達(dá)到83%以上，尤其是大連化物所的第三代甲醇制烯烴技術(shù)已開發(fā)成功，其甲醇轉(zhuǎn)化率、乙烯丙烯選擇性、甲醇單耗水平都大幅提升，合成氣直接制低碳烯烴的新型催化劑及漿態(tài)床等新技術(shù)都取得了新的突破。煤制乙二醇的工業(yè)化產(chǎn)能已占到乙二醇總產(chǎn)能的43%左右。其它還有低階煤分質(zhì)利用技術(shù)、煤油氣共煉技術(shù)等都取得了成熟的工業(yè)化成果。
三是工程化和產(chǎn)業(yè)化水平先進(jìn)。煤制油、煤制氣、煤制烯烴、煤制乙二醇“四大現(xiàn)代煤化工”系列產(chǎn)品，通過產(chǎn)業(yè)化升級示范，我們已掌握關(guān)鍵核心技術(shù)、催化劑、工程化設(shè)計(jì)、核心設(shè)備制造以及智能化控制系統(tǒng)等全產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵，工程化和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平國際領(lǐng)先。
2.現(xiàn)代煤化工的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還存在一些制約和挑戰(zhàn)。
瓶頸制約最明顯的是水耗和水資源的制約、高鹽廢水和大量廢渣的制約，這些大家談得很多今天不再重復(fù)。今天重點(diǎn)談?wù)勛顕?yán)峻的挑戰(zhàn)：“碳達(dá)峰碳中和”戰(zhàn)略的實(shí)施和新要求，以煤為原料生產(chǎn)化學(xué)品碳排放量高于以天然氣或石油為原料。
據(jù)測算，現(xiàn)代煤化工幾個(gè)代表性產(chǎn)品的二氧化碳排放量如下：直接法煤制油的二氧化碳排放量是5.8噸/噸、間接法煤制油是6.5噸/噸、煤制烯烴是11.1噸/噸、煤制乙二醇是5.6噸/噸。
國家發(fā)改委等部委印發(fā)的高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域能效標(biāo)準(zhǔn)中對煤制甲醇、煤制烯烴、煤制乙二醇的能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平都提出了明確的要求。在節(jié)能降碳改造升級實(shí)施指南中，把《現(xiàn)代煤化工行業(yè)節(jié)能降碳改造升級實(shí)施指南》列為一個(gè)重要的附件之一。按照中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出“新增可再生能源和原料用能不納入能源消費(fèi)總量考核，創(chuàng)造條件盡快實(shí)現(xiàn)能耗雙控向碳排放總量和強(qiáng)度雙控轉(zhuǎn)變”的最新精神和要求，就過去把原料煤和燃料煤籠統(tǒng)計(jì)入能耗總量的不科學(xué)的考核方法來說，新的考核辦法“原料用能不納入能耗總量控制”更科學(xué)、更精準(zhǔn)，也為煤化工發(fā)展在能耗控制方面科學(xué)地騰出了新的發(fā)展空間。但是，就碳排放來講：由能耗“雙控”向碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”轉(zhuǎn)變，使得煤化工在貫徹“雙碳”戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)面臨的挑戰(zhàn)將更加嚴(yán)峻一些。
現(xiàn)代煤化工創(chuàng)新發(fā)展的思考
2021年9月，習(xí)近平總書記在國家能源集團(tuán)榆林化工有限公司考察時(shí)強(qiáng)調(diào)，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)?？倳浀闹匾甘緸槊夯さ奈磥戆l(fā)展指明了方向：關(guān)鍵就是創(chuàng)新，加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加大新產(chǎn)品開發(fā)力度，推動(dòng)煤炭清潔高效利用，把煤與化的協(xié)同、一體化、基地化發(fā)展擺在更突出的位置，把煤化工產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展擺在更加突出的位置。
1.創(chuàng)新是現(xiàn)代煤化工未來發(fā)展最關(guān)鍵的要素。
《現(xiàn)代煤化工“十四五”發(fā)展指南》把“堅(jiān)持創(chuàng)新引領(lǐng)，促進(jìn)高端發(fā)展”確立為重要原則。我們首先要認(rèn)真總結(jié)“十三五”現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級示范的經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)的問題，對照《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展布局方案》確定的任務(wù)和目標(biāo)，每一個(gè)產(chǎn)業(yè)化升級示范的項(xiàng)目、每一套示范裝置，都要認(rèn)真梳理、認(rèn)真總結(jié)其技術(shù)水平、物耗能耗、廢棄物排放與治理等是否達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)?好于預(yù)期好在哪里?差距主要體現(xiàn)在哪里?關(guān)鍵是下一步創(chuàng)新提升重點(diǎn)又在哪里?國務(wù)院布局的“四大現(xiàn)代煤化工示范基地”，也要對照總結(jié)《布局方案》中國家對每一個(gè)示范基地的要求和基地自己的“十三五”規(guī)劃目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)?規(guī)劃布局是否需要調(diào)整?下一步產(chǎn)業(yè)鏈如何進(jìn)一步延鏈補(bǔ)鏈和強(qiáng)鏈?
在此基礎(chǔ)上，我們要加大創(chuàng)新力度、強(qiáng)化協(xié)同創(chuàng)新，重點(diǎn)圍繞制約現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重大共性技術(shù)、關(guān)鍵核心技術(shù)和關(guān)鍵核心設(shè)備組織聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，主要聚焦在大型先進(jìn)煤氣化技術(shù)和氣化爐的開發(fā)，高端煤制化學(xué)品、特種油品的研發(fā)，大型化核心反應(yīng)器及其關(guān)鍵儀表、泵閥的技術(shù)攻關(guān)。不僅要實(shí)現(xiàn)高端聚烯烴的差異化、產(chǎn)業(yè)化，而且要掌握單臺(tái)日處理煤5000噸超大型水煤漿氣化爐、180萬噸/年甲醇合成反應(yīng)器、100萬噸/年甲醇制烯烴反應(yīng)器、80萬噸/年費(fèi)托合成反應(yīng)器等核心設(shè)備的大型化。在組織單項(xiàng)技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)攻關(guān)的同時(shí)，還要重視技術(shù)與設(shè)備的工程化，對重點(diǎn)企業(yè)和重點(diǎn)項(xiàng)目要從氣化、凈化、合成、提純、聚合等全流程的梳理和總結(jié)，看看哪些技術(shù)、設(shè)備已經(jīng)自強(qiáng)自立?哪些技術(shù)、核心設(shè)備、催化劑、工藝包還不能自主?還需要依賴引進(jìn)?甚至存在“卡脖子”的問題。這都是需要我們通過創(chuàng)新來解決。
還要重視前瞻性新技術(shù)的創(chuàng)新。如合成氣一步法制烯烴、芳烴，合成氣一步法制低碳醇醚、高碳醇，煤直接提取醫(yī)藥中間體和精細(xì)化學(xué)品等已取得實(shí)驗(yàn)室階段性成果的工程化開發(fā)。2019年3月，我?guī)ш?duì)到美國參加世界石化大會(huì)，在會(huì)議舉辦地圣安東尼奧訪問了美國西南研究院。交流中獲悉該院正在接受企業(yè)委托開展多項(xiàng)顛覆性技術(shù)的研發(fā)，如煤炭經(jīng)循環(huán)流化床反應(yīng)器直接制化學(xué)品、碳?xì)浠衔锝?jīng)薄膜反應(yīng)器制得聚合物，以及二氧化碳與煤炭反應(yīng)制一氧化碳、二氧化碳合成燃料、天然氣制油示范工程等。
2.節(jié)能降碳是現(xiàn)代煤化工目前最重要的任務(wù)。
自中國對國際社會(huì)承諾“力爭2030年前碳達(dá)峰，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)以后，各地、各行各業(yè)都在按照《中共中央 國務(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》和國務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》的要求，認(rèn)真研究碳達(dá)峰碳中和工作的路線圖與時(shí)間表，節(jié)能降碳是做好碳達(dá)峰碳中和工作的首選。實(shí)踐證明“節(jié)能是第一能源，降耗是第一資源”。我國單位GDP和工業(yè)產(chǎn)值碳排放的強(qiáng)度是世界平均水平的1.5倍、是OECD國家的2-3倍，節(jié)能降碳的潛力和空間是現(xiàn)實(shí)存在的。
煤化工的原料是煤炭，以煤炭為原料合成油品或制取化學(xué)品的過程中，碳排放量遠(yuǎn)高于天然氣和石油為原料。以合成氨和甲醇為例，以煤為原料噸氨二氧化碳排放是4.5噸、噸甲醇二氧化碳排放是2.9噸，而以天然氣為原料噸氨二氧化碳排放是3.0噸、噸甲醇二氧化碳排放是1.1噸，合成氨多排50%、甲醇多排1.6倍。可見煤化工在貫徹“雙碳”戰(zhàn)略的過程中面臨的壓力和挑戰(zhàn)更嚴(yán)峻一些，節(jié)能降碳就顯得尤為重要。
國家發(fā)改委去年底印發(fā)的《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平(2021年版)》，對以褐煤、煙煤、無煙煤不同煤種為原料制甲醇和煤制烯烴、煤制乙二醇的能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平，都做出了明確的規(guī)定：以褐煤為原料的煤制甲醇能效標(biāo)桿水平是1550kg標(biāo)煤/噸、基準(zhǔn)水平是2000kg標(biāo)煤/噸，以煙煤為原料的煤制甲醇能效標(biāo)桿水平是1400kg標(biāo)煤/噸、基準(zhǔn)水平是1800kg標(biāo)煤/噸，以無煙煤為原料的煤制甲醇能效標(biāo)桿水平是1250kg標(biāo)煤/噸、基準(zhǔn)水平是1600kg標(biāo)煤/噸;煤制烯烴(MTO路線)能效標(biāo)桿水平是2800kg標(biāo)煤/噸、基準(zhǔn)水平是3300kg標(biāo)煤/噸，煤制乙二醇能效標(biāo)桿水平是1000kg標(biāo)煤/噸、基準(zhǔn)水平是1350kg標(biāo)煤/噸。
今年初印發(fā)的《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳改造升級實(shí)施指南(2022年版)》，附件4是“現(xiàn)代煤化工行業(yè)節(jié)能降碳改造升級實(shí)施指南”，把“加強(qiáng)前沿技術(shù)開發(fā)應(yīng)用，培育標(biāo)桿示范企業(yè)”“加快成熟工藝推廣應(yīng)用，有序推動(dòng)改造升級”和“嚴(yán)格政策約束，淘汰落后低效產(chǎn)能”作為三大方向，將綠色技術(shù)工藝、重大節(jié)能裝備、能量系統(tǒng)優(yōu)化、廢棄物綜合利用、全過程精細(xì)化管控等作為推廣應(yīng)用的重點(diǎn)，并明確到2025年，煤制甲醇、煤制烯烴、煤制乙二醇達(dá)到能效標(biāo)桿水平以上的產(chǎn)能分別達(dá)到30%、50%、30%，基準(zhǔn)水平以下的產(chǎn)能基本清零，行業(yè)節(jié)能降碳效果顯著，綠色低碳發(fā)展能力大幅提升。
余熱的綜合利用是節(jié)能降碳的重要途徑?；し磻?yīng)過程一般都存在高溫高壓，煤化工生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)過程更是普遍存在高溫高壓和反應(yīng)放熱過程，余熱綜合利用和能量梯級利用對煤化工企業(yè)節(jié)能降碳、節(jié)省成本、提高效益都很重要。我曾經(jīng)到靈谷化肥調(diào)研，當(dāng)時(shí)是一家百萬噸規(guī)模的大顆粒尿素生產(chǎn)企業(yè)，一家在太湖邊上以煤為原料生產(chǎn)尿素的企業(yè)，是華東區(qū)域以煤為原料生產(chǎn)尿素不虧損的化肥企業(yè)。談福元董事長的管理和介紹的情況給我留下了深刻的印象，其中之一就是余熱發(fā)電，當(dāng)時(shí)投產(chǎn)的一期項(xiàng)目余熱發(fā)電量是每年2.4億度，當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)電價(jià)是0.68元/度，如果照此計(jì)算余熱發(fā)電節(jié)省的電費(fèi)高于1.6億元；如果按當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)收購價(jià)0.40元/度計(jì)算，增效也有9600萬元。談董事長很形象地講：如果不上余熱發(fā)電、余熱沒有利用，每年就有近億元白白浪費(fèi)了；現(xiàn)在余熱利用了、余熱發(fā)電白撿了9600萬的利潤。談董事長說：實(shí)際上余熱發(fā)電的二期已經(jīng)在籌劃中了。所以，煤化工企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)工藝和裝置的運(yùn)行狀況，把反應(yīng)熱、副產(chǎn)蒸汽、加熱鍋爐給水等余熱充分利用好，如果再采用熱泵等新技術(shù)做好能量的系統(tǒng)優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)能量的梯級利用，煤化工企業(yè)節(jié)能降碳的潛力和空間都是巨大的，增效也是明顯的。
3.規(guī)模集約化、產(chǎn)業(yè)集群化是現(xiàn)代煤化工未來發(fā)展的重要方向。
石化產(chǎn)業(yè)的布局基地化、園區(qū)化、裝置大型化、煉化一體化和產(chǎn)業(yè)集群化，是發(fā)達(dá)國家石化產(chǎn)業(yè)成功的實(shí)踐和我國石化產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的未來趨勢。
“十三五”以來，國家為了推進(jìn)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，重點(diǎn)布局了寧東、榆林、鄂爾多斯和準(zhǔn)東“四大現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)升級示范區(qū)”。這“四大示范基地”以寧東能源化工基地為首，無論是產(chǎn)業(yè)規(guī)模和集聚效果、骨干企業(yè)的帶動(dòng)作用，以及基地化、園區(qū)化管理水平和智慧園區(qū)、綠色園區(qū)的創(chuàng)建工作，都取得了明顯的成效和進(jìn)步。全國《化工園區(qū)“十四五”發(fā)展規(guī)劃和2035發(fā)展展望》明確將“能源金三角現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)集群”列為未來重點(diǎn)培育的“五大世界級石化產(chǎn)業(yè)集群”之一。
從石化全行業(yè)的重點(diǎn)布局和東西部經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略宏觀視角來看，西部煤炭資源富集區(qū)域的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)集群，與沿海區(qū)域的“七大石化基地”和環(huán)渤海灣、杭州灣、湄州灣及泛大亞灣“四大石化產(chǎn)業(yè)鏈集群”具有同等重要的地位和戰(zhàn)略意義?！八拇蟋F(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū)”要想與東部沿海的石化產(chǎn)業(yè)集群具有同樣的競爭力，要想在世界石化產(chǎn)業(yè)的大背景和格局重構(gòu)的過程中，打造成具有國際競爭力的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)集群和世界一流的現(xiàn)代煤化工園區(qū)，就需要按照國家的戰(zhàn)略布局和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的總體部署，貫徹“規(guī)劃科學(xué)、布局合理、管理高效、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、集群發(fā)展”的原則，認(rèn)真研究并做好“規(guī)模集約化和產(chǎn)業(yè)集群化”的發(fā)展思路、目標(biāo)和具體措施。如果做到了“規(guī)模集約化和產(chǎn)業(yè)集群化”，每一個(gè)基地、每一個(gè)園區(qū)，甚至每一套生產(chǎn)裝置、每一條產(chǎn)品鏈，都會(huì)發(fā)揮出最充分的效果，不僅節(jié)省資源、降低成本，而且會(huì)產(chǎn)出最大化、效益最大化。
以煤化工最初級的產(chǎn)品焦炭為例，來看看分散化與“規(guī)模集約化和產(chǎn)業(yè)集群化”有什么樣的不同。據(jù)測算，100萬噸/焦炭可副產(chǎn)焦?fàn)t氣3.5萬立方米/小時(shí)，折合2.52億立方米/年。近幾年焦?fàn)t氣制甲醇是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，寶豐能源就是一個(gè)典型案例。按1噸甲醇消耗約2000立方米焦?fàn)t氣計(jì)，100萬噸焦炭可配套12.6萬噸甲醇。這樣一看：單套100萬噸/年焦炭副產(chǎn)十幾萬噸甲醇，總覺得沒有太大必要上。如果按照產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步延伸12.6萬噸甲醇也就制4萬多噸烯烴，就會(huì)覺得更不值得把這點(diǎn)焦?fàn)t氣高質(zhì)化利用。如果做到了規(guī)模集約化是啥情況：假設(shè)焦炭規(guī)模由100萬噸/年擴(kuò)大為1000萬噸/年，則焦?fàn)t氣副產(chǎn)甲醇的量就到了126萬噸/年，若采用第三代MTO技術(shù)則可以生產(chǎn)約50萬噸/年烯烴。大家可以設(shè)想：我們當(dāng)年引進(jìn)的第一批世界最先進(jìn)的大型乙烯裝置都是30萬噸/年，有了50萬噸的烯烴將進(jìn)一步延伸為多大的產(chǎn)品鏈和產(chǎn)業(yè)集群啊！
同樣的焦炭還有一個(gè)很重要的副產(chǎn)品——煤焦油。說它很重要，是因?yàn)?/span>150年前拜耳和巴斯夫的前身巴登苯胺公司就是以煤焦油為原料發(fā)明了人工合成染料苯胺紫、品紅等，人類才擺脫了依賴天然顏料的時(shí)代，有了后來五彩繽紛的生活，世界化學(xué)工業(yè)也開啟了合成化學(xué)和快速進(jìn)步的時(shí)代。煤焦油中富含苯、萘、蒽、醌等芳香族產(chǎn)品，這是染料、顏料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、特種樹脂等精細(xì)化學(xué)品和高性能材料很重要的原料。據(jù)測算100萬噸/年焦炭可副產(chǎn)5萬噸左右煤焦油，煤焦油加氫可以獲得燃料油，還可以分離出1.5萬~2萬噸精苯，而精苯又是一系列產(chǎn)品鏈的重要原料。這樣看單套100萬噸/年焦炭其煤焦油的利用價(jià)值也不大，若同樣規(guī)模集約化為1000萬噸/年，副產(chǎn)煤焦油就有50萬噸/年、精苯的量就到了15-20萬噸/年。以精苯為原料經(jīng)氯化反應(yīng)獲得氯化苯，經(jīng)硝化反應(yīng)可得硝基苯，再加氫即獲得苯胺，苯胺是染料、醫(yī)藥等的重要中間體，也是MDI最初的原料。苯另一個(gè)重要產(chǎn)品和產(chǎn)品鏈?zhǔn)墙?jīng)氧化制順酐，1000萬噸/年焦炭副產(chǎn)苯經(jīng)氧化可獲得約15萬噸/年順酐、若生產(chǎn)己內(nèi)酰胺產(chǎn)量約15萬噸/年；有了順酐既可以做不飽和聚酯、油漆和涂料，又可以加氫延伸到1.4-丁二醇、四氫呋喃、丁內(nèi)酯，再進(jìn)一步延伸就是PBT工程塑料或PBAT、PBS可降解材料或氨綸纖維等。
裝置分散了、形不成規(guī)?；图坌?yīng)，就會(huì)覺得很多副產(chǎn)物不值得綜合利用，而規(guī)模集聚度高了、產(chǎn)品鏈就豐富多了、產(chǎn)業(yè)集群化效果自然就顯現(xiàn)出來了，再不考慮副產(chǎn)物的綜合利用自己就覺得過不去、就覺得浪費(fèi)了可惜啦。最終的結(jié)果就是既增加了效益，又節(jié)約了資源，更保護(hù)了生態(tài)。
結(jié)合“產(chǎn)業(yè)集群化”最后再談一個(gè)產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展的話題，重點(diǎn)談煤化工產(chǎn)業(yè)與綠氫的耦合。前面談到了煤化工產(chǎn)業(yè)“碳達(dá)峰碳中和”的挑戰(zhàn)和任務(wù)都很艱巨，如果與綠氫耦合二氧化碳排放量就會(huì)大幅降低。因?yàn)槊夯さ闹鲗?dǎo)產(chǎn)品有合成氨、甲醇等，煤制烯烴目前也是先合成甲醇、再制烯烴。具體到每個(gè)工藝過程，目前碳排放量占比很高的集中在合成氣變換和甲醇洗兩個(gè)環(huán)節(jié)。合成氣變換的目的是為下一步合成工段調(diào)碳?xì)浔?，把碳多氫少多出的一氧化碳變換成二氧化碳;甲醇洗環(huán)節(jié)不僅是合成氣凈化，更是把變換環(huán)節(jié)的二氧化碳去除。
如果綠電的經(jīng)濟(jì)性過了關(guān)，為了解決氣化爐剛出來的合成氣碳多氫少的矛盾，不采用傳統(tǒng)的蒸汽轉(zhuǎn)換，不是采取把一氧化碳轉(zhuǎn)換成二氧化碳的方法、而是采用補(bǔ)充綠氫的方法來調(diào)碳?xì)浔?，就大大降低了二氧化碳的排放量，煤化工面臨的“雙碳”壓力將降低不少。若綠氫的價(jià)格和所需量都適宜的話，據(jù)測算可降低碳排放70%。與氫的耦合，如果有條件的煤化工基地與輕烴裂解的副產(chǎn)氫耦合也是不錯(cuò)的選擇：一套60萬噸/年的丙烷脫氫裝置副產(chǎn)氫的量約2萬~3萬噸/年，目前很多副產(chǎn)氫用作鍋爐燃料既是無奈之舉，也是浪費(fèi)。
目前，煉化裝置為了適應(yīng)“雙碳”要求也有一個(gè)與綠氫耦合的問題，過去是為了成品油提質(zhì)為油品加氫，新建的煉化一體化裝置為了實(shí)現(xiàn)“少油多化”的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)多采用全加氫工藝，而目前煉化一體化裝置所需的氫國內(nèi)多用煤制氫、發(fā)達(dá)國家主要采用天然氣制氫。不論是煤制氫還是天然氣制氫都有二氧化碳排放，而綠氫就不存在碳排放問題，這就是巴斯夫、SABIC等跨國公司加快研發(fā)綠電裂解替代蒸汽裂解，以及巴斯夫湛江基地、?？松梨诖髞啚郴匾恢痹诤炗喚G電供應(yīng)合同的主要考量。未來“規(guī)模集約化、產(chǎn)業(yè)集群化”是石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地化、園區(qū)化的重要路徑選擇，也是打造具有國際競爭力的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)集群和石化產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。
今天，我們來到西北這片煤炭資源富集的區(qū)域，共話現(xiàn)代煤化工未來的高質(zhì)量發(fā)展，共同探討現(xiàn)代煤化工示范基地未來的競爭力和發(fā)展趨勢，這是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)界的幸事，也是“四大現(xiàn)代煤化工示范園區(qū)”探討合作與協(xié)同發(fā)展的重要平臺(tái)。希望與四大基地和各位攜手并肩，共同為現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的高端化、差異化、低碳化發(fā)展和早日建成世界一流的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)集群而努力，為早日實(shí)現(xiàn)石化強(qiáng)國的目標(biāo)而奮斗！
來源：中國化工報(bào)
