淺析現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑

白立俊，李 意

(1 棗莊職業(yè)學院，山東 棗莊 277000；2 華電國際十里泉發(fā)電廠，山東 棗莊 277000)

在全球性石油短缺，我國煤炭優(yōu)勢明顯的情況下，傳統(tǒng)煤化工技術(shù)經(jīng)歷了引進—消化—吸收—改進—再創(chuàng)新之后，結(jié)合現(xiàn)代生產(chǎn)工藝，煤制天然氣、煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇等示范項目水平持續(xù)提升，并基本實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)代煤化工技術(shù)貫徹實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略，已經(jīng)步入了持續(xù)增長的快車道?，F(xiàn)代煤化工基地項目主要分布在內(nèi)蒙古、陜西、寧夏和新疆等多地，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的園區(qū)化和基地化格局已經(jīng)初步形成，比如內(nèi)蒙古鄂爾多斯煤化工基地、陜西榆橫煤化工基地、寧夏寧東能源化工基地和新疆的準東、伊犁等現(xiàn)代煤化工基地。結(jié)合《2020-2025年中國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》分析，煤化工多聯(lián)產(chǎn)是發(fā)展方向，需要與石油化工等產(chǎn)業(yè)深度融合，煤炭液化將成為新型煤化工產(chǎn)業(yè)的重要方向，我國煤化工行業(yè)面臨著前所未有的發(fā)展機遇。

目前，全球生態(tài)環(huán)境急需保護，技術(shù)競爭日益激烈，化工市場競爭逐漸加劇。在相當長的時間內(nèi)，如煤、石油、天然氣、金屬與非金屬礦產(chǎn)以及泥炭等短時間內(nèi)不可能再生的自然資源相對緊張，可再生資源技術(shù)進步明顯的大環(huán)境下，結(jié)合煤化工本身的特點，比如煤成分比較復(fù)雜，原料提純比較困難，工藝流程多，設(shè)備相對復(fù)雜，運行周期比較長，屬于高能耗，高污染的行業(yè)，煤炭的價值不能得到充分挖掘。由于傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)能過剩且節(jié)能減排急需加強，新型煤化工項目將是重點。結(jié)合目前煤化工發(fā)展現(xiàn)狀，本文對現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展路徑進行探討和分析。

1 政策體系，行業(yè)標準

現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)政策不斷成熟，政府對于現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的認識不斷深化。在強調(diào)環(huán)境保護標準和水資源保障條件的情況下，政府及時出臺在強調(diào)分類別、分規(guī)模和分地區(qū)的產(chǎn)業(yè)政策，從源頭引導(dǎo)煤化工行業(yè)健康有序發(fā)展，在整個行業(yè)依法依規(guī)進行運行，對全過程進行有效監(jiān)管，提高煤化工行業(yè)的競爭力。

為推進結(jié)構(gòu)性改革，化解煤炭過剩產(chǎn)能，推動企業(yè)實現(xiàn)脫困發(fā)展，國家出臺《國務(wù)院關(guān)于煤炭行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》和《關(guān)于在化解過剩產(chǎn)能工作中發(fā)揮先進產(chǎn)能作用促進煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的意見》，推進企業(yè)改革重組和行業(yè)調(diào)整轉(zhuǎn)型。

2017年國家能源局印發(fā)了《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》(國能科技[2017]43號)，該規(guī)劃是首個國家層面的煤炭深加工產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。文中明確指出需要進一步完善生產(chǎn)工藝和環(huán)保技術(shù)并規(guī)范示范項目建設(shè)秩序，在基本原則當中提到要轉(zhuǎn)換動力，助推轉(zhuǎn)型，通過煤炭深加工帶動傳統(tǒng)煤化工技術(shù)改造升級，進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。

2017年，由國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布的《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展布局方案》(發(fā)改產(chǎn)業(yè)[2017]553號)中明確指出升級示范煤制烯烴、煤制油項目，提升資源利用效率和環(huán)境保護水平，為推動現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供清晰思路。可大力推動煤化工產(chǎn)業(yè)與石油、化工和電力等行業(yè)融合發(fā)展，即煤—油—化—電一體化，爭取做到資源利用效率和經(jīng)濟效益最大化，同時實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境最優(yōu)化。以電力行業(yè)為例，發(fā)展煤化電熱一體化，推動整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)，從而實現(xiàn)現(xiàn)代煤化工與電力聯(lián)產(chǎn)和負荷的雙向調(diào)節(jié)，進而提升資源能源利用效率。

2018年在深化煤炭行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革方面，國家出臺相關(guān)政策，比如《關(guān)于做好2018年重點領(lǐng)域化解過剩產(chǎn)能工作的通知》，引導(dǎo)煤炭企業(yè)采用現(xiàn)代信息技術(shù)及先進適用裝備，建設(shè)智能兼高效大型現(xiàn)代化煤礦，拓展新布局，增大科技投入。

2021年國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達峰行動方案》中明確指出，有力有序有效做好碳達峰工作，加快實現(xiàn)生產(chǎn)生活方式綠色變革。在工作原則部分指出穩(wěn)妥有序、安全降碳。針對我國富煤貧油少氣的能源資源現(xiàn)狀，堅持先立后破、穩(wěn)住存量、拓展增量的原則，循序漸進的推動碳達峰行動。

2 產(chǎn)業(yè)融合，科技創(chuàng)新

我國煤化工單項技術(shù)水平領(lǐng)先，但新型煤化工屬技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，在大型產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)和重大裝備的創(chuàng)新方面仍是制約瓶頸，除此之外，煤質(zhì)、污水處理、工藝路線、裝備集成等各種問題錯綜復(fù)雜。目前在國內(nèi)有的工藝技術(shù)路線尚不非常成熟，比如煤油共煉技術(shù)、低階煤多聯(lián)產(chǎn)與煤焦油加氫技術(shù)。為提升煤化工產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展能力，對于不同的煤質(zhì)，應(yīng)該采用多方式、多層次的梯級加工方式，拓展裝置操作窗口，從而最大限度提高煤炭利用率。新技術(shù)的利用也為煤炭加工創(chuàng)造條件。大規(guī)模粉煤熱解技術(shù)提升褐煤利用，成功示范煤催化氣化可將產(chǎn)品成本降低25%，煤加氫氣化制天然氣可將產(chǎn)品成本降低38%[1]。

實現(xiàn)技術(shù)突破，可明顯提升生產(chǎn)穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，促進產(chǎn)業(yè)向規(guī)?；?、精細化、高端化發(fā)展?，F(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)，以變革技術(shù)為引領(lǐng)，加強科技布局，跨領(lǐng)域跨行業(yè)，推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量綠色創(chuàng)新發(fā)展。跨學科，跨行業(yè)，提出新概念，創(chuàng)造新材料，實行新工藝，重點解決合成氣高效轉(zhuǎn)化和二氧化碳選擇轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵問題。通過突破基礎(chǔ)研究和過程放大研究，為工業(yè)化裝置設(shè)計提供有力數(shù)據(jù)[2]?，F(xiàn)代煤化工與石化產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展，優(yōu)勢互補。例如，利用政府引導(dǎo)基金和社會產(chǎn)業(yè)基金等合作資金,山西孝義鵬飛集團500萬噸煤炭焦化改造項目，建成焦化新工藝深加工制甲醇、液化天然氣、發(fā)電等項目，該企業(yè)在目前市場環(huán)境不佳的情況下，能夠滿負荷生產(chǎn)，可進行良性發(fā)展。三聚環(huán)保和山西孝義鵬飛進行深度合作，采用500萬噸焦化裝置，成功實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，建成副產(chǎn)品深加工清潔燃料以及高附加值化學品示范項目[3]?，F(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)于鋼鐵行業(yè)融合發(fā)展，使工業(yè)尾氣變廢為寶。鋼鐵尾氣含有一氧化碳和氫氣，經(jīng)提成凈化后可用于制備高附加值化學品，比如重要的清潔能源乙醇。乙醇市場缺口大，價格穩(wěn)定，為鋼鐵工業(yè)尾氣處理提供一條新路徑[4]。劉中民團隊研發(fā)的以一氧化碳和氫氣為原料制備高效清潔的乙醇技術(shù)，可避開煤制合成氣工段的投資損耗巨大問題，明顯降低煤化工產(chǎn)業(yè)成本，同時解決鋼鐵行業(yè)尾氣處理問題，減少二氧化碳排放?，F(xiàn)代煤化工項目涉及到煤炭氣化、合成和后續(xù)產(chǎn)品的純化，這些過程都離不開水。通過技術(shù)升級解決高水耗問題顯的尤為突出。包信和團隊通過技術(shù)革新，利用金屬氧化物-復(fù)合催化體系，可實現(xiàn)煤基合成氣一步轉(zhuǎn)化制烯烴，明顯降低水耗，引領(lǐng)高效綠色煤化工新平臺[5]。

3 綠色發(fā)展

在全球石化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整的大背景下，習近平總書記明確提出“綠水青山就是金山銀山”、“人不負青山，青山定不負人”的生態(tài)文明思想。綠色發(fā)展已是科技革命和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的主要方向，新環(huán)保法和大氣污染、水污染、土壤污染等專項行動計劃的實施，需要綜合考慮水的承載能力、產(chǎn)品的產(chǎn)量和產(chǎn)業(yè)園區(qū)的環(huán)境容納量，走科學健康創(chuàng)新發(fā)展之路。2019年，陜北礦業(yè)公司與中國工程院院士彭蘇萍團隊合作，重點研究陜北煤礦水資源保護與生態(tài)文明相關(guān)內(nèi)容，比如煤炭開采對地下水環(huán)境影響、采煤地面塌陷規(guī)律和礦井水資源多元化利用等[6]。煤炭資源和水資源呈現(xiàn)逆向分布的趨勢。我國的煤炭主要分布在晉、陜、寧、甘、蒙、新疆地區(qū)。而水資源的分布卻恰恰相反。以水資源為例，水資源是現(xiàn)代煤化工發(fā)展的重要瓶頸，可充分利用地區(qū)溫度差異進行節(jié)約用水，比如北方和西北地區(qū)常年平均氣溫在10 ℃以下，采用空冷代替水冷，節(jié)約冷卻水用量，也可以加強中水回用，在生產(chǎn)過程中副產(chǎn)水應(yīng)該全部回收利用，避免生產(chǎn)過程中冷熱交替的弊端。

煤化工行業(yè)涉及到的廢水水質(zhì)比較復(fù)雜，呈現(xiàn)出高濃度、有毒、高污染和難降解的特點，同時需要破解降低物耗、能耗、水耗和污染物排放的問題。廢水水質(zhì)和煤質(zhì)運行工況緊密相關(guān)。以高鹽廢水為例，高鹽廢水處置成本比較高且處置技術(shù)參差不齊，是煤化工廢水的瓶頸，約占整個廢水處理成本的10%以上，國家含鹽廢水排放相關(guān)環(huán)保標準、法規(guī)基本空白。煤化工行業(yè)排放的廢氣有二氧化硫和氮氧化物和揮發(fā)性有機物等，可以采用由末端治理向綜合治理轉(zhuǎn)變?；以⑽勰?、廢催化劑和廢結(jié)晶鹽是現(xiàn)代煤化工行業(yè)的主要固體廢棄物?；以诿夯ば袠I(yè)固體廢棄物中占的比例最高，可以進行深度加工，用來制備建筑材料。結(jié)合目前的技術(shù)發(fā)展水平，對于污泥處理而言，可以通過厭氧消化將原污泥中碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為低分子物質(zhì)。對于廢催化劑而言，可以進行加氫再生利用或者經(jīng)過高溫焙燒之后作為水泥的部分替代原料。

4 多元化、高端化、低碳化

傳統(tǒng)煤化工涉及到的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)供大于求的狀態(tài)，并且價格普遍偏低。煤炭企業(yè)鏈式多元化，即與煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)進行鏈接，如煤炭機械、煤一電一化工和煤一電一建材等。對于現(xiàn)代煤化工而言，以市場為導(dǎo)向的高端精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)通過引進先進技術(shù)，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)煤化工產(chǎn)業(yè)鏈多元化、高端化、低碳化，同步帶動天然氣化工、石油化工、生物化工以及新能源行業(yè)，實現(xiàn)原料多元化。與此同時，煤化工多元化發(fā)展還需實現(xiàn)產(chǎn)品多元化，朝著油品、化學品和新材料的方向進行開發(fā)研究，是煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。例如陜西省以榆林中日國際合作化工新材料產(chǎn)業(yè)園為龍頭，精細化工與化工新材料作為主要發(fā)展方向，國際合作培育高端煤化工產(chǎn)業(yè)集群，打造汽車、紡織、建筑裝飾等為目標的完整產(chǎn)業(yè)鏈條，符合國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。中國科學院過程工程研究所、河南能源化工集團合作開發(fā)的乙烯-合成氣制備甲基丙烯酸甲酯技術(shù)。該技術(shù)成功打破國外對乙烯合成氣為原料生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的技術(shù)壟斷[7]。通過煤制烯烴可以得到高端牌號塑料和橡膠制品。通過煤制油技術(shù)可以得到高碳伯醇，高熔點蠟、航空煤油和高端潤滑油等。通過原料多元化研發(fā)技術(shù)可以實現(xiàn)西烯烴聯(lián)產(chǎn)對二甲苯，進而生成高附加值化工產(chǎn)品。通過煤化工和化學品的多聯(lián)產(chǎn)方案，為現(xiàn)代煤化工的精細化發(fā)展提供道路。

在產(chǎn)煤省的政府工作報告中，針對各自地域特點，因地制宜出臺一系列行動方案，比如貴州省實施煤電擴能增容提質(zhì)行動，陜西榆林即將創(chuàng)建國家級能源革命創(chuàng)新示范區(qū)，安徽省加快煤電資源整合，黑龍江省推進建設(shè)綠色礦山、智慧礦山，加強對俄開放合作，建設(shè)煤炭等資源型產(chǎn)品的進口落地加工，產(chǎn)業(yè)集群，有序推進碳達峰碳中和，切實提高能源利用效率。

5 結(jié) 語

煤化工產(chǎn)業(yè)關(guān)系到國家的能源戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，政府及時出臺分類別、分規(guī)模和分地區(qū)的產(chǎn)業(yè)政策，從源頭引導(dǎo)煤化工行業(yè)健康有序發(fā)展，為推動現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供清晰思路，在整個行業(yè)依法依規(guī)進行運行，對全過程進行有效監(jiān)管，提高煤化工行業(yè)的競爭力。

緊跟世界前沿技術(shù)發(fā)展步伐，以變革技術(shù)為引領(lǐng)，加強科技布局，實現(xiàn)技術(shù)突破，可明顯提升生產(chǎn)穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，促進產(chǎn)業(yè)向規(guī)模化、精細化、高端化發(fā)展。通過相關(guān)行業(yè)之間的優(yōu)勢互補跨領(lǐng)域跨行業(yè)，推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量綠色創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)融合，科技創(chuàng)新。

綠色發(fā)展已是科技革命和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的主要方向，新環(huán)保法和大氣污染、水污染、土壤污染等專項行動計劃的實施推動現(xiàn)代煤化工走科學健康創(chuàng)新發(fā)展之路。

對于現(xiàn)代煤化工而言，以市場為導(dǎo)向的高端精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)通過引進先進技術(shù)，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資源配置，生成高附加值化工產(chǎn)品?，F(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)將朝著多元化、高端化、低碳化方向有序健康發(fā)展。