碳中和目标下 三问现代煤化工

“在碳达峰、碳中和目标下，现代煤化工行业面临更加巨大的减排压力。未来，二氧化碳处置费用将直接增加运营成本，部分产品将失去竞争力。”日前，中国石油和化学工业联合会会长李寿生用一组数据，直观说明行业所处境地――煤间接液化制油、煤直接液化制油、煤制烯烃和煤制乙二醇，吨产品二氧化碳排放量分别为6.5吨、5.8吨、11.1吨和5.6吨。而截至“十三五”末，我国煤制油、煤（甲醇）制烯烃和煤（合成气）制乙二醇产能，已分别达到823万吨、1672万吨和597万吨。

作为典型的高碳产业，现代煤化工以煤为原料，反应过程伴随大量碳排放，质疑由此而生。面对“要不要”“行不行”“好不好”的问题，行业如何作答？

煤是最丰富的“碳源”，应多用于制备化学品

碳减排时间紧、任务重，自带高碳属性的现代煤化工还要不要发展？

“我国资源禀赋具有缺油少气、煤炭相对丰富的特点，适度发展现代煤化工产业，是实施能源替代战略、保障国家能源安全的重要举措，其与传统石油化工形成了互为补充、协调发展的产业格局。”工信部原材料工业司副司长余薇表示，“我部高度重视现代煤化工产业发展。”

李寿生进一步称，现代煤化工承担能源安全、技术创新和产能储备的任务，肩负着推动煤炭生产和消费革命的重要使命。“无论从创新能力、产业结构、产能规模，还是从工艺技术管理等方面，我国现代煤化工产业均走在了世界前列。”

除了具备基础，中国科学院大连化学物理研究所专家靳国忠认为，发展现代煤化工还有着现实需求。“在碳中和目标下，煤炭消费占比势必呈下降趋势，到2030年，预计维持在45%左右。然而，煤炭的兜底作用在很长一段时间内不会改变，作为基础性保供能源储备的地位也不可替代。”

在靳国忠看来，下一阶段，我国需继续稳妥推进现代煤化工产业发展。“出于国家能源安全考虑，我国难以完全依赖石油化工，现代煤化工可实现能源化学品生产的多元化，拓展石油化工原料来源。相比传统利用方式，现代煤化工的转化效率更高、产品附加值更大、污染物排放更少，是煤炭清洁高效利用的必由之路。同时，随着可再生能源技术发展、成本降低，煤炭不再是发电的唯一选择，加上国家严控煤电消费，煤炭用于发电将受抑制。而煤炭又是最丰富的碳源，我们要‘精打细算’用好这些不可再生的碳源，让煤炭多用于制备化学品。”

进一步降低碳排放，是“十四五”期间亟待解决的问题

一边是现实需求，一边是减排目标，现代煤化工产业到底行不行？

“我们要看到，现代煤化工产业与要求还有一定差距，特别是面对碳达峰、碳中和目标，发展任重道远。”余薇表示。靳国忠也称，如何通过前瞻性和变革性技术，提高煤、水利用率，进一步降低碳排放，实现二氧化碳高效转化利用，是“十四五”期间亟待解决的问题。

记者了解到，更多现实挑战在一定程度上加剧减排压力。“鄂尔多斯的现代煤化工产业已形成一定规模，但目前，延伸转化只能到烯烃、二甲醚等产品，精深加工几乎为空白。产业链条短、产品单一，整体处于初级阶段。随着一批项目陆续投产，工业用水、能耗指标、环境容量等生产要素不足等问题日益突出，已成为制约产业发展的瓶颈。”该市工业和信息化局副局长张炽举例。

李寿生证实，上述情况不是个例。以水资源为例，“我国煤炭资源与水资源呈逆向分布。特别是黄河中上游的山西、陕西、内蒙古、宁夏地区，煤炭占有量为全国的67%，水资源仅占全国的3.85%。这些地区的项目用水主要依赖黄河，但黄河来水减少、项目用水不断增加，今后较长一段时期，水资源供需矛盾将更加突出。”

随着技术工艺日趋成熟，项目建设速度加快、数量增加，建设方案、终端产品雷同的现象频发。“目前，采用费托合成技术生产煤制油品的企业就有宁煤、伊泰、潞安等，产品同质化突出，同业竞争激烈，导致终端价格持续走低，加剧项目生存压力。再如，煤制乙二醇项目产品结构单一，下游用于聚酯消费的占比高达95%。”李寿生直言，若不从高端化、差异化上解决问题，产业很快将陷入产能过剩、无序竞争局面。

在充分发挥物质属性的基础上，对煤炭进行“量身剪裁”

如何做好现代煤化工产业，走出一条高碳产业低碳排放的新路子？

靳国忠认为，从全生命周期来看，化石能源利用从原理上不可能避免碳排放。除了行业内部加强原始创新，从源头出发解决碳基能源低碳化发展的关键问题，还可打破行业壁垒，与石化、钢铁行业融合协调发展、与新能源制取绿氢耦合发展等路径，大幅降低现代煤化工反应过程中的碳排放。“以一个年产60万吨的煤制烯烃项目为例，通过补入绿氢来调节合成气碳氢比，吨产品煤耗可下降48.8%、碳排放可下降70.6%。”

为进一步扬长避短，靳国忠提出，基于煤炭富含“碳”和“氧”的特征，现代煤化工更适合做含氧化合物、芳烃等缺氢的产品。同时，还可充分发挥煤的物质属性，通过催化剂对其进行“量身剪裁”。“事实上，现阶段并未真正弄清煤炭的分子结构，通常是把煤‘一烧了之’生成合成气，再将烧出来的小分子‘砌成’化学品。若能利用先进催化技术，将煤中的大分子‘剪’成大小不同的分子，高效得到所需化学品，则可大大减少碳排放，少用水甚至不用水。”

这一说法，得到余薇的赞同。“全行业要高度重视低碳发展，研究采用可再生能源制氢进行源头减碳，通过优化工艺、设备来实现生产过程的减碳。利用煤化工生产排放二氧化碳纯度较高的特点，积极开展二氧化碳的捕集、封存和资源化利用。”

“只有找到二氧化碳资源化利用的技术和产品，现代煤化工才能在碳达峰、碳中和过程中实现主动发展。”李寿生建议，二氧化碳亦是一种重要的工业气体，煤化工行业副产大量二氧化碳，可在小分子化合物、高分子材料等领域寻求新的突破。

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