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煤化工可持续发展的五大建议
2022年14期 发行日期:2022-07-18
作者:■ 中国石油和化学工业联合会 李宇静 桑建新   江苏盛虹石化产业集团有限公司 黄少鹏

  我国能源资源的基本国情是“富煤、贫油、少气”,“油气不够,煤来凑”,这是我国大力发展煤化工、追求煤炭综合利用的逻辑起点,因此煤化工在我国得以蓬勃发展。在传统煤化工领域,我国焦炭、电石、合成氨、尿素等产能全球第一,现代煤化工技术和规模更是世界领先。但是与石油化工和天然气化工相比,煤化工是一个高耗能、高排放的行业,为实现“双碳”目标,煤化工节能降碳的压力更大。

我国煤化工发展现状和趋势

  根据产业发展成熟度和历程,我国煤化工简单地分为传统煤化工和现代煤化工,原料都是煤炭,但生产出的产品不同。传统煤化工主要产品是焦炭、合成氨、尿素、电石等;而现代煤化工是以煤炭为主要原料、以生产清洁能源和化工产品为主要目标的现代化煤炭加工转化产业,主要包括煤制油、煤制气、煤制烯烃和煤制乙二醇等。

  1.传统煤化工

  氮肥

  我国氮肥在国家政策的引导下,迎来新的机遇和挑战。供应方面,通过供给侧结构改革,我国氮肥总产能不断下降,开工率不断提高;需求方面,2015年农业部颁布《到2020年化肥使用量零增长行动方案》,要求化肥用量逐年递减1%,到2020年实现零增长。在政策推动下,农业氮肥施用量逐年下降,施肥品种从单质肥转向各种高效肥料,行业内部竞争更激烈,促使企业转型升级,氮肥供需结构持续优化。

  我国合成氨75%左右以煤为原料。2021年,我国合成氨产能6488万吨/年,比2020年净退出产能49万吨/年;产量5909.2万吨,同比提高0.4%;装置平均开工率91%,同比提高1个百分点;进口量77.5万吨,同比减少约38万吨;出口量较少可忽略;全年表观消费量5986.5万吨,同比减少0.2%。总体来看,我国合成氨市场保持平衡的状态。

  尿素是主要的氮肥品种,我国尿素产能70%以上是煤头尿素。2021年,我国尿素产能为6540万吨/年,同比净退出46万吨/年;产量5563万吨,同比下降1.1%;受拉闸限电更加严格的环保政策等因素影响,装置平均开工率85.1%,同比下降0.3个百分点;进口量5.3万吨,较2020年进口量0.15万吨大幅度提高了3433%;出口量529.9万吨,同比减少2.8%;表观消费量5038.4万吨,同比减少0.8%。我国尿素市场保持平衡的状态。

  全球新冠肺炎疫情和局部冲突背景下,粮食安全的重要性进一步凸显。特别是局部冲突发生后,双方相继宣布禁止出口部分农产品,运输途径也受阻,全球粮食供应短缺情况加剧,助推粮价再创新高。此外,全球海运费上涨、海外天然气等能源价格高位,以及西方国家采取制裁措施也导致全球肥料产能释放不达预期、进出口不畅、价格高位。在粮食重要性日益凸显等宏观背景下,化肥行业景气度回升,价格步入上行通道,目前海内外化肥价格差异较大。双碳策略、能耗双控下,短期内国内化肥市场“保供稳价”,有序出口,装置利用率将提高。

  焦炭

  焦炭是一种固体燃料,由煤在约1000℃的高温条件下经干馏而获得。焦化行业继续深化供给侧结构性改革,落后产能淘汰有序推进,“十三五”期间累计去产能5775万吨/年。2021年,我国淘汰焦化产能2326万吨/年,新增4927.5万吨/年,净新增2601.5万吨/年,总产能为6.55亿吨/年;焦炭产量为4.64亿吨,同比下降2.2%,其中钢铁联合焦化企业焦炭产量为1.10亿吨,同比增长5.5%,其他焦化企业焦炭产量3.55亿吨,同比下降4.3%;焦炭出口量价齐涨。2021年,焦炭出口量为645万吨,同比增长75.38%,累计出口平均价格为366.7美元/吨,同比上涨65.53%;焦炭进口量为133万吨,同比下降55.3%;装置平均开工率70.8%,产能仍严重过剩,如何化解过剩产能任重道远。

  电石

  受整体产能过剩、安全环保监管加强等因素的影响,我国电石自2016年以来产能持续减少。2021年,国内电石产能3800万吨/年,较2020年减少200万吨/年;产量2900万吨,较2020年增加12万吨;装置平均开工率76.3%,同比提高4.1个百分点。我国电石很少进口,每年出口十几万吨,2021年出口电石11.4万吨,比2020年略降0.6万吨。因聚氯乙烯(PVC)、1,4-丁二醇(BDO)等下游对电石需求增长,近年电石表观消费量一直缓慢增长,2021年同比增长0.4%,达到2889万吨。

  虽然目前国内电石市场仍产能过剩,但通过多年的供给侧结构性改革,电石产能利用率提高,已经处于较健康的发展水平。未来在各种政策严格控制和淘汰落后的改革中,产能将稳中有降。而随着PVC、BDO等下游对电石需求的增长,装置开工率有望进一步提高,行业产能过剩的矛盾将继续改善。

  2.现代煤化工

  现代煤化工起源于西方国家,我国在“十一五”期间逐渐实现产业化,经过“十二五”和“十三五”的创新发展,实现了“弯道超车”。目前我国多项新型煤化工技术取得了突破,拥有自主知识产权的煤化工技术包括煤直接液化、煤间接液化、煤气化、煤制烯烃、甲醇制烯烃(包括合成气制烯烃)、煤制乙二醇(包括工业尾气制乙二醇)、煤制芳烃、煤制乙醇等。我国现代煤化工产品种类、规模和技术水平,以及优化调整布局,都达到了一个新的发展高度,整体达到了世界领先水平。

  根据中国石油和化学工业联合会煤化工专业委员会数据,截至2021年底,我国煤制油总产能达到823万吨/年,2021年总产量679.5万吨,同比增加30.2%,产能利用率为82.6%;煤制天然气总产能61.25亿立方米/年,2021年总产量44.53亿立方米,同比下降5.0%,产能利用率为72.7%;煤制烯烃(包括甲醇制烯烃)总产能1672万吨/年,2021年总产量1575.2万吨,同比增长4.1%,产能利用率为94.2%;煤制乙二醇(包括工业尾气制乙二醇)总产能达到803万吨/年(其中全国共有9个项目处于停产状态,合计停产产能186万吨/年),同比增长30.1%,2021年总产量322.8万吨,同比增长7.5%,产能利用率40.2%。因煤制乙二醇新投产项目多,产能没有完全释放,而且产品质量与石油路线有差距,不能完全满足下游应用需求,因此平均装置开工率较低。目前,煤制乙二醇占我国乙二醇总产能的38.6%,煤制乙二醇产能利用率低,拉低了我国乙二醇产品总的产能利用水平,2021年我国乙二醇产能利用率仅为57.6%。

  从煤制油、天然气、烯烃、乙二醇等四大类现代煤化工主要产品分析,2021年四大产品总产量约2440万吨,转化煤炭约9795万吨标准煤。得益于石化行业景气度的提升,2021年现代煤化工产业盈利水平达到历史最佳,煤制烯烃利润尤其突出,煤制油转亏为盈,煤制天然气和煤制乙二醇的亏损量也大幅降低。

  根据新建、拟建项目进度,预计2022年煤制油和煤制天然气总产能与2021年持平;甲醇制烯烃新增投产项目3个,新增产能100万吨/年,到2022年底煤(甲醇)制烯烃总产能将达到1772万吨/年;煤制乙二醇计划投产项目6个,新增产能400万吨/年,到2022年底总产能有望达到1203万吨/年。原油价格大幅上涨,将使我国现代煤化工装置开工率进一步提高,经济效益将再创新高。

我国煤化工发展面临的形势分析

  一我国煤化工对保障国计民生、保障国家能源安全做出重要贡献,有重要的现实意义。我国传统煤化工产品满足国内农业、钢铁和建筑、包装等市场需求,在保障国计民生方面做出了很大的贡献。随着国民经济的发展,我国原油和天然气进口量持续增加,是全球最大的原油和天然气进口国,2021年原油进口依存度高达72.0%,天然气进口依存度为44.9%。现代煤化工产业能够替代石油和天然气的消费量,并能生产成品油和天然气,促进石化行业原料多元化,为国家能源安全提供战略支撑,为我国油气安全提供应急保障。

  二在贸易保护主义抬头、中美贸易摩擦前途未卜的情况下,美国以能源价格为武器的可能性大大增加。我国已是全球最大的原油进口国和天然气进口国,并且可以预计,这种局面在整个“十四五”及其后的相当长时间内都将持续。在这种背景下,煤炭深加工领域形成的石油替代能力及技术装备储备,将对我国的能源安全产生重要的战略意义。

  三煤化工的成本优势受油气价格制约。以替代油气生产化工产品为主,也可以生产成品油和天然气等能源,在油气价格较高、石油化工产品价位较高时,煤化工的经济优势比较突出。反之,当油气价格下行的时候,煤化工项目的成本优势就会受到极大挑战。

  四与油气化工路线相比,煤化工生产石油化工产品生产流程长、工艺相对复杂、单位投资强度大、能耗高、二氧化碳排放量大,要想贯彻落实“双碳”的整体要求压力大,任重道远。2020年11月17日,习近平总书记在金砖国家领导人第十二次会晤上的讲话中承诺:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更有力的政策和举措,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”煤化工行业属高耗能、高污染行业,在“碳达峰”和“碳中和”的目标要求下,新建煤化工项目势必受到影响,如2021年出台的《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,要坚决遏制高耗能、高排放项目盲目发展。同时,出台的煤电、石化、煤化工等行业产能控制政策规定,未纳入国家有关领域产业规划的,一律不得新建、改扩建炼油和新建煤制烯烃项目;还要合理控制煤制油气产能规模,并提升高耗能、高排放项目能耗准入标准。内蒙古发布的《关于确保完成“十四五”能耗双控目标若干保障措施》要求,从2021年起,不再审批焦炭(兰炭)、电石、聚氯乙烯(PVC)、合成氨(尿素)、甲醇、乙二醇等新增产能项目,确有必要建设的,须在区内实施产能和能耗减量置换。除国家规划布局和自治区延链补链的现代煤化工项目外,“十四五”期间原则上不再审批新的现代煤化工项目。

  “双碳”目标对已建成的煤化工项目的能效水平和环保性提出了更高的要求,并影响煤化工企业生产。近日,国家发改委等四部门发布《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022年版)》的通知(以下简称《通知》),并附《现代煤化工行业节能降碳改造升级实施指南》(以下简称《指南》)。《指南》针对煤制甲醇、煤制烯烃和煤制乙二醇提出要求:到2025年,这三个重点行业达到能效标杆水平以上产能比例分别为30%、50%、30%,基准水平以下产能基本清零。陕西省《关于确保完成2021年度能耗双控目标任务的通知》(榆林市),要求今年9—12月份新建的“两高”项目不得投入生产,本年度新建已投产的“两高”项目在上月产量基础上限产60%,其他企业降低生产线运行负荷,压减产量50%~60%或停产。

  “双碳”目标和严格的能耗调控政策出台,使我国煤化工新上项目受到限制,许多煤化工企业面临着限产、停产。未来,环保、高端产品技术研究和能源供应等问题将是石油化工和煤化工角逐的主战场,产品的经济效益和绿色可持续发展,将是煤化工突破瓶颈赢得发展空间和市场的关键。

煤化工可持续发展路径探讨

  在国家实施“双碳”战略的背景下,尽管我国煤化工行业的碳减排压力较大,出台的相关政策也对煤化工有更加严格的要求,但是考虑到我国目前“富煤贫油少气”的能源结构和经济发展,煤炭在化工领域的作用短时间内还很难被完全替代。2021年9月,习近平总书记在考察国家能源集团榆林化工有限公司时明确指出,“煤炭是我国的主体能源,要按照绿色低碳的发展方向,对标实现碳达峰、碳中和目标任务,立足国情、控制总量、兜住底线,有序减量替代,推进煤炭消费转型升级。煤化工产业潜力巨大,大有前途。要提高煤炭作为化工原料的综合利用效能,促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展,把加强科技创新作为最紧迫任务,加快关键核心技术攻关,积极发展煤基特种燃料、煤基生物可降解材料等。”习近平总书记的讲话,站在国家能源安全和现代化建设的高度,深刻揭示了我国煤化工产业发展的规律,指出了我国煤化工产业发展的方向。

  节能减排、绿色发展是我国煤化工发展的必然选择。实际上,整个煤炭行业的转型,都将被节能环保的理念所驱动。面向未来,煤化工若要得到长足的发展,必须从节能减排入手,努力提高能效水平、降低污染物排放,才能真正将发展机遇转化为发展动力。

  一是通过技术创新实现煤化工绿色发展。加大绿色低碳煤化工生产工艺、技术和装备的研发、示范和推广力度。大力开发煤炭高效利用技术,推广低碳高效的先进炼焦炉、气化炉等装备。化肥领域推广低压氨合成、合成气反应热高效利用技术,氮肥生产废水超低排放等绿色技术;开发年产百万吨以上甲醇合成、氨合成,以及年产150万吨尿素成套技术及装备。通过技术创新缩短煤化工生产流程,在煤气化制合成气、合成气制甲醇、甲醇制烯烃的基础上,开发煤气化制合成气直接制烯烃技术。积极研发二氧化碳综合利用技术,探索二氧化碳综合利用新途径,减少温室气体排放对环境的影响。

  二是做好能源和资源的循环利用,促进产业融合发展,提高煤化工经济效益和绿色发展水平。采取煤化电热一体化、多联产等方式,大力推动煤化工与石油化工、化纤、盐化工、冶金建材等产业融合发展。按照循环经济理念,推进煤化工产业集聚区的产品、原料、能量、废弃物内部循环利用。通过技术进步降低单位能耗和水耗,开发推广废水处理处置、节水及循环利用技术,高盐废水处理技术,结晶盐处置和综合利用技术,煤灰渣综合利用及处置技术,二氧化碳捕集、利用与封存技术(CCUS)等关键技术,提升“三废”资源化利用水平。

  三是坚持高质量发展的原则,推进煤化上下游一体化项目建设。结合煤化工产品特性,配套建设下游深加工装置生产高附加值化学品。以煤气化、煤液化、煤焦化和煤炭分质利用等核心装置为龙头,以高端化、差异化、多元化为方向,通过技术创新,拓展产品种类、提升产品档次、提高煤炭加工深度,打造煤基特种燃料、煤基生物可降解材料、煤基新型碳材料和高端化工新材料等高端、多元的产品链,延伸产业链,助力煤炭清洁高效转化,提高煤化工竞争力。

  四是将煤化工和绿色新能源进行耦合发展。围绕碳减排,将煤化工放在能源系统的大格局下统筹考虑,推动各能源系统间资源优势“合并”,为各能源融合发展发挥作用。如可以在内蒙古及新疆等既有丰富的煤炭资源,太阳能、风能等新能源也较丰富的地区,将煤化工和绿色新能源进行耦合,制取的低碳氢,可补充煤化工之所缺,与二氧化碳通过催化耦合制取油品和大宗化学品,以产氢和用氢为纽带,总体上可实现低碳化。

  五是继续深化煤化工产业供给侧结构性改革。对部分产能过剩的传统煤化工产品,如焦炭、电石等,继续淘汰能耗和排放大的装置,以新带旧、以投资出创新、以先进产能驱动产业升级。


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