(新疆天業(yè)匯合新材料有限公司,新疆石河子市,832000) 劉東凱 魏 東 巨文章

習(xí)近平總書記在第七次十五屆聯(lián)合國(guó)國(guó)際會(huì)議一般性辯論上發(fā)表了重要演講,具體指出為應(yīng)對(duì)全球變暖、適應(yīng)新的全球氣候挑戰(zhàn)，我國(guó)提出了新的自主貢獻(xiàn)目標(biāo)和長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃,在大會(huì)上正式提出我國(guó)二氧化碳排放“30、60”總目標(biāo)[1]?！半p碳”目標(biāo)的提出,對(duì)中國(guó)能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了巨大改變,特別是煤電產(chǎn)業(yè)和迅速興起的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)。中國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展壯大,對(duì)于維護(hù)我國(guó)能源安全有著很大意義,也是煤炭清潔有效使用的渠道之一。

1 現(xiàn)代煤化工發(fā)展現(xiàn)狀

石化產(chǎn)品是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)原料,市場(chǎng)需求巨大,但由于中國(guó)富煤、缺油、少氣的資源稟賦,我們國(guó)家的石油和天然氣供給對(duì)外依存性很高。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2021年年底中國(guó)石油對(duì)外依存性為72.2%,而天然氣對(duì)外依存性則為43.7%,而以石油為原材料的下游乙炔、丙烯、乙二醇等化工產(chǎn)品,將嚴(yán)重依賴進(jìn)口石油和相關(guān)的進(jìn)口產(chǎn)品[1]。因此，促進(jìn)中國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展,豐富中國(guó)石化原材料來(lái)源,建立現(xiàn)代化與傳統(tǒng)石油及化工行業(yè)相輔相成、協(xié)同發(fā)展的工業(yè)格局，對(duì)維護(hù)石油及化工行業(yè)安全、推動(dòng)中國(guó)石化原材料多元化發(fā)展有著重大意義。

1.1 我國(guó)現(xiàn)代煤化工主要技術(shù)

我國(guó)現(xiàn)代煤化工技術(shù)歷經(jīng)多年的探索與研究,經(jīng)過(guò)持續(xù)的重大技術(shù)突破與經(jīng)驗(yàn)積累,我國(guó)的煤化工行業(yè)在技術(shù)和重要技術(shù)設(shè)備自主化以及產(chǎn)品市場(chǎng)開(kāi)拓等領(lǐng)域都得到了蓬勃發(fā)展,其中部分技術(shù)都是國(guó)際首創(chuàng)。中國(guó)現(xiàn)代煤化工技術(shù)應(yīng)用的主要科技成果有煤化工藝技術(shù)、煤液化工藝技術(shù)等。由我國(guó)自主研發(fā)的煤化工技術(shù)在我國(guó)已得到了成功應(yīng)用，如清華大學(xué)水冷壁水煤漿天然氣化工藝技術(shù)成功運(yùn)用與新疆天業(yè)匯合新材料公司60萬(wàn)噸/年煤制乙二醇項(xiàng)目，中國(guó)神華集團(tuán)開(kāi)發(fā)的煤炭資源直接液化技術(shù)工藝和催化劑等新工藝技術(shù)成功運(yùn)用于神華鄂爾多斯的百億噸級(jí)煤制油化科技工程項(xiàng)目中等。目前,中國(guó)的現(xiàn)代煤化工發(fā)展技術(shù)水平和裝置自主度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先世界各國(guó),尤其是煤制烯烴、煤油共煉、煤制芳香族化合物、煤制乙二醇等工藝技術(shù)都已達(dá)到了世界的高點(diǎn)。

1.2 我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)能現(xiàn)狀

據(jù)《中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)》發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,截止2020年年底,全國(guó)正在建設(shè)的煤化工生產(chǎn)煤制油、燃?xì)?、烯烴、生產(chǎn)乙二醇等四類建設(shè)項(xiàng)目的產(chǎn)品能力數(shù)量,依次是煤制油技術(shù)總產(chǎn)能約為930萬(wàn)噸/年,煤制燃?xì)饧夹g(shù)總產(chǎn)能約為51億m3/年,煤制烯烴技術(shù)總產(chǎn)能約為1 580萬(wàn)t/a,煤(合成氣)生產(chǎn)乙二醇總產(chǎn)能約為489t/a。結(jié)合我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)，在“十四五”期間，綠色低碳的現(xiàn)代煤化工仍將是我國(guó)石化產(chǎn)品生產(chǎn)的主力軍。據(jù)《煤礦產(chǎn)業(yè)“十四五”現(xiàn)代煤化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展引導(dǎo)建議》中預(yù)計(jì),到“十四五”末,我國(guó)煤制油生產(chǎn)能力將達(dá)到1200萬(wàn)噸/年,煤制氣生產(chǎn)能力將達(dá)到150億m3/年,煤制烯烴生產(chǎn)能力將達(dá)到1500t/a,煤制乙二醇生產(chǎn)能力將達(dá)到800萬(wàn)t/a，可見(jiàn)現(xiàn)代煤化工在我國(guó)依然保持著強(qiáng)有力的發(fā)展勢(shì)頭。

2 現(xiàn)代煤化工發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)

2.1 現(xiàn)代煤化工發(fā)展機(jī)遇

在當(dāng)前的“雙碳”目標(biāo)、能耗“雙控”和“兩高”防控下的節(jié)能減排等關(guān)鍵政策條件下,中國(guó)現(xiàn)代煤化工面對(duì)著極大的挑戰(zhàn),在碳減排方面也面臨的壓力較大。但從我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)來(lái)看,現(xiàn)代煤化工技術(shù)仍然是中國(guó)當(dāng)前的重點(diǎn)發(fā)展方向,同時(shí)“十四五”階段將是我國(guó)現(xiàn)代煤化工高質(zhì)量、多產(chǎn)業(yè)相結(jié)合發(fā)展的重要階段,煤化工將進(jìn)行以現(xiàn)代化、綠色化、低碳化為代表的新一輪技術(shù)革命,走出一條通過(guò)多產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的清潔高效綠色低碳的發(fā)展道路。

2.2 現(xiàn)代煤化工發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

隨著近幾年的快速發(fā)展,我國(guó)煤化工技術(shù)及裝備已處于世界領(lǐng)先水平,我國(guó)的煤化工行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模也快速擴(kuò)展,但隨著煤化工產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的快速崛起,現(xiàn)代煤化工存在的高能耗、高水耗及高污染的問(wèn)題也快速凸顯。據(jù)中國(guó)石油與化工行業(yè)總會(huì)統(tǒng)計(jì)資料表明,中國(guó)煤制石油單位產(chǎn)品平均耗煤4.0噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸,單位產(chǎn)品取水8.2噸/噸,單位產(chǎn)品CO2排放5.8噸/噸；煤制天然氣單位產(chǎn)品平均耗煤2.5噸標(biāo)煤/千標(biāo)方,單位產(chǎn)品取水7.5噸/千標(biāo)方,單位產(chǎn)品CO2排放4.8噸/千標(biāo)方；煤制烯烴單位產(chǎn)品平均耗煤5.0噸標(biāo)煤/噸,單位產(chǎn)品取水19.3噸/噸,單位產(chǎn)品CO2排放10.52噸/噸；煤(合成氣)制乙二醇單位產(chǎn)品平均耗煤2.4噸標(biāo)煤/噸、單位產(chǎn)品取水17.3噸/噸,單位產(chǎn)品CO2排放5.6噸/噸[2]。在國(guó)家“雙碳”等政策的多重約束下,現(xiàn)代煤化工的發(fā)展面臨著巨大的壓力,現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)既要落實(shí)“雙碳”戰(zhàn)略應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的責(zé)任,加快行業(yè)科技創(chuàng)新和節(jié)能減排的力度,又要面對(duì)因外部環(huán)境影響造成煤和原材料上漲帶來(lái)的成本壓力,可謂是困難重重。

3 現(xiàn)代煤化工綠色發(fā)展的建議

3.1 加強(qiáng)節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)與推廣

現(xiàn)代煤化工屬于清潔化工,但其碳污染強(qiáng)度仍然較高,且單體項(xiàng)目碳排放量也較大,因此探尋中國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)的低碳化發(fā)展趨勢(shì)已迫在眉睫，在煤化工行業(yè)推廣節(jié)能減排技術(shù)也勢(shì)在必行。現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目在工藝技術(shù)、生產(chǎn)裝置以及后期操作流程中技術(shù)進(jìn)步顯著,都在節(jié)能減排等方面也不斷作著嘗試與探討,新疆天業(yè)匯合新材料公司的60噸乙二醇項(xiàng)目采用了國(guó)內(nèi)技術(shù)先進(jìn)的晉華爐3.0氣化爐，在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)優(yōu)化，使原本廢鍋副產(chǎn)生的9.8MPa蒸氣能力的原設(shè)計(jì)下限值(35t/h)提升至(80t/h)，據(jù)計(jì)算,每臺(tái)設(shè)備可節(jié)約標(biāo)煤5.62～8.43t/h,減排CO214.28～21.41t/h[3]；同時(shí)通過(guò)技術(shù)研發(fā)與工藝改進(jìn)充分利用了生產(chǎn)工藝過(guò)程中產(chǎn)生的余熱余壓；除此之外,還利用液力透平技術(shù)來(lái)回收生產(chǎn)工藝中的富余能力來(lái)減少設(shè)備的電量消耗。煤化工企業(yè)都在不斷的對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，最大限度的實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排成效。

3.2 現(xiàn)代煤化工與綠電綠氫技術(shù)結(jié)合發(fā)展

近年來(lái)中國(guó)國(guó)內(nèi)以光電科技、風(fēng)能為代表的綠電技術(shù)迅速發(fā)展壯大,同時(shí)電解水制氫氣的綠色發(fā)展道路也快速崛起,由于光電、風(fēng)電成本較低，致使水電解制氫氣成本也伴隨著大幅下降。目前的煤化工工藝中氫氣獲取方法主要是以采用水煤氣變換反應(yīng)產(chǎn)生CO為代價(jià)生產(chǎn)的,但如果將煤化工技術(shù)生成過(guò)程中所需要的氫氣由燃?xì)猥@取或者直接采用更為綠色環(huán)保綠氫技術(shù)獲得,而沒(méi)有采用過(guò)度消耗CO來(lái)調(diào)整合成氣中的H2類型/CO比,將會(huì)降低CO2的排放量。如果能夠?qū)崿F(xiàn)光電、風(fēng)電等綠色發(fā)電的方式與綠氫及現(xiàn)代煤化工的完全結(jié)合，可能未來(lái)煤化工生產(chǎn)工藝將進(jìn)行重大轉(zhuǎn)型,整個(gè)煤化工工藝將會(huì)轉(zhuǎn)化為:綠電+煤氣化+綠氫的綠色合成工藝，綠氫用于合成氣補(bǔ)氫和下游生產(chǎn)的加氫精制過(guò)程,可縮短甚至完全不用CO變換的制氫工藝,伴隨著凈化和脫碳規(guī)模也將會(huì)明顯降低[4,5]。

3.3 加強(qiáng)二氧化碳利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)

當(dāng)前全球各地都開(kāi)始對(duì)環(huán)保問(wèn)題格外的關(guān)注,加強(qiáng)管理煤化工工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中二氧化碳的排放，不斷地加大科研投入來(lái)探尋著降低CO2排放的新辦法,同時(shí)也在積極探索CO2的回收利用技術(shù),當(dāng)前除已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行實(shí)施碳捕集與封存方法之外,各國(guó)通過(guò)研究CO2回收利用的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)低碳循環(huán),也成為了進(jìn)行低碳中和的主要技術(shù)手段。目前,中國(guó)已經(jīng)在使用CO2生產(chǎn)的乙酰丙胺、甲酸、碳酸酯可降解塑料等高價(jià)值化學(xué)品方面獲得了一定的發(fā)展。其中,由內(nèi)蒙古久泰公司、中國(guó)成達(dá)和清華大學(xué)聯(lián)合研究設(shè)計(jì)建造的世界上第一套CO2制芳烴工程試驗(yàn)裝置,已實(shí)現(xiàn)了工藝包和技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代煤化工行業(yè)要達(dá)到“雙碳”目標(biāo),就必須實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,形成煤、石油、清潔能源、現(xiàn)代綠色能源等為一體的化工產(chǎn)業(yè)集群,積極推進(jìn)降低“三高”關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和運(yùn)用,真正走向了現(xiàn)代化、低碳化、多元化的發(fā)展道路。同時(shí)不斷進(jìn)行科技創(chuàng)新,解決二氧化碳回收利用技術(shù)瓶頸,開(kāi)辟出一套以CO2、水和綠色可再生能源為原料來(lái)生產(chǎn)人類所必需化學(xué)品的化工體系。屆時(shí),現(xiàn)代煤化工也許將徹底進(jìn)入溫室氣體零排放時(shí)代,真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代煤化工高質(zhì)量發(fā)展。