曹伯楠：在雙碳背景下煤基新材料產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)與發(fā)展

編者按：2021年7月8日，以“碳中和與未來(lái)能源”為主題的“第三屆未來(lái)能源大會(huì )”在北京召開(kāi)，本次大會(huì )由中國能源研究會(huì )與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會(huì )上，國家能源集團中國神華煤制油化工有限公司規劃發(fā)展部副主任曹伯楠發(fā)表了“在雙碳背景下煤基新材料產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)與發(fā)展”的主旨演講。

以下內容根據大會(huì )演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

曹伯楠：大家下午好！

首先道歉，本來(lái)應該是溫亮博士來(lái)做報告，他正好在外面出差，沒(méi)法趕回來(lái)，所以我代他做今天的匯報。前面兩位老師把“雙碳”背景下，面向頂層設計的，包括戰略路徑，都介紹很詳細了，我自己這塊也感受頗深，學(xué)到很多東西。我主要是結合煤化工產(chǎn)業(yè)化，怎么去做煤基新材料，談?wù)勎覀冏约旱囊恍┫敕ā?/p>

首先介紹一下國家能源集團，2017年11月，當時(shí)經(jīng)過(guò)國務(wù)院批準，中國國電和原神華集團合并成立的，我們現在有八個(gè)產(chǎn)業(yè)板塊，還有四個(gè)全球第一，全球第一煤炭生產(chǎn)企業(yè)，全球第一火力發(fā)電企業(yè)，全球最大的風(fēng)力發(fā)電企業(yè)，全球最大的煤制油煤化工企業(yè)，這里還落了一個(gè)全球第一，我們是全球最大的氫氣生產(chǎn)企業(yè)，當然，我們生產(chǎn)的氫氣主要都用于下游加工了，也就是灰氫，將來(lái)灰氫怎么利用也是下一步可以探討的問(wèn)題，今天就不展開(kāi)這塊了。

關(guān)于“雙碳”背景已經(jīng)介紹得很清楚了，作為化工產(chǎn)業(yè)一員，先談一下化工。我們認為，從過(guò)去發(fā)展中，一直是國民經(jīng)濟生產(chǎn)的支柱，基本上都占到GDP的10%以上，我們也認為，未來(lái)的發(fā)展化工是不可缺的，它對于工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì )生活中工業(yè)基礎原料支撐性有一定的必要性，之前我們化工行業(yè)發(fā)展一直在GDP增速以上的，從“十三五”、“十四五”之后，它的發(fā)展更多是一種回歸本真，從它的增速來(lái)講，可能會(huì )與GDP發(fā)展增速持平，或者低于GDP發(fā)展。

剛才涂老師也說(shuō)了，我們現在感受很深，剛才陜西的項目大家也關(guān)注了，上千億投資，陜煤的，7月4號工程部下的命令，當時(shí)榆林當地停的不止這一家，還有40萬(wàn)噸乙二醇也停了，包括其他一些小項目，當地所有項目都停了，停的原因官方給出說(shuō)法是現在能評還沒(méi)拿到批復，但具體原因很復雜?？梢钥闯霈F在各地政府在“雙碳”背景下，對于高耗能、高排放企業(yè)的控制是非常嚴的，包括我們現在自己在做“十四五”規劃中，到底往哪個(gè)方向發(fā)展面臨很大壓力，基本上都要先解決能耗指標，還要考慮碳排放問(wèn)題。我們自己個(gè)人理解，從“十四五”過(guò)程中，對于化工行業(yè)來(lái)講，更多是技術(shù)革新和低碳經(jīng)濟所推動(dòng)下大的轉變，需要尋找新的發(fā)展路徑，面向高質(zhì)量發(fā)展，重點(diǎn)還是要做一些清潔化、高附加值和多元化的一些產(chǎn)品。

我們公司提出一體兩翼發(fā)展格局。一塊是煤基新型燃料，一塊是煤基新型材料，我今天主要講煤基新型材料，降解塑料，現在我們更關(guān)注塑料污染問(wèn)題，從工業(yè)化生產(chǎn)到現在差不多半個(gè)多世紀時(shí)間，但它所帶來(lái)地污染問(wèn)題應該是全社會(huì )所關(guān)注的焦點(diǎn)，基本上現在常用的比如聚乙烯、聚丙烯、PVC降解周期都在幾百年時(shí)間，所以我們半個(gè)多世紀以來(lái)生產(chǎn)的東西可能要到幾百年之后才會(huì )消化。全球據不完全統計，有63億噸塑料垃圾，每年還要再新增產(chǎn)1億多噸的塑料垃圾。還有海洋塑料污染，現在塑料垃圾在海上可以形成垃圾島，包括分解過(guò)程中形成的塑料微粒，這在我們的生活飲用水中也發(fā)現了，塑料本身對健康不會(huì )有太大危害，但塑料微?？梢宰鳛椴≡w載體，把更多病菌帶入人體內。所以治理海洋污染，不光是從人體上，包括健康衛生，也是值得關(guān)注的問(wèn)題。

另外身邊可以看到的，包裝和快遞外賣(mài)，這是生活中常用的。這塊市場(chǎng)發(fā)展速度是非常驚人的，基本上都是乘倍數增長(cháng)，現在市場(chǎng)規?？爝f大概200萬(wàn)噸，外賣(mài)包裝接近200萬(wàn)噸，這個(gè)數字我們預計到“十四五”末，這兩個(gè)行業(yè)加在一起應該可以達到1000萬(wàn)噸的水平，這是快速增長(cháng)的市場(chǎng)。而且這個(gè)市場(chǎng)增長(cháng)帶來(lái)什么問(wèn)題？它對于一次性垃圾的增長(cháng)是一個(gè)重要的推手，相當于加劇了我們現在塑料污染的問(wèn)題。習總書(shū)記在2019年中央生產(chǎn)會(huì )上對塑料污染治理提出三個(gè)方向，可回收，可循環(huán)，可降解，我們今天講降解塑料。

現在常見(jiàn)降解塑料是第三代，生物降解塑料，在微生物環(huán)境下，我們使用之后可以最終分解成水和二氧化碳，現在市場(chǎng)常見(jiàn)是PLA、PBS、PBAT，現在如果我們去一些超市買(mǎi)的塑料袋，你可以看看底下的標識，基本上不超過(guò)這三種產(chǎn)品，基本占到我們國內市場(chǎng)的90%，我們現在關(guān)注的是一種新產(chǎn)品，PGA，從煤基做過(guò)來(lái)的，后面會(huì )詳細介紹一下。

為什么從煤做降解塑料這個(gè)路徑呢？有兩方面優(yōu)勢：一個(gè)是工藝路徑上，降解塑料更多是含氧化合物，傳統聚乙烯、聚丙烯是純碳的，所以一定要含氧的東西。煤化工最主要的途徑是用煤先變成合成氣，一氧化碳和氫氣，這個(gè)氫氣就是灰氫，一氧化碳在生產(chǎn)降解塑料時(shí)最終把氧氣氧原子帶進(jìn)去了。原來(lái)做煤制烯烴時(shí)，把一氧化碳生成，最后做烯烴時(shí)再把氧排出去，做降解塑料時(shí)把氧留在產(chǎn)品中，我們通過(guò)煤化工在工藝上生產(chǎn)一系列含氧化合物，這是工藝上的優(yōu)勢。第二個(gè)是成本上，我們做了成本分析預測，跟國外氫烴為原料的產(chǎn)品對比，現在是接近他們的生產(chǎn)成本，作為煤化工來(lái)講，但作為含氧化合物，包括乙二醇、甲醇，它在成本上是有比較大的優(yōu)勢，所以具備工業(yè)化的前提。

我們關(guān)注PGA這個(gè)產(chǎn)品，這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)存在很久了，現在國內用的手術(shù)縫合線(xiàn)用的就是PGA，為什么沒(méi)法推廣？都是實(shí)驗室生產(chǎn)的，成本很高，大概1噸是500萬(wàn)元，現在工業(yè)生產(chǎn)只有日本的屋宇（音）公司，他在美國有一家企業(yè)，年產(chǎn)4000噸，他的工藝路線(xiàn)用到了氫氰酸，這個(gè)東西毒性是比較大的，特務(wù)間諜最后放的藥丸就是跟這個(gè)東西組成的。這個(gè)過(guò)程中一個(gè)是毒性，環(huán)保排放，還有工業(yè)放大上有一定難度，它的原料還是基于精細化工原料去生產(chǎn)的。我們現在推進(jìn)的是以煤為主的，煤通過(guò)草酸亞鐵（音）做煤制乙二醇路徑上，我們利用中間產(chǎn)物生產(chǎn)乙醇酸，再做聚乙醇酸，就是PGA降解塑料。

這個(gè)是我們現在混合所有制科技型企業(yè)，上海浦景化工公司，它前后開(kāi)發(fā)了將近十年，從實(shí)驗室到小試中試，現在在包頭我們工廠(chǎng)旁邊建了一條1500噸的中試線(xiàn)，這個(gè)技術(shù)2020年通過(guò)石化聯(lián)合會(huì )的驗收，應該是技術(shù)達到了先進(jìn)水平。同時(shí)他的產(chǎn)品作為降解塑料原料也取得相應認證，現在土壤堆肥，家庭堆肥，包括它還有一個(gè)特性，可以做到海水降解，現在超市見(jiàn)到的那些都不能實(shí)現海水降解，但PGA可以實(shí)現海水降解，未來(lái)有希望解決現在面臨的海洋污染問(wèn)題。

國家2030重大項目先導項目，高性能可降解材料的工業(yè)生產(chǎn)與改性應用研究，我們利用PGA做了產(chǎn)品研發(fā)，這是我們做成的一些產(chǎn)品照片，看上去很幼稚，為什么把這些圖片放進(jìn)來(lái)？PGA原來(lái)成本很高，500萬(wàn)噸，如果做醫用的?，F在吳宇的產(chǎn)品價(jià)格售價(jià)大概是1噸10萬(wàn)元到100萬(wàn)元不等，看你做得是什么東西，因為從來(lái)沒(méi)有人拿PGA去做這些日常所見(jiàn)的塑料刀叉勺，成本太高了。但現在我們有一個(gè)工業(yè)示范項目，可以把成本做到低于現在市場(chǎng)上所有降解材料，同時(shí)我們的目標是在五年之后成本向通用塑料聚乙烯、聚丙烯現在常見(jiàn)的塑料看齊，可能沒(méi)法達到和它一樣，但爭取控制在它的成本1.5倍之內，這是非常大的突破?，F在我們的降解塑料在市場(chǎng)上售價(jià)大概都在3萬(wàn)左右上下，2.5萬(wàn)-3.5萬(wàn)之間，而我們通用塑料價(jià)格大概是在7000-8000，我們希望把這個(gè)價(jià)格控制在一字頭，爭取接近1萬(wàn)元的水平。

我們在工業(yè)技術(shù)中試裝置產(chǎn)品研發(fā)基礎上，準備建500萬(wàn)噸示范項目，在榆林。建設過(guò)程中有一塊技術(shù)壁壘，中間過(guò)程中它要生成一個(gè)聚合前體，聚乳酸有一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，國內還沒(méi)打通，它叫丙交酯，我們叫乙交酯，跟它結構類(lèi)似，但比它結構簡(jiǎn)單一點(diǎn)。丙交酯現在技術(shù)基本上都掌握在國外手中，它的工業(yè)化生產(chǎn)中對于丙交酯的純度怎么提純，這是非常難的技術(shù)。我們現在丙交酯上已經(jīng)打通這個(gè)流程，這在我們工業(yè)示范上是一個(gè)核心的攻關(guān)點(diǎn)。這個(gè)項目本來(lái)作為基建項目，但后來(lái)集團決定列為今年十大重點(diǎn)科研項目，去年年底拿到批復，今年已經(jīng)開(kāi)始建設，計劃今年年底投產(chǎn)，所以明年應該能看到我們這個(gè)產(chǎn)品。

PGA的特性除了降解以外，它本身是高強度，高阻隔，高耐熱，我們生活中一般需要幾種塑料摻混，比如現在超市見(jiàn)到的塑料袋，更多是30%的聚乳酸，增加挺度，70%PBAT是增加柔韌性的，既有韌性又可以支撐，如果純用柔性材料，有的塑料袋放那就像彈簧一樣塌在那了，它是全部用的柔性材料，不太實(shí)用，所以各種塑料都需要共混，我們的PGA也需要共混。我們的目標不光是生產(chǎn)這個(gè)單一一種材料，通過(guò)我們生產(chǎn)煤基含氧化合物工藝上的優(yōu)勢，可能還要生產(chǎn)其他產(chǎn)品。這是我們在規劃的產(chǎn)品，我們在鄂爾多斯有一套10萬(wàn)噸的CCS項目，CCUS還沒(méi)做上。我們可以生產(chǎn)丁二醇、丁二酸，我們計劃在陜北地區或者內蒙古，打造降解塑料的生產(chǎn)基地，通過(guò)集約化一體化發(fā)展模式。

為什么我們在“雙碳”背景下做降解塑料？剛才有一點(diǎn)我沒(méi)有提，現在生產(chǎn)降解塑料的工藝二氧化碳排放是我們傳統聚乙烯、聚丙烯的1/3，我們在5萬(wàn)噸項目上測過(guò)，把氧滲進(jìn)去了，不需要那么多排放。能耗是現有的1/2，這個(gè)從煤化工來(lái)講，從“雙碳”來(lái)講，一個(gè)很大的指向是指向煤炭煤化工，煤炭發(fā)電也好，煤化工也好，你只要用了煤了，把煤轉化了，不可避免要排放大量二氧化碳、耗很多能量，在這種情況下，我們怎么引導煤化工轉型，在煤基材料上這是一個(gè)可突破的方向。剛才說(shuō)的是工藝二氧化碳，工藝工程消耗可能還需要消耗一部分能量，這部分能量我們還在優(yōu)化，因為原來(lái)沒(méi)做過(guò)工業(yè)化，我們在工業(yè)化過(guò)程中會(huì )繼續優(yōu)化，我們有信心整體控制在傳統的烯烴產(chǎn)品之下。這樣的話(huà)總體來(lái)講，我們能夠通過(guò)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)升級轉型，同時(shí)我們把二氧化碳排放降下來(lái)。

另外，我們現在推進(jìn)的途徑是我們要尋求跟新能源耦合，現在都是講風(fēng)電、光伏也好，包括配套的儲能，還有電解水制氫，產(chǎn)生的氫氣，也就是綠氫，可以用于替代現代煤化工的灰氫，降低我們在煤轉化上煤頭上的投資。電解水制氫出來(lái)的另外一個(gè)是氧氣，解決我們空分上的投資。如果我們能和它合理架接上的話(huà)，對于前端煤化工前端煤轉化整體投資有一個(gè)有效控制，綠電可以作為我們吸納的一個(gè)重要的電力來(lái)源。當然，這里面存在一個(gè)問(wèn)題，因為化工項目對電穩定性需求比較高，我們選用什么樣的儲能技術(shù)去保證它的供電穩定性，這可能是我們現在在做耦合式發(fā)展中需要探求的一個(gè)問(wèn)題，這是我們現在需要關(guān)注的兩個(gè)方向，一個(gè)是從煤基材料，一個(gè)是從新能源耦合發(fā)展。

塑造新優(yōu)勢，培育新產(chǎn)業(yè)，高專(zhuān)新興產(chǎn)業(yè)增長(cháng)引擎，希望“雙碳”背景下，利用好“十四五”窗口期，實(shí)現產(chǎn)業(yè)轉型，保證我們煤化工的發(fā)展態(tài)勢。

匯報完畢，不當之處多多批評指正，謝謝。