煤化工业务高质量发展之路
发布时间：2024-09-09 15:19:57
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我国化石能源禀赋的特点是“富煤贫油少气”。2023年，我国能源消费中化石能源占比82%，其中煤炭占比55%、石油占比18.8%、天然气占比8.6%。我国已是世界第二大石油消费国和第三大天然气消费国，石油和天然气对外依存度较高，且呈现逐年上升趋势，2023年分别达73.6%和39.9%。通过现代煤化工技术，适度发展现代煤化工产业，对保障我国能源安全、经济安全，促进石化原料多元化和石化产业供应链产业链安全，具有重要意义。
中国石化煤化工技术发展经历了从引进到自主开发的过程，先后攻克了大型先进煤气化、合成气净化、煤制甲醇、煤间接液化、煤制烯烃、煤制乙二醇等关键技术，并且相关示范工程取得成功，开发了煤炭转化过程中的污染物处理及循环利用技术，实现了工业废水零排放，形成了多个煤化工路线的全产业链自有技术。在宁夏、内蒙古、安徽、贵州和新疆等地规划布局了6个煤化工项目和1个煤炭与煤电联营、煤电与新能源联营项目，拥有煤炭资源量232亿吨，已建成投产3个煤化工项目，形成煤炭产能2290万吨/年、聚烯烃产能207万吨/年和其他精细化工品产能213万吨/年，年转化煤炭约1050万吨。
“双碳”目标的提出，使我国煤化工产业面临新的挑战。煤化工产业高端化、多元化、低碳化矛盾突出，水资源制约大、环境承载能力受限，煤化工领域实施重大技术装备攻关工程、加快产业技术优化升级、推进原始创新和集成创新的任务还很艰巨，对中国石化煤化工发展提出更高要求。
发展机遇
由于“富煤贫油少气”的能源结构和资源禀赋，我国煤化工长期以来就是石油化工的重要补充。现代煤化工被定位为保障国家能源安全的战略储备产业，能发挥油气安全保障、对冲外部风险作用，处于升级示范阶段。2021年11月17日召开的国务院常务会议决定，设立2000亿元支持煤炭清洁利用专项再贷款。现代煤化工发展正由生产基础化工品、大宗原料转向生产精细化工品、专业化学品等高端路线，向多元化、低碳化方向发展，努力打破产能过剩、无序竞争等被动局面。
中国石化的主营业务是油气勘探开发和石油化工产品生产，但受国内油气资源限制，每年需要进口大量原油。发展新型煤化工将扩展中国石化的业务范围，依靠煤炭资源弥补油气资源的不足，为统筹油、煤、气资源，调整化工产品原料结构，实现能源多元化协调发展带来机遇。煤制烯烃项目在中高油价下相对石脑油制烯烃具有较强竞争力，规划和建成投产项目较多。煤制油气定位为国家产能和技术储备，近几年在中高位油价下已实现稳定盈利。同时，当前煤炭行业处于转型发展期，也为中国石化通过合作获取优质煤炭资源带来机遇。
在生产运行方面，中国石化已拥有中天合创、中安联合等多家煤化工生产企业，煤制烯烃示范项目运行平稳，技术位居国内先进水平。在技术开发方面，中国石化已开发出具有自主知识产权的MTO（甲醇制烯烃）、煤气化等现代煤化工工艺技术，并在示范项目上应用，正在努力建设国内首套全国产化技术的煤制烯烃工业示范项目，助力我国煤制烯烃升级示范。现代煤化工已成为中国石化化工板块的重要组成部分，实现高质量发展具备良好基础。
现实挑战
当前，国内化工产品整体处于产能过剩状态，特别是“十四五”期间一批特大型、一体化石化项目建成投产、炼化项目“减油增化”提速，导致烯烃、乙二醇、芳烃等产品供应增速超过需求增速。煤化工产业面临来自传统石化行业、新型能源产业的竞争挑战持续增大，自身在技术进步、产业示范等方面仍存在短板，尤其在安全、环保、节能、减碳等方面关键共性制约因素依然存在。
煤化工的经济性和竞争力与国际油价紧密相关。未来，原油价格如果长期在中低位运行，可能对煤化工产品价格形成压制，部分煤化工产品将不具成本优势。此外，随着国家煤炭去产能政策深入实施，国内煤炭价格持续上涨，煤化工生产企业成本增加，产品价格下跌和原料价格上涨会降低煤化工整体盈利能力。
相较石油化工，煤化工项目涉及固体、液体、气体多相转换，反应更复杂、工艺流程更长，“三废”处置问题突出。煤化工布局在我国中西部地区，人口密度小，固体废物资源利用率低，需占用土地资源堆存，灰渣处理已成为我国煤化工项目面临的共性问题。煤制油碳排放约6吨/吨油品，煤制烯烃碳排放约10吨/吨烯烃、煤制气和煤制乙二醇每吨产品碳排放在5吨左右。国内环保要求趋严及“双碳”目标提出，直接影响现代煤化工项目的碳排放量。如何从根本上解决碳排放问题，仍是现代煤化工产业面临的大现实挑战。
五条路径
为了实现“双碳”目标，未来我国生态文明建设将进入“以降碳为重点战略方向、减污降碳协同增效”的发展时期。以煤为主的能源活动是碳排放的主要来源，面临较大的降碳压力，在加速推进能源结构转型的同时，有序发展现代煤化工，推进清洁绿色低碳发展，实现煤炭从燃料向燃料与原料并重转变，可有效减少二氧化碳和大气污染物排放，提高煤炭转化利用效率和产品经济价值，从根本上扭转高碳排放等问题，助力我国“双碳”目标实现，确保国家能源安全。
中国石化高度重视煤化工业务的高质量发展，在内蒙古地区充分发挥煤化工一体化和成本规模优势，加强与绿电绿氢耦合发展，打造煤化工新材料基地；在新疆地区建设煤制油气柔性生产高附加值化工产品的煤油气化电综合洁净能源创新示范基地。未来，中国石化煤化工业务高质量发展可通过以下路径实现：
一是坚持在富煤地区发展煤化工，发挥煤化工一体化效能。
从国内已投产的煤化工项目运营情况来看，拥有开采成本低、煤质优良、适宜煤气化的煤炭，是煤化工项目保持竞争力、实现持续盈利和高质量发展的基础和关键。因此，中国石化发展煤化工要坚持“资源+化工”的发展理念，突出煤炭的资源保障作用，引进成熟人才加强对煤矿投资和安全等重大事项的决策及监管，加快推进煤矿手续办理和产能建设、加大优质煤炭资源的获取力度，为中国石化煤化工业务高质量发展奠定牢固的资源基础。
二是坚持“基础+高端”模式，优化产业链供应链。
中国石化煤化工产业要在发展大宗石化产品的同时，提升产品档次和附加值，走“基础+高端+多元化”之路，从基础产品向深加工转变、从普通材料向化工新材料转变，并向煤制其他含氧化学品、合成纤维原料等方面延伸，构建具有比较优势的高端化差异化产品体系。同时，利用聚烯烃产品技术、新产品开发和产品售价等方面优势，全面推动煤制烯烃产业链和聚烯烃产品提档升级，除了常规聚乙烯、聚丙烯产品，还要发展POE（聚烯烃弹性体）、超高分子量聚乙烯、茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯等产品。
三是坚持从保障国家能源安全角度出发，积极发展煤制天然气。
中国石化煤化工产业发展要立足国家能源安全战略和国民经济发展的需求。2023年，我国天然气产量约2320亿立方米、消费量约3820亿立方米。预计到2025年，我国天然气产量将达2710亿立方米、消费量将达4500亿立方米，国内天然气缺口将进一步扩大。受地缘政治因素影响，国外天然气资源供应存在一定不确定性，亟须发展国内煤制天然气作为有效的资源补充。要积极推进新疆煤制气项目，保障国家能源安全。
四是坚持科技创新驱动，实现煤化工技术自立自强。
中国石化发展煤化工业务要依靠技术平台优势，坚持技术创新，加快新技术的研发和成果转化，推进新型煤气化、热解、合成等关键技术示范应用，在合成气一步法制烯烃、合成气一步法制乙二醇、热解-气化一体化等革命性技术研究领域取得重要突破；深入开展含氧化合物生产技术的示范，开发低成本的技术生产醋酸、脂肪醇等基础化工原料，充分利用合成气中一氧化碳的氧原子，减少因变换工序带来的二氧化碳排放；进一步推动绿电、绿氢、CCUS与煤化工新技术的耦合应用，实现中国石化煤化工技术自立自强。
五是坚持多能互补、产业链融合，助力煤化工绿色低碳发展。
非化石能源正成为我国能源消费增量的主体。预计2030年光伏发电和风电供应将占国内电力供应的24.1%，2035年将占31.2%。
中国石化煤化工布局要坚持多能互补，开发利用风能、太阳能等可再生能源，推进地热能、生物质能的利用研究，建设多能互补的能源开发转化利用体系，发挥不同种类能源资源的协同效应。
要坚持产业链融合。一方面要提高现代煤化工产业内部多条产品链的融合度，研究以煤为原料生产甲醇，进而生产各类烯烃、芳烃等的技术链，提高生产柔性化程度，根据市场产品价格进行灵活调整。另一方面要推动现代煤化工与关联产业的融合度，加强现代煤化工与石油化工、化纤、盐化工、冶金建材等上下游产业链的耦合，与发电企业、电网企业、制氢企业开展联合攻关，突破绿氢耦合现代煤化工关键技术，由高碳工艺向氢基工艺转变。
创新引领煤化工绿色低碳发展
□本报记者 程 强
国家能源集团首席工程师王建立在日前召开的2024中国炼油与化工企业高峰论坛上表示，我国现代煤化工产业经过20多年发展，产能规模快速增长，为实现煤炭清洁利用打下了坚实基础，为提升国家能源战略安全保障能力、促进化工原料多元化作出了积极贡献。2023年，我国煤制油、煤制天然气、煤制烯烃和煤制乙二醇四大类产品产量分别为724万吨、63.35亿立方米、1725万吨、547万吨，折合原油当量超4000万吨，约占我国自产原油的五分之一。
技术快速进步
国家能源集团煤直接液化项目是国家“十五”重点项目之一，是我国石油安全战略的重要组成部分。该项目实现了煤炭资源的、清洁、就地转化，对解决我国石油资源短缺问题、保障能源安全具有重大的战略和现实意义，使我国成为掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家，奠定了我国在煤直接液化领域的国际领先地位。国家能源集团已初步构建涵盖“陆、海、空、天”的煤基特种燃料体系：煤基航天煤油首次成功应用于火箭发射；煤基喷气燃料实现首飞实验成功；煤基通用柴油填补了我国极寒地区燃料型号空白，可实现对现有9个牌号柴油的替代。积极推进煤基低冰点喷气燃料、舰用柴油应用验证。开发具有自主知识产权的煤液化沥青萃取成套技术，建成世界首套35万吨/年煤液化沥青示范装置，成为煤制油效益重要增长点。
煤间接液化方面，首创400万吨/年高温浆态床费托合成成套工业化技术、率先建成全球单套规模和装置大的400万吨/年高温浆态床费托合成装置，首创日投煤量2000~3000吨系列单喷嘴干煤粉加压气化技术、突破了10万吨等级成套空分技术，打破国外垄断。开发出高端正构碳十二、碳十四、轻质白油、精制蜡等化工品，占比由零提高至75%以上。
王建立指出，煤化工比石油化工更适合生产生物可降解材料。生物可降解材料通常含有碳、氧原子组成的酯基结构，并通过酯键的断裂引发降解。因此PLA（聚乳酸）、PBAT（聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯）、PBS（聚丁二酸丁二醇酯）、PGA（聚乙醇酸）等生物可降解产品的原料主要是醇、酸类含氧化合物。石油化工需要加氧，而煤气化所得的合成气就富含氧原子，生产甲醇、乙二醇、乙醇酸甲酯等含氧化合物，经济性好、流程短、成本低。国家能源集团开发自主关键技术合成气制聚乙醇酸生物可降解塑料，已取得欧盟工业堆肥认证、欧盟海洋降解认证证书。
煤制烯烃方面，建成了世界首套60万吨/年煤制烯烃示范工程，开辟了一条全新的乙烯、丙烯等基础有机原料的生产路线。开发了膜料、注塑料、拉丝料、电缆专用料等多个牌号聚乙烯产品，均聚、无规共聚和抗冲等多个牌号聚丙烯产品。
科技创新布局
现代煤化工作为碳排放较高的行业，实现绿色、低碳转型发展刻不容缓。与石化行业相比，煤化工行业缺少基地化、规模化的统筹布局。
煤化工项目布局方面：主要集中在内蒙古、陕西、新疆等中西部煤炭资源地，远离华东、华南消费市场；同一区域内多个企业分别建设多个类似项目，难以发挥协同效应，需要借鉴石油化工基地化布局、集约化发展的思路。
煤化工项目规模方面：已建成项目以技术示范为主，煤直接液化大规模为108万吨/年，煤间接液化大规模为400万吨/年，煤制烯烃大规模为137万吨/年，煤制乙二醇大规模为60万吨/年；与大型炼化一体化项目相比，装置产能较小且布局分散，无法规模化开发乙烯、丙烯下游系列产品，也难以规模化、集成化利用副产品，导致产品结构过于单一且同质化严重，竞争力较差。
2021年9月13日，习近平总书记到国家能源集团榆林化工考察，为现代煤化工产业指明了高端化、多元化、低碳化的发展方向。
现代煤化工产业高质量发展需要进行基地化布局，突出煤、油、化、新材料、新能源一体化发展，显著提高项目效益和抗风险能力；突出示范性，积极示范产业升级新技术，通过技术创新与集成，引领煤炭资源的清洁、低碳和利用。
绿色低碳方面，以二氧化碳封存利用、煤化工与新能源耦合助力煤化工绿色低碳发展。四大现代煤化工产业示范区和五大煤制油气基地均在国家规划的大型清洁能源基地内，重合度高，契合新能源就地消纳需求。在榆林化工建成“光伏+制氢+储热+储能+煤化工”多能互补耦合示范工程，为后续大规模新能源消纳提供技术支撑。
重点在以下五大领域布局科技创新，实现以科技创新引领工业示范、以工业示范引领煤化工产业发展：煤制油技术持续升级，包括煤直接液化二代技术升级、煤基一体化通用燃料等；煤化工大型化技术开发，包括多功能定制化煤气化技术、先进超大型合成气制甲醇、大型低温甲醇洗技术与装备、石脑油和甲醇及二氧化碳制芳烃、烯烃等；新材料产业化示范，包括新型合成气制可降解塑料关键技术、煤基高分子材料研发、煤基碳材料中试及工业应用等；生物化工新技术方向，包括绿色甲醇工艺、褐煤综合利用与新能源及生物化工耦合等；绿色低碳环保领域，包括新能源与煤化工耦合示范、百万吨级CCUS不同地质条件选址及关键技术研究、煤化工废水废气废固的无害化与资源化利用技术等。
转自：中国石化报
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