2021年9月，習(xí)近平總書記在陜西榆林考察時強調(diào)，煤炭作為我國主體能源，要按照綠色低碳的發(fā)展方向，對標(biāo)實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)任務(wù)，立足國情、控制總量、兜住底線，有序減量替代，推進(jìn)煤炭消費轉(zhuǎn)型升級。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
我國能源賦存特點是相對富煤、貧油、少氣，煤炭占化石能源可采儲量的90%以上。國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2020年我國非化石能源占一次能源消費比重達(dá)15.9%。《2030年前碳達(dá)峰行動方案》指出，到2030年，非化石能源消費比重達(dá)到25%左右。
從長期來看，化石能源在未來一段時期內(nèi)仍為我國主體能源。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。
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，隨著全球石油市場的動蕩和石油價格的攀升，煤化工作為儲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)展報告2006》指出，在我國，早在上個世紀(jì)40年代就建成了南京、大連2個煤化工生產(chǎn)基地。進(jìn)入上個世紀(jì)80年代，我國又開始建設(shè)大型煤化工基地。
我國發(fā)展現(xiàn)代煤化工，既有中國特色，也是發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢的另辟蹊徑之舉。一方面，可以緩解因富煤缺油缺氣給我國能源安全帶來的挑戰(zhàn)，有利于保障國家能源安全；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)價值。
中國煤炭工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，依托14個大型煤炭生產(chǎn)基地，如今我國初步建成了內(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個煤制油氣戰(zhàn)略基地建設(shè)，建立產(chǎn)能和技術(shù)儲備。
直面困境與挑戰(zhàn)
公開數(shù)據(jù)顯示，2020年全國煤化工行業(yè)共消費煤炭（包括焦炭）9.3億噸、碳排放量5.5億噸，其中能源活動及工業(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)沿黃重點地區(qū)工業(yè)項目入園及嚴(yán)控高污染、高耗水、高耗能項目的通知》指出，對現(xiàn)有已備案但尚未開工的擬建高污染、高耗水、高耗能項目一律重新進(jìn)行評估，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”時期，沿黃重點地區(qū)新建“三高”項目一律按通知要求執(zhí)行。公開資料顯示，我國現(xiàn)有100%的煤制油、85%的煤制烯烴、50%的甲醇制烯烴項目均位于黃河流域。
由此可見，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)因為自身的特點，面臨眾多挑戰(zhàn)。中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會會長李壽生表示，這些挑戰(zhàn)具體表現(xiàn)在以下四個方面。
一是二氧化碳排放的挑戰(zhàn)。據(jù)測算，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用將直接增加現(xiàn)代煤化工企業(yè)的運營成本，部分產(chǎn)品將失去競爭力。
二是水資源短缺的挑戰(zhàn)。我國煤炭資源與水資源逆向分布特點十分突出，西部省份的煤炭資源占全國的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的67%，但水資源僅占全國的3.85%。現(xiàn)代煤化工項目用水主要依賴黃河。近年來，黃河來水減少，而現(xiàn)代煤化工項目用水量不斷增加，因此今后較長一個時期，煤化工項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)競爭激烈，導(dǎo)致煤制終端產(chǎn)品的價格持續(xù)走低。
四是環(huán)境治理的挑戰(zhàn)。當(dāng)前，我國實行嚴(yán)格的水資源管理、節(jié)能減排、環(huán)境監(jiān)管政策，對能源消費將實行總量和強度雙控。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。同時，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。
國家氣候變化專家委員會委員潘家華在公開采訪中表示，實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，并不是不能發(fā)展化石能源項目，但究竟有哪些項目可以繼續(xù)發(fā)展，還需要謹(jǐn)慎評估。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，以及項目是否符合政策要求和趨勢，使其處于不被強制淘汰之列，也是新建煤化工項目需要參考的重要標(biāo)準(zhǔn)。
轉(zhuǎn)型升級探新路
國家能源集團(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。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)、市場環(huán)境等諸多挑戰(zhàn)，更好發(fā)揮制度優(yōu)勢、政策動力和技術(shù)潛力，探索推動煤化工產(chǎn)業(yè)實現(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，我們從國際先進(jìn)、消化革新、轉(zhuǎn)型升級、替代進(jìn)口四個方面努力，加強自主創(chuàng)新，實現(xiàn)科技創(chuàng)效。”陽煤化工集團(tuán)總工程師劉會敏說。
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，累計新增銷售額50億元，簽訂氣化爐合同74臺/套，在30多家企業(yè)成功實現(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。
“傳統(tǒng)煤化工生產(chǎn)一噸尿素的利潤只有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原料的售價是3.1萬元，利潤率高達(dá)182%。”陽煤化工集團(tuán)國泰新華公司董事長梁明國在采訪中表示。
在陜西煤業(yè)化工集團(tuán)，13家煤化工科研及設(shè)計單位聯(lián)合，建立起了國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室，開展了大量的核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化試驗示范，形成了一系列國際領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)技術(shù)成果。三項粒塊煤清潔高效熱解技術(shù)、兩項煤焦油加氫技術(shù)以及兩項煤制乙、丙烯技術(shù)已實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化運行；兩項粉煤快速熱解高油收率技術(shù)和一項氣化熱解一體化技術(shù)已完成萬噸級工業(yè)化試驗，120萬噸/年粉煤快速熱解工業(yè)化示范裝置即將建成投運；50萬噸/年煤焦油制環(huán)烷基特種油品工業(yè)化示范裝置已實現(xiàn)滿負(fù)荷穩(wěn)定運行，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……
“‘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、政策動力和技術(shù)潛力。”在2021上半年經(jīng)濟(jì)分析會上，陜西煤業(yè)化工集團(tuán)黨委書記、董事長楊照乾表示。
在中安聯(lián)合煤化公司，近年來累計投入的環(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，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，新布點和大規(guī)模布局的可能性非常小。對于已布局、已批復(fù)的項目，進(jìn)行能耗控制、節(jié)能減排、優(yōu)化存量、轉(zhuǎn)型升級是主要任務(wù)，同時應(yīng)積極探索綠色低碳發(fā)展的新路徑。”國家能源集團(tuán)化工公司黨委書記、董事長閆國春在采訪中表示。
國家能源集團(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)增長極。該公司圍繞產(chǎn)業(yè)鏈、打造創(chuàng)新鏈、提高價值鏈，單位投資產(chǎn)值、萬元產(chǎn)值能耗及碳排放強度、產(chǎn)品競爭力均達(dá)到全國行業(yè)領(lǐng)先水平。
把握未來發(fā)展趨勢
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，雖然國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)起步晚，但起點高、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。”中國煤炭加工利用協(xié)會理事長張紹強表示，“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，實現(xiàn)‘廠內(nèi)碳中和’，這也是未來煤化工發(fā)展的潛力。”
中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長劉峰指出，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)國防、航空航天用高模量碳纖維、超級電容器活性炭、高性能儲能電池負(fù)極等材料；攻關(guān)間接液化α烯烴分離加工技術(shù)、高端潤滑油、高端費托蠟制備技術(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。實現(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)高效儲熱制蒸汽技術(shù)，利用綠電和低谷電價制蒸汽；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能源轉(zhuǎn)型提供立足點。”劉峰表示，“一方面，轉(zhuǎn)型后的煤炭能源占比將以保障國家能源安全、經(jīng)濟(jì)增長和能撬動國際市場為依據(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，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，增強能源持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)和風(fēng)險管控能力，實現(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；加強煤炭儲備能力建設(shè)；建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系；完善煤炭跨區(qū)域運輸通道和集疏運體系；推動能源清潔低碳安全高效利用等，從國家能源安全、現(xiàn)代能源體系建設(shè)、綠色發(fā)展等多個方面，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)用場景和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，在智慧能源等重點領(lǐng)域開展試點示范；推動煤礦、油氣田、電廠等智能化升級等，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，加強煤炭基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，將成為實現(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。