來源:現代煤化工只有這一條路可走?!
作者:陳艾、焦洪橋、王秀江
面對疫情變化和外部環境存在的諸多不確定性,尤其今年雙碳目標約束帶來的壓力,多地限上煤化工專案。這讓現代煤化工產業對未來發展前景感到迷茫。
但是,在筆者看來,接下來相當一段時期仍是現代煤化工產業可持續發展的戰略機遇期。主要表現在以下幾個方面:
一是我國仍處於發展戰略機遇期,工業化和城鎮化程序加快,對保障能源安全、清潔油品及石化基礎原料多元化供應有巨大的需求。煤間接液化制油生產的油品具有硫氮含量和烯烴、芳烴含量低,燃燒產生的二氧化硫、PM2.5少等優點,除了可以作為超清潔油品外,還可以生產高品質蠟、高檔白油和高碳α烯烴等高附加值產品;煤直接液化制油生產的油品具有一大三高四低的特點,即大比重,高熱值、高熱容、高熱安定性,低凝點、低硫、低氮、低芳烴等特殊效能,將會促進油品質量升級和滿足軍用、航空航天等特種油品需求;煤制天然氣可以替代部分城市燃煤,緩解我國部分地區的大氣汙染問題,為取暖季天然氣保供作出積極的貢獻;煤制烯烴、乙二醇和芳烴等產品可以部分替代石化產業基礎原料,下游產品廣泛用於紡織、建材和包裝等行業,是人們日常生活的必需品,市場需求仍將穩步增長,可以實現石化產品原料多元化,為煤基替代產品發展奠定了市場基礎。
二是現代煤化工產業是促進煤炭清潔高效利用和煤炭產業轉型升級的重要途徑,成為煤炭延伸產業鏈、增加附加值的重要推動力。現代煤化工產業可實現煤炭從原料到終端產品高附加值利用的全過程最大限度清潔高效高值化利用。煤制油、煤制氣可以將煤炭轉化為優質清潔的油品和天然氣;煤制化學品可以對煤炭中碳、氫、硫、氧等元素充分轉化或利用,部分碳可以固化在化工產品中;低階煤可以透過以中低溫熱解為核心的分級分質梯級利用方式將其分質轉化為氣(煤氣)、液(煤焦油)、固(半焦)3種能源狀態,進而對煤氣、煤焦油、半焦進一步分質轉化,可獲得油、氣、化、電、清潔燃料等高附加值產品,實現低階煤的清潔化和高附加值。總之,煤炭在煤化工產業中的原料屬性地位凸顯。
三是發展現代煤化工產業可有效促進中西部地區經濟和社會平穩發展。我國煤炭資源高度集中在中西部地區,發展現代煤化工產業有效延伸了煤炭產業鏈,將煤炭資源優勢轉化為產業競爭優勢,推進當地城市化程序、基礎設施的配套建設和服務業的發展,可以吸納大量就業人口,為農村和小城鎮創造更多就業機會,對於鞏固當地脫貧攻堅成果具有重要的價值。
毫無疑問,我國現代煤化工產業還要發展下去。而在未來發展過程中,也要客觀認識到存在的嚴峻挑戰:
一是生態環境和能耗約束持續加強。我國正在採取一系列措施落實雙碳目標要求。新環保法以及大氣汙染、水汙染、土壤汙染等專項行動相繼實施。“十四五”期間,現代煤化工專案獲得用水、用能、環境指標的難度加大。專案能源利用效率、單位產品綜合能耗指標、萬元工業增加值能耗強度等考核指標,都將成為考驗新型煤化工產業發展的重要標尺。
二是煉化一體化和原料輕質化規模快速增長,進口產品低價衝擊市場。近年來國內煉化一體化和輕烴裂解大型專案快速發展。一批民營企業主動從下游紡織行業向上遊煉化行業延伸,打通了從原油加工-化工產品-紡織產品的全產業鏈。中石油、中石化、中海油、中化等央企也打破了原油主要用於生產油品的傳統模式,積極向下遊高附加值化工產品延伸。埃克森美孚、殼牌、沙特阿美、巴斯夫等國際石油石化巨頭紛紛搶灘中國市場,建設具有世界領先水平的一體化專案。從全球範圍來看,不論是中東以油田伴生氣中的乙烷、丙烷和部分石腦油為原料,還是北美以天然氣凝析液為原料生產的烯烴和乙二醇產品,成本都極具競爭力,以上產品低價進入我國市場,對我國煤制化學品已形成巨大的衝擊。
三是國內外能源市場價格大幅波動,具有不確定性。綜合判斷國際原油價格可能會在相當長時期內中低位震盪,不確定性風險長期存在。地方煤炭配置政策不斷調整,逐漸取消為新型煤化工專案直接配置煤炭資源的做法,使專案業主無法透過投資新型煤化工專案獲取低價煤炭資源,影響了新型煤化工專案投資吸引力。
針對上述挑戰,筆者認為,應堅持以碳達峰碳中和目標為引領,加快產業結構最佳化升級和產業融合,促進綠色低碳技術研發和推廣應用,大力推進節能降碳,全面提高資源利用效率,積極推行清潔生產改造,構建現代煤化工生態化產業體系。具體包括:
一是合理最佳化產業佈局。要最佳化佈局內蒙古鄂爾多斯、陝西榆林、寧夏寧東、山西晉北、新疆哈密和準東等重點現代煤化工產業示範區,適度佈局國家規劃的14個大型煤炭基地以及煤炭運輸通道關鍵節點,推動產業集聚發展和融合發展。根據當地水資源和環境承載力,遵循綠色、低碳和迴圈經濟發展理念,採取產業鏈協同和多聯產方式,大力推動現代煤化工與煤炭、氫能、石化、化纖、鹽化、冶金、電力、建材、風光等產業融合發展,加快煤油氣資源綜合利用,發揮多能互補、碳氫互補的優勢,延伸產業鏈,壯大產業叢集。
二是節能降耗減排低碳。要總結已產業化的現代煤化工裝置執行經驗和示範模式,根據現有現代煤化工技術和裝備水平、安全環保等配套工藝的實際執行情況,促進已建成的示範專案轉型升級,實現生態化高質量執行。積極推進相關規劃專案高水平建設,重點圍繞管理水平提升、加強核心技術裝備攻關、延伸產業鏈、提高產品附加值、強化節能節水降耗減排力度和提升綠色化發展水平等方面開展質量提升。透過技術進步,逐步降低單位產品能耗、水耗和排放指標。積極探索構建降本增效的長效機制。加大現代煤化工綠色低碳生產工藝、技術和裝備的研發、示範和推廣力度。針對廢水處理處置、結晶鹽處置和綜合利用等關鍵技術問題,開展行業環保示範,提升“三廢”資源化利用水平。積極研發二氧化碳甲烷重整制合成氣、二氧化碳加氫合成甲醇技術、二氧化碳製取降解塑膠等二氧化碳綜合利用技術,探索開展二氧化碳綜合利用新途徑,減少溫室氣體排放對環境的影響。
三是加強技術創新,促進產業高階化、綠色化和低碳化發展。包括開發大型先進高效節能型煤氣化技術和大型低階煤分級分質清潔高效利用技術,開發大型甲醇合成、甲烷化等大型反應器,不斷提升關鍵儀表、泵閥及控制系統的自主化製造水平;研發高附加值煤制化學品、特種油品新產品,延伸現代煤化工產業鏈;開發短流程、差異化技術,提升產業競爭力,如開發合成氣一步制烯烴或芳烴、甲醇石腦油耦合制烯烴、甲醇甲苯耦合制對二甲苯等;研發節能節水和環保技術,提升綠色化水平;大力發展含氧化學品,充分利用原料屬性,提高元素原子利用率和能源效率,發展特色優勢產業;建設現代煤化工智慧工廠和智慧園區,著力推動數字化、大資料、人工智慧技術與煤化工清潔高效開發利用技術的融合創新。
四是降碳固碳,推動全產業鏈生態化。一方面,現代煤化工和可再生能源融合,從本質上實現壓煤、節能和減碳的目的。例如,由綠電制氫,補充合成氣原料,替代煤氣化和水煤氣變換生產氫氣;大量應用綠電驅壓縮機,提高電力驅動壓縮機的比例,大大減少自建熱電站的規模,有效降低氮氧化物、二氧化硫、粉塵等汙染物和碳排放強度。另一方面,現代煤化工透過二氧化碳捕集、封存和利用,低成本製取可降解聚合物、甲醇、碳酸酯類化學品等產品,也可以二氧化碳與甲烷乾重整制合成氣等進行資源化固碳利用。
五是綠色支撐,加快推進全產業鏈生態化。鼓勵開發綠色產品,鼓勵建立綠色工廠和綠色煤化工園區,鼓勵建立綠色供應鏈,實施綠色戰略、綠色標誌、綠色管理和綠色生產,建立現代煤化工產業生態圈。
為實現上述目標,筆者提出如下建議:
一是建議“十四五”期間由政府釋出指導性產業規劃佈局意見,避免行業重複建設和投資浪費,加快煤化工與相關產業融合。例如,與煤炭產業耦合發展,既可以保障原料來源,又可延伸產業鏈提高附加值;與石油化工耦合發展,特別是與天然氣化工耦合發展,既可促進石化原料多元化,還可以在一定程度上緩解二氧化碳排放壓力;與環保產業耦合,可以作為周邊有機廢物垃圾處理中心,也可以與建材產業耦合實現廢渣資源化利用;與氫能產業耦合發展,既可提供穩定廉價的大規模供氫方案,還可以與專案周邊產業耦合提供各種重要的氣體產品。
二是政府應進一步明確現代煤化工產業戰略定位,支援儲存一定的產能戰略儲備和技術裝備實力。應加強對現代煤化工技術研發企業支援力度,從政策、資金、人才培養、科技成果產業化推廣、企業科技創新人員成果轉化機理機制體制完善等方面給予更大的幫助。圍繞制約現代煤化工產業生態化發展的重大關鍵共性技術和裝備積極開展科技攻關,政府應引導企業與科研院所開展新技術、新產品的研發,進一步拓展煤化工下游產品的新市場。
三是區別對待原料煤和燃料煤。現代煤化工原料煤與燃料煤使用過程有本質區別。燃料煤使用僅利用了熱能,而原料煤進入工藝系統,主要是轉化為清潔能源和化工產品,硫資源化回收率達到99.8%以上,基本不排氮氧化物和煙(粉)塵,副產二氧化碳濃度高,為後續低成本捕集、封存和利用提供了較好的條件,便於與風光等可再生能源產業耦合,也為未來碳中和奠定良好的基礎。煤化工原料用煤實現資源清潔高效利用,其產品還可以部分代替石油化工產品,對於保障國家能源安全具有重要的戰略意義,也有著廣闊的發展前景。建議由國家相關部門牽頭組織,對各省市進行調研、統計,摸清家底,獲取真實資料,統籌兼顧、做好規劃,在嚴控燃料煤消費量的前提下,合理制定國家和各省市煤化工原料用煤的控煤方案,對原料煤和燃料煤的壓減區別對待,避免各地限煤“一刀切”,對發展中的煤化工企業造成誤傷。
四是加快煤化工綠色標準化體系建設。應儘快完善國家標準、行業標準、團體標準以及企業標準等煤化工產業標準化建設,加快標準制修訂速度,提高標準化水平、調整煤化工標準結構。重點開展煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣、煤制乙二醇和煤制芳烴等現代煤化工示範專案的主副產品、綜合能耗、水耗、安全生產規範、清潔生產等標準的制修訂。
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