現代煤化工產業發展現狀、問題與建議

閆國春，溫 亮，薛 飛

(中國神華煤制油化工有限公司，北京市東城區，100011)

2021年9月13日，習近平總書記視察國家能源集團榆林化工有限公司并發表重要講話，強調煤化工產業潛力巨大、大有前途，要提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進煤化工產業高端化、多元化、低碳化發展，把加強科技創新作為最緊迫任務，加快關鍵核心技術攻關，積極發展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等[1]。現代煤化工產業應認真學習領會習總書記重要講話精神，從戰略高度認識發展現代煤化工產業的重大意義，從產業鏈、供應鏈、創新鏈角度探索產業布局和發展路徑。建議從國家層面明晰對現代煤化工產業的定位，明確“雙碳”目標下現代煤化工產業的優先發展方向，“十四五”期間應支持研發一批、示范一批煤炭清潔高效利用新技術，建設一批煤-油-化新能源新材料一體化綠色低碳的示范項目，增強我國能源安全保障能力，推動現代煤化工產業高質量發展。

1 我國現代煤化工技術和產業發展現狀

近年來，我國油氣對外依存度持續攀升，2021年，我國石油對外依存度高達72%，天然氣對外依存度達44%[2]。以烯烴、乙二醇、對二甲苯為主的大宗化工產品消費量超過1.4億t，自給率僅約50%，能源安全形勢嚴峻。

經過近20年的努力，我國現代煤化工技術和產業規模總體處于國際領先地位[3-4]，以國家能源集團、中國石化集團、中煤能源集團、陜煤化集團等大型國有骨干企業作為重大項目研發和示范實施主體，與中科院大連化物所、中科院山西煤化所、煤炭科學研究總院、清華大學、天津大學、北京低碳清潔能源研究院等科研單位開展聯合攻關，開發了一系列具有自主知識產權的原創性技術，建成一批重大示范工程，成功搭建了從煤炭資源向油氣和化工品轉化的橋梁。先后掌握了百萬噸級煤直接液化、60萬噸級煤制烯烴、400萬噸級煤間接液化、千萬噸級煤炭分質利用、40萬噸級煤制乙二醇、10萬噸級煤化工CO2捕集與封存等系列技術，奠定了我國在全球煤化工產業的領先地位,為發揮我國煤炭資源優勢、降低油氣對外依存度、拓展石油化工原料來源、保障國家能源安全開辟了新途徑，成為煤炭清潔高效利用的重要技術路徑。我國現代煤化工技術不斷創新、產業不斷壯大發展,被國際能源化工業認為是與美國頁巖氣化工并列的影響國際能源化工格局的大事件。

1.1 產業規模全球最大

截至“十三五”末，我國煤制油產能達到906萬t/a，煤制天然氣產能達到51.05億m3/a，煤(甲醇)制烯烴產能達到1 672萬t/a，煤(合成氣)制乙二醇產能達到597萬t/a。其中，煤(甲醇)路線制乙烯產能占全國乙烯總產能的20.1%，煤(甲醇)路線制丙烯產能占全國丙烯總產能的21.5%，煤(合成氣)路線制乙二醇產能占全國乙二醇總產能的38.1%[5]。2020年，煤制油、氣，煤制烯烴、乙二醇等四大類主產品總產量約2 647萬t，年轉化煤炭約9 380萬t標煤。同時，現代煤化工還可以生產石油化工無法生產的油品和化工產品[6-7](如：特種燃料、長碳鏈α-烯烴、高檔潤滑油基礎油、萘、蒽、菲、高端碳素材料等)。

1.2 技術水平國際領先

經過近20年技術攻關，我國現已形成較為完備的現代煤化工工程技術體系，總體處于國際領先或先進水平。其中，煤直接液化、粉煤中低溫熱解及焦油輕質化技術屬國際首創，煤制烯烴、煤制芳烴、低溫費托合成、煤制乙二醇、煤油共煉技術處于國際領先水平，大型煤氣化、高溫費托合成技術處于國際先進水平，煤化工制氫產業技術基礎雄厚[5]。“十三五”以來，現代煤化工領域獲國家技術發明一等獎1項，國家科技進步一等獎3項。

1.3 運行水平不斷提高

以國家能源集團鄂爾多斯百萬噸級煤直接液化、包頭60萬噸級煤制烯烴和寧夏煤業400萬噸級煤間接液化項目為代表的一系列重大示范工程均實現了安全、穩定、清潔、長周期運行，能效持續提升，物耗、能耗、水耗和“三廢”排放量不斷降低。“十三五”期間建成的現代煤化工項目執行了最嚴格的大氣污染物排放標準，部分項目率先實現了常規污染物的超低排放，西部地區項目實現污水“近零排放”，廢渣綜合利用率逐步提高。

1.4 帶動作用顯著增強

現代煤化工產業的發展帶動了我國化工裝備向大型化、高端化發展，突破了2 000～4 000 t/d大型氣化爐、10萬Nm3/h空分成套設備、大直徑高溫高壓臨氫反應器等關鍵核心裝備制造，研發了一系列特種流程泵、特種閥及特種管材和鋼板。以國家能源集團鄂爾多斯百萬噸級煤直接液化示范項目為例，裝備國產化率達到99%。現代煤化工項目投資大、附加值高、利稅水平高，有力推進了區域經濟發展，為解決當地就業、調整當地產業結構發揮了積極作用，成為推動西部大開發戰略、促進西部煤炭資源型地區轉型升級發展的重要抓手。

2 現代煤化工發展面臨的主要問題及其挑戰

盡管我國現代煤化工發展取得了巨大成就，但與石油化工相比，煤化工還不具備規模化、基地化優勢；產業鏈較短，產品附加值不高，同質化現象比較明顯；能源轉化效率和運行穩定性還有待提升；固碳、減碳工作亟待加強。特別是在能耗“雙控”和“雙碳”目標下，國家層面對“十四五”期間現代煤化工的頂層設計和規劃還不清晰。

2.1 現代煤化工被視為高耗能產業，缺乏扶持政策

在能耗“雙控”政策下，部分地方政府要求新建項目能耗強度低于區域平均水平，“一刀切”地將現代煤化工項目作為“兩高”項目限制發展。由于能耗指標緊張，不少已建成投產的項目難以正常運行，已核準開工的項目無法正常建設。新規劃項目通過采用先進技術、延伸產業鏈可以顯著降低能耗強度，但是由于能耗總量受控，在立項審批過程中面臨較多困難。另外，原料用能統計方法尚未發布實施細則，地方政府在統計項目能耗時仍未剔除煤化工的原料用能，造成現代煤化工項目高能耗的表象。

現代煤化工產業的發展為我國能源安全提供了重要支撐，但由于尚不具備規模化、一體化優勢，存在抵抗市場風險能力不足的問題。例如，煤制油項目普遍受高額的成品油消費稅制約，煤制氣項目受制于定價機制、管網輸送等因素，經濟效益較差，部分企業生存壓力較大，亟需國家出臺相關政策予以支持。另外，現代煤化工項目屬于資本密集型產業，但由于被視為高耗能產業，與新能源等領域相比，目前對該領域的產業金融支持力度明顯不足。

2.2 國家層面頂層設計和規劃亟待進一步明晰

國家“十四五”規劃綱要提出“穩妥推進內蒙古鄂爾多斯、陜西榆林、山西晉北、新疆準東、新疆哈密等煤制油氣戰略基地建設，建立產能和技術儲備”。國務院《2030年前碳達峰行動方案》中指出“嚴格項目準入，合理安排建設時序，嚴控新增煉油和傳統煤化工生產能力，穩妥有序發展現代煤化工。”國家發展改革委等部門聯合發布的《煤炭清潔高效利用重點領域標桿水平和基準水平(2022年版)》對煤制甲醇、煤制烯烴和煤制乙二醇領域的項目能耗、排放水平提出標桿和基準水平要求。但截至目前，對現代煤化工發展僅有上述宏觀層面意見，沒有出臺具體的產業規劃和重點項目布局方案，對“十四五”期間的總體發展規模、優先鼓勵發展的技術路線和全面系統的綜合評價指標及其準入門檻等尚未有明確的指導意見。在能耗“雙控”和“雙碳”目標下，如何在“十四五”布局好一批高質量的現代煤化工項目，亟待國家層面盡快出臺專項規劃。

2.3 產品結構和能源轉化效率有待優化

目前，我國現代煤化工產業鏈較短，下游精細化、差異化、專用化的產品開發推進緩慢，煤炭獨特的有機大分子優勢未能充分發揮，產品主要以汽柴油、通用牌號聚烯烴和乙二醇等大宗初級產品為主，結構較為單一，造成同質化產品供應激增，加劇了同業競爭。而且，我國已建成的現代煤化工項目布局分散，缺少基地化、規模化布局的統籌規劃，未能在油化聯產方面形成有效協同。

現代煤化工項目的能源轉化效率也還有進一步提高的空間。據測算，煤直接液化、煤間接液化、煤制烯烴和煤制乙二醇，噸產品綜合能耗分別約為1.7、2.0、2.7、2.3 t標煤，噸產品CO2排放量分別約為5.8、6.5、11.1和5.6 t[8]，見表1。在能耗“雙控”和“雙碳”目標下，現代煤化工還需進一步提升轉化效能。

表1 現代煤化工噸產品綜合能耗和碳排放情況

3 現代煤化工產業轉型升級發展路徑

現代煤化工具有能源和化工雙重屬性，發展現代煤化工有利于統籌好安全和發展，既可保障國防“海陸空天”油品需求，又可以生產一系列化工品和新材料，對保障我國能源安全、推進煤炭清潔高效利用具有重大戰略意義。“十四五”期間，現代煤化工產業應圍繞習近平總書記提出的高端化、多元化、低碳化發展理念，加快產業鏈延伸和擴展、加強產業和技術融合，加大新能源、碳減排技術應用，積極探索現代煤化工產業轉型升級發展的新路徑。

3.1 提升產品價值，實現高端化發展

現代煤化工產業要不斷提高煤炭綜合利用效能，充分發揮煤炭原料性能本質特點，找準具有比較優勢的技術路線和產品方案，避免針鋒相對地與石油化工比規模拼成本[9]，應該差異化發展石油化工難以生產或生產成本較高的特有產品，通過延鏈、補鏈和強鏈，提高產品附加值。立足煤直接液化油品“一大三高四低”的顯著特性[6-7]，加強航空航天煤基高性能燃料、艦用柴油、特殊環境燃料、一體化通用燃料等特種油品的研發，提高軍用油品供應保障能力；以煤液化油渣瀝青和煤焦化瀝青等為原料，開發國防、航空航天用高模量碳纖維、超級電容器用活性炭、高性能儲能電池負極等高檔碳材料。煤間接液化應重點開發α-烯烴、高品質潤滑油基礎油、煤基高端蠟等高端產品。煤制烯烴應積極開發差異化、高端化聚烯烴牌號化工品。煤制乙二醇在開發長纖聚酯用、高檔聚酯用產品的同時，要利用中間產品積極發展聚乙醇酸等生物可降解材料等。現代煤化工高端化發展路徑如圖1所示。

圖1 現代煤化工高端化發展路徑

3.2 突破行業壁壘，實現多元化發展

在原料和工藝耦合多元化方面，深化現代煤化工與石油化工、天然氣化工、生物化工、氯堿化工、冶金建材等產業的耦合，取長補短，提供能效物耗優化解決方案。特別是加強現代煤化工和石油化工耦合生產烯烴和芳烴等化學品技術研發。現代煤化工大多屬于低碳分子重構的放熱過程，如甲醇制烯烴；而石油加工屬于大分子裂解的吸熱過程，如石腦油裂解制烯烴，兩者的耦合不僅可以大幅提高原子利用率以及能量效率，同時可彌補石油化工生產路線的結構性缺陷[10]；因此，可基于上述思路發展甲醇石腦油耦合聯產烯烴芳烴技術。在能源供給多元化方面，逐步提升可再生能源在煤化工用能中的占比，實現供能的耦合。在產品多元化方面，加快從生產單一的油品和聚烯烴產品向“油—化—新材料”的多元化產品體系轉變，推動終端產品多元化。現代煤化工多元化發展路徑如圖2所示。

3.3 加強技術融合，實現低碳化發展

一方面，應充分發揮煤化工在固碳、減碳方面的技術優勢，生產高固碳能力的煤基碳素新材料和具有減碳優勢的含氧化合物，實現源頭固碳。另一方面，應加快煤化工與綠電、綠氫、綠氧、儲能、儲熱等新興技術的有機融合，替代部分原料煤和燃料煤的消耗，做到過程減碳。通過可再生能源發電及電解水制取綠氫，與現代煤化工生產過程深度耦合，利用綠氫來調節氫碳比，可取消水煤氣變換工段，減少CO2排放量和提高碳資源利用率。大規模采用綠電作為煤化工電力，研發應用高效儲熱制蒸汽技術，可替代部分燃料煤的使用。此外，應充分利用現代煤化工CO2排放濃度高、集中度高、易于低成本捕集的特點，大力發展CCS/CCUS技術，在碳中和階段主動減碳。同時，應積極應用推廣煤化工節能環保技術，重點推廣超大型廢鍋氣化爐技術、低位熱能利用技術、高效精餾技術等節能節水新技術。現代煤化工低碳化發展路徑如圖3所示。

圖2 現代煤化工多元化發展路徑

圖3 現代煤化工低碳化發展路徑

4 對策建議

4.1 進一步明晰現代煤化工產業的發展方向和重點項目布局規劃

建議國家層面盡快出臺現代煤化工“十四五”專項發展規劃和重點項目布局方案，對產業發展總體規模、優先發展路線提出指導性意見，對標“雙碳”目標合理設置項目能耗強度、碳排放強度等關鍵指標的準入門檻，明確煤制油氣作為國家能源安全戰略儲備的定位，考慮合理調整煤直接液化和煤間接液化之間失衡的產能比例，將煤基特種燃料列入國家石油收儲目錄，將煤基特種燃料、煤基生物可降解材料、煤基高端碳素材料等高端煤化工產品列入戰略性新興產業中的新能源、新材料產業進行部署，由原來的視為傳統“兩高”項目限制發展，調整為國家重點扶持的戰略性新興產業，從而獲得政策支持有序高質量發展。

4.2 多措并舉支持現代煤化工走節能減碳發展道路

產業政策方面，建議出臺原料用能不計入能耗考核的實施細則，規范能耗統計計算方法，對國家重大項目實行能耗統籌或單列。鼓勵實施開展煤炭、煤化工、新能源一體化、園區化、規模化發展的綜合能源項目，應優先配置煤炭和新能源資源，鼓勵新能源就地消納，加強電網側支撐能力，提升項目抗風險能力。對于納入國家煤炭清潔高效利用的科技攻關項目、突出煤炭資源特點和科技創新示范的項目、具有技術資金資源優勢的國有大型企業項目，應優先核準并納入產業規劃布局，積極升級示范。

財稅政策方面，建議加強對現代煤化工產業的金融支持力度，對煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等高端綠色低碳項目給予定向的專項低息貸款支持。建議改革優化煤制油稅制，實行彈性稅制，當國際油價降至60美元/桶以下時不再征收消費稅，當油價較高時采用階梯式標準征收消費稅，以便支撐煤制油氣項目作為國家能源戰略儲備可持續發展。

4.3 加強原創性、引領性科技攻關

建議加強重大科技項目布局，在國家層面布局和實施煤炭清潔高效轉化科技攻關，重點研發煤基特種燃料、煤基生物可降解材料和高端碳素材料、近零碳排放煤化工工藝、低成本CO2捕集技術、CO2驅油和綜合利用技術、CO2地質封存等技術，加快突破一批關鍵核心技術，支撐煤化工產業高質量發展。另外，建議加強煤化工領域國家級研發平臺建設，鼓勵相關行業龍頭企業加大研發投入，整合全國優勢研發力量以實現“產學研”深度融合，共同打造現代煤化工國家戰略研發力量。