劉中民：煤化工應與石油化工聯(lián)動(dòng)

煤化工應與石油化工聯(lián)動(dòng)

——訪(fǎng)中國工程院院士、中科院大連化物所所長(cháng)劉中民

在央視《大國科學(xué)家》系列報道中，中國工程院院士、中科院大連化物所所長(cháng)劉中民作為把煤變成烯烴的“魔術(shù)師”，介紹了這一戰略新興產(chǎn)業(yè)的技術(shù)突破和經(jīng)濟效益。連日來(lái)，多家企業(yè)公布了煤制烯烴項目進(jìn)展。新疆能化80萬(wàn)噸煤制烯烴項目、內蒙古寶豐100萬(wàn)噸煤制烯烴項目等均在積極推進(jìn)，這表明地方、企業(yè)在重視煤炭清潔高效利用的同時(shí)，對煤化工節能降碳也有著(zhù)相應布局。

近日，劉中民在接受中能傳媒記者采訪(fǎng)時(shí)介紹了近十年來(lái)煤化工技術(shù)的突破和商業(yè)化成功案例。他認為，從能源安全保底方面考慮，煤化工要與石油化工聯(lián)動(dòng)，以彌補石油化工因優(yōu)質(zhì)石腦油原料不足造成的烯烴和芳烴短缺，促進(jìn)精細化工產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

我國煤炭清潔利用居世界前列

中能傳媒：這十年來(lái)，您認為在煤炭清潔高效利用方面，值得關(guān)注的技術(shù)突破有哪些?

劉中民：近年來(lái)，我國在煤炭清潔高效利用技術(shù)方面取得了顯著(zhù)進(jìn)步，持續推動(dòng)煤炭由燃料向燃料與原料耦合轉變，部分技術(shù)已經(jīng)走在世界前列，煤化工進(jìn)入快速發(fā)展期，高耗能工業(yè)能耗指標明顯降低。

一是燃煤發(fā)電機組供電煤耗逐步降低。煤電正在逐步推進(jìn)深度靈活調峰技術(shù)的開(kāi)發(fā)與實(shí)施，以平抑可再生能源的間歇性、波動(dòng)性問(wèn)題，提升電力系統對可再生能源的接納能力。近年來(lái)，部分煤電企業(yè)不斷下探負荷深度調峰空間，如國家能源投資集團有限責任公司開(kāi)發(fā)的超低背壓微出力切缸技術(shù)和高低旁聯(lián)合供熱技術(shù)實(shí)現煤電機組20%負荷深度調峰及靈活性供熱改造調試。

二是煤化工技術(shù)和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。第三代甲醇制烯烴技術(shù)正在開(kāi)展百萬(wàn)噸級工業(yè)示范裝置建設，可實(shí)現噸烯烴甲醇單耗2.6~2.7噸，比目前行業(yè)指標降低10%以上。煤制乙醇技術(shù)累計許可產(chǎn)能達到285萬(wàn)噸/年，世界首套50萬(wàn)噸/年項目計劃年內投產(chǎn)，將在替代糧食乙醇及鋼廠(chǎng)煤氣制乙醇方面發(fā)揮作用。以乙酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯為平臺的含氧化合物產(chǎn)業(yè)鏈有望快速形成，合成氣直接制烯烴、芳烴等新技術(shù)取得突破性進(jìn)展。煤化工行業(yè)整體規模保持增長(cháng)，產(chǎn)能利用率逐漸提高，多數裝置具備“安穩長(cháng)滿(mǎn)優(yōu)”運行能力，原料煤耗、綜合能耗、水耗持續下降，能效持續提升。

三是重點(diǎn)高耗能行業(yè)節能降耗效果明顯，正在探索低碳化轉型升級?；?、鋼鐵、有色、水泥等用煤行業(yè)作為重要的支柱性產(chǎn)業(yè)，普遍存在高能耗、高排放問(wèn)題。從“十三五”開(kāi)始，我國在工業(yè)過(guò)程節能提效方面加大科技創(chuàng )新力度，取得顯著(zhù)成效。以水泥行業(yè)為例，與2015年相比，2020年規模以上水泥企業(yè)噸水泥熟料綜合能耗下降3.6%。開(kāi)發(fā)的水泥回轉窯富氧燃燒技術(shù)，可使回轉窯節煤率達到8%。鋼鐵行業(yè)作為典型高耗能行業(yè)，深入推進(jìn)節能減排，截至2021年底，1.4億噸鋼鐵產(chǎn)能完成全流程超低排放改造。采用氫基熔融還原冶煉技術(shù)成功生產(chǎn)出高純鑄造生鐵水。

發(fā)揮煤炭的“原料屬性”

中能傳媒：為什么說(shuō)相比煤炭燃燒供能，利用相同數量的煤炭轉化成其他產(chǎn)品更劃算?

劉中民：煤炭是我國能源產(chǎn)業(yè)的主導資源，也是基礎工業(yè)的主要燃料和原料。“富煤、貧油、少氣”的能源資源稟賦決定著(zhù)煤炭將在我國經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮長(cháng)期作用。我國煤炭主要用于燃煤發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)及化工原料。以2020年煤炭消耗為例，燃煤發(fā)電占52%、鋼鐵占17%、化工占8%。

我國的煤化工行業(yè)承擔著(zhù)彌補石油資源不足、保障能源安全的任務(wù)，特別在當前復雜的國際形勢下，煤制油氣及大宗化學(xué)品對保障國家能源安全及產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈安全具有戰略意義。同時(shí)，發(fā)展現代煤化工也可以有效彌補石油化工原料(主要是石腦油)不足及其結構性缺陷，推進(jìn)化工行業(yè)整體結構優(yōu)化。相比燃煤發(fā)電，現代煤化工發(fā)揮了煤炭的原料屬性，二氧化碳排放大幅降低。

另一方面，現代煤化工技術(shù)與可再生能源有效耦合，不僅可以充分發(fā)揮現代煤化工行業(yè)氫氣利用規?；攸c(diǎn)和技術(shù)積累優(yōu)勢，還以氫為紐帶，通過(guò)非化石能源制綠氫，進(jìn)而與現代煤化工及二氧化碳耦合等創(chuàng )新技術(shù)結合，大幅降低現代煤化工的碳排放，達到低碳發(fā)展目標的同時(shí)，促進(jìn)煤炭作為原料向高端化、多元化、低碳化發(fā)展。

煤化工處于大規模推廣應用時(shí)期

中能傳媒：相關(guān)技術(shù)成果是否有成功的商業(yè)案例?目前效益如何?怎樣吸引更多的傳統能源企業(yè)參與進(jìn)來(lái)?

劉中民：近年來(lái)，我國在煤化工領(lǐng)域已經(jīng)形成了一批核心技術(shù)，正處于完成工業(yè)示范并大規模推廣應用的有利時(shí)期。

煤制油方面，已經(jīng)實(shí)現百萬(wàn)噸級工業(yè)化應用。全球單套最大規模、神華寧煤400萬(wàn)噸/年煤制油項目于2016年建成投產(chǎn)，并于2017年滿(mǎn)負荷運行，于2018年實(shí)現贏(yíng)利。目前，3套百萬(wàn)噸級商業(yè)示范項目實(shí)現了滿(mǎn)(超)負荷穩定運行，已形成650萬(wàn)噸/年的產(chǎn)能。其中新一代間接液化成套技術(shù)全面提升了核心技術(shù)的先進(jìn)性，系統能效由現有百萬(wàn)噸商業(yè)化裝置的43%~44%提高至49%。

煤制烯烴方面，戰略性新興產(chǎn)業(yè)正在快速形成。2010年，神華包頭項目在世界上首次實(shí)現煤制烯烴工業(yè)化。甲醇制烯烴技術(shù)(DMTO)目前已許可31套工業(yè)裝置，烯烴產(chǎn)能2025萬(wàn)噸/年，已投產(chǎn)運行16套裝置，烯烴產(chǎn)能超過(guò)903萬(wàn)噸/年;2019年新一代甲醇制烯烴(DMTO)催化劑實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)，2020年完成第三代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術(shù)開(kāi)發(fā)，一次性許可5套工業(yè)裝置，烯烴產(chǎn)能500萬(wàn)噸/年。

煤制乙醇技術(shù)開(kāi)啟大規模工業(yè)化應用時(shí)代。2017年1月，全球首套10萬(wàn)噸/年乙醇工業(yè)示范裝置生產(chǎn)出合格乙醇。2022年6月，50萬(wàn)噸/年煤基乙醇項目在陜西榆林基本建成，進(jìn)入中交試車(chē)階段。目前，乙醇技術(shù)已簽訂實(shí)施許可合同9套，累計產(chǎn)能達285萬(wàn)噸/年。煤基乙醇戰略性新興產(chǎn)業(yè)初具規模。

推動(dòng)能源系統資源優(yōu)勢合并

中能傳媒：煤制烯烴作為戰略性新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展面臨哪些困難，需要哪些政策支持?

劉中民：現代煤化工行業(yè)面臨更激烈的市場(chǎng)競爭。“十三五”時(shí)期國際油價(jià)持續低位運行，帶動(dòng)化工產(chǎn)品價(jià)格走低，煤化工作為資源密集、技術(shù)密集、資金密集為特征的基礎產(chǎn)業(yè)，行業(yè)贏(yíng)利情況普遍受到影響。鑒于煤化工的戰略意義，適當的政策支持是必要的。

首先，“十四五”時(shí)期國際油價(jià)受各方面因素影響具有較大不穩定性，且國際上一批低成本原料轉化項目將陸續投產(chǎn)，同時(shí)國內一批現代煤化工項目投產(chǎn)運行，煤化工產(chǎn)品市場(chǎng)競爭會(huì )更加激烈，部分落后產(chǎn)能將被快速淘汰。其次，資源環(huán)境安全約束加強，配套條件落實(shí)難度大?，F代煤化工項目大多位于西部地區煤炭資源地，受資源環(huán)境安全約束加強的影響，部分項目的用地指標、用水指標、用能指標以及環(huán)境容量指標等不能如期落實(shí)，或者有償獲取的代價(jià)高，項目落地難度加大，影響了項目經(jīng)濟性預期和業(yè)主投資積極性。

從能源安全保底方面考慮，煤化工要與石油化工聯(lián)動(dòng)，彌補石油化工因石腦油原料不足造成的烯烴和芳烴短缺，促進(jìn)精細化工產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。煤炭也要發(fā)揮適合做含氧化合物的優(yōu)勢，與石油化工形成互補。也可進(jìn)一步與鹽化工、無(wú)機化工產(chǎn)業(yè)形成聯(lián)動(dòng)，如取代乙炔生產(chǎn)聚乙烯、聚氯乙烯等產(chǎn)品。

建議一方面從政策層面規范煤化工的發(fā)展，加快標準制定速度，調整煤化工標準結構，探索化石能源與新能源、清潔能源等多種能源互補融合與協(xié)調發(fā)展的新模式，以能源的基礎作用帶動(dòng)工業(yè)結構的全面升級。另一方面發(fā)揮國家體制優(yōu)勢，超越領(lǐng)域及行業(yè)限制，將現代煤化工放在能源系統的大格局下統籌考慮，打破各能源種類(lèi)和行業(yè)相互獨立分割的局面，推動(dòng)各能源系統間資源優(yōu)勢合并，解決現代煤化工低碳清潔發(fā)展問(wèn)題的同時(shí)，促進(jìn)形成清潔低碳、安全高效的能源體系。