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      碳中和目標下,三問現代煤化工
      發布日期: 2021/5/20 9:03:31

      來源:中國能源報

      “在碳達峰、碳中和目標下,現代煤化工行業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聯合會會長李壽生用一組數據,直觀說明行業所處境地——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,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,適度發展現代煤化工產業,是實施能源替代戰略、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、協調發展的產業格局。”工信部原材料工業司副司長余薇表示,“我部高度重視現代煤化工產業發展。”

      李壽生進一步稱,現代煤化工承擔能源安全、技術創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。“無論從創新能力、產業結構、產能規模,還是從工藝技術管理等方面,我國現代煤化工產業均走在了世界前列。”

      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,我國需繼續穩妥推進現代煤化工產業發展。“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展、成本降低,煤炭不再是發電的唯一選擇,加上國家嚴控煤電消費,煤炭用于發電將受抑制。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,現代煤化工產業到底行不行?

      “我們要看到,現代煤化工產業與要求還有一定差距,特別是面對碳達峰、碳中和目標,發展任重道遠。”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,更多現實挑戰在一定程度上加劇減排壓力。“鄂爾多斯的現代煤化工產業已形成一定規模,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。產業鏈條短、產品單一,整體處于初級階段。隨著一批項目陸續投產,工業用水、能耗指標、環境容量等生產要素不足等問題日益突出,已成為制約產業發展的瓶頸。”該市工業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,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。“目前,采用費托合成技術生產煤制油品的企業就有寧煤、伊泰、潞安等,產品同質化突出,同業競爭激烈,導致終端價格持續走低,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,產業很快將陷入產能過剩、無序競爭局面。

      在充分發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,走出一條高碳產業低碳排放的新路子?

      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。除了行業內部加強原始創新,從源頭出發解決碳基能源低碳化發展的關鍵問題,還可打破行業壁壘,與石化、鋼鐵行業融合協調發展、與新能源制取綠氫耦合發展等路徑,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。“全行業要高度重視低碳發展,研究采用可再生能源制氫進行源頭減碳,通過優化工藝、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展。”李壽生建議,二氧化碳亦是一種重要的工業氣體,煤化工行業副產大量二氧化碳,可在小分子化合物、高分子材料等領域尋求新的突破。

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