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现代煤化工:深化创新示范 推动高质量发展
2021年1期 发行日期:2021-01-04
作者:■中国煤炭加工利用协会煤化工事业部主任 阮立军

“十三五”取得显著进步


  经过十多年的科技攻关及升级示范,我国现代煤化工取得显著进展,为发挥我国煤炭资源优势、降低油气对外依存度、丰富化工油气产品来源、保障国家能源安全开辟了新的途径。

  一是产能初具规模,产量稳步提升。据统计,截至2019年底,我国现代煤化工四大类典型产品产能、产量均达到历史最高水平。其中煤制油9套装置产能921万吨/年、产量745.6万吨,煤制天然气4套装置产能51.05亿立方米/年、产量43.2亿立方米,煤经甲醇制烯烃25套装置产能1582万吨/年(其中煤制烯烃产能1062万吨/年)、产量1276.2万吨(其中煤制烯烃908.2万吨),煤制乙二醇23套装置产能489万吨/年、产量316.2万吨。2019年全年转化煤炭约1.33亿吨,折标准煤9470.52万吨,占全国煤炭消费总量约3.37%。

  二是产业加快集聚,园区化格局初步形成。依托大型煤炭基地,我国初步构建了现代煤化工产业示范区。产业集聚化、园区化扩围提速,明显降低了物流成本、缓解了交通运输压力,更便于污染物集中处置。

  三是关键技术装备攻关取得突破,国产化率大幅提高。目前已攻克了一大批技术装备难题,推动了我国现代煤化工装备自主化的进程,部分项目关键技术装备国产化率最高可达98.5%,打破了长期以来国外相关技术装备采购成本高、周期长的垄断局面。

  四是项目总体实现安稳长高运行,运行指标不断优化。已建成投产的煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇等示范工程,基本实现了安全、稳定、长周期、高负荷运行。单位产品的水耗显著降低,大多数已完成污水处理系统改造,其中优秀的项目污水基本实现近零排放。

  五是企业竞争力不断提升,产业功能逐步发挥。在役煤制油、煤制化学品等示范项目,在保障能源供应,提供清洁高效、军需特种产品等方面,发挥了关键互补作用;煤制天然气已纳入国家天然气产供储销体系,在天然气保供、北方地区清洁取暖中发挥了有效的补充作用。

发展不平衡、不充分的问题依然突出

  目前,我国现代煤化工规模整体居世界首位,示范项目实现安稳运行,环保水平不断提升,但产业仍处于初级阶段,发展过程中不平衡、不充分的问题依然突出。

  从共性方面看,一是产业技术有待提升和优化,低位热能、油渣、灰渣等资源综合利用水平有待提高;二是污水处理难度大,结晶分盐技术示范推进缓慢;三是对煤炭资源、水资源、生态环境、交通运输的承载力要求极高,面临资源、环境等方面的刚性约束;四是煤制乙二醇等产品存在产能过剩风险,部分项目布局不尽合理;五是相关标准、规范缺失,人才短缺,影响产业的健康发展;六是煤炭“去产能”提速,造成阶段性、区域性煤炭供应紧张现象,煤价涨幅较大,现代煤化工企业用煤成本明显增加。

  具体而言,长期低油气价格下,已建成投产的煤制油气项目总体经营艰难,规划新建类项目推进缓慢,难以落实示范任务。煤制油税负重,进入成品油市场渠道受阻,企业财务成本负担重;煤制天然气成本与售价严重倒挂,企业经营困难。煤制烯烃产品中低端与同质化现象明显,抗风险能力较弱;煤制乙二醇受国内外产能释放的影响,当前产业总体陷入亏损;煤制芳烃示范进展缓慢。

产业发展面临新形势

  一是国家产业政策逐步明朗。作为世界第一大油气资源进口国,我国油气对外依存度高位攀升。立足能源资源国情,保障国家能源安全的指向明确,能源领域体制机制改革步伐加快,油气管网公司也已成立,天然气门站价格市场化提速,煤制气代输试点成功,现代煤化工有可能会迎来新的发展动机。

  二是生态环境和资源约束强化。我国生态文明建设步伐加快,大气污染防治提速,碳达峰和碳中和目标已经明确。同时,区域产业结构调整、企业搬迁改造和化工园区整治力度不减,实行更加严格的水资源管理、能源消费管理和环境指标管理,全面管控水资源“三条红线”,能源消费实行总量和强度双控。现代煤化工产业在用水、用能、环境指标等方面获取难度进一步加大,碳减排压力巨大。

  三是能源化工市场容量受限。国际油气价格长期低位徘徊,中东、北美低成本的油气、烯烃等产品继续冲击国内市场。国内炼化一体化快速发展,沿海石化基地和一大批民营炼化产能陆续建成投产,产销趋于平衡,供给增速大于需求增速,市场竞争更加激烈,现代煤化工在中低油价下的竞争力和市场容量存在诸多不确定性。

  四是先进技术竞争日益激烈。新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起,发达国家出台了一系列能源技术创新战略计划,非常规油气、电动汽车、可再生能源、氢能源等技术进步十分迅速,如率先实现重大革命性突破,将进一步挤占现代煤化工产业的生存空间。

  五是煤炭供给侧改革加速推进。我国煤炭行业产能严重过剩,急需加快供给侧结构性改革,推动行业转型升级,培育新的利润增长点。钢材、水泥等大宗原材料价格相对走低,工程建设成本有所下降。现代煤化工产业作为延伸煤炭产业链、提高附加值的重要途径,应寻找新的发展机会。

  六是自主创新更加活跃。先进新型煤气化、液化、热解、合成等关键技术不断涌现,合成气一步法制烯烃和乙二醇、热解-气化一体化等创新技术研究取得重要突破,关键泵、阀、催化剂等长期遭国外“卡脖子”技术逐步被攻克,为产业新的技术路线注入持续发展动力。

  总体而言,现代煤化工符合国家产业政策要求,顺应新时代能源高质量发展趋势,产业既有基础优势明显,仍处于大有可为的重要战略机遇期,但还需面对巨大的煤控、环保及碳排放压力。

四大细分领域发展重点方向

  “十四五”期间,需要深化开展煤制油、煤制天然气、低阶煤分质利用、煤制化学品、煤炭和石油综合利用、煤制氢等发展模式的创新示范,继续总结经验教训,推动现代煤化工高质量发展。

  1. 煤制油

  功能定位 生产低硫、低烯烃、低芳烃的超清洁油品,生产高密度、高热值、超低凝点的特种油品,提升石油自主多元供应能力,保障国家能源安全的产能和技术储备。

  重点任务 提高项目装置负荷,优化运行指标和环保排放指标,开发高附加值、差异化产品,稳步提升在役项目发展经营的市场竞争力,加大技术创新和融合发展,落实国家能源战略技术储备和产能储备任务。

  2. 煤制天然气

  功能定位 优先落实国家能源安全战略技术储备和产能储备任务,参与天然气自主多元供应储备能力和应急调峰能力建设,协同保障进口管道天然气的供应安全,解决富煤地区能源长距离外送问题,在大气污染防治重点区域、民生民用领域发挥关键补充作用。

  重点任务 完成固定床和气流床气化技术的组合应用,开展大型化环保型固定床熔渣气化炉工业化示范,投用先进高效的酚氨回收、含酚废水生化处理、高盐水处理等技术,彻底解决在役项目“煤头水尾”难题。开展具有自主知识产权的甲烷化技术及催化剂工业化示范。开展煤制天然气联产油品和化学品示范,提高生产的灵活性和抗风险能力。

  3. 煤制化学品

  功能定位 生产烯烃、芳烃、含氧化合物等基础化工原料及化学品,弥补石化原料的不足,降低原油对外依存度,形成与传统石化产业互为补充、有序竞争的市场格局,促进有机化工及精细化工等产业健康发展。

  重点任务 推进更大规模煤制甲醇及甲醇制烯烃技术装备,开发新一代甲醇制烯烃技术及催化剂。优化完善甲醇制芳烃技术,开展百万吨级工业化示范。开发新型煤制乙二醇技术,研究非贵金属催化剂和更大规模反应器,提高产品纯度、质量,增强对下游聚酯行业的适应性。扩大煤制乙醇产业示范规模,降低生产成本。开发合成气制高碳伯醇等技术,开展中试放大试验。加快合成气一步法制烯烃、乙醇等技术基础理论研究,推动工程放大和试验示范。按照市场化导向,推进煤制化学品差异化、高端化发展。

  4. 煤制氢

  功能定位 发挥煤制氢技术经济优势,在氢能产业导入期实现规模化、相对廉价氢源的获取;以制-储氢为纽带,加强煤炭、电力、煤化工、可再生能源的耦合互补发展等,培育新业态新模式。

  重点任务 以煤制氢技术产业为基础,加快突破大规模制氢、分布式制氢、储氢、氢燃料电池等技术难题,掌握关键技术装备,具备氢能经济规模利用条件。借助煤制氢技术和石油管道布局等方面优势,发展弃风、弃光、弃水低成本电解制氢,以及天然气管网输氢、掺氢天然气、液化氢和加氢站等模式创新,为现代煤化工提供廉价H2和O2原料,实现节能减碳。同时,应对电网侧“削峰填谷”,推动风光新能源规模化发展。

未来发展的政策建议

  1. 优化顶层设计,夯实产业基础

  立足能源资源国情,优化顶层设计,夯实煤制油、煤制天然气作为国家能源安全战略技术储备和产能储备的定位,优化工艺路线,将其培育成为“清洁低碳、安全高效”能源体系的重要组成部分。结合区域煤炭资源及铁水运输线优势,探索开展富油煤及低阶煤分质利用产业示范,推动煤制烯烃向高端化发展,加快二氧化碳资源化利用的研发。按照市场化、效益化原则,积极参与市场竞争,有序推进规划项目建设。

  2. 加大政策扶持,稳妥创新示范

  按照要素配置导向,对列入规划的示范项目在土地预审、资源配置、环境影响评价、水资源论证、水土保持方案审批等方面给予政策支持。研究设立产业发展专项资金,加大财政、金融服务支持力度。区分煤炭的燃料、原料使用功能,对列入规划的重大项目,单列用煤指标,通过配套资源、长协合同等方式,解决项目用煤难、用煤贵的问题。探索将煤制油、煤制天然气纳入国家油、气储备体系,发挥储备应急、调峰保障功能。坚持稳妥创新示范总基调,补齐现代煤化工技术、产业短板,攻克安全、环保、节能、减碳等制约性难题,提升产业的竞争力和盈利能力,加强规划项目实施监管工作,严禁违规审批、未批先建、盲目发展。

  3. 加快创新驱动,推动产业升级

  构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,聚焦技术和产业短板,加大技术和模式创新,加快产学研用协调共进,打通科技创新与产业发展的通道。加快技术装备自主化、国产化。促进人才资源要素向产业集聚,加强骨干企业和技术管理队伍的培育储备,加快补齐产业标准体系短板,更加注重保护知识产权,提升对产业发展的支撑能力。加强与煤炭、电力、石化等产业的融合发展,延伸产业链,加快集约化、园区化、基地化建设,推进产品联产化、高值化,形成煤化电热冷多联产、上下游一体化运营,推动现代煤化工产业升级,增强产业创新力和市场竞争力,实现高质量、可持续发展。

  4. 深化体制改革,确保公平准入

  从保障国家能源安全的高度,加快能源体制机制改革,破除制约现代煤化工产业发展的体制性问题,确保公平准入市场。加快实现管网独立运营,提供公平管输服务,使煤制油、煤制天然气企业能够直接进入终端市场,逐步拓宽销售渠道,参与油、气储备调峰任务。支持煤基烯烃、乙二醇等产品与下游用户协同攻关,提升品质和附加值,公平参与市场竞争。

  5. 加强国际合作,促进协同发展

  充分借助“一带一路”倡议,深化与沿线煤炭资源国务实合作,加大利用全球资源力度。支持有实力的企业发挥我国现代煤化工技术和产业优势,鼓励自主技术、工程设计、关键装备“走出去”,或形成优势联合体“抱团出海”,在煤炭资源丰富的国家和地区投资建设现代煤化工项目,缓解国内资源环境节能减碳压力。同时,对国家关键技术、核心材料实施“引进来”战略,并做到消化吸收再创新,加快破解国外技术装备“卡脖子”问题和长期垄断的局面。


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