美丽黄河 协同治理 煤化工助力煤炭行业绿色转型 挑战与机遇并存

    能源是工业的粮食，我国“富煤、缺油、少气”的资源禀赋，形成了以煤为基础的能源生产和消费格局。在相当长一段时间内，煤炭的兜底保障作用不会改变。
    随着我国经济发展，人们逐步意识到粗放式的煤炭生产和消费方式不可持续，煤炭供给和消费带来的相关问题逐步凸显。
    3月5日在第十四届全国人民代表大会第一次会议上的《2023年政府工作报告》中指出要“单位国内生产总值能耗和主要污染物排放量继续下降，重点控制化石能源消费，生态环境质量稳定改善。”意味着我国的双碳目标将重点关注“化石能源消费占比”。未来随着能源绿色低碳转型持续推进，我国非化石能源消费比重将显持续提升。
    在推进化石能源产业转型过程中，作为我国特色化工产业的现代煤化工是煤炭清洁高效利用的重要途径，也是煤炭工业转型升级发展的必由之路。与传统煤炭直接燃烧的利用方式相比，煤化工可以实现煤炭从燃料向原料的转变，是清洁能源和石油化工的重要补充。经过数十年的发展，我国现代煤化工技术已经走在世界前列。在“双碳”目标背景下，煤化工行业面临能源资源约束、生态环境压力，碳减排任务等诸多挑战。黄河流域作为我国重要的煤化工基地，企业布局呈现出工业集聚的显著特点。由于黄河流域环境承载力有限，粗放式煤化工发展利用模式难以为继，绿色低碳发展已刻不容缓。
    当下，煤化工行业的绿色低碳转型，不仅是煤化工企业长足发展的宝贵机遇，还是破解煤炭行业发展困境的有力抓手，是落实黄河流域生态保护的必由之路，更是实现碳达峰碳中和的必然途径。
    碳排放与水资源约束加强，绿色转型迫在眉睫
    煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品等过程，产品涉及到燃料、医药业、农业、制造重轻工等各个领域。近年来兴起的现代煤化工产品主要有合成油、天然气、乙醇、烯烃、精细化学品等，人们生活中常用的塑料、合成橡胶、合成纤维等都离不开这些原料。
    发展煤化工产业，不仅可以缓解我国石油能源依存度过高的严峻局面，还可以实现我国能源化学品生产的多元化，对于保障国家的能源安全与经济安全都有着十分重要的战略意义。然而，由于煤炭的加工过程中会产生大量废水和废气，煤化工行业一直以来就被贴着高能耗、重污染的属性标签。由于煤化工原料是煤炭，在制取化学品过程中，碳排放量远高于以天然气和石油为原料的项目，减碳挑战更为艰巨。
  “我国煤化工行业的碳排放量近5亿吨，占全国碳排放总量的5%左右。”国家能源集团化工公司总经理王建立坦言道，“现代煤化工的碳排放主要集中于煤气化，相比石油化工，煤化工项目原料的碳氢比高、杂质含量高，生产工艺流程长，能耗、碳排放相对较高。”
    内蒙古鄂尔多斯市的煤制烯烃项目除了碳排放的压力以外，在煤化工生产发展与环境承载力有限的矛盾中，水资源短缺的问题也尤为突出。王建立还指出，现代煤化工因其反应过程及生产特点，用水环节包括参与反应的原料消耗水、循环冷却用水、污水排放及治理等，单位产品耗水量相对较高，但在国民经济贡献方面，万元工业增加值水耗并不高。
    以黄河流域为例，作为重要的煤炭资源富集区与原煤生产加工区，黄河流域一直是煤化工产业的主要聚集区。而黄河流域却存在着煤炭资源与水资源逆向分布的现实处境。
    中国工程院院士彭苏萍曾在先前采访中指出，位于黄河流域的晋陕甘宁及内蒙古地区，探明煤炭资源保有储量占全国的2/3，但该地区的水资源却不到全国水资源的1/25；而其核心区“能源金三角”（宁东、陕北和内蒙古西部）煤炭储量占全国的27%，水资源仅占全国的0.37%。
    黄河流域水资源短缺，已经成为制约煤化工产业发展的瓶颈。黄河勘测规划设计研究院副院长彭少明曾举例说，沿线重要的能源基地大多存在缺水状况，近几年，几乎每年都有超过100个项目，因得不到水指标而难以落地、等米下锅。
    提升技术工艺效率，科技创新作用凸显
  “十四五”时期，我国生态文明建设进入以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效的关键时期，而以煤为主的能源活动是碳排放的主要来源。
     2022年2月，国家发改委、工业和信息化部、生态环境部、国家能源局四部门发布《现代煤化工行业节能降碳改造升级实施指南》，提出要加快淘汰不符合绿色低碳转型发展要求的落后工艺技术和生产装置等要求。同年4月，工业和信息化部等六部委发布《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》，提出要“促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展”。煤化工行业由此需要加快低碳转型的进程。
    随着《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》明确了“推动煤炭产业绿色化发展”的顶层设计，对煤化工行业的发展提出更为严苛的环保要求。在资源约束与政策指导的双重鞭策下，煤化工行业只有走绿色低碳转型之路才能得以生存和发展。
    面对煤化工发展环境承载力有限的困境，厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强认为，煤化工发展必然伴随着碳排放，所谓煤化工行业的绿色转型，都是相对的，可以依靠行业自身的技术进步和效率提升来减少碳排放。
    接下来，煤化工行业势必将迎来新一轮技术升级和产业转型，这对煤化工企业既是巨大挑战，也是空前机遇。
    部分重点企业已经开始探索煤化工与绿电绿氢耦合、参与化学品储能、电驱动空分装置替代、“绿色甲醇”和“绿氨”生产、二氧化碳低成本固化埋藏等固碳减排试验示范，并取得可见的进展。
    在碳减排方面，各煤化工企业结合自身生产工艺特点，正在进行大量的技术探索和配套工艺设备的升级改造。“像国家能源集团规划项目的“煤-油-化-新能源”一体化发展新模式，宁夏宝丰能源公司规模化探索绿氢、绿氧与煤化工耦合，中煤能源集团榆林“液态阳光（绿色甲醇）”和“绿氨”工程示范，国家能源集团和延长石油的CCS项目等。”中国煤炭加工利用协会理事长张绍强介绍道，“根据中科院大连化物所相关团队的研究预测，在不改变现有装置的情况下，完全引进绿氢绿电，煤制烯烃技术可实现二氧化碳减排69.3%左右。”
    同时，据张绍强介绍，在水资源有效利用方面，部分企业已率先展开了尝试。根据“石油和化工行业重点用水企业2021年度水效领跑者标杆企业”数据显示，中天合创能源有限责任公司通过技术升级，吨烯烃取水量已降至10.76吨，煤制油基本稳定在6吨/吨产品以内，煤制天然气约5.5吨/千标方，煤制乙二醇在10吨/吨以内。
    在后续煤化工企业投产的项目中，节水等先进工艺技术的应用成为重中之重。王建立表示，“我们未来的新建项目中将对煤化工水系统不断优化开发，如计划新建的煤制油项目，吨产品水耗在比原设计降低50%的基础上再降低约17%，实现最节水的现代煤化工项目示范。”
    理性对待煤化工，转型仍需时间与空间
    张绍强坦言道，随着社会不断发展，人们对有机化学产品及材料的需求将持续增加，以煤为原料生产社会所需的大宗化学品和新材料将越来越受市场青睐，煤炭利用方式将从“以燃料为主”向“以化工原料为主”的转变。为更好落实黄河流域生态保护，推动高质量发展和“碳达峰、碳中和”目标的实现，煤化工产业需要进一步与新能源融合，向清洁化、低碳化方向发展。王建立表示，煤化工企业可以通过技术优化升级，大力推进原始创新和集成创新，不断延伸下游产业链，与新能源等融合发展，深入推进生产全过程的节能提效、减污降碳及高效节水，才能最大限度地减少对生态环境的污染和降低碳排放，实现绿色高质量发展。
    而在煤化工行业的转型过程中，环境制约仍是首要因素。2021年以来，《关于加强高耗能、高排放建设项目生态环境源头防控的指导意见》《完善能源消费强度和总量双控制度方案》和《煤炭清洁高效利用重点领域标杆水平和基准水平（2022年版）》等政策文件对包括煤化工在内的项目建设提出了刚性约束，对能源消费实施总量和强度双控。
    部分地区的新增化工产能和煤炭指标受到严格限制，无论是燃料用煤还是原料用煤，都面临着缩减产量的外部压力。同时，一些地区有着“必须逐年大幅降低现有现代煤化工企业的污染物排放总量”的生产红线，企业无法扩大规模。
    同时，煤化工产业绿色转型成功与否取决于低碳科技的发展，以支撑产品生产利用的全过程实现绿色、清洁与低碳。然而，从现实情况来看，现有煤化工清洁利用等技术可能还难以满足碳中和目标。例如，CCUS虽已开展示范，但在经济性、规模化上仍存在明显限制，难以满足碳减排的新要求。
    为此，张绍强建议社会各界应该理性对待、放眼长远，不应过于苛求煤化工转型初创期的各种不足。“我国的现代煤化工技术是全新的技术，成长时间还很短，也就十余年时间，在相关工艺技术和装备尚未完全成熟的情况下又面对碳减排的双重压力，完善提高需要一个过程，需要社会理解和支持。”
    对于煤化工产业绿色转型的路径，张绍强从行业视角提出了建议，“煤化工企业应立足保障能源安全，以能源绿色低碳发展为关键，聚焦能源化工材料领域最新研究成果，提升项目整体能效，丰富更多的煤化工产品门类，通过加大新能源与煤化工的耦合实践、积极研发高含碳化学品、加大新型CCS/CCUS技术研发力度，积极示范二氧化碳资源化利用新技术，积极探索争取局部区域的碳中和示范，实现煤化工“厂内（园区）碳中和”，最终达成煤化工全行业的绿色低碳转型。”
    未来，通过煤化工产业技术的优化升级，煤化工企业持续进行原始创新和集成创新，下游产业链将不断延伸并与新能源产业耦合，最终形成高端化、多元化、低碳化发展的新局面，以实现高质量发展。
    张绍强对煤化工行业的未来发展充满着信心，“在国家调整由管控原料、能耗“双控”向碳排放“双控”转变以及原料用能（煤）不计入能耗和煤炭消费总量考核的科学、理性政策环境下，相信通过加大科技创新和各企业的探索试验，更有利于促进煤化工行业积极研发新技术、新工艺，采用新装备，开发新产品，最终能闯出一条现代煤化工绿色低碳发展之路，形成提质增效和绿色低碳的产业结构和发展模式，助力国家能源安全和化工原材料供应链安全，发挥煤化工消纳缓解风电光伏新能源波动性难题，或可助力国家粮食安全（煤制乙醇、煤制淀粉、煤制蛋白质等）。”

作者：不详　来源：网络

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