葉 茂 朱文良 徐庶亮 劉中民

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 大連 116023

經(jīng)過(guò)近 70 年的發(fā)展，我國(guó)已建立起規(guī)模位居世界前列的現(xiàn)代石油化工產(chǎn)業(yè)體系。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)原油加工量呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2018 年我國(guó)全年原油加工量突破達(dá)到 6.04 億噸，同比增長(zhǎng) 6.8%。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對(duì)我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提出了新的要求。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)整，我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)已逐步從煉油為主導(dǎo)向煉化一體化轉(zhuǎn)變，并初步形成了以煉油、烯烴和芳烴生產(chǎn)為主的基地型石油化工產(chǎn)業(yè)格局。目前已建成投產(chǎn)千萬(wàn)噸級(jí)煉油基地達(dá) 26 個(gè)，煉油能力達(dá)到 7.7 億噸/年。“十三五”期間，國(guó)家正在有序推進(jìn)遼寧大連長(zhǎng)興島、河北曹妃甸、江蘇連云港、上海漕涇、浙江寧波、福建古雷和廣東惠州等七大石化產(chǎn)業(yè)基地，推動(dòng)中國(guó)石油化工向大型化、一體化、集群化方向發(fā)展。

隨著我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一些問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)[1]。① 我國(guó)國(guó)內(nèi)石油資源不足，原油產(chǎn)量無(wú)法滿足下游石化企業(yè)的生產(chǎn)需求，需要大量進(jìn)口原油，從而導(dǎo)致原油對(duì)外依存度不斷上升。2018 年，我國(guó)原油的對(duì)外依存度達(dá)到 71%。原油對(duì)外依存度高，意味著我國(guó)石化企業(yè) 2/3 以上的原料油要到國(guó)際期貨和現(xiàn)貨市場(chǎng)購(gòu)買。這一方面推高了油價(jià)，造成國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)成本升高，競(jìng)爭(zhēng)力難以提高；另一方面使得國(guó)家能源安全受到嚴(yán)重威脅。② 國(guó)內(nèi)石油化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，長(zhǎng)期以來(lái)都是以成品油為主、化學(xué)品為輔。在原油對(duì)外依存度大幅增加的同時(shí)，國(guó)內(nèi)煉油能力嚴(yán)重過(guò)剩，成品油供應(yīng)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)呈現(xiàn)供大于求。2018 年全年我國(guó)累計(jì)成品油產(chǎn)量 3.64 億噸。海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2018 年我國(guó)成品油出口量累計(jì)為 5 863.5 萬(wàn)噸。與 2017 年同期相比增長(zhǎng) 12.4%。③ 與此同時(shí)，我國(guó)優(yōu)質(zhì)的烯烴和芳烴生產(chǎn)原料供應(yīng)不足。烯烴生產(chǎn)所使用的原料偏重，優(yōu)質(zhì)烯烴原料（石腦油）主要依賴進(jìn)口，且供應(yīng)緊張。面對(duì)國(guó)際烯烴生產(chǎn)原料輕質(zhì)化的趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)烯烴的生產(chǎn)成本高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力降低，制約了烯烴產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中東、北美的乙烯生產(chǎn)原料逐漸以更加廉價(jià)的天然氣、乙烷為主，烯烴生產(chǎn)成本顯著降低，而我國(guó)烯烴產(chǎn)業(yè)卻同時(shí)面臨著開(kāi)工原料不足和產(chǎn)品失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

當(dāng)前世界一次能源消費(fèi)仍然以化石能源為主導(dǎo)，因而化石能源的結(jié)構(gòu)稟賦決定著國(guó)家能源化工的構(gòu)成與發(fā)展走向。我國(guó)化石能源的結(jié)構(gòu)稟賦是煤炭相對(duì)豐富，石油、天然氣短缺。煤炭作為基礎(chǔ)能源，在我國(guó)一次能源的生產(chǎn)與消費(fèi)之中長(zhǎng)期居于主導(dǎo)地位。2018 年全國(guó)能源消費(fèi)總量 46.4 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，原煤產(chǎn)量 36.8 億噸，煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的 59.0%。近 10 多年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定高質(zhì)量發(fā)展，我國(guó)對(duì)高品質(zhì)清潔燃料、烯烴和芳烴及其衍生物等化學(xué)品的需求快速增長(zhǎng)。煤經(jīng)甲醇制清潔燃料、烯烴和芳烴等現(xiàn)代煤化工技術(shù)經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)已取得全面突破，以煤制烯烴、煤制乙二醇和煤制油為代表的一批關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，開(kāi)創(chuàng)出一條煤炭潔凈高效利用之路，戰(zhàn)略價(jià)值正在顯現(xiàn)。2016 年 7 月，習(xí)近平總書(shū)記在視察神華寧煤制油示范項(xiàng)目時(shí)，充分肯定了該項(xiàng)目對(duì)我國(guó)增強(qiáng)能源自主保障能力的作用。

但是長(zhǎng)期以來(lái)，石油化工和煤化工分屬兩個(gè)不同門類的產(chǎn)業(yè)，相互之間難以協(xié)調(diào)。傳統(tǒng)煤化工主要是將煤干餾生產(chǎn)焦炭，配合鋼鐵行業(yè)，副產(chǎn)物為焦?fàn)t煤氣和煤焦油；或者用于合成甲醇和合成氨，用于化肥行業(yè)。石油化工是以石油為原料，將石油煉制過(guò)程產(chǎn)生的各種石油餾分和煉廠氣等充分利用，生產(chǎn)作為液體燃料使用的汽油、煤油、柴油和化學(xué)品。石油化工和煤化工行業(yè)相對(duì)獨(dú)立，因而無(wú)論是原料還是產(chǎn)品，相互之間缺少關(guān)聯(lián)。現(xiàn)代煤化工的快速發(fā)展，使得煤經(jīng)甲醇生產(chǎn)多種清潔燃料和基礎(chǔ)化工原料成為可能，這也給石油化工和煤化工協(xié)調(diào)發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。采用創(chuàng)新技術(shù)大力發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)，既可以保障石化產(chǎn)業(yè)安全，促進(jìn)石化原料多元化，還可以形成煤化工與石油化工產(chǎn)業(yè)互補(bǔ)、協(xié)調(diào)發(fā)展的新格局。

1 政策導(dǎo)向分析

搶占能源高技術(shù)領(lǐng)域的制高點(diǎn)，一直是世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家間科技與經(jīng)濟(jì)實(shí)力比拼的核心目標(biāo)。特別是圍繞能源開(kāi)發(fā)、利用交叉領(lǐng)域的高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，被認(rèn)為是最重要的國(guó)家安全和實(shí)力因素。近年來(lái)，美國(guó)、歐盟和日本紛紛出臺(tái)能源領(lǐng)域的利用戰(zhàn)略計(jì)劃，發(fā)展化石資源清潔高效轉(zhuǎn)化的多元化體系，建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化的清潔能源新體系，開(kāi)發(fā)能源系統(tǒng)集成及先進(jìn)煤炭利用技術(shù)。美國(guó)的煤炭高效清潔利用技術(shù)的發(fā)展致力于以煤炭轉(zhuǎn)化為核心的能源、燃料、化學(xué)品聯(lián)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化和超低排放的目標(biāo)。歐盟發(fā)展煤炭高效清潔利用技術(shù)的主旨是減少對(duì)石油的依賴和煤炭利用造成的環(huán)境污染，使燃煤發(fā)電更加潔凈，通過(guò)提高效率減少煤炭消耗。

2016 年 5 月中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布《現(xiàn)代煤化工“十三五”發(fā)展指南》，預(yù)計(jì)到 2020 年我國(guó)煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制芳烴和煤制乙二醇的產(chǎn)能將分別達(dá)到 1 200 萬(wàn)噸、200 億立方米、1 600 萬(wàn)噸、100 萬(wàn)噸和 600 萬(wàn)—800 萬(wàn)噸的水平；“十三五”期間，新型煤化工項(xiàng)目總投資預(yù)計(jì)約為 6 000 億元人民幣。2017 年 2 月國(guó)家能源局印發(fā)的《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》給出了煤制化學(xué)品的定位，即生產(chǎn)烯烴、芳烴、含氧化合物等基礎(chǔ)化工原料及化學(xué)品，彌補(bǔ)石化原料不足，降低石化產(chǎn)品成本，形成與傳統(tǒng)石化產(chǎn)業(yè)互為補(bǔ)充、有序競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)格局，促進(jìn)有機(jī)化工及精細(xì)化工等產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。2017 年 3 月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布了《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展布局方案》（發(fā)改產(chǎn)業(yè)〔2017〕553 號(hào)），以推動(dòng)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，拓展石油化工原料來(lái)源，形成與傳統(tǒng)石化產(chǎn)業(yè)互為補(bǔ)充、協(xié)調(diào)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局。兩個(gè)國(guó)家級(jí)文件的發(fā)布，為我國(guó)煤炭深加工、現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，以及未來(lái)煤炭清潔高效利用，拓展石油化工原料來(lái)源指明了方向和道路。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，石油化學(xué)工業(yè)已經(jīng)成為推動(dòng)各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，而作為石油化工的核心產(chǎn)品——“三苯”“三烯”（苯、甲苯、二甲苯和乙烯、丙烯、丁烯）和醇類含氧化合物等大宗化學(xué)品，是生產(chǎn)其他有機(jī)化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的戰(zhàn)略地位。烯烴、芳烴整體需求增速與宏觀經(jīng)濟(jì)增速相關(guān)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以烯烴、芳烴為代表的大宗化學(xué)品需求呈逐年增加的趨勢(shì)，其產(chǎn)能規(guī)模標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的石油化工發(fā)展水平。作為全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，目前我國(guó)烯烴、芳烴存在較大當(dāng)量需求缺口，嚴(yán)重制約下游化工業(yè)的發(fā)展。例如，據(jù)亞化咨詢數(shù)據(jù)，2017 年我國(guó)乙烯產(chǎn)量 1 822 萬(wàn)噸，當(dāng)量需求約 4 000 萬(wàn)噸；丙烯產(chǎn)量 2 850 萬(wàn)噸，當(dāng)量需求 3 769 萬(wàn)噸。僅靠油氣資源已經(jīng)不能滿足我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)的對(duì)大宗化學(xué)品原料的需求。因此，實(shí)現(xiàn)煤化工與石油化工協(xié)調(diào)發(fā)展，利用現(xiàn)代煤化工工藝替代部分傳統(tǒng)的石油工藝來(lái)制取烯烴和芳烴為代表的大宗化學(xué)品（圖 1），對(duì)促進(jìn)石化原料多元化，彌補(bǔ)石油資源的不足和石油化工的結(jié)構(gòu)性缺陷，促進(jìn)石化產(chǎn)業(yè)升級(jí)，規(guī)避能源安全威脅具有重要的戰(zhàn)略意義，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

煤化工與石油化工的協(xié)調(diào)發(fā)展，可以從兩個(gè)層次來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一層次，采用新的煤化工工藝，大規(guī)模生產(chǎn)以烯烴和芳烴為代表的大宗化學(xué)品，通過(guò)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)煤化工產(chǎn)品對(duì)石油化工的補(bǔ)充。這一層次包括開(kāi)發(fā)煤制烯烴、芳烴、乙醇、乙二醇等技術(shù)并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，需要在國(guó)家能源化工發(fā)展的大格局下進(jìn)行布局。第二層次，在具體工藝技術(shù)中，直接采用來(lái)自于煤化工和石油化工的平臺(tái)產(chǎn)品，進(jìn)行烯烴和芳烴等化學(xué)品的耦合生產(chǎn)。煤化工平臺(tái)產(chǎn)品，包括甲醇和合成氣等都是低碳分子，而石油化工平臺(tái)產(chǎn)品，如石腦油等都是多碳分子，兩者的耦合可以大幅提高原子利用率以及能量效率，同時(shí)彌補(bǔ)石油化工生產(chǎn)路線的結(jié)構(gòu)性缺陷；這一層次包括開(kāi)發(fā)甲醇石腦油耦合制烯烴、甲醇甲苯耦合制對(duì)二甲苯等技術(shù)并進(jìn)行工業(yè)示范等。

2.1 甲醇制烯烴技術(shù)

煤制烯烴是以煤炭為原料合成甲醇，然后再用甲醇制取乙烯、丙烯等低碳烯烴。煤制甲醇是傳統(tǒng)煤化工成熟技術(shù)，因此煤制烯烴過(guò)程最重要的是甲醇制烯烴技術(shù)。作為現(xiàn)代煤化工的重要路線之一，煤制烯烴在過(guò)去 10 年中經(jīng)歷了快速發(fā)展。2010 年 8 月，采用中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱“大連化物所”）開(kāi)發(fā)的甲醇制烯烴（DMTO）技術(shù)，神華集團(tuán)在包頭建成了世界上首套煤制烯烴工業(yè)裝置（規(guī)模 60 萬(wàn)噸/年烯烴）并順利投產(chǎn)。目前，煤（甲醇）制烯烴產(chǎn)能達(dá)到 1 300 萬(wàn)噸/年，其中乙烯產(chǎn)能和丙烯產(chǎn)能分別占到全國(guó)總產(chǎn)能的約 17% 和 24%。另外，全國(guó)有約 1 500 萬(wàn)噸/年的煤（甲醇）制烯烴產(chǎn)能在建或擬建。這些裝置全部建成后，我國(guó)烯烴工業(yè)將進(jìn)入原料和工藝多元化發(fā)展的新時(shí)代。目前，DMTO 系列技術(shù)已累計(jì)技術(shù)許可 24 套工業(yè)裝置（投產(chǎn) 13 套），對(duì)應(yīng)烯烴產(chǎn)能 1 386 萬(wàn)噸/年，預(yù)計(jì)拉動(dòng)投資近 3 000 億元人民幣，全部投產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值 1 500 億元人民幣。在 DMTO 技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)不僅具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而且技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，是國(guó)際領(lǐng)跑者。

圖1 煤化工與石油化工的融合發(fā)展示意圖

為持續(xù)保持在這一領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位，大連化物所正在開(kāi)發(fā)新一代甲醇制烯烴工藝。新一代技術(shù)的基本思路是發(fā)展新一代高效催化劑與高效流化床反應(yīng)器，將甲醇制烯烴工業(yè)裝置單套產(chǎn)能從 60 萬(wàn)噸/年提高到 100 萬(wàn)噸/年以上，同時(shí)生產(chǎn)每噸烯烴所需甲醇消耗也降低 10% 以上，大幅度提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。相應(yīng)地采用石油路線的石腦油蒸汽裂解制烯烴技術(shù)，單臺(tái)裂解爐產(chǎn)能為 15 萬(wàn)—20 萬(wàn)噸/年，產(chǎn)能為 100 萬(wàn)噸/年的烯烴工廠需要周邊配套有一個(gè) 1 000 萬(wàn)噸/年的煉油廠提供石腦油原料。因此，甲醇制烯烴技術(shù)更加具有靈活性。目前新一代 DMTO 技術(shù)中試已經(jīng)完成，正在進(jìn)行成套技術(shù)工藝包開(kāi)發(fā)，并實(shí)施百萬(wàn)噸/年煤制烯烴工業(yè)示范。該技術(shù)的開(kāi)發(fā)，可以大幅度減少烯烴生產(chǎn)原料對(duì)石油的依存度，促進(jìn)石油替代戰(zhàn)略的實(shí)施，為我國(guó)烯烴產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化提供技術(shù)保障。

2.2 甲醇制乙醇技術(shù)

乙醇既是重要的基礎(chǔ)化學(xué)品，也是重要的汽油添加劑。作為汽油添加劑，乙醇可有效改善汽油品質(zhì)，大幅減少車輛污染物排放。目前，全世界乙醇產(chǎn)量約 1 億噸/年，主要由美國(guó)和巴西利用糧食和甘蔗等生物原料生產(chǎn)。我國(guó)乙醇產(chǎn)量只有 700 萬(wàn)噸/年，其中燃料乙醇僅 250 萬(wàn)噸/年，主要利用陳糧并依賴國(guó)家補(bǔ)貼進(jìn)行生產(chǎn)。2017 年，國(guó)家十五個(gè)部門明確提出到 2020 年在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用 E10 車用乙醇汽油。2016 年中國(guó)汽油表觀消費(fèi)量 12 000 萬(wàn)噸，按 10% 添加量，乙醇作為汽油添加劑可替代 1 200 萬(wàn)噸汽油，這對(duì)于減少我國(guó)石油對(duì)外依存度具有重要意義。然而，我國(guó)地少人多，糧食安全是國(guó)家頭等大事，特別是在國(guó)際環(huán)境大變化的形勢(shì)下，以糧食為原料制備燃料乙醇并不適合在我國(guó)大范圍推廣。

大連化物所提出以煤基合成氣為原料，經(jīng)甲醇、二甲醚羰基化、加氫合成乙醇的工藝路線。該路線采用非貴金屬催化劑，是一條獨(dú)特的環(huán)境友好型新技術(shù)路線。通過(guò)大量的創(chuàng)新性研究和攻關(guān)，大連化物所成功開(kāi)發(fā)出具有高活性和高穩(wěn)定性的工業(yè)催化劑，并聯(lián)合陜西延長(zhǎng)集團(tuán)于 2013 年完成了項(xiàng)目中試研究工作。2017 年 1 月，陜西延長(zhǎng)集團(tuán)采用該技術(shù)建設(shè)的全球首套煤基乙醇工業(yè)示范項(xiàng)目打通全流程，生產(chǎn)出合格無(wú)水乙醇。該項(xiàng)目是大連化物所和陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“延長(zhǎng)石油集團(tuán)”）深化產(chǎn)學(xué)研合作的一項(xiàng)新的重大成果，標(biāo)志我國(guó)新型煤化工產(chǎn)業(yè)化技術(shù)應(yīng)用的又一次重大突破，表明我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，對(duì)保障我國(guó)能源安全和糧食安全、煤炭清潔化利用以及緩解大氣污染等具有重要的戰(zhàn)略意義。目前，延長(zhǎng)石油集團(tuán)已經(jīng)開(kāi)始建設(shè) 50 萬(wàn)噸/年乙醇工業(yè)裝置。2018 年 11 月，大連化物所與新疆天業(yè)集團(tuán)簽署 120 萬(wàn)噸/年煤制乙醇項(xiàng)目技術(shù)許可合同。目前，還有 30 多家企業(yè)正在與大連化物所進(jìn)行技術(shù)許可洽談。

煤基乙醇的成本將遠(yuǎn)低于糧食乙醇，并且顛覆傳統(tǒng)的生物制乙醇方式，可避免糧食乙醇所帶來(lái)的糧食安全問(wèn)題。同時(shí)，乙醇便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，可以方便靈活地生產(chǎn)乙烯，促進(jìn)下游精細(xì)化工行業(yè)的發(fā)展。

2.3 煤制乙二醇技術(shù)

乙二醇是一種重要的有機(jī)化工原料，可用于生產(chǎn)聚酯纖維、塑料、橡膠、防凍劑、不飽和聚酯樹(shù)脂、潤(rùn)滑劑和炸藥等產(chǎn)品，用途十分廣泛。以乙二醇為原料引發(fā)的下游產(chǎn)品的市場(chǎng)總值巨大，僅聚酯的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)總值已超過(guò) 500 億美元。目前全世界乙二醇的年需求量約 2 400 萬(wàn)噸，其中約 1/2 的市場(chǎng)需求在中國(guó)。目前乙二醇生產(chǎn)主要采用以石油為原料的“石腦油—乙烯—環(huán)氧乙烷—乙二醇”技術(shù)路線。石油對(duì)外依存度日益增加，使得大規(guī)模發(fā)展石油路線生產(chǎn)乙二醇具有很大的局限。2018 年，我國(guó)乙二醇全年凈進(jìn)口量約 1 000 萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量約 720 萬(wàn)噸，對(duì)外依存度超過(guò) 60%。這種現(xiàn)狀嚴(yán)重制約著我國(guó)以乙二醇為原料的基礎(chǔ)化工工業(yè)特別是聚酯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)的大化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生不利影響。

中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所（以下簡(jiǎn)稱“福建物構(gòu)所”）經(jīng)過(guò) 20 多年攻關(guān)，通過(guò)與企業(yè)合作于 2007 年 12 月建成了全球首套“萬(wàn)噸級(jí)煤制乙二醇”工業(yè)性試驗(yàn)裝置并運(yùn)行成功；2009 年建成了世界首套 20 萬(wàn)噸級(jí)示范裝置，標(biāo)志煤制乙二醇邁向產(chǎn)業(yè)化。截至 2018 年底，我國(guó)煤制乙二醇產(chǎn)能 466 萬(wàn)噸，超過(guò)國(guó)內(nèi)乙二醇總產(chǎn)能的 40%。目前，福建物構(gòu)所正在與貴州鑫醇科技發(fā)展有限公司、中石化廣州工程公司共同合作開(kāi)發(fā)新一代煤制乙二醇技術(shù)，千噸級(jí)/年中試裝置于 2017 年 11 月建成，2018 年 6 月順利投料，2018 年 9 月通過(guò)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)考核，已具備實(shí)施工業(yè)化示范基礎(chǔ)。相比石油路線制乙二醇，煤制乙二醇不僅具有原料結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，還具有成本低、水耗能耗小、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢(shì)。新一代煤制乙二醇技術(shù)更是可以大幅降低生產(chǎn)成本，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2.4 甲醇石腦油耦合制烯烴技術(shù)

如前所述，目前低碳烯烴的主要生產(chǎn)途徑仍然是石腦油高溫水蒸氣裂解技術(shù)，該技術(shù)烯烴產(chǎn)率偏低（42%—48%），特別是丙烯產(chǎn)率僅有 5% 左右，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不易調(diào)整；并且該反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，需要在 800℃ 以上的條件下進(jìn)行，是化工行業(yè)能耗最大過(guò)程之一。石腦油催化裂解制低碳烯烴由于反應(yīng)溫度相對(duì)較低，能夠大幅度降低能耗；同時(shí)，甲烷和焦炭產(chǎn)率低，丙烯產(chǎn)率高，原料利用率較高。

大連化物所在 DMTO 技術(shù)基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了甲醇-石腦油催化裂解制烯烴的技術(shù)。如前所述，DMTO 技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，是目前世界上投產(chǎn)數(shù)量及產(chǎn)量最多的甲醇制烯烴技術(shù)。甲醇制烯烴是一個(gè)采用分子篩催化劑的強(qiáng)放熱反應(yīng)，工業(yè)裝置一般在 500oC 左右運(yùn)行，需要不斷從反應(yīng)器移除熱量，以保證裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。石腦油催化裂解則是一個(gè)在分子篩催化劑上實(shí)現(xiàn)催化轉(zhuǎn)化的強(qiáng)吸熱反應(yīng)，目標(biāo)產(chǎn)品也是乙烯、丙烯等。大連化物所經(jīng)過(guò)多年的基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)將石腦油原料和甲醇原料耦合起來(lái)，通過(guò)相同的分子篩催化劑經(jīng)過(guò)催化反應(yīng)制取烯烴，具有明顯的理論合理性和技術(shù)先進(jìn)性：不僅能夠在反應(yīng)過(guò)程中直接實(shí)現(xiàn)吸熱/放熱平衡，提高整個(gè)體系的能量利用效率，增加產(chǎn)品收率，同時(shí)在同一反應(yīng)器里可以耦合使用煤化工（甲醇）與石油化工（石腦油）的基本原料，推動(dòng)行業(yè)的協(xié)同發(fā)展。目前，該技術(shù)正在進(jìn)行中試，技術(shù)開(kāi)發(fā)完成后，可以直接改造傳統(tǒng)石油化學(xué)工業(yè)中能耗最為嚴(yán)重的烯烴工廠，大幅降低烯烴生產(chǎn)能耗；并且采用煤化工生產(chǎn)的甲醇替代部分石腦油原料，實(shí)現(xiàn)大型傳統(tǒng)石油化學(xué)工業(yè)烯烴工廠原料靈活多樣。

2.5 甲醇甲苯制對(duì)二甲苯流化床技術(shù)

以“三苯”（苯、甲苯、二甲苯）為代表的芳烴是石油化學(xué)工業(yè)中另一非常重要的有機(jī)化工原料，其產(chǎn)量和規(guī)模僅次于乙烯和丙烯。其中，對(duì)二甲苯（PX）是芳烴中最受關(guān)注的產(chǎn)品，其主要用于制對(duì)苯二甲酸（PTA），進(jìn)而生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚酯。2017 年，我國(guó) PX 產(chǎn)量為 942 萬(wàn)噸，但市場(chǎng)對(duì) PX 的需求量達(dá)到 2 200 萬(wàn)噸，PX 對(duì)外依存度超過(guò) 55%，從而嚴(yán)重影響我國(guó)聚酯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

在石油化學(xué)工業(yè)中，PX 主要是由芳烴聯(lián)合裝置來(lái)生產(chǎn)，即從石腦油催化重整生成的混合二甲苯中通過(guò)復(fù)雜且能耗高的多級(jí)深冷結(jié)晶分離或吸附分離技術(shù)，將 PX 從沸點(diǎn)與之相近的異構(gòu)體中分離出來(lái)。同時(shí)，受熱力學(xué)平衡限制，芳烴聯(lián)合裝置生產(chǎn)的二甲苯混合物中 PX 濃度僅為 24% 左右，因此工業(yè)上還需要通過(guò)甲苯歧化、烷基轉(zhuǎn)移以及 C8 芳烴異構(gòu)化等工藝來(lái)增產(chǎn) PX，而這些工藝生產(chǎn)步驟多，過(guò)程復(fù)雜。

大連化物所開(kāi)發(fā)了甲醇甲苯選擇性烷基化制PX聯(lián)產(chǎn)烯烴技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)完成中試，正在開(kāi)發(fā)成套技術(shù)，并將進(jìn)行產(chǎn)能為 20 萬(wàn)噸/年 PX 的工業(yè)裝置示范。該技術(shù)采用的原料之一甲苯，是石油化學(xué)工業(yè)過(guò)程中大宗產(chǎn)品。因此，甲醇甲苯烷基化制 PX 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)煤化工和石油化工的有機(jī)結(jié)合。其應(yīng)用領(lǐng)域包括對(duì)現(xiàn)有芳烴聯(lián)合裝置進(jìn)行技改，增設(shè)甲醇甲苯選擇性烷基化單元，可增產(chǎn) PX 約 20% 以上。由于采用擇形催化劑，二甲苯產(chǎn)品中 PX 選擇性高，顯著降低了 PX 分離的能耗，降低了裝置的運(yùn)行成本。也可以在我國(guó)中西部地區(qū)，利用煤基甲醇和甲苯資源，新建甲醇甲苯制 PX 聯(lián)產(chǎn)烯烴裝置，可在生產(chǎn) PX 的同時(shí)，聯(lián)產(chǎn)乙烯，為聚酯的生產(chǎn)同時(shí)提供兩種基本原料。甲醇甲苯制對(duì)二甲苯聯(lián)產(chǎn)烯烴技術(shù)中甲醇和甲苯原料配比、產(chǎn)品（PX 和低碳烯烴）分布靈活，可應(yīng)用于不同領(lǐng)域。因此，發(fā)展甲醇甲苯制 PX 聯(lián)產(chǎn)烯烴技術(shù)將對(duì)保障國(guó)家能源戰(zhàn)略安全、煤炭資源清潔高效利用、煤化工和石油化工產(chǎn)業(yè)優(yōu)化協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的意義。

3 面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展規(guī)劃建議

煤化工單個(gè)產(chǎn)品就可以形成上千億元人民幣的年產(chǎn)值，煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制乙醇，加起來(lái)可以達(dá)萬(wàn)億元人民幣。現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，我?guó)技術(shù)“局部領(lǐng)先、空間很大”。煤制油產(chǎn)能 878 萬(wàn)噸/年、煤制烯烴產(chǎn)能 1 329 萬(wàn)噸/年，煤制乙二醇 466 萬(wàn)噸/年，煤制油兩條路線——直接加氫液化和通過(guò)合成氣間接液化都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高負(fù)荷運(yùn)行，這些技術(shù)都是在中國(guó)從無(wú)到有并完成工業(yè)示范和規(guī)?；a(chǎn)。

3.1 煤化工面臨的挑戰(zhàn)

（1）二氧化碳排放壓力?；现袣浜吭礁咭馕吨眠^(guò)程中二氧化碳排放越少。煤炭、石油、天然氣等化石燃料中，天然氣氫含量最高，煤炭氫含量最少。我國(guó)簽署了《巴黎協(xié)定》，如何減少二氧化碳排放，保持發(fā)展、減排和環(huán)境的平衡，需要在國(guó)際大格局下思考。煤化工和石油化工耦合發(fā)展，甚至與天然氣化工耦合發(fā)展，可以在一定程度上緩解二氧化碳排放壓力。

（2）煤炭利用過(guò)程中存在水耗大、成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重等一些制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。煤化工由于是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，其水資源利用、污染物（包括廢水和廢氣）減排等從技術(shù)層面需要進(jìn)一步研究。一方面，針對(duì)煤化工某些特殊的排放過(guò)程，需要開(kāi)發(fā)全新的高效技術(shù)；另一方面，對(duì)于一些共性的問(wèn)題，可以借鑒石油化工過(guò)程亦有的技術(shù)方案，促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

（3）煤化工和石油化工耦合發(fā)展從短線看，受市場(chǎng)影響較大。煤化工產(chǎn)品和石油化工產(chǎn)品會(huì)通過(guò)市場(chǎng)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，油價(jià)和煤價(jià)對(duì)兩者耦合發(fā)展影響很大。但是由于中國(guó)與其他國(guó)家的合作和競(jìng)爭(zhēng)的不確定性，需要從國(guó)家能源戰(zhàn)略安全的高度統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，因此煤化工和石油化工耦合實(shí)際是一個(gè)長(zhǎng)線問(wèn)題，需要頂層設(shè)計(jì)，做出戰(zhàn)略安排。

3.2 關(guān)于煤化工與石油化工協(xié)調(diào)發(fā)展的建議

目前現(xiàn)代煤化工仍處于產(chǎn)業(yè)化的初級(jí)階段，而石油化工產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)非常成熟。煤化工和石油化工耦合發(fā)展，需要：

（1）進(jìn)一步打破行業(yè)壁壘，加強(qiáng)科學(xué)規(guī)劃。根據(jù)產(chǎn)品需求和技術(shù)路線，做好產(chǎn)業(yè)布局，避免同質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)，提高質(zhì)量效益，化解資源環(huán)境矛盾。

（2）進(jìn)一步提升已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的煤化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、裝備可靠性和過(guò)程綠色和安全性。對(duì)現(xiàn)有項(xiàng)目的升級(jí)示范，要降低物耗、水耗、能耗和排放，建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（3）鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，突破技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)高效耦合。對(duì)于如甲醇石腦油耦合、甲醇甲苯耦合等煤化工和石油化工耦合新技術(shù)進(jìn)行協(xié)同攻關(guān)，盡快完成技術(shù)開(kāi)發(fā)、中試驗(yàn)證和工業(yè)示范，快速進(jìn)行工業(yè)推廣。

（4）積極響應(yīng)“一帶一路”倡議，打造我國(guó)技術(shù)海外輸出的“第三張名片”。煤制烯烴和煤制乙醇等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“領(lǐng)跑”技術(shù)，可用于中東、中亞、東南亞和俄羅斯等煤炭和天然氣資源儲(chǔ)量豐富的“一帶一路”國(guó)家和地區(qū)，成為繼高鐵和核能外的“第三張名片”。這不僅可帶動(dòng)先進(jìn)的成套技術(shù)和裝備出口，還可助力中國(guó)石化企業(yè)海外戰(zhàn)略升級(jí)，對(duì)于提升中國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)上的話語(yǔ)權(quán)、構(gòu)建全球能源化工市場(chǎng)新格局都有極其重要的意義。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)油、氣短缺，煤炭相對(duì)豐富的資源格局決定了煤化工和石油化工將在各自具有比較優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展，長(zhǎng)期共存。值此煤化工和石油化工發(fā)展的新形勢(shì)下，正確引導(dǎo)其以新發(fā)展理念統(tǒng)領(lǐng)全局，走循環(huán)經(jīng)濟(jì)之路，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，做大做強(qiáng)現(xiàn)代煤化工和石油化工，使煤化工和石油化工一起成為我國(guó)化學(xué)工業(yè)的支柱。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了從高速發(fā)展轉(zhuǎn)向中低速發(fā)展的“新常態(tài)”，我國(guó)煤炭利用也進(jìn)入了發(fā)展“新常態(tài)”。一方面，煤炭發(fā)展“黃金十年”之中累積產(chǎn)能的釋放遭遇經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期煤炭需求減弱而造成的產(chǎn)能過(guò)剩；另一方面，國(guó)內(nèi)民眾對(duì)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注和國(guó)際社會(huì)限制碳排放的壓力，傳統(tǒng)的高污染的煤炭消費(fèi)模式已經(jīng)不能適應(yīng)我國(guó)綠色發(fā)展的理念。在市場(chǎng)與環(huán)境的雙重約束下，尋找煤化工和石油化工協(xié)調(diào)發(fā)展新模式，打破行業(yè)壁壘，既利用好煤炭，又保證石油化工健康發(fā)展。實(shí)現(xiàn)煤化工和石油化工協(xié)調(diào)發(fā)展，不僅是國(guó)家能源戰(zhàn)略技術(shù)儲(chǔ)備和產(chǎn)能儲(chǔ)備的需要，而且是推進(jìn)能源清潔高效利用，保障國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要舉措。