煤化工应与石油化工联动
——访中国工程院院士、中科院大连化物所所长刘中民
在央视《大国科学家》系列报道中
【资料图】
中国工程院院士、中科院大连化物所所长刘中民
作为把煤变成烯烃的“魔术师”
介绍了这一战略新兴产业的
技术突破和经济效益
连日来，多家企业公布了煤制烯烃项目进展。新疆能化80万吨煤制烯烃项目、内蒙古宝丰100万吨煤制烯烃项目等均在积极推进，这表明地方、企业在重视煤炭清洁高效利用的同时，对煤化工节能降碳也有着相应布局。
近日，刘中民在接受记者采访时介绍了近十年来煤化工技术的突破和商业化成功案例。
他认为，从能源安全保底方面考虑，煤化工要与石油化工联动，以弥补石油化工因优质石脑油原料不足造成的烯烃和芳烃短缺，促进精细化工产业链的发展。
我国煤炭清洁利用技术水平居世界前列
记者：这十年来，您认为在煤炭清洁高效利用方面，值得关注的技术突破有哪些？
刘中民：近年来，我国在煤炭清洁高效利用技术方面取得了显著进步，持续推动煤炭由燃料向燃料与原料耦合转变，部分技术已经走在世界前列，煤化工进入快速发展期，高耗能工业能耗指标明显降低。
一是燃煤发电机组供电煤耗逐步降低。煤电正在逐步推进深度灵活调峰技术的开发与实施，以平抑可再生能源的间歇性、波动性问题，提升电力系统对可再生能源的接纳能力。近年来，部分煤电企业不断下探负荷深度调峰空间，如国家能源投资集团有限责任公司开发的超低背压微出力切缸技术和高低旁联合供热技术实现煤电机组20%负荷深度调峰及灵活性供热改造调试。
二是煤化工技术和产业快速发展。第三代甲醇制烯烃技术正在开展百万吨级工业示范装置建设，可实现吨烯烃甲醇单耗2.6~2.7吨，比目前行业指标降低10%以上。煤制乙醇技术累计许可产能达到285万吨/年，世界首套50万吨/年项目计划年内投产，将在替代粮食乙醇及钢厂煤气制乙醇方面发挥作用。以乙酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯为平台的含氧化合物产业链有望快速形成，合成气直接制烯烃、芳烃等新技术取得突破性进展。煤化工行业整体规模保持增长，产能利用率逐渐提高，多数装置具备“安稳长满优”运行能力，原料煤耗、综合能耗、水耗持续下降，能效持续提升。
三是重点高耗能行业节能降耗效果明显，正在探索低碳化转型升级。化工、钢铁、有色、水泥等用煤行业作为重要的支柱性产业，普遍存在高能耗、高排放问题。从“十三五”开始，我国在工业过程节能提效方面加大科技创新力度，取得显著成效。以水泥行业为例，与2015年相比，2020年规模以上水泥企业吨水泥熟料综合能耗下降3.6%。开发的水泥回转窑富氧燃烧技术，可使回转窑节煤率达到8%。钢铁行业作为典型高耗能行业，深入推进节能减排，截至2021年底，1.4亿吨钢铁产能完成全流程超低排放改造。采用氢基熔融还原冶炼技术成功生产出高纯铸造生铁水。
发挥煤炭的原料属性
记者：为什么说相比煤炭燃烧供能，利用相同数量的煤炭转化成其他产品更划算？
刘中民：煤炭是我国能源产业的主导资源，也是基础工业的主要燃料和原料。“富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋决定着煤炭将在我国经济发展中发挥长期作用。我国煤炭主要用于燃煤发电、工业生产及化工原料。以2020年煤炭消耗为例，燃煤发电占52%、钢铁占17%、化工占8%。
我国的煤化工行业承担着弥补石油资源不足、保障能源安全的任务，特别在当前复杂的国际形势下，煤制油气及大宗化学品对保障国家能源安全及产业链、供应链安全具有战略意义。同时，发展现代煤化工也可以有效弥补石油化工原料（主要是石脑油）不足及其结构性缺陷，推进化工行业整体结构优化。相比燃煤发电，现代煤化工发挥了煤炭的原料属性，二氧化碳排放大幅降低。
另一方面，现代煤化工技术与可再生能源有效耦合，不仅可以充分发挥现代煤化工行业氢气利用规模化特点和技术积累优势，还以氢为纽带，通过非化石能源制绿氢，进而与现代煤化工及二氧化碳耦合等创新技术结合，大幅降低现代煤化工的碳排放，达到低碳发展目标的同时，促进煤炭作为原料向高端化、多元化、低碳化发展。
煤化工处于大规模推广应用时期
记者：相关技术成果是否有成功的商业案例？目前效益如何？怎样吸引更多的传统能源企业参与进来？
刘中民：近年来，我国在煤化工领域已经形成了一批核心技术，正处于完成工业示范并大规模推广应用的有利时期。
煤制油方面，已经实现百万吨级工业化应用。全球单套最大规模、神华宁煤400万吨/年煤制油项目于2016年建成投产，并于2017年满负荷运行，于2018年实现赢利。目前，3套百万吨级商业示范项目实现了满（超）负荷稳定运行，已形成650万吨/年的产能。其中新一代间接液化成套技术全面提升了核心技术的先进性，系统能效由现有百万吨商业化装置的43%~44%提高至49%。
煤制烯烃方面，战略性新兴产业正在快速形成。2010年，神华包头项目在世界上首次实现煤制烯烃工业化。甲醇制烯烃技术（DMTO）目前已许可31套工业装置，烯烃产能2025万吨/年，已投产运行16套装置，烯烃产能超过903万吨/年；2019年新一代甲醇制烯烃（DMTO）催化剂实现工业化生产，2020年完成第三代甲醇制烯烃（DMTO-Ⅲ）技术开发，一次性许可5套工业装置，烯烃产能500万吨/年。
煤制乙醇技术开启大规模工业化应用时代。2017年1月，全球首套10万吨/年乙醇工业示范装置生产出合格乙醇。2022年6月，50万吨/年煤基乙醇项目在陕西榆林基本建成，进入中交试车阶段。目前，乙醇技术已签订实施许可合同9套，累计产能达285万吨/年。煤基乙醇战略性新兴产业初具规模。
推动能源系统资源优势合并
记者：煤制烯烃作为战略性新兴产业，发展面临哪些困难，需要哪些政策支持？
刘中民：现代煤化工行业面临更激烈的市场竞争。“十三五”时期国际油价持续低位运行，带动化工产品价格走低，煤化工作为资源密集、技术密集、资金密集为特征的基础产业，行业赢利情况普遍受到影响。鉴于煤化工的战略意义，适当的政策支持是必要的。
首先，“十四五”时期国际油价受各方面因素影响具有较大不稳定性，且国际上一批低成本原料转化项目将陆续投产，同时国内一批现代煤化工项目投产运行，煤化工产品市场竞争会更加激烈，部分落后产能将被快速淘汰。其次，资源环境安全约束加强，配套条件落实难度大。现代煤化工项目大多位于西部地区煤炭资源地，受资源环境安全约束加强的影响，部分项目的用地指标、用水指标、用能指标以及环境容量指标等不能如期落实，或者有偿获取的代价高，项目落地难度加大，影响了项目经济性预期和业主投资积极性。
从能源安全保底方面考虑，煤化工要与石油化工联动，弥补石油化工因石脑油原料不足造成的烯烃和芳烃短缺，促进精细化工产业链的发展。煤炭也要发挥适合做含氧化合物的优势，与石油化工形成互补。也可进一步与盐化工、无机化工产业形成联动，如取代乙炔生产聚乙烯、聚氯乙烯等产品。
建议一方面从政策层面规范煤化工的发展，加快标准制定速度，调整煤化工标准结构，探索化石能源与新能源、清洁能源等多种能源互补融合与协调发展的新模式，以能源的基础作用带动工业结构的全面升级。另一方面发挥国家体制优势，超越领域及行业限制，将现代煤化工放在能源系统的大格局下统筹考虑，打破各能源种类和行业相互独立分割的局面，推动各能源系统间资源优势合并，解决现代煤化工低碳清洁发展问题的同时，促进形成清洁低碳、安全高效的能源体系。
