浅析现代煤化工产业发展路径

浅析现代煤化工产业发展路径

牛生亮

山钢股份莱芜分公司焦化厂 山东 济南 271104

摘要：在全球生态环境急需保护,技术竞争日益激烈,化工市场竞争逐渐加剧,不可再生资源相对紧张,可再生资源技术进步明显的大环境下,结合目前煤化工发展现状,从政策体系、行业标准、创新、绿色发展、多元化、高端化和低碳化等多个方面,对我国现代煤化工产业生态发展路径进行探讨和分析。煤化工产业在我国能源战略发展规划占据着重要地位,应得到足够的重视,推动煤化工产业走高端、绿色、多元、融合的可持续发展之路。

关键词：煤化工；产业；现状

引言

中国是世界上最大的能源生产和消费国。在社会经济长期快速发展过程中，我国形成了以煤炭为主体，电力为中心，石油、天然气、新能源和可再生能源全面发展的能源生产供应体系。随着我国碳达峰碳中和战略决策的实施以及能源结构转型的不断加快，对煤炭清洁高效利用也提出更高要求。２０２１年９月１３日，习近平总书记在榆林考察时强调，煤炭作为我国主体能源，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。相比传统煤炭利用方式，现代煤化工具有转化效率更高、产品附加值更高、污染物排放更少等优势，是煤炭清洁高效利用的主要方向之一，“十二五”以来，我国现代煤化工产业技术装备不断升级，规模迅速扩大，但同时也面临着产业定位不明、战略认识不够、煤基化学品科技创新力不足、生态环保与碳排放压力日益增大等问题和挑战。新形势下探究现代煤化工产业创新、绿色、低碳的高质量发展对助推我国能源转型、实现“双碳”目标具有重要意义。

1现代煤化工产业发展现状

1.1安全环保水平不断提高

“十三五”以来,现代煤化工项目均按照最严格的大气污染物排放标准建设开工,部分项目率先执行了超低排放。西部地区项目执行污水“近零排放”,废渣综合利用率逐步提高。神华鄂尔多斯煤制油公司开发了高选择性多元协同强化催化降解新技术及生物与化学耦合分级处理关键技术,解决了煤直接液化产生的高浓污水中溶解性有机毒物的选择性降解难题。中煤鄂尔多斯能源化工有限公司集成高级氧化、降膜式蒸发、超滤、纳滤、蒸发结晶技术处理煤化工浓盐水,废水回用率高达98%,每年可回收利用废水470万t,按照每吨水10元价格计算,可节约500万元左右,实现废水资源化利用。

1.2产品科技创新能力不足，盈利能力差

技术创新仍是制约我国现代煤化工产业高质量发展的瓶颈。总体而言，我国现代煤化工在共性关键技术、前沿引领技术等方面还有待进一步创新和突破，现代煤化工资源利用与能源转化效率还整体偏低，产品缺乏进一步科技创新；同时受油、煤、气、化工产品比价关系的影响，盈利能力仍较差。（１）目前我国现代煤化工部分产品面临产能过剩、同质化竞争严重的问题。如近年来我国“炼化一体化”项目热建，煤制烯烃项目也密集投产，使得乙烯产能迅速增加，烯烃产业的供应格局将发生改变，并有过剩的风险。（２）我国现代煤化工缺乏下游产品高端化核心技术，产业链较短。现有项目的主要产品多为普通的低端或初级产品，而高端化、精细化、差异化、专用化的下游产品开发不足，造成现代煤化工产业的比较优势不明显，总体竞争优势不明显。此外，随着沿海地区炼化基地的陆续投产，也将加剧现代煤化工产品的市场竞争。
2现代煤化工产业发展路径

2.1产业融合,科技创新

我国煤化工单项技术水平领先,但新型煤化工属技术密集型产业,在大型产业化成套技术和重大装备的创新方面仍是制约瓶颈,除此之外,煤质、污水处理、工艺路线、装备集成等各种问题错综复杂。目前在国内有的工艺技术路线尚不非常成熟,比如煤油共炼技术、低阶煤多联产与煤焦油加氢技术。为提升煤化工产业自主发展能力,对于不同的煤质,应该采用多方式、多层次的梯级加工方式,拓展装置操作窗口,从而最大限度提高煤炭利用率。新技术的利用也为煤炭加工创造条件。大规模粉煤热解技术提升褐煤利用,成功示范煤催化气化可将产品成本降低25%,煤加氢气化制天然气可将产品成本降低38%。实现技术突破,可明显提升生产稳定性和经济性,促进产业向规模化、精细化、高端化发展。现代煤化工产业,以变革技术为引领,加强科技布局,跨领域跨行业,推动产业高质量绿色创新发展。跨学科,跨行业,提出新概念,创造新材料,实行新工艺,重点解决合成气高效转化和二氧化碳选择转化等关键问题。通过突破基础研究和过程放大研究,为工业化装置设计提供有力数据。现代煤化工与石化产业链融合发展,优势互补。

2.2过程减排(节能降耗)

碳减排的另一个重要途径是在生产过程中采用各种节能降耗措施提高各生产工段的效率，如:采用更为先进的工艺流程和更加高效的设备;将全厂余能尽可能就近充分利用，尤其应重视厂内余压和低温低位余热的充分利用———余压可通过膨胀机发电的方式利用，低温低位余热可通过制备采暖热水、制冷、OＲC机组发电、螺杆膨胀机发电等方式加以利用，在把厂内余热“吃干榨尽”的同时可把全厂冷凝液温度降低并满足全厂水处理系统的进水温度控制要求，从而降低全厂空冷器或水冷器的能耗。总之，先进节能降耗技术的大范围使用，可以直接有效地降低现代煤化工企业生产过程中厂区内的碳排放。

2.3加强现代煤化工与其他产业融合发展

目前现代煤化工产业的碳排放量已经大幅减少,但从长远发展来看,化石能源在生产利用过程中排放CO2不可避免,仅依靠煤化工自身系统实现煤炭低碳化利用不切实际。因此,应将现代煤化工放在能源系统的大格局中统筹考虑,实现能源系统间的融合发展。随着可再生能源大规模发展,实现煤化工产业与新能源耦合发展,将加快煤化工低碳化战略转型。氢能是新能源与煤炭能源耦合发展的纽带,通过水电、风电、光伏发电等新能源发电技术产生“绿电”,一部分以氢能形式储能以确保电力稳定性,多余部分将以电解水的形式产生氢气和氧气,可为煤化工工艺过程加氢,将原料煤中的C部分或者全部转化到产品中,免去变化过程中由于调整碳氢比例而不得不产生的CO2,氧气可以进一步降低煤化工工艺过程中空分装置的规模,减少燃料煤消耗。实现现代煤化工与石油化工联动,以现代煤化工弥补石油化工的短板。石油化工的短板是石脑油不足,造成烯烃和芳烃不足,直接影响下游精细化工产品的生产加工,而现代煤化工中煤直接液化具有石脑油芳烃含量高、煤间接液化具有石脑油直链烷烃含量高的特点。现代煤化工与石油化工各具优势,应形成相互补充、联动发展的合理结构。

结语

随着碳达峰、碳中和目标的明确和政策层面的推进，现代煤化工产业实施碳减排直至碳中和已迫在眉睫，而通过对“十四五”、“十五五”期间规划的现代煤化工产能及碳排放估算数据可知，现代煤化工产业碳减排压力巨大，但同时碳减排可挖掘的潜力也十分巨大。从工业化程度和可持续性角度出发，比较推荐的碳减排技术包括厂内绿电/绿氢/绿氧替代、节能降耗技术大规模推广、碳捕集封存(CCS)、高浓度CO2制化学品、森林碳汇等，这些技术的有机结合或有效协同，可望走出一条较低成本的、可持续的现代煤化工产业碳减排路径。

参考文献

1. 靳国忠,张晓,朱汉雄,等.应对碳减排挑战现代煤化工多能融合创新发展研究[J].中国煤炭,2021,47(3):15-20.

2. 吴志连,王辉,杨培志,等.钢铁工业尾气制无水乙醇商业进展[J].中国新技术新产品,2019(13):133-134.

3. 刘殿栋，王钰．现代煤化工产业碳减排、碳中和方案探讨［J］．煤炭加工与综合利用，2021(5):67－72．

牛生亮，男，1986年8月，汉族，籍贯:山东省泰安市，山钢股份莱芜分公司焦化厂。主要研究方向：化工安全在化工企业的重要地位。