我國(guó)煤炭資源較為豐富，煤炭是我國(guó)主體能源和重要工業(yè)原料。長(zhǎng)期以來(lái)，黨和政府十分關(guān)注煤炭資源的清潔高效利用。習(xí)近平總書(shū)記指出，要做好煤炭綠色高效清潔利用這篇大文章；李克強(qiáng)總理指出，要推進(jìn)煤炭綠色開(kāi)發(fā)和清潔化利用，提升綠色發(fā)展能力。因此，如何清潔高效地利用煤炭資源，對(duì)推進(jìn)國(guó)家中長(zhǎng)期能源發(fā)展戰(zhàn)略具有非常重要的意義，而現(xiàn)代煤化工是煤炭清潔高效利用的重要途徑。
現(xiàn)代煤化工發(fā)展方興未艾
現(xiàn)代煤化工主要以潔凈能源和精細(xì)化學(xué)品為目標(biāo)產(chǎn)品，包括煤制油、煤制氣、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烴、煤制乙二醇等等，以及煤化工獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的特有化工產(chǎn)品，如芳烴類產(chǎn)品。傳統(tǒng)煤化工主要指“煤-電石-PVC”、“煤-焦炭”、“煤-合成氨-尿素”三條產(chǎn)業(yè)路線，涉及焦炭、電石、合成氨等領(lǐng)域。
從技術(shù)上看，目前我國(guó)現(xiàn)代煤化工已經(jīng)形成了包括煤制氣、煤制油和煤制化工品的現(xiàn)代煤化工技術(shù)體系。我國(guó)現(xiàn)代煤化工從“九五”起步，目前無(wú)論產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)還是核心裝備自主化研制都取得了重大突破，以煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制氣為主的現(xiàn)代煤化工技術(shù)均打通了工藝流程，先后開(kāi)發(fā)了“多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化”、“航天粉煤加壓氣化”等先進(jìn)技術(shù)，成功研發(fā)出“航天爐”、““神寧爐”、“晉華爐”等先進(jìn)裝置；自主研發(fā)了煤直接液化技術(shù)，成功運(yùn)行了世界首套108萬(wàn)噸煤直接液化示范工程；中溫漿態(tài)床F-T合成煤間接液化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了世界單體規(guī)模最大的400萬(wàn)噸煤間接液化項(xiàng)目運(yùn)行；以低溫漿態(tài)床F-T合成技術(shù)為核心的100萬(wàn)噸煤間接液化示范項(xiàng)目成功投產(chǎn)；甲醇制烯烴兩代工業(yè)化技術(shù)成功應(yīng)用，13套工業(yè)裝置成功投產(chǎn)；甲醇制丁烯聯(lián)產(chǎn)丙烯技術(shù)完成萬(wàn)噸級(jí)裝置工業(yè)性試驗(yàn)。
“十三五”以來(lái)，我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)一批關(guān)鍵技術(shù)裝備打破了國(guó)際壟斷，達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平；相繼攻克了大型先進(jìn)煤氣化、合成氣變換、大型煤制甲醇、煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制乙醇等一大批世界級(jí)技術(shù)難題，并實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)裝備的產(chǎn)業(yè)化，走在了世界煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的最前列。2018年底，煤制油、煤制烯烴、煤制氣、煤制乙二醇產(chǎn)能分別達(dá)到1138萬(wàn)噸/年、1112萬(wàn)噸/年、51億立方米/年、363萬(wàn)噸/年。
隨著國(guó)家能源集團(tuán)鄂爾多斯108萬(wàn)噸/年煤直接液化、國(guó)家能源集團(tuán)寧煤400萬(wàn)噸/年煤間接液化、大唐克旗煤制天然氣等一批新型煤化工項(xiàng)目建成投產(chǎn)，以及一批創(chuàng)新成果捷報(bào)頻傳，現(xiàn)代煤化工發(fā)展步入一個(gè)新階段。截至2019年上半年，我國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)生產(chǎn)總體平穩(wěn)，產(chǎn)能利用率處于合理水平，轉(zhuǎn)化煤炭約5570萬(wàn)噸，為保障能源安全和化工原料多元化作出了突出貢獻(xiàn)。
當(dāng)前，我國(guó)現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目主要布局在國(guó)家規(guī)劃建設(shè)的14個(gè)大型煤炭基地和9個(gè)大型煤電基地，其中新疆、陜西、寧夏、山西、內(nèi)蒙古、河南等省份煤炭深加工發(fā)展速度較快，培育了寧東能源化工基地、鄂爾多斯能源化工基地、榆林能源化工基地等多個(gè)煤炭深加工產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)基地化格局初步形成。全行業(yè)可實(shí)現(xiàn)煤炭年轉(zhuǎn)化能力2.5億噸以上，產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品產(chǎn)量均實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)。
通過(guò)在內(nèi)蒙古和陜西等地調(diào)研筆者了解到，國(guó)家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤直接液化示范項(xiàng)目生產(chǎn)負(fù)荷持續(xù)維持在85%左右，單周期穩(wěn)定運(yùn)行突破420天；國(guó)家能源集團(tuán)寧煤400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目單位產(chǎn)品新鮮水消耗降至6.1立方米/噸，遠(yuǎn)低于南非沙索公司12.8立方米/噸的水平；陜西煤業(yè)化工集團(tuán)蒲城清潔能化公司增加聚烯烴新牌號(hào)9個(gè)，使產(chǎn)品步入高端行列。中國(guó)石油和化學(xué)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)李壽生告訴筆者，今年上半年，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)主要產(chǎn)品的產(chǎn)量全部實(shí)現(xiàn)新的突破，煤制油、煤制氣、煤制烯烴及煤制乙二醇四種產(chǎn)品的實(shí)際產(chǎn)量同比增長(zhǎng)分別達(dá)到14.1%、25.5%、10%及56.4%，現(xiàn)代煤化工發(fā)展呈現(xiàn)出方興未艾之勢(shì)。
現(xiàn)代煤化工能有效保障能源安全
國(guó)際能源署（IEA）報(bào)告指出，提升能源效率是全球經(jīng)濟(jì)有效和安全轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵?；谖覈?guó)“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，煤炭一直以來(lái)都是我國(guó)的主體能源和重要原料。2018年，我國(guó)煤炭產(chǎn)量36.8億噸，進(jìn)口量2.81億噸；我國(guó)原油產(chǎn)量1.89億噸，進(jìn)口量4.62億噸，對(duì)外依存度高達(dá)70%；天然氣產(chǎn)量1610億立方米，進(jìn)口量1254億立方米，進(jìn)口依存度達(dá)45.3%。
當(dāng)前，我國(guó)現(xiàn)代煤化工發(fā)展已經(jīng)取得長(zhǎng)足進(jìn)展，煤替石油、天然氣成效明顯且潛力可觀。中國(guó)石油和化學(xué)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)李壽生告訴筆者，目前我國(guó)現(xiàn)代煤化工有相當(dāng)一部分技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)或領(lǐng)先地位。煤直接液化技術(shù)和粉煤中低溫?zé)峤饧敖褂洼p質(zhì)化技術(shù)為國(guó)際首創(chuàng)，煤制烯烴、煤制芳烴、低溫費(fèi)托合成、煤制乙二醇以及煤油共煉技術(shù)皆處于國(guó)際領(lǐng)先。另外，示范或生產(chǎn)裝置運(yùn)行水平也不斷提高。例如，以寧煤400萬(wàn)噸/年為代表的百萬(wàn)噸級(jí)煤間接液化項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行；陜西未來(lái)能源采用自主開(kāi)發(fā)高溫流化床費(fèi)托合成關(guān)鍵技術(shù)大大豐富和改善了煤制油產(chǎn)品方案，其10萬(wàn)噸級(jí)高溫費(fèi)托合成工業(yè)示范裝置取得成功；數(shù)十套50-60萬(wàn)噸/年用大連化物所研發(fā)技術(shù)的MTO項(xiàng)目在全國(guó)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)行；年產(chǎn)50萬(wàn)噸的煤制乙二醇裝置實(shí)現(xiàn)了滿負(fù)荷穩(wěn)定等等。
與此同時(shí)，一批先進(jìn)煤氣化技術(shù)正向大型化、長(zhǎng)周期邁進(jìn)。延長(zhǎng)石油開(kāi)發(fā)出雙流化床超大型粉煤氣化技術(shù)、粉煤熱解氣化一體化氧氣氣化技術(shù)；中科院上海高等研究院等合作開(kāi)發(fā)的二氧化碳甲烷多重整制合成氣關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)緩解能源危機(jī)和減少二氧化碳排放具有重要意義。
按照國(guó)家確定的現(xiàn)代煤化工有序發(fā)展基調(diào)測(cè)算，在規(guī)模和項(xiàng)目投產(chǎn)率適中的情況下，2020年煤制石油替代效率有望提升至75%，降低石油依存度1.8個(gè)百分點(diǎn)；煤制天然氣替代效率有望提升至67.4%，降低天然氣依存度2.6個(gè)百分點(diǎn)。
現(xiàn)代煤化工可實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用
煤炭是我國(guó)基礎(chǔ)能源和重要工業(yè)原料，長(zhǎng)期以來(lái)黨和國(guó)家高度重視煤炭清潔高效利用。而作為我國(guó)特色化工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代煤化工是煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的必由之路，是清潔能源和石油化工的重要補(bǔ)充，同時(shí)也煤炭清潔高效利用的重要途徑。
中國(guó)工程院原副院長(zhǎng)、院士謝克昌指出，基于我國(guó)當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)與供給關(guān)系，使得發(fā)展現(xiàn)代煤化工勢(shì)在必行。由于煤炭為主的格局長(zhǎng)期來(lái)看不會(huì)改變，我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的主要任務(wù)和主要立足點(diǎn)是推動(dòng)煤炭清潔高效利用。謝克昌認(rèn)為，煤炭雖然是化石能源，但完全可以實(shí)現(xiàn)清潔高效利用，而實(shí)現(xiàn)了清潔高效利用的煤炭就是清潔能源，現(xiàn)代煤化工是煤炭清潔高效利用的有效途徑。
對(duì)于現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的清潔化發(fā)展，謝克昌提出要以環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)先考慮因素，建立綠色化現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)體系，同時(shí)要發(fā)展高效污染物脫除技術(shù)、多污染物協(xié)同控治技術(shù)、廢水零排放技術(shù)以及“三廢”資源化利用技術(shù)。另外，還要加快制定科學(xué)完善的現(xiàn)代煤化工清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)環(huán)保政策，綜合考量大氣環(huán)境、水環(huán)境與土壤環(huán)境后科學(xué)布局現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)，建立現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目審批、全過(guò)程監(jiān)管以及后評(píng)價(jià)的清潔生產(chǎn)管理體系。
國(guó)家能源集團(tuán)總經(jīng)理助理張繼明向筆者介紹，現(xiàn)代煤化工由于原料稟賦帶來(lái)的高水耗問(wèn)題長(zhǎng)期被業(yè)內(nèi)外所詬病，一度也成為阻礙行業(yè)發(fā)展的最大難題，如今項(xiàng)目水耗不斷降低，目前已做到低于全國(guó)工業(yè)行業(yè)平均水平，比如國(guó)家能源集團(tuán)寧煤煤間接液化項(xiàng)目的噸油水耗從12噸降至6-7噸，60萬(wàn)噸/年煤制烯烴項(xiàng)目噸產(chǎn)品水耗由設(shè)計(jì)值36.5噸降至20噸以下。另外，筆者在國(guó)家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤制油公司調(diào)研時(shí)該公司總經(jīng)理王建立告訴筆者，公司將經(jīng)過(guò)凈化處理的煤礦疏干水用于煤直接液化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了煤直接液化先期工程工業(yè)水源替代。在保護(hù)地下水資源的同時(shí)，解決了煤礦疏干水的綜合利用難題；而且，公司集成采用先進(jìn)的污水處理工藝，摸索出‘清污分離、污污分治、分質(zhì)回用’的治理方法，噸油水耗由設(shè)計(jì)的10噸降到6噸以下，可以說(shuō)煤制油是水耗極低的煤化工項(xiàng)目。
新時(shí)代現(xiàn)代煤化工面臨諸多問(wèn)題與挑戰(zhàn)
毋庸置疑，近年來(lái)我國(guó)現(xiàn)代煤化工發(fā)展一枝獨(dú)秀，異軍突起，取得了舉世矚目的驕人業(yè)績(jī)，但同時(shí)也面臨著嚴(yán)峻的問(wèn)題和不容忽視的挑戰(zhàn)。
首先是戰(zhàn)略定位不明確，這是阻礙煤化工行業(yè)的重要因素。謝克昌院士認(rèn)為，當(dāng)前社會(huì)上一些觀點(diǎn)對(duì)煤炭是中國(guó)能源支柱存在認(rèn)識(shí)誤區(qū)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)代煤化工可以清潔高效部分替代石油化工等認(rèn)識(shí)不到位，對(duì)中國(guó)煤化工的戰(zhàn)略定位一直未能清晰明確。因此，必須盡快明確現(xiàn)代煤化工的戰(zhàn)略地位，切實(shí)將煤炭綠色高效開(kāi)發(fā)作為能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的立足點(diǎn)和首要任務(wù)。
二是面臨國(guó)內(nèi)外石油化工業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)沖擊。近年來(lái)，我國(guó)在沿海地區(qū)布局了比較大型的煉化一體化大型項(xiàng)目，這些項(xiàng)目的快速發(fā)展使得石油化工與煤化工產(chǎn)品交叉重疊，必然造成更加激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。不少民營(yíng)企業(yè)主動(dòng)從下游向上游延伸，打通原油加工、化工產(chǎn)品到紡織品的全產(chǎn)業(yè)鏈，包括“三桶油”在內(nèi)的央企也打破生產(chǎn)油品的傳統(tǒng)模式，積極向下游高附加值的化工品延伸；國(guó)際石油、石化巨頭也在搶灘中國(guó)市場(chǎng)，建設(shè)具有世界領(lǐng)先水平的高端煉化一體化項(xiàng)目。因此，對(duì)于現(xiàn)代煤化工來(lái)說(shuō)，只有闖出一條可以與石油化工媲美的新路徑，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
三是國(guó)際石油價(jià)格與供應(yīng)、資源配置與稅收、信貸融資與回報(bào)、環(huán)境容量與減排等，對(duì)現(xiàn)代煤化工也有著不可估量的影響。如果在某一時(shí)段和特定區(qū)域，這些因素疊加影響將增量放大。因此，優(yōu)化外部環(huán)境是發(fā)揮現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢(shì)、提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要條件。
四是要充分體現(xiàn)成本與特色優(yōu)勢(shì)。隨著大煉化時(shí)代到來(lái)，我國(guó)石油化工產(chǎn)品產(chǎn)能已滿足市場(chǎng)需求，部分產(chǎn)品還存在明顯過(guò)剩，規(guī)模小、成本高、同質(zhì)化的“落后”產(chǎn)能勢(shì)必被淘汰。與新建的大型煉化一體化項(xiàng)目相比，煤化工并不占優(yōu)勢(shì)。后者單位產(chǎn)能投資大，是石油煉化單位產(chǎn)能投資強(qiáng)度的5-10倍；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，現(xiàn)有項(xiàng)目因規(guī)模限制，只能生產(chǎn)1-2個(gè)主產(chǎn)品，缺乏差異性、獨(dú)特性。國(guó)家能源集團(tuán)總經(jīng)理助理張繼明指出，類似石油煉化千萬(wàn)噸級(jí)一體化基地，在煤化工領(lǐng)域至少需投資1000億以上，這種成本壓力一般企業(yè)是很難支撐的，也是無(wú)法做到的。另外，在當(dāng)前條件下，現(xiàn)代煤化工亟需找準(zhǔn)行業(yè)定位，要加快補(bǔ)齊短板，彌補(bǔ)自身缺陷與不足，根據(jù)自身特點(diǎn)比選產(chǎn)品、降低成本，耦合技術(shù)路線、優(yōu)化系統(tǒng)，形成自身特色。
五是從技術(shù)上還要實(shí)現(xiàn)新突破。中國(guó)的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)在共性關(guān)鍵技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)和顛覆性技術(shù)上都有待創(chuàng)新和突破。謝克昌院士指出，必須實(shí)現(xiàn)技術(shù)的顛覆性才能有效促進(jìn)能源的低碳轉(zhuǎn)型，而部分重大裝備、重要材料上的不足也在制約中國(guó)煤化工進(jìn)一步發(fā)展，必須加快技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步。
總之，我國(guó)現(xiàn)代煤化工發(fā)展到現(xiàn)在，其對(duì)石油替代和醇、醚、醛、酸、芳烴、烯烴下游含氧化合物已經(jīng)成為現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品的合理選擇。在原料和路線的選擇上，要高度重視低階煤的清潔高效利用。另外，要進(jìn)一步加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，以現(xiàn)代化、大型化、分質(zhì)聯(lián)產(chǎn)化、多原料化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化的理念，按照“能源發(fā)展替代互補(bǔ)與化工產(chǎn)品高效高值”的思路，“高效利用、耦合替代、多能互補(bǔ)、規(guī)模應(yīng)用”的路線，大力發(fā)展中國(guó)能源體系下的現(xiàn)代煤化工，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭的清潔高效利用。
（作者系國(guó)家能源局中電傳媒能源情報(bào)研究中心研究員）
