基于循環經濟觀點的現代煤化工產業發展路徑探析

李洪

中圖分類號：F272 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2020）08-154-02

摘 要 “富煤少油貧氣”的資源稟賦決定了在相當長的時期內我國以煤為主的能源結構不會改變。利用相對豐富的煤炭資源發展煤制烯烴、煤制油等現代煤化工產業，對保障國家能源安全，推進煤炭資源清潔高效利用，具有重要的戰略和現實意義。煤化工作為基礎產業，與石油化工、新材料、輕工制造、冶金、建材等產業之間存在緊密的產業共生和關聯關系，發展循環經濟潛力巨大。隨著新一輪化工產能的集中釋放與經濟發展“新常態”之間、高碳產業與低碳經濟發展要求之間等矛盾的顯現，針對現代煤化工產業發展存在的問題，從循環經濟的視角進行思考，對促進產業高質量發展意義重大。

關鍵詞 循環經濟觀點 煤化工產業 發展路徑

當今時代，化工行業的循環經濟發展是一個統一的模式，為化工行業的循環經濟發展提供了比較科學的基礎。一體化模式在化工企業工作中具有一定的優勢和風險，需要建立適當的風險機制，降低行業風險，制定宏觀經濟和微觀戰略，以便更好地整合整個行業的模型，改進統一模式的設計、規劃和構建。

一、化工產業循環經濟發展的優勢

化工行業最重要的特點是產業鏈的長度和各個企業之間的高度相關性。生產設施可以通過管道連接起來，確定在工業周期中實施統一的工業經濟發展模式的好處，從而使統一模式成為最有效、最完善的模式之一。工業一體化的統一模式，從生產到服務管理到環境保護，采用高效的管理制度，配置高度專業化的硬件設施，實行統一的模式，促進生產資源的可持續開發，降低生產成本，從而使生產受益。主要優勢在于，行業有一個較長的產品鏈，使企業能夠相互關聯和共享資源。第二，在化工企業構建統一模型，使連接設備間線路的化工行業規模更大，優化了資源配置。第三：在生產中統一衛生、廢物、廢物等，提高資源利用水平，將環境保護納入統一模式；第四，聯合規劃和項目建設提高了資源利用率，降低了能耗。

二、煤化工產業發展現況

（一）煤氣化

煤氣化是通過缺氧條件下煤炭的不完全燃燒過程，生成CO、H2等多種化學燃料。我國的煤氣化工藝技術的應用主要集中體現在合成氨工藝，甲醚、甲醇、甲醛等化產品制備上。當前完全應用于煤氣化產業的工藝技術有3種，分別為固定床氣化技術（德國魯奇爐）、流化床氣化技術（灰熔聚）及氣流床氣化技術（德士古、殼牌氣化爐）[1]。

（二）煤氣化聯合循環發電（IGCC）及多聯產技術系統

IGCC（煤氣化聯合循環發電）是利用煤氣化技術為支撐的聯合發電技術，實現了煤電聯產技術的工業化應用以及高效的節能減排。聯產技術是將能源高效轉化與化產品的生產相結合的技術體系，降低了對原料的需求，將獨立的生產系統重組后簡化，最終降低了產品的生產成本，實現了各方資源的綜合化利用。我國對IGCC及多聯產技術的研究始于20世紀80年代初期，從20世紀90年代開始就組織開展了IGCC電站的研究，分析評估相關指標。

（三）煤制烯烴

煤經甲醇制烯烴是現代煤化工產業中技術較為成熟，競爭能力較強的一類。現有產能已突破1300萬噸/年，據統計，未來三到五年內包括石油煉化在內還將新增烯烴產能2600萬噸。隨著產業規模的快速擴張，十四五期間，將出現嚴重的產能過剩。雪上加霜的是隨著中美貿易關系協定的簽署，海外廉價的乙烷、丙烷資源也將進入中國市場，引起全球貿易價格戰。產業前景不容樂觀。國內煤制烯烴項目技術和產品雷同，布局分散，沒有形成集群優勢，單位產能投資和運行成本較高，抗市場風險的能力不足。唯有堅持技術創新，走差異化、精細化的高質量發展之路。

三、現代煤化工產業循環經濟構建的思路

作為目前世界上先進的經濟模式，循環經濟對環境的負面影響最小，消耗資源最小，而獲得的效益最高。煤化工產業循環經濟模式的構建要以循環經濟“減量化、再利用、再循環”的3R原理和技術為指導，按照低能耗、低排放、高效率的發展目標，開展項目綠色設計和清潔生產、項目間產物相互利用及產業鏈條的延伸，推進廢棄物多層次利用和資源的高效利用；向上向下整合產業鏈，形成縱向延伸、橫向耦合的產業共生網絡[2]。

四、現代煤化工循環經濟產業體系的構建

（一）推動煤化工與煤炭行業融合

我國煤炭資源相對豐富，但高灰、高灰熔點的煤占總儲量50%左右，且高灰、高硫、高灰熔點的“三高”煤所占比例較高，灰含量小于10%煤炭僅占資源總量的15%—20%，大部分灰含量大于20%，硫含量大于2%煤炭占資源總量的16.4%；高揮發分、高水分、高灰分、低熱值、低灰熔點的褐煤占全國探明保有資源量的13%。煤氣化技術是現代煤化工的龍頭，其主流技術為氣流床加壓氣化技術。氣流床加壓氣化技術又可分為水煤漿加壓氣化和干煤粉加壓氣化，但兩種氣化技術對原料煤的水分、灰含量都有一定要求，均不能大規模高效“消化”高硫煤、“三高”煤和高水分含量褐煤。隨著優質煤炭資源的日益短缺，能否大規模高效利用大量的劣質煤炭資源對現代煤化工發展顯得越來越重要。因此，要推動煤化工與上游煤炭行業進行融合，通過煤氣化反應特性調控技術解決煤質不穩定性與煤氣化工藝對煤質高要求之間的矛盾，合理有效利用煤炭資源，提升煤化工裝置平穩高效運行水平。

（二）推動煤化工與石油化工產業融合

煤炭組成中碳多氫少，H/C原子比在0.2—1之間。石油組成中氫多碳少，H/C原子比在1.6—2之間。作為化工基礎原材料的“三烯（乙烯、丙烯、丁烯）”“三苯（苯、甲苯、二甲苯）”H/C原子比在1—2之間。從原子經濟性角度來看，單一以煤炭或石油為原料生產“三烯”和“三苯”均會造成原子利用上的浪費，致使煤化工路線C富余、石油化工路線H富余。鑒于此，推動現代煤化工與石油化工產業的融合發展，充分發揮煤炭“碳多氫少”和石油“碳少氫多”的結構特點，通過兩者協同，實現“1+1>2”的效果[3]。

（三）推動現代煤化工與冶金和材料等產業融合

現代煤化工生產過程中，會產生大量的灰渣，主要包括煤氣化灰渣、粉煤灰、鍋爐渣等固體廢棄物，并且隨著煤化工迅猛發展，固廢堆存量也越來越大。由于所用煤和氣化方式不同，灰渣化學成分與理化性質有所差異，但主要成分均是硅、鋁、鎂、鐵、鈣的化合物及少量鈦、鉀、鈉、銅、磷等，存在主要形式是硅酸鹽、硅鋁酸鹽、氧化物和硫酸鹽。利用灰渣組成特點，在冶金方面可用于提取鐵、鋁、鎵等金屬元素，在建材及建筑工程領域可用于制水泥、陶粒、微晶玻璃、空心磚、加氣混凝土砌塊、灌漿材料、礦井回填等，在農業領域可用于制備土壤改良劑、復合肥等，在化工助劑領域可用作水處理絮凝劑、分子篩、空心微珠等[4]。

五、煤化工產業發展趨向

隨著我國工業化、城鄉一體化進程加快，人們的環保意識逐漸增強，社會技術層次不斷提升，我國煤化工產業發展將繼續發揮自身的資源優勢，以優化能源供給為手段，以高效綠色綜合利用為途徑，保障國民經濟可持續發展，其未來在我國發展趨向主要體現在以下幾個方面。

（一）煤化工環保管理水平全面提升

促進煤化工環保管理水平全面提升，是防治污染的主要對策。從國家發展的角度來說，國家需全面綜合考慮環境容量、環境承載力、資源分布等問題，針對煤化工行業進行環境影響評價工作，合理布局和規劃煤化工產業，避免因煤化工企業密集導致環境超載。從企業發展的角度來看，煤化工企業針對環境保護問題，要明確劃分管理職責，確保相關人員和相關部門不會因為責任劃分不明確而導致矛盾產生。比如，企業在生產時，要構建完善的制度、規章，明確規定要有專業的人員定期管理和維護環保設備，使得環保設備的使用壽命能夠得到延長，在使用期間能夠實現更多的經濟價值[5]。

（二）產量增加和規模擴大

隨著我國煤化工產業發展，為響應國家節能減排和發展循環經濟要求，我國現代煤化工產業逐步向裝置大型化的方向發展。例如，2008年國家甲醇年產能約為400萬噸，而后三年內我國甲醇項目年總產能已激增至約1200萬噸，其中大規模企業的比例明顯增加。在國際大環境下，我國采用國內外先進技術及裝備，培育出世界級煤化工產業以及具有國際競爭能力的大型工廠，如年產量百萬噸產品的工廠等，在未來可能實現[6]。

（三）積極創新煤化工行業的產業模式

創新煤化工行業產業模式需要合理規劃煤炭資源區域，立足資源類型、環境容量合理配置資源，要對特殊煤種或不合理的資源開發區域進行定位，設置“紅線”。在生態環境非常脆弱的特殊地區，開發必須謹慎，一些目前沒有辦法有效轉化的資源，不能急于開發，待時機成熟和企業各項環保措施完善后再開發。煤化工行業整體能源轉化效率能夠得到大幅度提升，生態環境受到的負面影響也能夠降到最低。

（四）應用現代化的防治污染裝備

煤化工企業治理環境需要以現代化的裝備技術作為基礎。我國煤化工行業要積極研發現代化的環保設備和工藝技術，以“引進先進技術”和“走出去學習”為基本原則，結合時代發展趨勢，走在發展的最前端。在應用現代化環保裝備技術時，我國要積極引入占地面積小、效率高、污染少的防治污染設備，從根源上減少污染物的排放，促進防治污染水平全面提升[7]。

（五）節能減排和資源集約

煤炭開采行業應在燃煤電廠引入低碳概念發展，促進煤炭開發與封存（CCUS）的發展。關于能源資源環境一體化，煤炭開發效率、清潔性和經濟性這三個主要問題應高度優化，并應考慮到今后的工業發展。煤炭開發的未來應以無害環境、無害環境和回收的基礎為基礎，穩步推進資源捆綁和生產一體化，加強“三委”管理和資源綜合管理，盡量減少污染物排放。

六、結語

循環經濟作為實現可持續發展的最佳理論依據和操作模式，現代煤化工產業在發展中要引入循環經濟發展模式，運用循環經濟理念指導煤化工產業發展，注重項目及關聯產業之間產物相互利用及產業鏈條的延伸，完善產業標準，推進廢棄物多層次利用和資源的高效利用，構建縱向延伸、橫向耦合的產業共生網絡，從而實現現代煤化工產業健康可持續發展。

參考文獻：

[1]金政偉，楊磊，井云環，王亮，安廣萍.基于循環經濟觀點的現代煤化工產業發展路徑探析[J].廣東化工，2020，47（6）：138+98.

[2]宋夏子.探究化工產業循環經濟發展的一體化模式研究[J].粘接，2019，40（8）：161-163.

[3]王宏飛，趙峰.大型能源化工企業發展循環經濟的思考和建議[J].化工管理，2019（11）：9-10.

[4]李龍，吳衛紅，楊紅深.煤化工企業的循環經濟發展之路[J].能源與環保，2018，40（7）：170-172.

[5]廖澤陽，劉書俊，王欣澤.基于循環經濟的煤化工拓展石墨烯產業鏈構建[J].環境保護科學，2017，43（6）：78-83.

[6]浦紹飛.低碳理念指導的煤化工產業發展探討[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2017（5）：71-72.

[7]高美瑩.我國煤化工產業發展存在的突出問題探究[J].化工管理，2017（4）：105.