在全球能源格局中，我国呈现出“贫油、少气、相对富煤”的资源禀赋特征。煤炭在我国能源结构中占据主导地位，这促使煤化工产业成为保障我国能源安全、推动化工产业发展的关键领域。煤经甲醇制烯烃作为现代煤化工的核心技术，为烯烃多元化生产提供了一条非石油基的重要路径。
我国煤制烯烃产业历经十余年发展，技术水平不断提升，产业规模持续扩大，已经成为化学工业的一个重要分支。面对国际能源价格剧烈波动，煤制烯烃产业展现出较强的韧性，有效缓解了我国对进口石油的依赖，降低了国际油价波动对国内烯烃产业的影响。在我国加快实现“双碳”目标的背景下，煤化工依然要发挥能源安全保底作用。作为现代煤化工产业中体量最大、市场化最好、盈利性最强的部分，煤制烯烃要以技术创新为引擎，与绿氢、绿电耦合发展，坚定不移地走绿色、低碳、高质量发展之路。
煤制烯烃产业的崛起
1．DMTO率先实现核心技术突破
煤制烯烃是以煤为原料经由甲醇生产低碳烯烃的非石油路线，主要包括煤气化、水煤气变换、甲醇合成、甲醇制烯烃、烯烃分离等工艺过程，其中甲醇制烯烃是该路线的核心所在。根据目标产品的不同，业内将同时以乙烯和丙烯为主要产品的甲醇制烯烃技术称为MTO（Methanol to Olefins），将以丙烯为主要产品的甲醇制烯烃技术称为MTP（Methanol to Propylene）。
20世纪70年代的石油危机引发了利用非石油资源生产低碳烯烃的研究。20世纪80年代初，中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）在国内外率先开展了甲醇制取低碳烯烃技术的研究工作，并在我国“七五”“八五”期间完成了小试、中试研究。2004年，大连化物所与新兴能源科技有限公司（以下简称“新兴公司”）、中石化洛阳工程有限公司（以下简称“洛阳院”）合作，三方在陕西华县建成了世界首套万吨级（1.67万吨/年）甲醇制烯烃工业性试验装置，并于2006年8月完成了工业性试验，形成了具有中国自主知识产权的甲醇制烯烃工业化成套技术（DMTO技术），为后续建设百万吨级甲醇制烯烃工业化装置奠定了坚实的技术基础。
2006年12月，国能包头煤化工有限责任公司（原神华包头煤化工有限公司，以下简称“神华包头”）获国家发改委核准，采用DMTO技术在内蒙古包头建设180万吨/年煤基甲醇制60万吨/年烯烃项目。该项目是国家现代煤化工示范工程，也是“十一五”期间国家核准的唯一一个大型煤制烯烃工业化示范工程。2010年8月8日，神华包头世界首套甲醇制烯烃（DMTO）工业化装置投料试车一次成功，标志着我国成为世界上第一个掌握甲醇制烯烃工业化技术的国家，奠定了我国在世界煤制烯烃工业中的国际领先地位。
2．持续创新引领行业快速发展
在神华包头煤制烯烃示范项目成功实现商业化运营后，拟建、在建的煤（甲醇）制烯烃装置迅猛发展，国内外其他甲醇制烯烃技术（MTO/MTP）陆续实现工业化应用，包括美国霍尼韦尔UOP公司的MTO技术，中石化的SMTO技术，法国液化空气集团的Lurgi MTP（原德国鲁奇的MTP）技术等。“十二五”末期，国内投产的煤（甲醇）制烯烃装置产能已超过700万吨/年，拟建、在建装置产能合计超过1100万吨/年。
在DMTO技术开发成功的基础上，大连化物所与新兴公司、洛阳院等合作伙伴于2010年5月开发成功原料消耗更低的第二代甲醇制烯烃（DMTO-II）技术，并于2014年12月实现首次工业化。近年来，在对甲醇制烯烃反应机理和烯烃选择性控制原理进一步深入认识的基础上，大连化物所研制了新一代甲醇制烯烃催化剂，开发了新型高效流化床反应器，并与洛阳院合作成功开发了适用于大型化MTO装置单系列生产百万吨级烯烃的第三代甲醇制烯烃（DMTO-III）技术。2023年8月，世界首套单系列生产百万吨级烯烃的DMTO-III装置在宁夏宝丰能源集团有限公司建成投产。
截至2025年3月底，国内外各类甲醇制烯烃（MTO/MTP）技术许可的烯烃总产能已超过3500万吨/年，已投产烯烃产能约2100万吨/年。其中，DMTO系列技术许可烯烃产能合计2545万吨/年，投产烯烃产能合计1308万吨/年。
3．“西煤东醇”产业格局基本形成
国内煤（甲醇）制烯烃装置分布逐渐呈现区域集中的特点。已投产的煤（甲醇）制烯烃工业装置中（见表1），既包括西部地区以煤炭为原料的煤制烯烃装置，也包括东南沿海地区以直接采购甲醇为原料的甲醇制烯烃装置。煤制烯烃企业主要聚集在煤炭资源丰富的能源金三角（陕西榆林、宁夏宁东、内蒙古鄂尔多斯）等地区，考虑到化工产品的消费市场、运输安全和运输成本问题，煤制烯烃企业大多生产聚烯烃等大宗化固体颗粒产品。东部沿海地区（如山东、浙江、江苏等地）缺乏煤炭资源，但靠近烯烃消费市场，企业可以通过外购甲醇建设甲醇制烯烃工厂，以发展高附加值的液体精细化学品为主。
纵观我国煤（甲醇）制烯烃产业发展历程，煤制烯烃企业拥有较为稳定的煤炭原料价格，具有较强的抵御市场风险的能力，经济效益普遍较好。2016年8月，中国工程院组织专家赴蒙陕两地调研神华集团、中煤集团、延长集团等企业的煤化工项目生产经营情况。经测算，当国际油价在40~50美元/桶时，煤制烯烃仍能实现盈利，彰显了较强的经济竞争力和抗风险韧性。外购甲醇制烯烃的企业，其盈利能力的关键取决于稳定、低价的甲醇来源和烯烃下游良好的高附加值产品配置。由于原料甲醇成本在甲醇制烯烃生产成本占比中高达70%以上，当甲醇价格波动时，外购甲醇制烯烃企业盈利空间将受较大影响。
近年来，在国际油价大幅波动、新冠疫情阻碍全球经济复苏等多种不利条件影响下，除少数烯烃下游产品同质化严重或产业链条短的甲醇制烯烃企业亏损外，以中煤能源、宝丰能源、联泓新材料等为代表的煤（甲醇）制烯烃企业依然能够实现较好的经营效益。
煤制烯烃为国内化工行业发展提供有效支撑
1．甲醇行业的“救星”
我国是世界上最大的甲醇生产国和消费国，但在DMTO技术实现商业化应用之前，我国甲醇行业深陷产能过剩的泥潭。受甲醛、二甲醚等传统下游产品需求增长乏力影响以及国外低成本天然气甲醇对国产甲醇行业的巨大冲击，2010 年之前国内甲醇产能利用率严重不足，装置开工率长期在30%~50%徘徊，超过60%的甲醇企业处于亏损状态。
煤（甲醇）制烯烃产业的兴起和快速发展，彻底扭转了我国甲醇行业长期面临的结构性困局。随着神华包头煤制烯烃项目实现商业化运行，尤其是东部地区以宁波富德为代表的外购甲醇制烯烃项目的陆续投产，国内甲醇市场开始由供过于求转向供需平衡。“煤-甲醇-烯烃-聚烯烃/精细化学品”产业链的高附加值特性改变了甲醇行业的盈利逻辑，煤（甲醇）制烯烃逐步发展成为甲醇下游最具潜力的消费市场（图1），国内低迷的甲醇消费因煤（甲醇）制烯烃产业的崛起而获“拯救”。自2019年起，煤（甲醇）制烯烃在我国甲醇下游消费市场的占比已超过50%。
2．烯烃原料多元化的先行者
过去，我国传统的烯烃生产方式主要以石油炼制产生的石脑油为原料，对原油过度依赖严重制约了我国烯烃行业的发展。为缓解国内烯烃原料紧张问题，《烯烃工业“十二五”发展规划》提出，到2015年烯烃原料多元化率达到20%。在国家产业政策的引导下，煤（甲醇）制烯烃产业凭借技术优势和成本优势迅速崛起，成为推动我国烯烃原料多元化发展的首发力量。同一时期，采用进口丙烷制丙烯的丙烷脱氢（PDH）工艺路线也备受企业关注。2013年我国第一套PDH装置在天津渤化投产，此后十余年，PDH行业在高利润率的刺激下掀起了投资热潮。
此外，作为中东、北美乙烯生产的主流工艺路线，乙烷裂解因受美国页岩气革命的影响而引起国内部分企业的青睐。2019年以来，新浦化学、卫星石化等建设的进口乙烷制乙烯项目陆续投产，中石油凭借自身的资源优势建成投产多套乙烷裂解装置。时至今日，煤（甲醇）制烯烃与乙烷裂解、PDH以及传统的石脑油裂解制烯烃共同构成了我国烯烃原料多元化的新格局（图2和图3分别为我国乙烯和丙烯生产工艺产能占比情况）。
煤制烯烃前行路上的挑战
1．“两高”痛点
“双碳”背景下，国家产业政策对煤化工领域的节能降碳要求不断收紧，2021年《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》明确要求“坚决遏制高耗能高排放项目盲目发展”。煤制烯烃已被列入“两高”项目之中，新建项目在能耗指标和碳排放指标方面将面临较大压力。
煤（甲醇）制烯烃过程的高能耗和高CO2排放主要来源于煤制甲醇环节。根据《工业重点领域能效标杆水平和基准水平（2023年版）》，煤制烯烃（乙烯和丙烯）单位产品综合能耗的标杆水平、基准水平分别为2800千克标准煤、3300千克标准煤。而甲醇制烯烃（暂无国家标准，以DMTO技术为例）装置吨烯烃的综合能耗约为340千克标准煤（相当于238千克标准油），远低于石脑油制乙烯装置单位产品综合能耗的标杆水平（590千克标准油）和基准水平（640千克标准油）。煤制烯烃装置的CO2排放量约为10吨/吨烯烃，而甲醇制烯烃（DMTO）装置CO2排放量约为1.1吨/吨烯烃。
煤制烯烃行业要降低能耗和CO2排放，必须依靠变革性技术来实现，重点在于降低煤制甲醇环节的能耗和CO2排放。大连化物所基于能源领域长期研究，提出煤制烯烃的绿色低碳化发展可以与“绿电”“绿氢”“绿氧”相结合。在煤制甲醇环节，通过补入绿氢来调节合成气碳氢比，可省略水煤气变换装置，避免该环节产生的大量CO2排放。以60万吨/年煤制烯烃项目估算，当补入足够的绿氢和绿氧后，吨烯烃产品的煤耗可下降48.8%，碳排放可下降70.6%。绿氢与煤制烯烃工艺融合流程见图4。
当前技术条件下，由于绿色能源的生产成本较高，煤制烯烃与绿色能源融合的路线面临较高的成本压力。在“双碳”进程中，随着太阳能、风能等可再生能源发电及电解水技术的持续进步，可大幅降低绿电、绿氢成本，实现煤制烯烃行业实现“源头降碳”。同时，CO2捕集、利用技术进步亦将带动“液态阳光”、甲醇制汽油等CO2制化学品技术的发展，助力煤制烯烃行业“末端降碳”。
2．产品同质化困境
我国煤（甲醇）制烯烃企业下游产品结构较为单一，尤其是煤制烯烃企业的产品主要集中在聚乙烯、聚丙烯低端通用牌号，同质化现象严重，市场竞争激烈，而高端聚烯烃产品，如高碳α-烯烃、mPE、mPP、UHMWPE等仍大量依赖进口。
解决这一困境的核心是加快技术创新，实现烯烃衍生产品高端化升级。一方面，企业应加大研发投入，加强与高校、科研院所合作，加快高端聚烯烃、新材料等核心技术的开发。另一方面，企业应深入调研市场需求，根据不同市场和客户需求，开发差异化产品，提高产品附加值和市场竞争力。对于拟新建项目，政府应在国家产业政策的指导下，强化宏观调控，在资源配置中坚持以需求为导向，科学评估项目盈利能力，避免企业盲目投资，防止同质化竞争，保障煤（甲醇）制烯烃产业健康、可持续发展。
3．烯烃生产工艺多元化竞争
当前我国烯烃供应格局中，油制烯烃仍占主导地位。过去十年我国大型炼化一体化项目经历了全球瞩目的产能扩张期，在大幅提升我国乙烯产能的同时，也增加了我国原油对外依存的风险，其发展将受到一定限制。
轻烃路线中，乙烷裂解和PDH都具有工艺流程短、装置投资少、经济性好的优势，受到国内企业的广泛关注。同时，轻烃路线符合我国烯烃原料轻质化和低碳发展的要求，有较好的发展机会。然而，乙烷裂解和PDH的产品结构单一，原料高度依赖于进口（北美是乙烷进口的唯一来源，丙烷进口主要来源是中东和北美），存在较大的供应风险和成本风险。PDH曾因高利润掀起投资热，近几年随丙烯市场饱和、丙烷与丙烯价差收窄，国内的PDH装置陆续出现亏损，目前已有多套装置降负荷或停车。
煤制烯烃路线碳排放量大，未来新增产能将受到限制，但对于保障产业安全、带动西部地区产业发展具有特殊意义。目前国家产业政策对外购甲醇制烯烃项目没有特殊限制，如果通过直接进口甲醇制取烯烃，可以摆脱烯烃工厂对煤炭和水等资源的依赖，有利于保护环境，符合低碳发展要求。
煤制烯烃产业前景展望
1．烯烃市场需求是行业发展的主要驱动力
烯烃作为化学工业的基石，下游需求领域广泛，涉及塑料、橡胶、化纤等多个行业，与日常生活中的衣食住行密不可分。2021年北美地区人均乙烯消费量为76千克/年，而我国2023年人均乙烯消费量仅达到33.4千克/年。我国人均聚烯烃消费量与发达国家相比差距显著，烯烃行业仍有较大的市场空间。
2024年我国乙烯产能约550万吨/年，丙烯产能约7000万吨/年，预计2030年乙烯产能将达8500万吨/年，丙烯产能将突破9100万吨/年。随着我国经济发展和消费升级，汽车、家电、包装行业以及高端制造业等对高端聚烯烃、特种橡胶等产品的需求不断增加，为我国烯烃行业高端化发展带来了新机遇。
2．适度发展煤制烯烃符合我国国情
煤炭是我国的主体能源和重要工业原料，是确保能源稳定供应和产业链安全的根基。日趋复杂的国际政治形势和全球能源市场的动荡警示我们，要端稳能源的饭碗，今后较长时期内煤炭依然是“压舱石”。《“十四五”节能减排综合工作方案》已明确提出，要立足自身以煤为主的基本国情，坚持“先立后破”。作为现代煤化工产业中体量最大、市场化最好、盈利性最强的煤制烯烃产业，在我国加快实现“双碳”目标的进程中，依然要发挥安全保底作用。
近两年，国家生态环境部受理、批复了多个煤制烯烃项目（见表2），主要集中在我国煤炭资源丰富的西部地区。这些地区产业结构较为单一，经济发展相对滞后，通过布局煤制烯烃项目，能够充分发挥当地的资源优势，吸引资金、技术和人才集聚，带动相关配套产业的协同发展，促进区域经济的快速增长。
在国家产业政策引导下，科学合理布局，适度发展煤制烯烃，是保障国家能源安全、推动产业结构调整、促进区域经济发展的必然选择。作为现代煤化工产业中体量最大、市场化程度最高、盈利性最强的部分，煤制烯烃需要通过产业模式和工艺路线的创新，引入绿电、绿氢等绿色能源，促进其融合发展，优化用能结构和产品结构，坚定不移地走绿色、低碳、高质量发展之路。同时应持续对工艺技术进行创新改造来降能增效，结合开发CO2转化利用技术，使得煤制烯烃技术全流程资源利用最大化，碳排放最小化，经济竞争力和效益最大化。
3．积极开拓海外市场，DMTO技术有望走向海外
DMTO技术是我国在化工领域拥有完全自主知识产权、技术先进、上下游配套工艺成熟的重大专利成果。加强DMTO技术的国际推广，不仅能有效提升发展中国家在能源化工领域的技术水平，增加其产品附加值，从而带来巨大经济效益，还将深化我国与发展中国家在重大能源化工领域的国际合作，提升中国能源化工技术国际知名度和国际竞争力，彰显“中国力量、中国创造”，具有重大战略意义。早在我国煤制烯烃产业发展初期，众多国外大型公司，如Dow公司、SABIC公司等即对我国煤（甲醇）制烯烃项目显示出浓厚的兴趣，有意和国内企业建立合资公司共同建设煤（甲醇）制烯烃项目。随着“一带一路”倡议的持续推进，近年来具有丰富天然气或煤炭资源的俄罗斯、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、伊朗等中亚和中东国家也对煤/天然气（甲醇）制烯烃项目进行了研究和规划，对我国的甲醇制烯烃技术进行了热切关注并持续追踪。这些国家资源丰富，甲醇生产成本低，具备发展“煤/天然气-甲醇-烯烃”产业的资源条件。与这些地区开展合作，通过共同建厂、以资源换产品等方式既可以替代部分原油生产烯烃，缓和我国日益严重的原油对外依存度；也有利于进口资源，保障国家的能源安全。
新兴公司瞄准“一带一路”沿线国家天然气资源丰富廉价的特点，积极进行技术推广。多次赴实地考察项目、技术澄清和商务洽谈，并带领海外客户多次参观考察国内煤（甲醇）制烯烃项目实际运营情况，展现技术成熟度及经济性，获得海外客户高度赞誉。大连化物所及新兴公司已与国内工程设计院、工程项目承包商、金融、商贸等大型企业建立了战略合作关系，尝试通过“强强联合、优势互补、互利共赢”的方式，实现技术、金融、工程承包联合共同走出去的目标。
DMTO技术作为具有我国自主知识产权的国际领先能源化工技术，有望成为“一带一路”上继高铁和核能之后高新技术出口的新名片输出海外。通过DMTO技术将海外的煤炭和天然气资源，转化为烯烃产品输入国内，有助于我国与“一带一路”沿线国家的全方位合作，有效利用国际资源，建立能源多元供应体系。