煤化工產業迎難而上 助力實現“雙碳”目標

攻克一系列重大技術難題、形成較為完整的產業體系、綜合科技實力國際領先……基于豐富的煤炭資源，我國現代煤化工產業不斷發展壯大，技術創新水平走在世界前列，為能源保障提供了重要支撐。面對碳達峰、碳中和“雙碳”目標的提出，現代煤化工行業面臨的能源利用率低、碳排放規模大等問題愈加凸顯。專家認為，應切實把煤炭清潔高效開發利用作為能源轉型的立足點和首要任務，加大對現代煤化工顛覆性技術的研發，讓現代煤化工在“清潔低碳、安全高效”的能源體系框架下發展，讓煤化工產業鏈低碳化助力“雙碳”目標實現。

現代煤化工不負使命擔當

我國資源稟賦具有缺油少氣煤炭資源相對豐富的特點，煤炭占一次能源消費比例達56.8%，適度的發展現代煤化工產業是實施能源替代發展、保障國家能源安全的一個重要舉措。

“總體來看，我國現代煤化工產業取得長足進步，形成較完整的產業體系，綜合科技實力保持國際領先水平。‘十三五’末，現代煤化工已經與傳統石油化工形成互為補充、協調發展的格局。”工業和信息化部原材料工業司副司長余薇說。

數據顯示，截至“十三五”末，我國煤制油年產能達823萬噸，煤制天然氣年產能達51億立方米，煤(甲醇)制烯烴年產能達到1672萬噸。與“十二五”末相比，這些主要煤化工產品產能實現大幅增長。

我國現代煤化工項目主要布局在14個大型煤炭基地和9個大型煤電基地內，培育了寧東能源化工基地、鄂爾多斯能源化工基地、榆林能源化工基地等多個煤炭深加工產業集聚區。大多數現代煤化工項目包含煤炭開采、現代煤化工等上下游關聯產業，有的還與石化、電力等產業實現多聯產，減少了污染排放。

中國石油和化學工業聯合會會長李壽生說，我國攻克了一系列重大技術難題，開發出一大批關鍵技術，建設了多個現代煤化工示范工程。“十三五”以來，隨著國家能源集團108萬噸煤直接液化和400萬噸煤間接液化、大唐克旗煤制天然氣等工程穩定運行，第三代甲醇制烯烴技術等創新成果捷報頻傳，我國現代煤化工無論從創新能力、產品結構、產能規模，還是從工藝技術管理和裝備制造等方面都走在了世界前列。

但與此同時，煤化工產業的發展仍存在一定差距，特別是面對“3060”碳達峰、碳中和的要求，現代煤化工產業的發展還任重道遠。

“十四五”期間，石化化工產業產品的需求增速總體可能趨緩，特別是大宗化工產品將達到產能的天花板，而且資源能源和生態環境的強約束，國家對碳達峰、碳中和的硬要求，人民群眾對安全生產的新期盼，這些都對行業發展提出了更高要求。

綠色低碳轉型十分迫切

“煤炭在我國能源安全中仍起著‘壓艙石’作用。要立足這一基本國情和發展階段，在保障能源供應安全的前提下進行低碳轉型，多元發展能源供給，提高能源安全保障水平，科學研究二氧化碳過量排放問題的系統性解決方案。”中國工程院院士謝克昌說。

煤炭的清潔高效利用，不僅是我國實現經濟發展的歷史使命，而且也是化學工業可持續發展的重大責任。我國現代煤化工產業因為自身的特點，在新形勢下還面臨著許多尖銳挑戰。

李壽生說，“雙碳”目標提出后，現代煤化工面臨更大減排壓力。據測算，煤間接液化制油、煤直接液化制油、煤制烯烴和煤制乙二醇，噸產品二氧化碳排放量分別約為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企業的運營成本，部分產品將失去競爭力。

現代煤化工產業集中的地區，恰是水資源短缺的地區，隨著煤化工產業規模越來越大，水資源瓶頸日益凸顯。黃河中上游的山西、陜西、內蒙古、寧夏四省區煤炭資源占全國的67%，但水資源僅占3.85%。陜西、內蒙古、寧夏現代煤化工項目用水依賴黃河，由于黃河來水減少，而項目用水量不斷增加，今后水資源供需矛盾將更加突出。

由于尚未從高端化、差異化上解決同質化問題，現代煤化工產業被產品雷同、產能過剩、無序競爭等問題所困擾。煤制油項目同業競爭激烈，導致產品價格持續走低，加劇了生存壓力。煤制烯烴項目產品以中低端為主，雙烯產品集中在一些通用料或中低端專用料品牌上，高端專用料牌號基本空白。煤制乙二醇項目的產品結構單一，已建成的項目通常以乙二醇為主打產品，下游用于聚酯消費的占比高達95%。

煤耗大、固廢難處理、碳排放問題突出，現代煤化工面臨的環境治理難題亟待解決。我國實行更嚴格的水資源管理、節能減排、環境監管政策，對各省區市提出相應控制指標，對水資源“三條紅線”進行全面管控，對能源消費將實行總量和強度雙控。部分地區出臺了大氣聯防聯控區域治理方案，嚴格限制新增化工產能。同時，要求現有現代煤化工企業的污染物排放總量必須連年大幅下降，企業無法擴大規模。

顛覆性技術創新拓展發展空間

在近日召開的中國能源“金三角”“十四五”區域協同發展論壇上，中國石油和化學工業聯合會聯同能源“金三角”地區17家化工園區發布了綠色協同發展倡議，通過探索構建能源“金三角”協同發展新機制，共同破解同質化無序競爭等難題，適應環境及減排約束趨緊等要求，推進區域產業互動、互融、互補、互聯，促進現代煤化工由“小而全”向“專而精”轉變。

業內專家指出，為應對即將到來的碳達峰和碳中和，現代煤化工行業必須提前謀劃，努力走出一條高碳產業低碳排放、二氧化碳循環利用的新路子。通過顛覆性技術創新，突破源頭減排和節能提效的瓶頸，以科技創新推動下游化工產品向精細化、高附加值方向發展，降低二氧化碳排放并開拓二氧化碳資源化利用新路徑，進而爭取持續發展空間。

一是開創煤制烯烴、芳烴終端產品高端化、差異化的新突破。開發合成氣直接催化合成烯烴、芳烴、支鏈烷烴以及醇類含氧化合物技術;開發新牌號聚烯烴樹脂;開發高端C3/C4下游衍生化學品。

二是開創煤直接生產化學品技術的新突破。未來應開發能直接和充分利用煤炭中的環狀有機化合物的技術，如煤炭直接制芳烴技術、從煤中直接提取高附加值醫藥中間體和精細化學品技術等。

三是開創二氧化碳資源化利用的新突破。要利用生產過程中排放二氧化碳純度較高的特點，積極開展捕集、封存和資源化利用。特別是在小分子化合物、高分子材料、與環氧化物的共聚反應等方面有所突破，盡快找到資源化利用的技術路徑。

四是開創煤炭分質利用技術的新突破。要探索以清潔高效熱解為龍頭分質轉化為高級能源和高附加值化工產品的新技術，如煤炭清潔高效催化熱解技術、煤焦油提取高附加值精細化產品及制特種高級油品和芳烴技術等。

五是開創現代煤化工綠色節能節水新工藝技術的新突破。現代煤化工是水和能源消耗大戶，要加快綠色轉型，降低單位產品的能耗、水耗，強化廢水、結晶鹽的處置，進一步提高清潔生產水平。