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碳中和目標下,三問(wèn)現代煤化工
發(fā)布日期: 2021/5/20 9:03:31

來(lái)源:中國能源報

“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(lái),二氧化碳處置費用將直接增加運營(yíng)成本,部分產(chǎn)品將失去競爭力。”日前,中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì )會(huì )長(cháng)李壽生用一組數據,直觀(guān)說(shuō)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(chǎn)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(chǎn)能,已分別達到823萬(wàn)噸、1672萬(wàn)噸和597萬(wàn)噸。

作為典型的高碳產(chǎn)業(yè),現代煤化工以煤為原料,反應過(guò)程伴隨大量碳排放,質(zhì)疑由此而生。面對“要不要”“行不行”“好不好”的問(wèn)題,行業(yè)如何作答?

煤是最豐富的“碳源”,應多用于制備化學(xué)品

碳減排時(shí)間緊、任務(wù)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(diǎn),適度發(fā)展現代煤化工產(chǎn)業(yè),是實(shí)施能源替代戰略、保障國家能源安全的重要舉措,其與傳統石油化工形成了互為補充、協(xié)調發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局。”工信部原材料工業(yè)司副司長(cháng)余薇表示,“我部高度重視現代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”

李壽生進(jìn)一步稱(chēng),現代煤化工承擔能源安全、技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)能儲備的任務(wù),肩負著(zhù)推動(dòng)煤炭生產(chǎn)和消費革命的重要使命。“無(wú)論從創(chuàng )新能力、產(chǎn)業(yè)結構、產(chǎn)能規模,還是從工藝技術(shù)管理等方面,我國現代煤化工產(chǎn)業(yè)均走在了世界前列。”

除了具備基礎,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所專(zhuān)家靳國忠認為,發(fā)展現代煤化工還有著(zhù)現實(shí)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(cháng)一段時(shí)間內不會(huì )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(lái),下一階段,我國需繼續穩妥推進(jìn)現代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。“出于國家能源安全考慮,我國難以完全依賴(lài)石油化工,現代煤化工可實(shí)現能源化學(xué)品生產(chǎn)的多元化,拓展石油化工原料來(lái)源。相比傳統利用方式,現代煤化工的轉化效率更高、產(chǎn)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(shí),隨著(zhù)可再生能源技術(shù)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(xué)品。”

進(jìn)一步降低碳排放,是“十四五”期間亟待解決的問(wèn)題

一邊是現實(shí)需求,一邊是減排目標,現代煤化工產(chǎn)業(yè)到底行不行?

“我們要看到,現代煤化工產(chǎn)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(chēng),如何通過(guò)前瞻性和變革性技術(shù),提高煤、水利用率,進(jìn)一步降低碳排放,實(shí)現二氧化碳高效轉化利用,是“十四五”期間亟待解決的問(wèn)題。

記者了解到,更多現實(shí)挑戰在一定程度上加劇減排壓力。“鄂爾多斯的現代煤化工產(chǎn)業(yè)已形成一定規模,但目前,延伸轉化只能到烯烴、二甲醚等產(chǎn)品,精深加工幾乎為空白。產(chǎn)業(yè)鏈條短、產(chǎn)品單一,整體處于初級階段。隨著(zhù)一批項目陸續投產(chǎn),工業(yè)用水、能耗指標、環(huán)境容量等生產(chǎn)要素不足等問(wèn)題日益突出,已成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。”該市工業(yè)和信息化局副局長(cháng)張熾舉例。

李壽生證實(shí),上述情況不是個(gè)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,煤炭占有量為全國的67%,水資源僅占全國的3.85%。這些地區的項目用水主要依賴(lài)黃河,但黃河來(lái)水減少、項目用水不斷增加,今后較長(cháng)一段時(shí)期,水資源供需矛盾將更加突出。”

隨著(zhù)技術(shù)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(chǎn)品雷同的現象頻發(fā)。“目前,采用費托合成技術(shù)生產(chǎn)煤制油品的企業(yè)就有寧煤、伊泰、潞安等,產(chǎn)品同質(zhì)化突出,同業(yè)競爭激烈,導致終端價(jià)格持續走低,加劇項目生存壓力。再如,煤制乙二醇項目產(chǎn)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(wèn)題,產(chǎn)業(yè)很快將陷入產(chǎn)能過(guò)剩、無(wú)序競爭局面。

在充分發(fā)揮物質(zhì)屬性的基礎上,對煤炭進(jìn)行“量身剪裁”

如何做好現代煤化工產(chǎn)業(yè),走出一條高碳產(chǎn)業(yè)低碳排放的新路子?

靳國忠認為,從全生命周期來(lái)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(guān)鍵問(wèn)題,還可打破行業(yè)壁壘,與石化、鋼鐵行業(yè)融合協(xié)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(guò)程中的碳排放。“以一個(gè)年產(chǎn)60萬(wàn)噸的煤制烯烴項目為例,通過(guò)補入綠氫來(lái)調節合成氣碳氫比,噸產(chǎn)品煤耗可下降48.8%、碳排放可下降70.6%。”

為進(jìn)一步揚長(cháng)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(chǎn)品。同時(shí),還可充分發(fā)揮煤的物質(zhì)屬性,通過(guò)催化劑對其進(jìn)行“量身剪裁”。“事實(shí)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(lái)的小分子‘砌成’化學(xué)品。若能利用先進(jìn)催化技術(shù),將煤中的大分子‘剪’成大小不同的分子,高效得到所需化學(xué)品,則可大大減少碳排放,少用水甚至不用水。”

這一說(shuō)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(jìn)行源頭減碳,通過(guò)優(yōu)化工藝、設備來(lái)實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的減碳。利用煤化工生產(chǎn)排放二氧化碳純度較高的特點(diǎn),積極開(kāi)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(shù)和產(chǎn)品,現代煤化工才能在碳達峰、碳中和過(guò)程中實(shí)現主動(dòng)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(chǎn)大量二氧化碳,可在小分子化合物、高分子材料等領(lǐng)域尋求新的突破。

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