劉中民：煤化工應與石油化工聯(lián)動

煤化工應與石油化工聯(lián)動

——訪中國工程院院士、中科院大連化物所所長劉中民

在央視《大國科學家》系列報道中，中國工程院院士、中科院大連化物所所長劉中民作為把煤變成烯烴的“魔術師”，介紹了這一戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的技術突破和經(jīng)濟效益。連日來，多家企業(yè)公布了煤制烯烴項目進展。新疆能化80萬噸煤制烯烴項目、內(nèi)蒙古寶豐100萬噸煤制烯烴項目等均在積極推進，這表明地方、企業(yè)在重視煤炭清潔高效利用的同時，對煤化工節(jié)能降碳也有著相應布局。

近日，劉中民在接受中能傳媒記者采訪時介紹了近十年來煤化工技術的突破和商業(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，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，您認為在煤炭清潔高效利用方面，值得關注的技術突破有哪些?

劉中民：近年來，我國在煤炭清潔高效利用技術方面取得了顯著進步，持續(xù)推動煤炭由燃料向燃料與原料耦合轉(zhuǎn)變，部分技術已經(jīng)走在世界前列，煤化工進入快速發(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。煤電正在逐步推進深度靈活調(diào)峰技術的開發(fā)與實施，以平抑可再生能源的間歇性、波動性問題，提升電力系統(tǒng)對可再生能源的接納能力。近年來，部分煤電企業(yè)不斷下探負荷深度調(diào)峰空間，如國家能源投資集團有限責任公司開發(fā)的超低背壓微出力切缸技術和高低旁聯(lián)合供熱技術實現(xiàn)煤電機組20%負荷深度調(diào)峰及靈活性供熱改造調(diào)試。

二是煤化工技術和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。第三代甲醇制烯烴技術正在開展百萬噸級工業(yè)示范裝置建設，可實現(xiàn)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。煤制乙醇技術累計許可產(chǎn)能達到285萬噸/年，世界首套50萬噸/年項目計劃年內(nèi)投產(chǎn)，將在替代糧食乙醇及鋼廠煤氣制乙醇方面發(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、芳烴等新技術取得突破性進展。煤化工行業(yè)整體規(guī)模保持增長，產(chǎn)能利用率逐漸提高，多數(shù)裝置具備“安穩(wěn)長滿優(yōu)”運行能力，原料煤耗、綜合能耗、水耗持續(xù)下降，能效持續(xù)提升。

三是重點高耗能行業(yè)節(jié)能降耗效果明顯，正在探索低碳化轉(zhuǎn)型升級?；ぁ撹F、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、高排放問題。從“十三五”開始，我國在工業(yè)過程節(jié)能提效方面加大科技創(chuàng)新力度，取得顯著成效。以水泥行業(yè)為例，與2015年相比，2020年規(guī)模以上水泥企業(yè)噸水泥熟料綜合能耗下降3.6%。開發(fā)的水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒技術，可使回轉(zhuǎn)窯節(jié)煤率達到8%。鋼鐵行業(yè)作為典型高耗能行業(yè)，深入推進節(jié)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：為什么說相比煤炭燃燒供能，利用相同數(shù)量的煤炭轉(zhuǎn)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煤炭將在我國經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮長期作用。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)承擔著彌補石油資源不足、保障能源安全的任務，特別在當前復雜的國際形勢下，煤制油氣及大宗化學品對保障國家能源安全及產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈安全具有戰(zhàn)略意義。同時，發(fā)展現(xiàn)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，推進化工行業(yè)整體結構優(yōu)化。相比燃煤發(fā)電，現(xiàn)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(xiàn)代煤化工技術與可再生能源有效耦合，不僅可以充分發(fā)揮現(xiàn)代煤化工行業(yè)氫氣利用規(guī)?；攸c和技術積累優(yōu)勢，還以氫為紐帶，通過非化石能源制綠氫，進而與現(xiàn)代煤化工及二氧化碳耦合等創(chuàng)新技術結合，大幅降低現(xiàn)代煤化工的碳排放，達到低碳發(fā)展目標的同時，促進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(guī)模推廣應用時期

中能傳媒：相關技術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(tǒng)能源企業(yè)參與進來?

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

煤制油方面，已經(jīng)實現(xiàn)百萬噸級工業(yè)化應用。全球單套最大規(guī)模、神華寧煤400萬噸/年煤制油項目于2016年建成投產(chǎn)，并于2017年滿負荷運行，于2018年實現(xiàn)贏利。目前，3套百萬噸級商業(yè)示范項目實現(xiàn)了滿(超)負荷穩(wěn)定運行，已形成650萬噸/年的產(chǎn)能。其中新一代間接液化成套技術全面提升了核心技術的先進性，系統(tǒng)能效由現(xiàn)有百萬噸商業(yè)化裝置的43%~44%提高至49%。

煤制烯烴方面，戰(zhàn)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現(xiàn)煤制烯烴工業(yè)化。甲醇制烯烴技術(DMTO)目前已許可31套工業(yè)裝置，烯烴產(chǎn)能2025萬噸/年，已投產(chǎn)運行16套裝置，烯烴產(chǎn)能超過903萬噸/年;2019年新一代甲醇制烯烴(DMTO)催化劑實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，2020年完成第三代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅲ)技術開發(fā)，一次性許可5套工業(yè)裝置，烯烴產(chǎn)能500萬噸/年。

煤制乙醇技術開啟大規(guī)模工業(yè)化應用時代。2017年1月，全球首套10萬噸/年乙醇工業(yè)示范裝置生產(chǎn)出合格乙醇。2022年6月，50萬噸/年煤基乙醇項目在陜西榆林基本建成，進入中交試車階段。目前，乙醇技術已簽訂實施許可合同9套，累計產(chǎn)能達285萬噸/年。煤基乙醇戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模。

推動能源系統(tǒng)資源優(yōu)勢合并

中能傳媒：煤制烯烴作為戰(zhàn)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(xiàn)代煤化工行業(yè)面臨更激烈的市場競爭。“十三五”時期國際油價持續(xù)低位運行，帶動化工產(chǎn)品價格走低，煤化工作為資源密集、技術密集、資金密集為特征的基礎產(chǎn)業(yè)，行業(yè)贏利情況普遍受到影響。鑒于煤化工的戰(zhàn)略意義，適當?shù)恼咧С质潜匾摹?/p>

首先，“十四五”時期國際油價受各方面因素影響具有較大不穩(wěn)定性，且國際上一批低成本原料轉(zhuǎn)化項目將陸續(xù)投產(chǎn)，同時國內(nèi)一批現(xiàn)代煤化工項目投產(chǎn)運行，煤化工產(chǎn)品市場競爭會更加激烈，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，配套條件落實難度大。現(xiàn)代煤化工項目大多位于西部地區(qū)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，或者有償獲取的代價高，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，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。也可進一步與鹽化工、無機化工產(chǎn)業(yè)形成聯(lián)動，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(guī)范煤化工的發(fā)展，加快標準制定速度，調(diào)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(diào)發(fā)展的新模式，以能源的基礎作用帶動工業(yè)結構的全面升級。另一方面發(fā)揮國家體制優(yōu)勢，超越領域及行業(yè)限制，將現(xiàn)代煤化工放在能源系統(tǒng)的大格局下統(tǒng)籌考慮，打破各能源種類和行業(yè)相互獨立分割的局面，推動各能源系統(tǒng)間資源優(yōu)勢合并，解決現(xiàn)代煤化工低碳清潔發(fā)展問題的同時，促進形成清潔低碳、安全高效的能源體系。