李寿生:努力开创我国煤化工产业高端化多元化低碳化发展的新局面

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  9月13日,习近平总书记在榆林考察国家能源集团榆林化工有限公司时深刻指出,煤炭是我国的主体能源,要按照绿色低碳的发展方向,对标实现碳达峰、碳中和目标任务,立足国情、控制总量、兜住底线,有序减量替代,推进煤炭消费转型升级。煤化工产业潜力巨大、大有前途,要提高煤炭作为化工原料的综合利用效能,促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展,把加强科技创新作为最紧迫任务,加快关键核心技术攻关,积极发展煤基特种燃料、煤基生物可降解材料等。习近平总书记的讲话高屋建瓴、内涵丰富,站在国家能源安全和现代化建设的高度,深刻揭示了我国煤化工产业的发展规律,指出了我国煤化工产业的发展方向,对指导我国煤化工产业高质量发展具有深远意义。

  保障国家能源安全必须发挥煤炭的主体能源作用

  富煤缺油少气是我国能源资源禀赋的突出特点,目前煤炭占一次能源消费的比例在57%左右,而石油和天然气对外依存度则分别达到了73%和43%。

  在我国,油气除用于燃料外,还用作化工原料生产基础化工产品。2020年我国原油加工量6.7亿吨,其中成品油产量3.3亿吨,超过40%的原油用于生产石化化工产品。

  近年来我国煤化工技术实现重大突破,现代煤化工示范项目取得重大进展,煤炭能够替代原油生产成品油、天然气以及“三烯”“三苯”等化工原料,可实现煤炭经深加工对原油的替代,成为世界化工原料多元化进程中的重要组成部分。

  发展煤化工产业已成为发挥我国能源资源禀赋特点,推进煤炭消费转型升级,保障国家能源资源安全,支撑国家现代化的重要途径和手段。

  科技创新和绿色低碳成为煤化工产业可持续发展两大动力

  “十三五”以来,我国煤化工产业积极应对全球油价大幅波动、经济增速放缓、新冠肺炎疫情冲击等不利影响,主动参与应对全球气候变化、实现“双碳”目标的统一行动,在科技创新、低碳环保、结构转型等方面均取得了长足进步。特别是以煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇为主的现代煤化工产业达到世界领先水平,产业化示范取得了重要阶段性成果。

  一是技术创新实现多点突破,取得一批世界级科技成果。

  在煤气化领域,多喷嘴对置式水煤浆气化技术、航天粉煤加压气化技术等先进煤气化技术进入大型化、长周期运行阶段。在煤制油领域,开发了超清洁汽、柴油以及军用柴油、高密度航空煤油、火箭煤油等特种油品先进制造技术,开展了煤直接液化油品的战机试飞和火箭发动机试验;研制出煤沥青制备中间相沥青以及中间相沥青连续聚合技术,建成首套百吨级中间相沥青连续聚合装置;高温流化床费托合成关键技术完成了10万吨/年中试。在煤制天然气领域,煤制天然气甲烷化技术具备了工业化条件。在煤制烯烃、芳烃领域,新一代甲醇制烯烃技术在甲醇转化率、乙烯丙烯选择性、吨烯烃甲醇单耗等方面优势明显,合成气直接制低碳烯烃技术是具有里程碑意义的创新突破。此外,低阶煤分级分质利用技术创新也取得积极进展,为有效推动煤炭分质清洁高效利用提供了重要支撑。

  二是绿色低碳发展成为共识,节能减排水平显著提升。

  煤化工企业普遍认识到绿色低碳是实现可持续发展的生命线,主动采用新的节能减排技术,加强企业用能和排放管理,煤化工产品的单位能耗和污染物排放强度显著下降。正在运行的百万吨级煤间接液化项目单位产品综合能耗、煤耗和水耗分别下降到约2吨标煤/吨、3.5吨标煤/吨和5.7吨标煤/吨;煤制天然气项目能源转化效率在55%左右,单位产品煤耗1.84吨标煤/千标准立方米、水耗5.77吨/千标准立方米,产品质量、消耗指标均接近或优于国家控制指标;煤制烯烃项目吨乙烯和丙烯综合能耗降至2.4吨标煤以下,甲醇单耗降至2.8吨左右;煤制乙二醇装置吨蒸汽耗可达到6吨以下。与燃烧发电相比,煤化工排放的二氧化碳浓度高、易回收、成本低,其中70%可实现回收,用于碳捕集、利用与封存(CCUS)以及其他工业领域。

  三是产业结构不断优化,产业集中度大幅提升。

  “十三五”以来,我国煤化工在优化布局上培育了宁东能源化工基地、鄂尔多斯能源化工基地、榆林国家级能源化工基地等多个现代煤化工产业集聚区,重点发展煤制油、煤制气、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇等煤化工及下游精细化工产业,基本形成品类齐全的现代煤化工产业集群。2020年,我国煤制油、煤制天然气、煤(甲醇)制烯烃、煤制乙二醇年产能分别达到823万吨、51.05亿立方米、1672万吨、597万吨。其中,煤(甲醇)制烯烃产能占全国聚烯烃产能的31.8%,煤制乙二醇产能占全国乙二醇总产能36.9%。煤制化学品已成为我国石油化工产业的重要组成部分,为我国石化原料多元化发展提供了重要支撑。

  提高煤炭资源的综合利用效能必须要加快关键核心技术的持续突破

  当前,世界正处于百年未有之大变局中,国际环境更趋复杂严峻,全球疫情持续演变,不稳定性不确定性明显增强,影响能源安全的因素更多、国际竞争更加激烈,生态环保特别是碳达峰、碳中和对煤炭产业的约束越来越紧,要求越来越高。我国已建和在建煤化工项目主要集中在中西部煤炭资源丰富的地区,这对于减少煤炭物流成本、缓解运煤通道压力、拉动当地经济增长和转型升级等方面具有显著效果,但是这些地区普遍面临远离产品终端市场、水资源短缺、环境资源承载力不足、缺乏纳污水体等问题。同时,受能耗“双控”目标限制,目前现代煤化工项目难以获得相应的增量指标。

  产业结构不合理,基础产品占比过高,同质化现象严重,是长期制约煤化工产业发展的重要问题之一。煤制油品产品类型基本一致,同质化产品供应激增,加剧了煤制油项目的生存压力。煤制烯烃产品以中低端为主,乙烯丙烯产品集中在一些少数通用料或中低端专用料牌号上,高端专用料牌号基本空白。煤制乙二醇的产品结构单一,已建成的项目通常以乙二醇为绝对主产品,下游用于聚酯的高端应用比例还不高。如果现代煤化工项目不从高端化、差异化上解决同质化问题,势必会造成产能过剩、无序竞争的被动局面。

  造成煤化工发展面临的这些问题,主要原因在于科技创新仍未跟上产业发展的需要。许多关键工艺技术尚未取得突破,煤化工产业链过短,高端产品比率较低,是当前煤化工发展的一个突出矛盾。虽然目前煤化工新技术研发活跃,但是大多处于实验室或中试阶段,仍需进行工业化示范验证。特别是亟待开发二氧化碳资源化利用技术,减少温室气体排放对环境影响。强化煤化工科技创新,突破制约绿色低碳发展的关键核心技术,提高煤炭资源的综合利用效能,推进产品的高端化多元化低碳化,是“十四五”时期煤化工产业实现高质量发展的当务之急。

  努力开创煤化工产业高端化多元化低碳化发展的新局面

  “十四五”时期是我国石油和化学工业由大向强跨越的关键时期,煤化工行业要认真学习贯彻习近平总书记的指示精神,紧紧围绕提高煤炭综合利用效能,优化布局,延链补链强链,走出一条依靠科技进步和管理提升的高端化多元化低碳化发展的新路子。

  一是控制总量,优化产业布局。

  区分煤化工用的原料煤与供电、热用的燃料煤,加强统计分析,摸清家底,在严控燃料煤消费量的前提下,合理制定煤化工原料煤的控煤方案,避免各地限煤“一刀切”运动式做法,既要确保大气质量的改善,也要避免对企业造成“误伤”。统筹考虑资源条件、环境容量、生态安全、交通运输、产品市场等因素,科学合理布局示范项目。根据资源承载能力和环境容量安排发展速度,按照能源保障、运输和加工能力安排资源开发规模和产业布局,推进大型化、园区化、基地化的可持续发展模式。

  二是优化结构,促进高端多元化发展。

  已建成的示范项目要实现“安稳长满优”运行,重点围绕生产高端、差异化、高附加值产品,提高能效、降低资源单耗,降低污染排放,加强节水和环保技术开发、装备自主化等开展升级示范。重点发展煤制超清洁油品和特种油品,同时加快下游化工产品向精细化、高附加值方向发展,特别是加快煤基特种燃料和煤基生物可降解材料的发展。继续开展甲烷化技术及催化剂开发,推进10亿立方米/年工业化示范。开发差异化、高端化聚烯烃牌号,加强对碳四资源综合利用。不断提升乙二醇产品质量,降低资源消耗,联产高附加值产品。稳步推进煤制芳烃工业化示范。

  三是延链耦合,推进绿色低碳发展。

  要努力打破目前各行业按技术和工艺相互隔离的发展模式,积极探索以资源综合利用为纽带的不同行业耦合发展的新模式,共生共联,协同发展。要采取多联产方式,实现煤电化上下游一体化建设和运营,大力推动现代煤化工与石油化工、化纤、盐化工、冶金、电力、建材等产业融合发展,延伸产业链,壮大产业集群,助力煤炭清洁高效转化。研发合成反应热高效利用、低位能有效利用、密闭式循环冷却、高含盐浓缩水处置、多种废气污染物处置等节能节水和环保技术。对缺少纳污水体或纳污水体不能接受废水排放的,严格落实水功能区域限制纳污红线管理的要求,做到工艺废水全部回收利用;对有纳污水体条件的,严格执行污水达标排放标准。组织攻克大规模、低能耗二氧化碳分离与捕集技术,安全高效二氧化碳输送工程技术,低能耗、低成本、大规模二氧化碳利用技术,安全可靠的二氧化碳封存技术,积极开展以二氧化碳为原料制高附加值及大宗化学品研究,减少温室气体排放对环境影响。

  四是创新引领,提升可持续发展能力。

  开展产学研用协同攻关,进一步开发大型先进煤气化技术;开发合成气一步法制烯烃、制低碳醇醚、制对二甲苯,甲醇一步法制备对二甲苯,合成气直接制高碳醇,煤直接提取高附加值医药中间体和精细化学品等短流程技术;开发煤制超清洁油品和特种油品,同时加快向下游化工产品延伸生产特种化学品;研发差异化、高端化聚烯烃牌号,加强对碳四资源综合利用;不断提升乙二醇产品质量,降低资源消耗,联产高附加值产品;攻克粉煤热解、气液固分离工程难题,形成百万吨级低阶煤大型热解多联产清洁高效分级分质利用关键技术,用技术创新开创煤化工产业潜力巨大、大有前途的新未来。


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