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克服了一系列重大技术难题,形成了较为完整的产业体系,综合科技实力世界领先......基于丰富的煤炭资源,中国现代煤化工产业不断发展壮大,技术创新水平居世界前列,为能源安全提供了重要支撑。面对碳峰和碳中和“双碳”目标,现代煤化工面临着能源利用率低、碳排放规模大等问题。专家认为,应切实把煤炭清洁高效开发利用作为能源转化的立脚点和首要任务,加强现代煤化工颠覆性技术的研发,使现代煤化工行业处于“清洁低碳、在“安全高效”能源体系框架内发展,为低碳动力煤化工产业链“双碳”目标。
现代煤化工不负使命
我国资源禀赋的特点是油气资源不足,煤炭资源相对丰富。煤炭占一次能源消费的56.8%。适度发展现代煤化工是实现能源替代发展、保障国家能源安全的重要措施。
总体而言,中国现代煤化工工业取得了长足发展,形成了较为完整的产业体系,综合科技实力保持在国际领先水平。“十三五”末期,现代煤化工产业已形成与传统石化产业互补、协调发展的格局。”工业和信息化部原材料工业司副司长于伟说。
数据显示,截至“十三五”末,全国煤制油、煤制天然气、煤制烯烃产能分别达到823万吨、51亿立方米和1672万吨。与“十二五”末相比,这些主要煤化工产品的产能实现了大幅增长。
我国现代煤化工项目主要分布在14个大型煤炭基地和9个大型煤电基地,培育了宁东能源化工基地、鄂尔多斯能源化工基地、榆林能源化工基地等多个煤炭深加工产业集群。现代煤化工项目大多包括煤炭开采、现代煤化工等上下游相关产业,部分还与石化、电力等行业实现多联产,减少污染排放。
中国石油和化学工业协会会长李寿生表示,中国克服了一系列重大技术难题,开发了一大批关键技术,建成了一批现代煤化工示范工程。“十三五”以来,随着108万吨煤直接液化、400万吨煤间接液化、大唐科奇煤制天然气等项目的稳定运行,第三代甲醇制烯烃技术等创新成果屡获报道。我国现代煤化工工业无论在创新能力、产品结构、产能规模上,还是从工艺技术管理和装备制造等方面都走在世界前列。
但与此同时,煤化工行业的发展还存在差距,特别是面对“3060”碳峰和碳中性的要求,现代煤化工行业的发展仍任重道远。
“差”期间,石化化工行业产品需求增长可能放缓,特别是大宗化工产品产能将达到上限,能源资源和生态环境的强约束下,国家对碳的要求处于峰值,碳中性,难,人们对安全生产的期待,这些都对行业的发展提出了更高的要求。
绿色低碳转型迫在眉睫
“煤炭在中国能源安全中仍发挥着重要作用。根据中国的基本国情和发展阶段,在保障能源供应安全、实现能源供应多元化发展、提高能源安全水平、科学研究系统解决二氧化碳排放超标问题的同时,推进低碳转型。”中国工程院院士谢克昌说。
煤炭的清洁高效利用是我国经济发展的历史使命,也是化工行业可持续发展的重大责任。由于自身的特点,我国现代煤化工行业在新形势下仍面临着许多尖锐的挑战。
李寿生表示,在实现“双碳”目标后,现代煤化工行业面临更大的减排压力。据估算,煤间接液化制油、煤直接液化制油、煤制烯烃和煤制乙二醇每吨二氧化碳排放量分别约为6.5吨、5.8吨、11.1吨和5.6吨。未来,二氧化碳的处置成本将直接增加企业的经营成本,部分产品将失去竞争力。
现代煤化工产业集中在地区,是水资源紧缺的地区,随着煤化工产业规模的不断扩大,水资源瓶颈日益突出。黄河中上游的山西、陕西、内蒙古和宁夏四省的煤炭资源占全国的67%,但水资源却只占全国的3.85%。陕西、内蒙古和宁夏的现代煤化工项目都以黄河为水源。由于黄河来水的减少和工程用水量的不断增加,未来水资源供需矛盾将更加突出。
由于同质化问题尚未从高端、差异化解决,现代煤化工行业存在产品同质化、产能过剩、竞争无序等问题。煤制油项目之间的激烈竞争导致产品价格持续下跌,加剧了生存压力。煤制烯烃项目产品主要是低端产品,二烯产品主要集中在一些普通材料或低端特种材料品牌,高端特种材料品牌基本为空白。煤制乙二醇项目产品结构单一,乙二醇通常是已建成项目的主要产品。下游聚酯消费占比高达95%。
煤炭消耗量大、固体废弃物难处理、碳排放问题突出,现代煤化工行业面临的环境治理问题亟待解决。中国将实施更严格的水资源管理、节能减排和环境监管政策,对各省、自治区、直辖市制定相应的控制目标,全面控制水资源“三条红线”。对能耗量和能耗强度进行双重控制。部分地区实施了大气联防联控区域规划,严重限制了化工新产能的增长。同时,现有现代煤化工企业排放的污染物总量必须逐年大幅度减少,使企业无法扩大规模。
颠覆性技术创新拓展发展空间
在最近举行的中国能源“金三角”协调发展“差别化”专区论坛上,中国石油化工联合会联合能源“金三角”专区17号发布了绿色化工园区协调发展倡议,通过探索建筑能源“金三角”协调发展新机制,共同破解同质竞争难题,适应环境约束和减排约束等要求,促进区域产业互动、相互融合、互补互联,推动现代煤化工产业由“小而精”向“专而精”转变。
业内专家指出,为了应对即将到来的碳峰和碳中性,现代煤化工行业必须提前规划,努力走出一条低碳排放和二氧化碳回收的高碳行业新道路。通过颠覆性技术创新,突破源头减排、节能增效的瓶颈,以科技创新推动下游化工产品向精细化、高附加值方向发展,减少二氧化碳排放,探索二氧化碳资源利用新途径,争取可持续发展空间。
一是打造煤改烯烃、芳烃高端差异化终端产品新突破。开发合成气直接催化氧合成烯烃、芳烃、支链烷烃和醇的技术;新型聚烯烃树脂的研制;开发高端C3/C4下游衍生化学品。
二是在煤炭直接生产化工产品方面取得新突破。今后应发展直接利用煤中环有机化合物的技术,如直接从煤中生产芳香烃、直接从煤中提取高附加值的医药中间体和精细化学品等。
三是在二氧化碳资源利用上取得新突破。利用生产过程中排放的高纯度二氧化碳,积极开展捕获、储存和资源利用。特别是在小分子化合物、高分子材料、与环氧化物的共聚反应等方面有所突破,尽快找到资源利用的技术途径。
四是在煤炭分类利用技术上取得新突破。探索清洁高效热解转化为先进能源和高附加值化工产品的新技术,如煤的清洁高效催化热解、煤焦油高附加值精炼产品的提取、特种高级油和芳烃的生产等。
五是创造现代煤化工绿色节能节水技术新突破。现代煤化工是一个巨大的水和能源消耗行业。加快绿色转型,降低单位产品能耗和水耗,加强废水和结晶盐处理,进一步提高清洁生产水平。
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