現代煤化工是指以煤為原料通過技術和加工手段生產替代石化產品和清潔燃料的產業,產品主要包括煤(甲醇)制烯烴、煤制乙二醇、煤(甲醇)制芳烴、煤制油、煤制天然氣及低階煤熱解等。
我國煤化工產業經過30多年的科技攻關和技術積累,特別是通過“十一五”以來的工程示范和推廣,無論在產業關鍵技術攻關、重大裝備自主化研制,還是在產品品種開發和生產規模擴大等方面,都取得了突破性進展,成為“十二五”期間石油和化工行業發展較快的新興產業之一。
今年是“十三五”的開局之年,受國際原油價格大幅下跌、美國頁巖氣規模化開發和全球經濟增長放緩等因素影響,世界能源供需格局正悄然變化,油氣供應的日趨寬松,削弱了煤化工的成本優勢,再加上資源環境約束的日趨增強等。面對新的發展環境,我國現代煤化工產業正面臨新的考驗。
制約瓶頸明顯 標準體系待建
我國煤化工產業在快速發展并取得顯著成效的同時,也暴露出一些不容忽視的問題,主要體現在水資源短缺、環保排放壓力大、技術裝備競爭力低、標準管理體系缺失等方面。
水資源短缺方面,我國水資源和煤炭資源呈逆向分布,西部富煤地區煤炭開采量占全國2/3以上,水資源卻只占全國的1/3。尤其是山西、陜西、內蒙古、寧夏、新疆、甘肅等地區水資源總量僅占全國10%左右,且植被覆蓋率低,生態脆弱。寧夏、陜西、內蒙古等地區的煤化工項目用水主要依賴黃河,但黃河總水量有限,且逐年減少。
目前,我國煤化工項目單位水耗較大、規模體量大,平均每噸煤直接制油用水5.8噸、煤間接液化用水6~7噸、煤制天然氣用水7~9噸、煤制乙二醇用水25噸、煤制烯烴用水22~28噸,這些項目主要分布在水資源匱乏的中西部地區。水資源短缺瓶頸直接制約煤化工產業發展。
環保排放方面,煤化工主要分布在西部地區,生態環境脆弱,產業發展與地區生態環境保護的矛盾日益突出。煤化工行業固廢、廢氣的處置和排放可以控制,污染排放矛盾集中在廢水和二氧化碳上。
廢水的處理難度較大,特別是含有難降解的焦油、酚、多元酚等高濃度難降解有機廢水,采用一般的生化工藝很難處理,暴露出的問題比較多。高濃度含鹽廢水處置也比較難,處理成本高。
處理二氧化碳排放目前比較有效的方式是向地下注入、封存,中國石油、神華集團已開展二氧化碳捕集、驅油、埋存等工程試驗,但要徹底解決這一問題還有一段很長的路。
技術裝備方面,盡管我國煤化工在關鍵技術研發和工程化取得了重大突破,但技術裝備缺失或低水平仍是制約產業發展的重要瓶頸。當前,許多關鍵工藝技術尚未突破,導致產業鏈短,產品品種少、品質低,同質化現象突出;自主核心技術裝備競爭力有待提高,甲烷化等部分核心技術,關鍵裝備、材料仍依賴進口,對降低工程造價、縮短建設周期造成了不利影響;工藝流程和技術集成尚需優化升級,裝置規模不配套,已投運的示范工程項目在能源轉化效率、水耗等技術經濟指標還有較大的提升空間;國內裝備在大型化、過程控制等方面與國際先進水平相比仍有一定差距。
標準管理體系方面,煤化工標準數量較少且標準體系架構,在清潔生產標準、技術安全導則、分類及其命名規范等重要的導向型、規范性基礎通用標準上大量缺失。比如,煤基產品標準缺失,影響產品市場定位和銷售;項目設計、建設和運營管理環節因缺少相應標準規范,同一個項目采用多個行業標準,影響建設水平和質量,不利于項目整體優化;煤化工安全環保標準缺失,導致項目設計、運行、管理的針對性不足。
潛力壓力并存 優化布局求發展
當前,世界經濟復蘇步伐艱難緩慢,全球市場需求總體偏弱,國際原油和大宗原料價格低迷,能源發展呈現新的特征。我國經濟發展步入新常態,工業經濟深度調整還將繼續,節能減排形勢日趨嚴峻。“十三五”時期我國煤化工發展環境復雜,有利條件和制約因素相互交織、潛力和壓力并存。
從國家戰略需求看,發展煤化工是必然選擇。“缺油、少氣、煤炭資源相對豐富”的資源稟賦決定了我國以煤為主體的能源結構,油氣保障能力較低。現代煤化工產業能夠部分替代我國石油和天然氣的消費量,促進石化行業原料多元化,為國家能源安全提供戰略支撐,為石油安全提供應急保障。
從市場需求來看,我國對清潔油品、天然氣及石化基礎原料有巨大剛性需求。成品油市場要實現供需平衡,汽油仍有較大增長空間。天然氣市場仍存缺口,需要進口管道天然氣和液化天然氣,發展煤制天然氣可作為其有效補充。乙烯、丙烯當量消費仍存在較大缺口,國內聚乙烯、聚丙烯需求增長絕對值依然較大。芳烴,尤其是對二甲苯,市場供應嚴重不足。
從國際油價波動對煤化工的影響來看,全球石油市場供應寬松,影響國際原油價格的因素復雜多變。國內外多家機構預測,國際原油價格可能在一定時期內維持低位運行,由于投資及成本構成的差異,低油價對煤化工的影響大于對石油化工的影響。
從環境保護要求來看,隨著新環保法及多項法規陸續出臺,煤化工項目將執行能源、化工領域現行最嚴格或更高的環保標準。我國實施碳交易或開征環保稅已是大勢所趨,這將影響煤化工產業的整體競爭力,過高的稅賦可能對煤化工產業形成致命打擊。
面對挑戰,煤化工產業發展應遵循科學規劃、優化布局、合理控制產業規模的原則,強化生態紅線,加強自主創新,積極開展升級示范工程,推動產業集約化發展、低碳發展、安全和可持續發展。
完善煤化工產業科學布局,需要統籌考慮區域資源供給、環境容量、生態安全、交通運輸、產業基礎等因素,結合國家大型煤炭基地開發,以石油替代產品和石油安全應急保障能力建設為重點,在蒙東伊敏、蒙西大路、新疆準東、新疆伊犁、陜北、寧東—上海廟、云貴、安徽兩淮等中西部地區建設大型煤化工產業基地,形成與東部石化產業互補的產業格局。
煤化工產業同時要加大科技投入,加強產學研用協同創新,圍繞制約煤化工產業發展的重大關鍵共性技術和重大裝備開展科技攻關。比如,開發大型先進煤氣化技術;研發高附加值煤制化學品、特種油品新產品,延伸現代煤化工產業鏈、拓寬產品幅;研究低階煤清潔高效分級分質利用關鍵技術,解決工程化問題。
加強政策支持 促高端化發展
“十三五”期間,政府要盡快出臺現代煤化工產業發展規劃,統一認識,加強頂層設計,發揮規劃的指導作用,簡化審批管理程序,引導現代煤化工產業科學有序發展。從項目水平、資源消耗、環境保護、安全生產、產業布局等方面提出產業規范條件和標準體系,減小產能過剩、安全環保等方面的風險。
政府需對煤化工示范項目全過程、多層次監管,在示范項目推進的不同階段,明確監管內容、責任主體和工作機制。對列入國家支持的升級示范項目在土地預審、資源配置、環境影響評價、水資源論證等方面應給予政策支持。
在工程建設中,依托現代煤化工示范工程,政府應當鼓勵和推廣使用大型成套國產設備;對不含多環芳烴、硫含量低、環保指標先進的煤制油產品,建議給予消費稅優惠政策;對二氧化碳減排等綜合利用項目,建議施行稅收優惠;盡快建立規范的示范項目成果鑒定與推廣機制,為示范成果推廣提供依據。
同時,政府應加強對現代煤化工關鍵技術和重大裝備產學研聯合攻關的組織和支持,整合社會資源,集中攻關制約現代煤化工的前瞻性熱點、難點問題,努力提高技術裝備水平;加快建立以企業為主體、以市場為導向、產學研用緊密結合的技術創新體系,加強新產品開發,延伸產業鏈,促進現代煤化工產品向高端化方向發展。
預計到2020年,我國形成煤制油產能1200萬噸/年,煤制天然氣產能200億立方米/年,煤制烯烴產能1600萬噸/年,煤制芳烴產能100萬噸/年,煤制乙二醇產能600萬~800萬噸/年。煤化工產業與2015年相比,實現單位工業增加值水耗降低10%,能效水平提高5%,二氧化碳排放降低5%。
“十三五”期間,煤化工產業要堅持“靠近原料、靠近市場、進入化工園區”的基本原則,按照“量力而行、量水而行、量環境承載能力而行”的布局要求,采用“產業園區化、裝置大型化、生產柔性化、產品多元化”的方式,使現代煤化工的發展在總量上得到合理控制,在布局上更加合理,在技術特色上更加突出,努力建設一批具有國際水平的大型化、集約化、上下游一體化,更具環保優勢和管理效率的現代煤化工園區和基地,提高產業競爭力,推動產業健康有序可持續發展。
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“十二五”時期,在石油需求快速攀升和國家油價高企的背景下,我國以石油替代產品為主要方向的現代煤化工得到發展。
隨著一批示范工程的建成投產,我國煤化工產業步入產業化軌道,規模快速增長;技術創新取得重大突破,攻克了大型先進煤氣化、煤液化及煤制烯烴、煤制乙二醇等一大批技術難題,開發了一大批大型裝備;園區化、基地化格局初步形成;技術創新和產業化均走在了世界前列。煤化工已成為我國石油和化學工業“十二五”發展的亮點。
近年來,我國已掌握了具有自主知識產權的煤直接液化、煤間接液化、甲醇制烯烴、煤制乙二醇、甲醇制芳烴、煤油共煉技術。其中,煤直接液化、煤間接液化、甲醇制烯烴、煤制乙二醇等技術均完成了工程示范,甲醇制烯烴、煤制乙二醇技術在工程示范取得成功的基礎上還實現了較大規模的推廣;甲醇制芳烴、煤油共煉技術已完成工業性試驗。煤化工技術創新水平的不斷提高為實現石化原料多元化提供了重要的技術支撐。
技術創新達到世界領先水平,煤(甲醇)制烯烴、煤制油、煤制天然氣、煤制乙二醇等工程示范也取得重大成效,解決了一大批產業化、工程化和大型裝備制造等難題。比如,神華包頭煤制烯烴項目已連續穩定運行5年,伊泰16萬噸/年煤間接液化項目已連續穩定運行6年。
我國煤化工項目主要集中在內蒙古、陜西、寧夏、山西、新疆等省區。目前,初具規模的煤化工基地主要有鄂爾多斯煤化工基地、寧東能源化工基地、陜北煤化工基地及新疆的準東、伊犁等。這些基地都建設在煤炭資源地,上下游產業延伸發展,部分實現與石化、電力等行業多業聯產發展,向園區化、基地化、大型化方向發展,產業集聚優勢得到充分發揮。
截至2015年底,我國煤制油年產能達到278萬噸,年產量132萬噸;煤(甲醇)制烯烴年產能達到792萬噸,年產量648萬噸;煤制乙二醇年產能達到212萬噸,年產量102萬噸;煤制天然氣年產能達到31億立方米,年產量16億立方米。截至“十二五”末,我國已建成20套煤(甲醇)制烯烴、4套煤制油、3套煤制天然氣和12套煤制乙二醇示范及產業化推廣項目。
(來源:中國石化報 作者:中國石油和化學工業聯合會)