现代煤化工产业“十三五”发展展望

现代煤化工是以煤为原料生产替代石化产品和清洁燃料的产业。发展现代煤化工技术是国家的战略需求，同时具有较好的经济效益。“十三五”时期，煤化工行业的发展需要科学规划并不断地进行技术升级，从源头上解决目前发展所面临的瓶颈问题。中国煤化工产业发展速度很快，无论在技术应用还是产业规模方面都处于全球领先地位。但同时，煤化工发展必须面临避无可避的水资源和环境资源问题。煤化工排放的废水难处理，西部地区煤炭资源丰富然而水资源匮乏，目前部分富煤地区已无多余的取水指标。环保和可持续发展将是未来煤化工发展的重要课题。根据石化行业“十三五”发展路线图规划，“十三五”期间在着力改造提升传统产业的同时，将大力培育化工新材料、生物化工、现代煤化工、生产性服务业等战略性新兴产业。2016~2020年中国煤化工产业将进入升级示范阶段，煤制油、煤制甲醇/烯烃、煤制天然气、煤制大规模合成氨、煤制乙二醇和煤制氢等领域在“十三五”期间将有为数众多的项目建成投产。到2020年，预计现代煤化工规模将达到：煤制油1200万t，煤制烯烃1600万t，煤制乙二醇600~800万t，煤制天然气200亿m3，煤制芳烃100万t。根据中国石油和化学工业联合会特组织制订的《现代煤化工“十三五”发展指南》。“十三五”期间，我国煤化工产业发展的重点任务包括以下五个方面。科学合理布局要坚持靠近原料、靠近市场、进入化工园区的原则，按照量力而行、量水而行和量环境承载能力而行的要求，突出产业园区化、规模大型化、生产柔性化和产品差异化的方式和特色。重点布局的煤化工产业基地包括蒙东、蒙西、新疆准东、新疆伊犁、宁东、陕北和云贵等（见表1）。通过“十三五”合理布局的发展，使我国现代煤化工的发展在总量上得到合理控制，在布局上更加优化，在技术特色上更加突出，努力建设一批具有国际水平的大型化、综合性、更具环保优势和管理效率的现代煤化工园区和基地。表1 重点发展的现代煤化工产业基地布局地区布局内容能源金三角（蒙西、陕北、宁东）依托该地区大型煤炭基地建设，形成若干煤化工深加工园区，以煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制芳烃为龙头，合理规划下游深加工产品方案，建设具有竞争力的煤基化工原料及合成材料项目。新疆准东和伊犁地区合理布局煤制天然气和煤制烯烃项目，同步建设外输油气管线，形成适度规模的煤基燃料替代能力。蒙东地区重点开展大规模低阶煤提质、建设煤制烯烃、煤制天然气等示范项目。云、贵地区利用当地丰富的褐煤、水资源建设煤制油等项目，支持当地经济发展，解决成品油、天然气长期依靠外调问题。其他地区（山西、河南、安徽、甘肃等）靠近煤炭运输主干管网或靠近消费中心的地区，结合炼油、石化基地，可少量布局煤制油、煤制烯烃、煤制气和煤制乙二醇项目。突出技术创新加大科技投入，加强“产、学、研、用”的协同创新，围绕制约现代煤化工产业发展的重大关键共性技术和重大装备积极开展科技攻关。开发大型先进煤气化技术；研发高附加值煤制化学品、特种油品新产品，延伸现代煤化工产业链、拓宽产品幅；研究低阶煤清洁高效分级分质利用关键技术，解决工程化问题；优化现代煤化工关键工艺生产条件和流程设计，提高现代煤化工系统集成、分质分级综合利用水平；研发适用于煤化工“三废”特点的先进治理和资源化技术。表2 现代煤化工技术装备创新重点创新方向重点技术先进大型煤气化技术8.7兆帕高压大型水煤浆气化技术（单炉投煤量3000t/d）4.0兆帕大型干粉煤气化技术（单炉投煤量3000 t/d）水煤浆水冷壁气化技术（单炉投煤量2000吨/日以上）单喷嘴冷壁式粉煤加压气化（单炉投煤量2000吨/日以上）关键技术及产品高端化、差异化技术费托合成高端化学品技术（单系列100万吨/年以上）煤直接液化制高性能燃料技术（单系列100～180万t/a）煤油共炼技术（单系列100万t/a）甲烷化技术（单系列13～20亿m3/a甲烷化反应器及催化剂）新一代甲醇制烯烃技术（单系列60万t）大型甲醇合成技术、装备（单系列100万吨/年以上）甲醇制乙烯、丙烯百万吨级工程化（国内自主新型催化剂，单系列60～100万吨）甲醇制聚甲氧基二甲醚技术（单套20～30万t）甲醇甲苯制对二甲苯工程化（单系列20万t/a）节能、节水技术合成反应热高效利用技术低位能有效利用密闭式循环冷却技术节水技术环保技术高含盐浓缩水处置技术酚氨及杂环类降解关键技术多种废气污染物处置关键技术结晶盐资源化及安全处置技术油灰渣综合利用及处置技术大规模、低能耗二氧化碳分离与捕集技术安全高效二氧化碳输送工程技术大规模、低成本二氧化碳利用技术安全可靠的二氧化碳封存技术关键单元设备开发空分装置压缩机组（10万～12万标准立方米/小时等级）干粉煤泵、高压隔膜泵、高压煤浆泵、煤浆切断阀等关键零部件深入开展升级示范深入评估和总结已建示范项目经验和问题，重点围绕提高项目能效、降低资源消耗和污染排放、提高终端产品性能和附加值、加强体系优化集成、降低投资成本等，稳步开展升级示范。升级示范内容主要包括：高端高附加值产品生产、系统优化配置、新工艺新技术、环保设施升级及节水措施、装备大型化与自主化和二氧化碳减排等。表3 现代煤化工升级示范重点示范项目示范内容煤（甲醇）制烯烃围绕节水、环保、碳减排和产品高值化等目标，开展新型高效催化剂、工艺技术及设备、特殊机泵、阀门、低温/高温材料以及高端聚烯烃专用料的研发与升级示范，实现产品差异化、高端化，进一步提高资源利用和环境保护水平。在升级示范基础上，适度推广扩大产能。煤制乙二醇进一步完善工艺技术，提高产品质量、满足聚酯生产要求，开发高浓度硝酸盐废水处理技术，开展升级示范。在实现长周期满负荷运行的基础上适度进行推广。煤制天然气完成自主化合成气甲烷化技术工程放大，优化和完善固定床加压气化技术，开展组合气化工艺研究，开发高效污水处理和回用技术，通过示范提高资源利用效率和污染治理水平。煤直接制油围绕节水、环保、碳减排和产品高值化等目标，开展工艺技术及设备、智能化及数字化控制、特殊机泵、阀门、低温/高温材料以及特种油品的研发与升级示范，持续完善技术装备水平和实现产品的高附加值化。煤间接制油围绕大型化、节水、环保、碳减排等目标，开展工艺技术及设备的研发与升级示范。同时开展高温F-T合成工程化研究，针对费托合成油品组成特点和市场情况，实现柴油与高附加值精细化学品联产，提高项目的综合竞争力。低阶煤清洁高效分质梯级利用重点研究高温气固分离工艺和装备开发；高效油气回收工艺和装备开发；热解煤气深度净化与利用；干法熄焦工艺和装备开发；煤油气电多联产综合利用开发；配套的节能环保技术和装备开发；提质煤在高炉喷吹、发电、替代民用散煤及气化应用适用性研究。适应性广解决工程化问题、水分回收利用问题、热解气的高温除尘、低阶煤高效成型等。建成100万t/a工业化示范装置。煤制芳烃重点以华电首套百万吨级煤制芳烃工业示范装置为核心，解决甲醇制芳烃技术反应器设计和放大、系统热平衡和工程优化等技术问题，打通并优化甲醇制芳烃工艺流程，实现核心技术产业化。煤油共炼开展百万吨级煤油共炼工业化应用以及炼油与煤制油耦合集成发展模式示范，将传统炼油技术与煤油共炼技术耦合集成，实现中间产品统一加工转化、终端产品互补调和提质，开辟一条煤炭转化与石油深加工相结合的工业发展路线。煤化工废水处理与利用关键技术集成基于煤化工废水处理与利用关键技术研究，建立处理废水500m3/h以上规模的示范工程，考察实际工程的运行稳定性和处理效果，实现高效去除有机污染物，缓解多元酚、氰化物对微生物的抑制作用，通过煤化工高酚氨废水处理及零排放工艺，实现总水回用率达到98%以上，达到废水零排放。推进与关联产业融合发展目前，无论是传统煤化工还是现代煤化工，均存在能源和化学元素利用率低的问题。按照循环经济理念，采取煤化电热一体化、多联产方式，大力推动煤化工与石油化工、焦化、盐湖资源开发和化纤等产业融合发展，综合能效会大幅度提高，资源可以得到充分利用。与石油化工行业融合，可实现原料互补、产品优化调和和公用系统共享。双方联合后，可以直接将煤液化的初级产品作为加工原料输送到炼油厂，并与炼厂的产品进行调和，加快我国油品质量升级过程。通过与炼厂油品统一调度和配合使用，有效降低机动车尾气中的二氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和颗粒物等污染物的排放。将煤制油得到的廉价氢替代炼油厂的轻烃制氢，用于渣油深度加工可多产轻质油。以1000万t/a炼油厂产200万t渣油计算，每年能多生产轻质油12~15万t，并节约投资8~10亿元。同时，利用国内现有的中石油、中石化全国销售网络，还可以降低销售成本。表4 产业融合发展的重点融合产业发展内容煤炭开采利用低阶煤热解、褐煤和高硫煤气化技术，建设以半焦和石油替代产品为主的煤化工项目，延长现役褐煤、高硫煤矿井服务年限。传统焦炭产业利用现有焦化装置，采用环保碳基燃料共焦化、化工焦低成本纯氧气化、新型F-T合成技术，生产液化天然气、苯、乙烯裂解料、高档溶剂油、高档润滑油基础油等高附加值产品。盐湖资源开发与氯碱利用煤制烯烃技术，发展氯化工产品，做好盐湖资源开发氯的平衡及电石法PVC的改造升级。化纤产业加快煤制芳烃、乙二醇产业化，推动聚酯向西部转移，优化调整化纤产业布局。冶金建材产业集中转化高铝煤炭资源，推动粉煤灰提取氧化铝产业化，大力发展粉煤灰制建材产品，探索利用合成气直接生产还原铁。石油化工产业利用煤化电热一体化集成技术，建设集发电、制热、制氢于一体的整体气化联合装置，推动原油加工由脱碳向加氢转变，推进煤油共炼技术产业化，发挥煤炭液化与原油加工中间产品互为供需的优势，开展煤炭与原油联合加工示范。加强标准体系建设在管理标准方面，研究国内外煤炭深加工产业政策、技术水平和环保政策，提出煤炭深加工能量限额标准、取水标准和安全标准体系；在产品标准方面，研究煤炭深加工示范项目核心技术、产品质量指标、消耗定额、应用范围和包装运输等内容，形成煤炭深加工产品标准体系；在质检和计量标准方面，研究煤炭深加工产业的质检和计量标准，建立公正、公平的市场环境标准体系；在与现有政策适应性方面，研究所形成的标准体系与现有的相关政策、规划、法规、条例和强制性标准等文件的适应性和关系。总之，目标就是要形成“十三五”煤炭深加工产业标准体系。表5 现代煤化工标准体系建设的重点标准类型标准名称标准级别产品标准煤直接液化石脑油、费托合成石脑油、费托合成汽油组分油、煤直接液化制汽油组分油、甲醇制汽油组分油、醇醚基芳烃、煤基液化气、煤基精制蜡、煤基混合戊烯、煤基工业酚、均四甲苯、煤直接液化油渣、煤基甲基叔丁基醚、煤基混合醇、煤热解油、工业用乙二醇(含煤基乙二醇)、煤制烯烃原料甲醇国家标准费托合成熔融铁催化剂、柴油合成调和组分、聚甲氧基二甲醚、甲醇制混合芳烃、煤基氢化油、甲醇制烯烃原料甲醇技术条件、高浓盐水结晶盐行业标准煤直接液化副产针状焦、煤直接液化副产碳纤维、煤直接液化副产碳微球、煤直接液化副产沥青、煤直接液化副产石墨粘结剂、煤制烯烃副产丙烷团体标准方法标准醇基混合芳烃中羰基化合物的分析方法、醇基混合芳烃中甲醇、二甲醚和酚类组分的测定、煤制乙二醇中1,2-丁二醇含量的测定气相色谱法国家标准甲醇制合成油反应产品气组成的测定气相色谱法、聚丙烯树脂灰分的测定X射线荧光光谱法、聚丙烯中二甲苯可溶物含量和等规指数的测定核磁共振法、合成气中氯化氢含量方法的测定微库仑法、甲醇制烯烃反应产品气组成的测定气相色谱法、煤直接液化工业酚产品组成的测定气相色谱法、煤直接液化尾气的测定气相色谱法、贫甲醇中甲酸的测定离子色谱法、费托合成重质油和重质蜡中总铁含量的测定邻菲啰啉分光光度法、顶空气相色谱法分析N-甲基二乙醇胺脱硫液中的硫化氢和二氧化碳含量、煤直接液化残渣四氢呋喃不溶物含量的测定行业标准管理标准煤基芳烃单位产品能耗限额、低温费托合成煤间接液化制油单位产品消耗定额、煤焦油深加工燃动能耗限额、甲醇制汽油单位产品能源消耗限额、甲醇制合成油单位产品能消限额、煤热裂解单位产品能源消耗限额、甲醇制汽油工艺技术标准、取水定额第X部分：煤基芳烃产品、取水定额第X部分：甲醇制合成油、甲醇制汽油装备国产化标准国家标准“十三五”时期煤化工产业的发展环境不同于以往，原油价格将保持在较低水平，对产业的影响错综复杂，变数较多，倒逼煤化工产业转型升级，向质量效益型发展，依靠技术创新驱动。煤化工今后发展的最大制约瓶颈是环保和水资源，根据环境容量和水资源承载力确定煤炭转化量，产业规模将由市场决定。“十三五”期间，产品差异化、高端化和高附加值是煤化工的发展方向，企业应重点延伸产业链，拓宽产品范围及开发新的煤基化学品，提升竞争力、盈利能力和可持续发展能力。