以內(nèi)循環(huán)碳中和為基礎(chǔ)的新型煤化工發(fā)展分析

＊潘偉亮

（中化商務(wù)有限公司 北京 100045）

1.引言

(1)論文的研究背景及研究意義

我國的能源結(jié)構(gòu)以“富煤、貧油低氣”為特征。整個石化產(chǎn)業(yè)鏈中的石油、天然氣和部分化工產(chǎn)品都需要大量進口。如何改變對進口石油和天然氣的強勢依賴是我國不可回避的問題。

在我國已探明的能源儲量中，石油和天然氣儲量的占比率很低，世界總儲量中，石油僅占1.0%-1.4%，天然氣僅占2.0%-2.3%。

截止目前，煤炭消耗量將占58%，天然氣消耗量將占10%。我國原油表觀消費量與進口量逐年遞增；如圖1，2020年石油進口占比達71%-73%，天然氣消費量與進口量更是攀升，天然氣進口占比達41%-43%；解決過度依賴石油和天然氣進口的問題對于我國低碳轉(zhuǎn)型非常重要。

圖1 我國能源進口依賴度

對我們國家來說，向低碳未來的過渡意味著我們將揚長補短，煤炭是最容易轉(zhuǎn)型的也是必須轉(zhuǎn)變的，煤被化學(xué)加工成氣液固體燃料和化學(xué)產(chǎn)品，煤化工將是未來以及長期必然的選擇。

但是，受減碳承諾、碳中和以及環(huán)境影響和監(jiān)管壓力，煤化工企業(yè)在發(fā)展過程中保障經(jīng)濟去碳化，穩(wěn)定氣候仍被視為未衰退的風(fēng)險。

(2)煤化工發(fā)展現(xiàn)狀

①我國煤化工發(fā)展

目前，傳統(tǒng)的煤化工行業(yè)面臨產(chǎn)能過剩、能源消耗大、利用率低、污染嚴重等非生產(chǎn)過程浪費及環(huán)保等問題，我國明確提出積極利用清潔煤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)代煤炭。

如圖2，現(xiàn)代煤化工碳加工和轉(zhuǎn)化工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展促進大規(guī)模煤氣化、液化、低溫合成、多級轉(zhuǎn)化流化床氣化和促進催化的氣化技術(shù)。同時，碳中和、能源與化工消費需求不僅促進了煤炭能源化工一體化技術(shù)、高新技術(shù)及優(yōu)化繼承、高附加值和高投入的清潔高效創(chuàng)新；也推進了煤化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和可控的煤化工供應(yīng)鏈、信息鏈和價值鏈搭建。

圖2 煤化工分類

②基于碳中和目標，現(xiàn)代煤化工開拓煤炭新途徑

2021年及后期，除新能源技術(shù)外，現(xiàn)代煤化工仍將承擔(dān)并履行更多的碳中和義務(wù)。過去5年，我國煤炭消費量下降了約12%，但總消費量仍占主導(dǎo)地位。目前，現(xiàn)代煤炭化學(xué)工業(yè)正在將煤炭生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)變?yōu)橄∮械那鍧嵱秃突瘜W(xué)品，顯著提高了煤轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)品價值。這不僅是促進供給側(cè)改革的重要途徑，而且是實現(xiàn)石化原料多樣化和確保我國能源安全的重要途徑。

2.現(xiàn)代煤化工迎來發(fā)展新機遇

在“內(nèi)循環(huán)”和“供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革”的發(fā)展戰(zhàn)略下，安全智能、綠色、成熟的煤化工行業(yè)正在積極創(chuàng)新能源消費結(jié)構(gòu)的綠色數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以滿足未來對能源供應(yīng)需求增長和零碳的要求。

(1)煤化工發(fā)展更成熟+更清潔+更安全

①煤化工發(fā)展更成熟

煤化工創(chuàng)新發(fā)展不僅僅是對能源行業(yè)的一個轉(zhuǎn)變，也將對其他領(lǐng)域的發(fā)展造成影響。首先，實施總量控制的方法推動煤化工項目下的設(shè)計產(chǎn)能、總產(chǎn)量、產(chǎn)能利用率；其次，采取價格引導(dǎo)的途徑促進產(chǎn)業(yè)鏈進一步降低能耗，向高質(zhì)量、零排放的方向邁進。

目前，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)業(yè)鏈得到整合和協(xié)同。工藝流程縮短、水耗低、副產(chǎn)物豐富、分離精制工藝降級提優(yōu)；當(dāng)然，成熟工藝技術(shù)只是其一方面。

②煤化工發(fā)展更清潔

在大氣排放要求上現(xiàn)代煤化工指標優(yōu)于火電。隨著處理水平在不斷提高，煤氣化工藝方面含硫率為零，NOx、粉塵煙基本實現(xiàn)零排放，良好的工藝使得CO2易于捕封；廢水重復(fù)利用、準零排放等優(yōu)+環(huán)保指標均已在大型企業(yè)示范項目驗證。

③煤化工發(fā)展更安全

按照園區(qū)化、一體化、設(shè)備大型化、生產(chǎn)清潔高端化要求，工業(yè)運行過程中的軟硬安全涉及各個環(huán)節(jié)，包括工業(yè)工藝系統(tǒng)、設(shè)備等安全內(nèi)容。其中，工藝是基礎(chǔ)、清潔是核心、安全是保證。識別并抵御安全威脅，減輕各種安全風(fēng)險，并建立一個連續(xù)、安全和可靠的環(huán)境。

煤化工設(shè)備安全隨著3D技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展更有彈性、成本更低并且消減了無用聚合物產(chǎn)品的產(chǎn)生，使得設(shè)備整體成型避免傳統(tǒng)工藝焊接所遺留的安全隱患；流程系統(tǒng)安全地部署主被動安全性，監(jiān)視和預(yù)警以及緊急響應(yīng)措施。該機制的部署增強了動態(tài)安全功能。

(2)多壓力下煤化工具備較高發(fā)展?jié)摿?/h3>

隨著理論和技術(shù)的突破，資源量將持續(xù)增加，通過科技創(chuàng)新和新技術(shù)的應(yīng)用加速發(fā)展現(xiàn)代煤化工，降低現(xiàn)代煤化工相對于石化的成本劣勢，并且深度發(fā)展的可能性很高。

對周期性行業(yè)，“一體化”“規(guī)?；薄岸嘣笔瞧髽I(yè)實現(xiàn)長期增長，對抗周期的必要路徑。單套設(shè)備能力更高，能耗、物耗、人工及折舊成本更具優(yōu)勢，規(guī)模效應(yīng)更強；且下游產(chǎn)品多元化程度更高，基于內(nèi)循環(huán)發(fā)展，近期國內(nèi)一些大型化纖企業(yè)有意與煤企合作，意在富煤產(chǎn)地投資建設(shè)煤基化纖原料項目，助推煤化工產(chǎn)業(yè)鏈延伸，綜合優(yōu)勢更為明顯。

近年來，在國家具體的政策扶持下，堅持“拓大縮小、增優(yōu)棄劣”，繼續(xù)優(yōu)化分質(zhì)分級利用、生產(chǎn)和開發(fā)布局能力結(jié)構(gòu)，并鼓勵企業(yè)高質(zhì)量的增量供應(yīng)，利于民營企業(yè)的業(yè)務(wù)拓展促進供需動態(tài)平衡助力經(jīng)濟大循環(huán)。

3.展望

根據(jù)“十四五”現(xiàn)代煤化工發(fā)展指導(dǎo)意見，如圖3，預(yù)計2025年末建成煤制氣產(chǎn)能150億立方米，增長35%左右、煤制油1200萬噸，增長77%左右、煤制烯烴1500萬噸，增長91%左右、煤制乙二醇8百萬噸，增長60%左右、長焰煤熱解分質(zhì)分級清潔利用3千萬噸，產(chǎn)能規(guī)模擴張將打開行業(yè)成長空間。

圖3 2025年煤化工行業(yè)預(yù)測

同時，在討論全球能源趨勢時，氫能已成為最熱門的發(fā)展趨勢之一。目前其使用受到限制，但是由于其經(jīng)濟效率和低氫排放量，它具有巨大的潛力。煤氣化是用于大規(guī)模制氫的成熟的低排放技術(shù)。例如氫氣是由煤/焦炭或瀝青質(zhì)（類似于焦炭）生產(chǎn)的。大規(guī)模的氫氣生產(chǎn)和轉(zhuǎn)化將為減少全球溫室氣體排放做出重要貢獻，替代目前難以減少氫氣排放的大多數(shù)化石能源。