湖北荊州江陵經濟開發區煤化工產業提升方案研究

陳 陽，陶志達，楊 芊

(中國煤炭加工利用協會，北京 100013)

荊州市江陵縣位于湖北省中部偏南區域，隸屬于長江中游，地勢較為平坦，江陵河湖水系統發達，地下水資源極為豐富，水系水質優良。但湖北省煤炭資源匱乏、自給自足能力有限，每年需要大量調入區外煤炭資源，為緩解由于運輸能力制約而造成的煤炭資源緊缺狀況，在江陵縣境內建設煤炭鐵水聯運儲配基地項目，提高了區域煤炭資源的保障能力，將陜西、內蒙古、山西等地的優質煤炭資源直接運往荊州地區，帶動地方經濟發展的同時，構筑了全新的區域煤炭物流體系。2019年浩吉鐵路的建成開通，保障了鄂湘贛等“兩湖一江”地區的能源供應，提升了華中地區能源應急安全保障水平。

目前我國能源安全保障形勢嚴峻，油氣供需矛盾逐步加大，不斷攀升的油氣對外依存度嚴重影響我國的能源安全。為擺脫當前我國能源所面臨的困境，利用我國豐富的煤炭資源和先進的煤化工深加工技術，適度有序推進我國現代煤化工是一條兼具可行性與效益性的發展思路，對推進我國能源中長期發展戰略具有重要意義。

現代煤化工是指生產煤制氣、煤制油等新型煤基清潔能源和煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制芳烴等煤制化學品的煤炭深加工產業。鑒于產業自身技術革新、清潔燃料替代傳統燃料速度加快以及煤炭供給側結構改革的推進，為現代煤化工的發展帶來了新機遇。但是，由于目前缺乏對煤化工產業的正確認知，使我國現代煤化工的戰略定位尚未清晰明確，對精細化、差異化、專用化下游產品的開發不足，導致產業優勢不明顯[1]。因此，科學制定現代煤化工產業提升方案對于推動荊州市江陵縣煤化工高質量發展具有重要的指導意義。

1 園區產業提升背景概況

1.1 資源條件概況

荊州江陵經濟開發園區位于湖北省荊州市江陵縣馬家寨鄉，規劃面積達11.66 km2，地勢平坦開闊，可用土地已規劃為三類工業用地，適宜建設用地超過98%。江陵河湖水系發達，淡水和地下水資源都極為充沛，境內有四湖總干渠、西干渠、內荊河、五岔河等主要河渠，多年平均地下水資源量為1.45億m3，每年可開發利用的地下水資源達到950～1 000萬m3。園區緊鄰長江，未來煤化工項目用水可直接從長江取水。江陵縣交通區位優勢突出，207國道、318國道和漢宜高速公路交匯于此，浩吉鐵路、漢宜鐵路等運煤專線聯結多個富煤地區，鐵路運輸能力顯著提升。在水運和港口運輸方面，區域通過長江航道串聯鹽卡港、觀音寺港、馬家寨鄉碼頭、郝穴港，形成完整的航運體系。目前，園區初步形成以浩吉鐵路和長江黃金河道為依托，集公路、鐵路、水路、空運、管道于一身的綜合運輸網絡。

隨著北起內蒙古鄂爾多斯烏審旗浩勒報吉站，南達江西省吉安市 “浩吉鐵路”的開通，徹底打開了“北煤南運”新局面，使荊州市充分利用煤炭轉運中心和鐵水聯運優勢，重點圍繞煤炭產業鏈做文章，發揮浩吉鐵路綜合帶動效應成為可能[2]。同時，也符合國家在水資源豐富、環境容量條件優越和煤炭運輸通道關鍵節點，適當布局部分戰略性煤化工項目的政策。甚至為在湖北荊州布局我國第五個現代煤化工示范基地，都帶來了想象空間[3]。

1.2 現代煤化工產業發展概況

經歷了“十二五”、“十三五”階段的示范發展，我國現代煤化工取得長足發展，成為獨一無二的新型行業，為發揮我國西北地區煤炭資源優勢、降低油氣對外依存度、拓展石油化工原料來源、保障國家能源安全開辟了新途徑[4]。依托國家規劃建設的14個大型煤炭基地和9個大型煤電基地，現代煤化工產業整體規模一直保持增長趨勢，以內蒙古鄂爾多斯、陜西榆林、寧夏寧東、新疆準東為代表的4個現代煤化工產業示范區初步行成。截至2019年底，我國煤制天然氣產能為51.05億m3/a，產量為43億m3，煤制油產能為906萬t/a，產量為758萬t/a，煤(甲醇)制烯烴產能為1 362萬t/a，煤制乙二醇產能為438萬t/a，相較于2015年底均得到大幅躍升[5]。

隨著現代煤化工示范項目的逐步推進與建設，煤化工項目的工藝系統日趨完善，設備運行平穩高效，產能利用率穩健上升。現代煤化工示范項目單位產品的能耗、水耗不斷下降，企業能耗管控水平逐漸提升，大多數已完成污水處理系統改造，部分項目污水處理基本實現零排放[6]。

技術創新的深入推進促使我國現代煤化工領域取得不斷的突破，收獲了一批重大的科技成果，積蓄了雄厚的人才技術實力。神華寧煤完成的400 萬t/a煤間接液化示范項目，首創了高溫漿態床費托合成新工藝，承擔完成國家27項重大裝備及材料國產化任務，成功研發出大型煤間接液化系統集成及清潔運行成套技術，為我國煤炭間接液化產業的發展做出了重要貢獻；中國科學院大連物化所自主研發了“第三代甲醇制烯烴技術(DMTO-Ⅲ)”，提高了甲醇轉化率、乙烯/丙烯選擇性，降低了噸烯烴甲醇單耗，推動我國甲醇制烯烴技術步入新階段；陜西煤業化工集團開發了低階粉煤氣固熱載體雙循環快速熱解技術(SM-SP)、煤氣熱載體分層低階煤熱解成套工業化技術(SM-GF)等一系列熱解技術，為低階煤分質清潔高效利用提供了技術保障[7]。

2 園區產業與產品鏈提升方案

在新冠疫情和國際油價大幅波動的雙重打擊下，現代煤化工行業發展受到嚴重影響，多數投產項目處于經營虧損或微利狀態。“十四五”開局之年，能源消費強度和能源消費總量“雙控”，是實現力爭在2030年前碳達峰、爭取在2060年前實現碳中和“雙碳”目標的主要抓手，而嚴格收緊高耗能和高污染“兩高”項目投產是完成“雙控”任務的利劍[8]。在“雙控”、“雙碳”和“兩高”的剛性約束下，煤化工產業發展充滿不確定性。因此，荊州市布局煤化工項目，需綜合考慮江陵縣的資源優勢、產業基礎、環境承載能力等因素，以打造華中地區煤炭深加工綠色創新示范基地為出發點，拓寬現代煤化工產業發展方向并延伸產業鏈，形成以高端產品為特征的能源化工產品集群，促進煤炭清潔高效利用循環經濟產業鏈的建設；同時也應關注碳減排、長江經濟帶生態環境保護、長江流域化工項目布局、生態環境部遏制“兩高”項目盲目發展對園區新建項目的影響。

2.1 產業鏈提升方案

2.1.1 升級完善現代煤化工項目

“十三五”期間，我國現代煤化工行業取得了矚目的成績，“十四五”以及2035年的中長期發展中，應牢牢把握發展機遇，深入總結煤炭直接液化、煤炭間接液化、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇等升級示范項目的經驗教訓，加強產業布局優化、煤化工技術升級、高端化工產品研發等方面的試點示范。本文涉及的荊州煤化工園區產業鏈提升方案，均參照江陵縣經濟開發區化工園區的相關規劃和已簽約的華魯恒升項目進行闡述：

(1)著力推進華魯恒升煤制合成氣綜合利用項目。華魯恒升(荊州)有限公司擬在園區投資建設氣體動力平臺項目、合成氣綜合利用項目，目前已經完成備案，一期項目規劃于2025年前竣工。氣體動力平臺項目擬采用具有自主知識產權的多噴嘴水煤漿氣化技術，建設4臺煤氣化爐及配套裝置(3開1備)，配套建設2套1.02×104m3/h空分裝置、3臺560 t/h高溫高壓煤粉鍋爐和公用工程設施。合成氣綜合利用項目將以合成氣為原料，預計年產尿素100萬t、醋酸100萬t、DMF 15萬t、混甲胺15萬t、食品級CO220萬t、副產硫磺1.36萬t。具體建設項目內容見表1。

表1 合成氣綜合利用項目主產品方案

(2)煤制烯烴項目升級示范方向。“十四五”時期建設180萬t/a煤制甲醇項目，中長期建設60萬t/a甲醇制烯烴項目。開發和示范第三代甲醇制烯烴工藝升級優化技術和裝備(60～100萬t/a)，研發具備高溫穩定性、單活性中心、高共聚力、活性聚合特點的催化劑。該種催化劑適合于高溫溶液聚合、與極性單體共聚和制備窄分布、多峰、嵌段等結構的聚烯烴，兼具降低煤制烯烴水耗和能耗的優勢，提高項目的市場競爭力。加強合成氣“一步法”制烯烴的理論基礎研究，突破煤制烯烴技術瓶頸，推動“一步法”生產烯烴的試驗示范。

(3)煤制乙二醇項目升級示范方向。“十四五”時期建設30萬t/a煤制乙二醇示范項目。研究和示范新一代煤制乙二醇技術(單系列30～60萬t/a)，包括新一代酯化加氫高效催化劑、大型酯化和羰化反應器、乙二醇高效分離提純技術、三廢治理技術等，在降低項目能耗的同時，提高乙二醇的產品質量。利用乙二醇可以作為平臺化合物原料的特點，加強下游產品精細化發展，深耕煤制乙二醇新應用市場，聯產高附加值產品，拓寬市場空間，提升乙二醇項目的經濟效益。

(4)煤制天然氣項目升級示范方向。荊州40億m3煤制天然氣項目是國家“十三五”煤化工項目中期調整時劃定的新建項目，分兩期建設，“十四五”時期建設20億m3/a煤制天然氣項目一期，中長期建設20億m3/a煤制天然氣項目二期。加強煤制天然氣所用的甲烷化工藝技術研究，對具備條件的國產甲烷化工技術開展10億m3/a及以上規模的工業化示范。加強相關催化材料研發技術攻關，降低催化劑生產成本。進一步推動污水處理和廢水不外排技術的集成示范，推動關鍵技術及設備國產化，將我國煤制天然氣技術提升至國際水平。

(4)煤間接液化項目升級示范方向。荊州400萬t/a煤間接液化項目是國家油氣戰略布局中的重要組成部分，對于解決石油對外依存度的問題具有重要意義，應加強相關技術研發升級，提高技術清潔生產能力，提升產品質量，并延伸下游產品發展路徑。主要包括單系列100萬t/a以上費托合成高端化工產品技術、大型高溫費托合成技術、高低溫費托合成技術組合、高效費托合成催化劑等技術，使產品由單一化向油化并重或以化學品為主的方向轉變。加快無硫、低烯烴、低芳烴超清潔油品調和組分生產，實現合成油高質化發展。

2.1.2 延伸煤制烯烴下游新材料

(1)適度發展高端聚烯烴產品。近年來，隨著國內對聚烯烴裝置的大量投產，聚烯烴初級產品產能過剩的趨勢加劇，高端聚烯烴產品產能嚴重不足，對外依存度頗高。據不完全統計，截至2019年底我國高端聚烯烴產品的消費量已經達到《石油和化學工業“十三五”發展指南》中的規模，但是自給率僅為40%左右[9]。因此，聚烯烴產品高端化將成為必然發展趨勢。園區的高端聚烯烴產品仍有較大的發展空間。園區應合理制定高端聚烯烴產業發展策略，加快園區技術研發，從模仿國外技術向自主創新轉變，設計可以適應不同用戶的多種應用場景，不斷開辟高端聚烯烴的應用領域，做好大宗產品與高端化聚烯烴產品的銜接，提升聚烯烴產業的整體競爭力和發展水平。

(2)延伸甲醇、乙烯/丙烯下游產品鏈。甲醇、乙烯/丙烯都是重要的化工原料，在煤化工產業中占據重要地位，隨著甲醇制烯烴、乙烯/丙烯制下游產品技術的逐漸成熟，精細煤化工產業愈發朝氣蓬勃。因此，園區應在綜合考慮技術、市場等因素前提下，致力于甲醇、乙烯/丙烯下游產品鏈的延伸，生產高價值、差異化的煤化工產品，為精細化工產品的合成提供充足的原料。具體建設項目內容見表2。

表2 甲醇、乙烯/丙烯下游產業鏈主產品方案

2.2 副產品及配套產品提升方案

煤制烯烴項目的副產品主要是混合C4組分及少量C5+組分，C4烴類的主要成分是1-丁烯和2-丁烯，其中2-丁烯含量約是1-丁烯的3倍，但1-丁烯深加工對C4的利用價值更高。C4各組分差異較小，必須經過選擇性加氫后進行精餾，才可以使1-丁烯與2-丁烯有效分離，目前該項技術已經成熟。園區規劃利用1-丁烯生產1-聚丁烯塑料3萬t/a，這是最有市場前景的1-丁烯深加工路徑。主要原因在于1-聚丁烯是一種具備較好抗蠕變性、耐環境應力開裂和抗沖擊性能的熱塑性樹脂，市場競爭力較強。2-丁烯直接利用的效率較低，若將其開發成附加值較高的精細化工產品，如采用國產C4異構化技術將2-丁烯加工生產成為1-丁烯，1-丁烯再進一步生產化工產品，將會為園區帶來巨大的經濟效益，同時也可以實現資源的綜合利用。

2.3 多聯產與循環經濟產業提升方案

2.3.1 煤基多聯產示范

煤基多聯產技術是指以煤為原料，涵蓋煤氣化、化工合成、供熱發電、廢棄物資源化利用等領域的煤炭綜合利用系統，其核心技術是利用煤氣化產生甲醇、乙二醇、合成油等清潔燃料或其他高附加價值的化學產品，并開展電力、熱力聯產[10-11]。目前，我國應用最廣泛的煤基多聯產技術主要有低階煤分質利用多聯產和煤氣化多聯產。低階煤分質利用多聯產是國家鼓勵發展的產業方向之一，園區可以超前布局低階煤油氣化電多聯產項目，提前做好相關政策、技術方面的調研工作，把握時機啟動實施項目，為園區建設成為華中地區現代煤化工試點示范基地補充動力。

2.3.2 低階煤油氣化電多聯產示范

《煤炭深加工產業示范“十三五”規劃》中強調，低階煤分級分質利用對我國煤炭清潔高效利用意義重大，但是相關技術發展較為遲緩，為此，提出了低階煤油氣化電多聯產技術。該項技術是指以熱解為先導，將其產生的半焦進行氣化轉化生成合成氣，經進一步加工合成化工產品。技術充分利用了低階煤的特質，實現了高質高用、低質低用分級分質利用的目的[12，13]。園區充沛的長焰煤資源為其發展低階煤油氣化電聯產提供了優越條件，建議對大型熱解裝置(年處理煤量百萬噸級)、焦油加氫及深加工技術、以半焦為原料的煤粉爐和循環流化床鍋爐、半焦氣化技術4個方面進行研發示范，對提高園區低階煤綜合利用效率具有重要價值。

2.3.3 循環經濟發展規劃

園區發展循環經濟，應堅決遵循減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、資源化(Recycle)“3R”原則，統籌規劃循環經濟發展模式，力爭構建資源節約型、環境友好型煤炭產業園，實現園區的可持續發展和煤炭的清潔高效利用。在廢氣治理方面，園區應做好SO2脫除和CO2捕集與封存工作，目前應用最廣泛的CO2利用方式是二氧化碳驅油，建議對毗鄰的江漢油田應用此項技術。在廢水治理方面，建議園區選擇廢水處理難度小、工藝運行平穩的煤炭轉化技術。采用先進的預處理技術處理有機廢水，按照蒸發結晶路線設計高含鹽廢水處理方案，實現園區煤化工項目的“零排放”。在固體廢氣物處置方面，要實現固廢的資源化利用，如結晶鹽屬于危險廢物范疇，建議先對其進行分步結晶，分離出氯化鈉、硫酸鈉等產品出售，剩余物質送往危廢處理中心處置。

3 煤化工產品市場分析與預測

3.1 聚烯烴

“十四五”時期我國聚烯烴供應市場仍將處于快速發展階段，消費需求增速將回歸到中低速水平。截至2020年底，我國年聚乙烯產能、產量、表觀消費量分別達到2 270萬t、2 032萬t、3 860萬t，同比增長分別為20.1%、13.3%、12.5%；年進口量1 853萬t，出口量 25萬t，凈進口量同比增長11.6%。年聚丙烯產能、產量、表觀消費量分別達到3 220萬t、2 650萬t、3 263萬t，同比增長分別為15.0%、14.2%、16.5%；進口量656萬t，出口量43萬t，凈進口量同比增長27.3%。預計在“十四五”時期聚烯烴的產能釋放將達到高峰期，到2025年，國內聚乙烯產能將超過3 700萬t/a，聚丙烯產能將超過4 700萬t/a，年均增速分別超過10%和8%[14]。遠高于同期消費增速，供過于求的壓力將逐步顯現。

3.2 天然氣

“十四五”時期我國天然氣供需將仍將保持增長趨勢，但增速趨于平緩，用氣結構將得到進一步優化。截至2020年，我國天然氣產量、消費量分別達到1 888.5億m3、3 285億m3，同比增長分別為9.8%、7.2%。預計“十四五”期間我國天然氣新增需求約為1 060億m3[15]。我國天然氣需求主要源自工業燃料、城鎮燃氣、燃氣發電三方面，“十四五”時期預計工業燃料、城鎮燃氣、燃氣發電天然氣新增需求分別為360億m3、280億m3、420億m3左右。預計到“十四五”末期，工業燃料、城鎮燃氣、燃氣發電天然氣需求量分別為1 450億m3、1 500億m3、1 000億m3左右，占比分別為33%、34%、23%[15]。

3.3 乙二醇

“十四五”時期我國乙二醇供需仍將保持增長態勢。截至2020年，我國乙二醇產能、產量、表觀消費量分別為1 615萬t/a、970萬t、2 019萬t，同比增長分別為50%、19%、11.6%。但是受國內產能急劇擴張和進口量居高不下的影響，乙二醇市場過剩風險加大，其自給率會逐年升高，進口量有望降低。根據中國煤炭加工利用協會不完全統計，2019—2021年三年間，我國新增乙二醇產能分別為400萬t/a、562萬t/a和535萬t/a，年均增幅達46.7%，乙二醇供大于求的壓力急劇增加。

3.4 化工新材料

“十四五”時期我國化工新材料的產業規模和年均增長速度將保持增長趨勢，引領化工行業更高質量發展。截至2019年，我國幾種主要化工新材料的總產量接近1 900萬t，表觀消費量接近3 000萬t，自給率約為61%，相比于2018年提高了1個百分點。在消費方面，高端聚烯烴占比最高，約占化工新材料總消費量的40%；高性能樹脂、工程塑料、聚氨酯(按關鍵原料計)的產量分別為487萬t、331萬t、330萬t；表觀消費量分別為1 200萬t、554萬t、291萬t，自給率分別為41%、60%、114%。目前我國化工新材料產品的產值約0.8萬億元，市場規模約1.3 萬億元，預計到2025年，國內化工新材料的整體市場規模將達到2.2 萬億元以上[16]。

4 園區產業提升方案的實施

4.1 扎實做好前期準備工作

結合江陵縣工業基礎薄弱的現狀，建議對產業園現代煤化工項目所需要的環境容量、用能、用地等指標實行差別化政策，由省級環境主管部門統一控制，按照國家總量分解指標在區域內部調劑解決，協調落實好各項指標。

4.2 創新融資與招商模式

創新融資方式，建立健全多元化投資機制。一是將信貸融資與非信貸融資相結合；二是將間接融資與直接融資相結合；三是加強新興融資工具的應用。充分借助行業協會活動平臺提升招商引資效率，推進項目的落地啟動。

4.3 推進信息化技術的應用

隨著信息化技術的高速發展，利用云計算、物聯網、大數據等信息化技術和通訊技術，開啟智慧化工園區的管理新模式，形成集安全、環保、應急、消防、安防、能源、物流、公共服務及應用為一體的智慧管理和決策平臺，將園區精準建設成為國內先進智慧化工園區示范基地。

4.4 加大園區建設宣傳力度

靈活利用新聞發布會、網絡媒體等多種宣傳形式，加強對園區煤化工項目招商引資及相關政策的宣傳解讀，準確把握輿論導向，及時回應企業熱點問題，建立煤炭深加工企業信用檔案，營造和諧良好的園區發展輿論環境。

4.5 建立先進的管理制度

協同發揮荊州市及江陵縣各級領導的監督作用，組建園區建設指揮部，嚴格把控項目從編制、招商引資到實施全過程中的各個環節。加強方案實施管理，細化方案實施主體，實行目標責任管理，有序推動園區煤化工項目的建設和實施。

5 系統評價

5.1 經濟性評價

根據產業鏈提升方案，近期(2021—2025年)，園區將新增投資393.2 億元。中長期(2026—2030年)，園區將新增投資373.5 億元，具體如表3和表4。

表3 近期園區產業鏈升級示范項目總投資估算

表4 中長期園區產業鏈升級示范項目總投資估算

若產業鏈提升項目按期實施，到2025年，園區將銷售收入157.4億元，年利稅總額83.8億元，年利潤總額19.6億元。到2030年，園區將銷售收入415.1 元，年利稅總額141.0億元，年利潤總額39.4億元。具體見表5。

表5 園區項目收益情況預測

5.2 環保效益

江陵縣園區現代煤化工提升方案是在精準結合當地工業發展現狀的前提下進行規劃的。立足于當地煤炭資源、交通區位、環境資源等優勢，采用國內外先進的煤炭深加工轉化技術，打造華中地區乃至全國重要的煤炭清潔高效及精細化工生產基地，不僅能夠加快推進江陵縣產業基礎高級化、產業鏈現代化發展，也夯實了支撐經濟高質量發展的產業基礎。除此之外，該項提升方案可以有效拉動地方經濟增長。現代煤化工項目具有附加值高、關聯帶動相關產業作用強的特點，園區現代煤化工項目的實施，有利于當地煤炭資源的綜合利用，提高地方就業率，實現人民增收。同時為煤炭物流、煤炭精深加工、科學混配煤種、機械制造等相關產業注入活力，帶動發展。

6 結 語

現代煤化工是煤炭清潔高效轉化利用的重要發展方向，在能源“雙控”，“雙碳”目標和“兩高”限制的新形勢下，煤化工產業發展既是挑戰也是機遇。湖北荊州江陵經濟開發區依靠天然的水資源優勢和便利的交通運輸方式，科學謀劃煤化工產業布局，提出合理可行的產業提升方案。方案堅持節約優先、保護優先、自然恢復為主，以改善生態環境質量為核心的綠色發展觀念，準確把握煤化工發展局勢。方案的實施對于江陵縣乃至荊州市的經濟發展將起到強有力的拉動作用，穩步提升江陵縣煤炭工業的發展質量，實現產業創新、協調、綠色、開放、共享的良性發展。