碳中和目標下，三問現代煤化工
來源: 中國能源報 發(fā)布時間: 2021-05-19
●碳減排時間緊、任務重，自帶高碳屬性的現代煤化工還要不要發(fā)展？
●一邊是現實需求，一邊是減排目標，現代煤化工產業(yè)到底行不行？
●如何做好現代煤化工產業(yè)，走出一條高碳產業(yè)低碳排放的新路子？
“在碳達峰、碳中和目標下，現代煤化工行業(yè)面臨更加巨大的減排壓力。未來，二氧化碳處置費用將直接增加運營成本，部分產品將失去競爭力。”日前，中國石油和化學工業(yè)聯合會會長李壽生用一組數據，直觀說明行業(yè)所處境地——煤間接液化制油、煤直接液化制油、煤制烯烴和煤制乙二醇，噸產品二氧化碳排放量分別為6.5噸、5.8噸、11.1噸和5.6噸。而截至“十三五”末，我國煤制油、煤（甲醇）制烯烴和煤（合成氣）制乙二醇產能，已分別達到823萬噸、1672萬噸和597萬噸。
作為典型的高碳產業(yè)，現代煤化工以煤為原料，反應過程伴隨大量碳排放，質疑由此而生。面對“要不要”“行不行”“好不好”的問題，行業(yè)如何作答？
煤是最豐富的“碳源”，應多用于制備化學品
碳減排時間緊、任務重，自帶高碳屬性的現代煤化工還要不要發(fā)展？
“我國資源稟賦具有缺油少氣、煤炭相對豐富的特點，適度發(fā)展現代煤化工產業(yè)，是實施能源替代戰(zhàn)略、保障國家能源安全的重要舉措，其與傳統(tǒng)石油化工形成了互為補充、協調發(fā)展的產業(yè)格局。”工信部原材料工業(yè)司副司長余薇表示，“我部高度重視現代煤化工產業(yè)發(fā)展。”
李壽生進一步稱，現代煤化工承擔能源安全、技術創(chuàng)新和產能儲備的任務，肩負著推動煤炭生產和消費革命的重要使命。“無論從創(chuàng)新能力、產業(yè)結構、產能規(guī)模，還是從工藝技術管理等方面，我國現代煤化工產業(yè)均走在了世界前列。”
除了具備基礎，中國科學院大連化學物理研究所專家靳國忠認為，發(fā)展現代煤化工還有著現實需求。“在碳中和目標下，煤炭消費占比勢必呈下降趨勢，到2030年，預計維持在45%左右。然而，煤炭的兜底作用在很長一段時間內不會改變，作為基礎性保供能源儲備的地位也不可替代。”
在靳國忠看來，下一階段，我國需繼續(xù)穩(wěn)妥推進現代煤化工產業(yè)發(fā)展。“出于國家能源安全考慮，我國難以完全依賴石油化工，現代煤化工可實現能源化學品生產的多元化，拓展石油化工原料來源。相比傳統(tǒng)利用方式，現代煤化工的轉化效率更高、產品附加值更大、污染物排放更少，是煤炭清潔高效利用的必由之路。同時，隨著可再生能源技術發(fā)展、成本降低，煤炭不再是發(fā)電的唯一選擇，加上國家嚴控煤電消費，煤炭用于發(fā)電將受抑制。而煤炭又是最豐富的碳源，我們要‘精打細算’用好這些不可再生的碳源，讓煤炭多用于制備化學品。”
進一步降低碳排放，是“十四五”期間亟待解決的問題
一邊是現實需求，一邊是減排目標，現代煤化工產業(yè)到底行不行？
“我們要看到，現代煤化工產業(yè)與要求還有一定差距，特別是面對碳達峰、碳中和目標，發(fā)展任重道遠。”余薇表示。靳國忠也稱，如何通過前瞻性和變革性技術，提高煤、水利用率，進一步降低碳排放，實現二氧化碳高效轉化利用，是“十四五”期間亟待解決的問題。
記者了解到，更多現實挑戰(zhàn)在一定程度上加劇減排壓力。“鄂爾多斯的現代煤化工產業(yè)已形成一定規(guī)模，但目前，延伸轉化只能到烯烴、二甲醚等產品，精深加工幾乎為空白。產業(yè)鏈條短、產品單一，整體處于初級階段。隨著一批項目陸續(xù)投產，工業(yè)用水、能耗指標、環(huán)境容量等生產要素不足等問題日益突出，已成為制約產業(yè)發(fā)展的瓶頸。”該市工業(yè)和信息化局副局長張熾舉例。
李壽生證實，上述情況不是個例。以水資源為例，“我國煤炭資源與水資源呈逆向分布。特別是黃河中上游的山西、陜西、內蒙古、寧夏地區(qū)，煤炭占有量為全國的67%，水資源僅占全國的3.85%。這些地區(qū)的項目用水主要依賴黃河，但黃河來水減少、項目用水不斷增加，今后較長一段時期，水資源供需矛盾將更加突出。”
隨著技術工藝日趨成熟，項目建設速度加快、數量增加，建設方案、終端產品雷同的現象頻發(fā)。“目前，采用費托合成技術生產煤制油品的企業(yè)就有寧煤、伊泰、潞安等，產品同質化突出，同業(yè)競爭激烈，導致終端價格持續(xù)走低，加劇項目生存壓力。再如，煤制乙二醇項目產品結構單一，下游用于聚酯消費的占比高達95%。”李壽生直言，若不從高端化、差異化上解決問題，產業(yè)很快將陷入產能過剩、無序競爭局面。
在充分發(fā)揮物質屬性的基礎上，對煤炭進行“量身剪裁”
如何做好現代煤化工產業(yè)，走出一條高碳產業(yè)低碳排放的新路子？
靳國忠認為，從全生命周期來看，化石能源利用從原理上不可能避免碳排放。除了行業(yè)內部加強原始創(chuàng)新，從源頭出發(fā)解決碳基能源低碳化發(fā)展的關鍵問題，還可打破行業(yè)壁壘，與石化、鋼鐵行業(yè)融合協調發(fā)展、與新能源制取綠氫耦合發(fā)展等路徑，大幅降低現代煤化工反應過程中的碳排放。“以一個年產60萬噸的煤制烯烴項目為例，通過補入綠氫來調節(jié)合成氣碳氫比，噸產品煤耗可下降48.8%、碳排放可下降70.6%。”
為進一步揚長避短，靳國忠提出，基于煤炭富含“碳”和“氧”的特征，現代煤化工更適合做含氧化合物、芳烴等缺氫的產品。同時，還可充分發(fā)揮煤的物質屬性，通過催化劑對其進行“量身剪裁”。“事實上，現階段并未真正弄清煤炭的分子結構，通常是把煤‘一燒了之’生成合成氣，再將燒出來的小分子‘砌成’化學品。若能利用先進催化技術，將煤中的大分子‘剪’成大小不同的分子，高效得到所需化學品，則可大大減少碳排放，少用水甚至不用水。”
這一說法，得到余薇的贊同。“全行業(yè)要高度重視低碳發(fā)展，研究采用可再生能源制氫進行源頭減碳，通過優(yōu)化工藝、設備來實現生產過程的減碳。利用煤化工生產排放二氧化碳純度較高的特點，積極開展二氧化碳的捕集、封存和資源化利用。”
“只有找到二氧化碳資源化利用的技術和產品，現代煤化工才能在碳達峰、碳中和過程中實現主動發(fā)展。”李壽生建議，二氧化碳亦是一種重要的工業(yè)氣體，煤化工行業(yè)副產大量二氧化碳，可在小分子化合物、高分子材料等領域尋求新的突破。
