宋秉懋 周廣林
(中國(guó)石油大學(xué)(北京),北京市昌平區(qū),102249)
中國(guó)是世界上最大的能源生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期快速發(fā)展過(guò)程中,我國(guó)形成了以煤炭為主體,電力為中心,石油、天然氣、新能源和可再生能源全面發(fā)展的能源生產(chǎn)供應(yīng)體系[1]。隨著我國(guó)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略決策的實(shí)施以及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的不斷加快,對(duì)煤炭清潔高效利用也提出更高要求。2021年9月13日,習(xí)近平總書(shū)記在榆林考察時(shí)強(qiáng)調(diào),煤炭作為我國(guó)主體能源,要按照綠色低碳的發(fā)展方向,對(duì)標(biāo)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)任務(wù),立足國(guó)情、控制總量、兜住底線,有序減量替代,推進(jìn)煤炭消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)。相比傳統(tǒng)煤炭利用方式,現(xiàn)代煤化工具有轉(zhuǎn)化效率更高、產(chǎn)品附加值更高、污染物排放更少等優(yōu)勢(shì),是煤炭清潔高效利用的主要方向之一[2],“十二五”以來(lái),我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備不斷升級(jí),規(guī)模迅速擴(kuò)大,但同時(shí)也面臨著產(chǎn)業(yè)定位不明、戰(zhàn)略認(rèn)識(shí)不夠、煤基化學(xué)品科技創(chuàng)新力不足、生態(tài)環(huán)保與碳排放壓力日益增大等問(wèn)題和挑戰(zhàn)。新形勢(shì)下探究現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、綠色、低碳的高質(zhì)量發(fā)展對(duì)助推我國(guó)能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。
現(xiàn)代煤化工主要通過(guò)熱解、氣化、直接液化等技術(shù)手段制備煤基化學(xué)品和清潔燃料,如圖1所示,產(chǎn)品包括煤制油、煤制天然氣、煤基化學(xué)品以及下游衍生化學(xué)品等[3]。
圖1 我國(guó)現(xiàn)代煤化工行業(yè)路線[4]
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)取得一系列成果,多項(xiàng)技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程位居世界前列,相繼建成投運(yùn)了一批工業(yè)化示范項(xiàng)目,產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模[4]。截至“十三五”末,我國(guó)煤制油產(chǎn)能達(dá)到823萬(wàn)t/a,與2015年度相比增加了505萬(wàn)t/a,增幅159%;煤制天然氣產(chǎn)能達(dá)51億m3/a,與2015年度相比增加了20億m3/a,增幅64%;煤(甲醇)制烯烴產(chǎn)能達(dá)1 672萬(wàn)t/a,與2015年度相比增加了844萬(wàn)t/a,增幅102%;煤(合成氣)制乙二醇產(chǎn)能達(dá)597萬(wàn)t/a,與2015年度相比增加了367萬(wàn)t/a,增幅160%。其中,煤(甲醇)路線制乙烯產(chǎn)能占全國(guó)乙烯總產(chǎn)能20%,煤(甲醇)路線制丙烯產(chǎn)能占全國(guó)丙烯總產(chǎn)能22%,煤(合成氣)路線制乙二醇產(chǎn)能占全國(guó)乙二醇總產(chǎn)能的38%。因此,發(fā)展現(xiàn)代煤化工具有重要的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[5-7]。
我國(guó)“富煤、貧油、少氣”,在已探明的能源礦產(chǎn)資源中,石油、天然氣儲(chǔ)量合計(jì)占比不足6%,而煤炭占比超過(guò)94%;1980-2020年,我國(guó)能源消費(fèi)量增長(zhǎng)了7.3倍,煤炭長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位[1],如圖2所示。作為世界第二大石油消費(fèi)國(guó)和第三大天然氣消費(fèi)國(guó),我國(guó)石油和天然氣對(duì)外依存度高,且呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì),2020年分別達(dá)73%和43%[8]。受當(dāng)前新冠疫情和復(fù)雜國(guó)際形勢(shì)影響,天然氣和原油價(jià)格飆升,在此背景下,通過(guò)現(xiàn)代煤化工技術(shù),以煤炭作為原料生產(chǎn)石油、天然氣替代品能有效緩解我國(guó)能源安全危機(jī),具有重要戰(zhàn)略意義。
圖2 我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)
從《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》到《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》,我國(guó)已建成了世界最大規(guī)模的清潔高效燃煤發(fā)電體系[9],工業(yè)燃煤“超低排放”也已進(jìn)入深入攻堅(jiān)階段。隨著碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的提出,“十四五”時(shí)期我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入了“以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向,減污降碳協(xié)同增效”的關(guān)鍵時(shí)期,以煤為主的能源活動(dòng)是碳排放的主要來(lái)源。因此,煤炭行業(yè)面臨越來(lái)越大的降碳?jí)毫?,在加速能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的同時(shí),實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的綠色低碳發(fā)展刻不容緩。
與傳統(tǒng)直接燃燒利用方式相比,現(xiàn)代煤化工是煤炭消費(fèi)方式的重大變革,可實(shí)現(xiàn)煤炭從燃料向原(材)料轉(zhuǎn)變,有效減少常規(guī)大氣污染物的排放,提高煤炭轉(zhuǎn)化利用效率和產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值。針對(duì)末端“高碳”排放問(wèn)題,可以通過(guò)耦合碳捕集及綠電等技術(shù),并借助革新性甚至顛覆性技術(shù)將末端的碳排放轉(zhuǎn)化為可用產(chǎn)品[10],從而從根本上扭轉(zhuǎn)煤炭利用高碳排放問(wèn)題,有效助力我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)已具備一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、創(chuàng)新能力、運(yùn)營(yíng)管理等方面已走在世界前列,正在進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的新階段。但總體看,我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)整體水平還未達(dá)到高質(zhì)量發(fā)展要求,技術(shù)發(fā)展不平衡,存在短板和薄弱環(huán)節(jié),一些關(guān)鍵技術(shù)和催化劑仍需進(jìn)口,部分產(chǎn)品質(zhì)量和成本的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力還不夠強(qiáng),且產(chǎn)品低端化較普遍,同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)日益顯現(xiàn),產(chǎn)業(yè)整體高質(zhì)量發(fā)展還面臨諸多挑戰(zhàn)。
技術(shù)創(chuàng)新仍是制約我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸??傮w而言,我國(guó)現(xiàn)代煤化工在共性關(guān)鍵技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)等方面還有待進(jìn)一步創(chuàng)新和突破,現(xiàn)代煤化工資源利用與能源轉(zhuǎn)化效率還整體偏低,產(chǎn)品缺乏進(jìn)一步科技創(chuàng)新;同時(shí)受油、煤、氣、化工產(chǎn)品比價(jià)關(guān)系的影響,盈利能力仍較差。
(1)目前我國(guó)現(xiàn)代煤化工部分產(chǎn)品面臨產(chǎn)能過(guò)剩、同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重的問(wèn)題。如近年來(lái)我國(guó)“煉化一體化”項(xiàng)目熱建,煤制烯烴項(xiàng)目也密集投產(chǎn),使得乙烯產(chǎn)能迅速增加,烯烴產(chǎn)業(yè)的供應(yīng)格局將發(fā)生改變,并有過(guò)剩的風(fēng)險(xiǎn)[6]。
(2)我國(guó)現(xiàn)代煤化工缺乏下游產(chǎn)品高端化核心技術(shù),產(chǎn)業(yè)鏈較短。現(xiàn)有項(xiàng)目的主要產(chǎn)品多為普通的低端或初級(jí)產(chǎn)品,而高端化、精細(xì)化、差異化、專用化的下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不足,造成現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢(shì)不明顯,總體競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不明顯。此外,隨著沿海地區(qū)煉化基地的陸續(xù)投產(chǎn),也將加劇現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
當(dāng)前,我國(guó)處于生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵期,國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高,標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán),同時(shí)“能耗雙控”形勢(shì)嚴(yán)峻,現(xiàn)代煤化工作為高耗能、高耗水、高排放的產(chǎn)業(yè),節(jié)能環(huán)保壓力巨大。2019年我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)共消耗1.09億t煤和3.71億t水,分別占總資源源消耗量的2.7%和0.6%;CO2排放量達(dá)1.32億t,占總排放量的1.4%[5]。
(1)節(jié)能降碳方面,現(xiàn)代煤化工雖然相比傳統(tǒng)煤炭利用方式CO2排放有所減少,但整體仍屬于煤炭高消耗、CO2高排放項(xiàng)目,在“雙碳”目標(biāo)的約束下,亟需進(jìn)一步節(jié)能降碳。2021年11月,國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平(2021年版)》,將煤制烯烴、煤制乙二醇等現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品納入節(jié)能降碳范圍,對(duì)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)提升資源能源利用效率、加快行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提出了新的要求。另一方面,現(xiàn)行 “簡(jiǎn)單平衡、逐級(jí)分解、機(jī)械執(zhí)行”的能源消費(fèi)總量控制管理方式,使得逐級(jí)分解至各省市的能源消費(fèi)指標(biāo)無(wú)法集中使用,嚴(yán)重制約了現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的正常轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展;一批技術(shù)先進(jìn)、單位產(chǎn)品能耗達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的大型項(xiàng)目,由于能耗總量過(guò)于龐大,而發(fā)展受限,反而出現(xiàn)一些單體規(guī)模小、技術(shù)水平一般的項(xiàng)目得以實(shí)施的不合理現(xiàn)象[7]。2021年12月中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議明確了“新增可再生能源和原料用能不再納入能源消費(fèi)總量控制”,雖然將有效緩解煤化工原料用煤的約束,但“雙碳”目標(biāo)下,未來(lái)整體碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”的科學(xué)考核形勢(shì)依然嚴(yán)峻。
(2)生態(tài)環(huán)保方面,我國(guó)煤化工項(xiàng)目大多集中在新疆、內(nèi)蒙古、寧夏、陜西、山西等西北地區(qū)[4],與國(guó)家黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略區(qū)重合度高。這些地區(qū)煤炭資源豐富但水資源匱乏,生態(tài)環(huán)境承載力相對(duì)薄弱,國(guó)家生態(tài)保護(hù)的紅線要求對(duì)煤化工項(xiàng)目水資源的獲取和污染物排放提出了更嚴(yán)格的要求[2]?,F(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的高耗水量和末端排放的高鹽廢水處置難、費(fèi)用高的問(wèn)題是制約其發(fā)展的重要因素。生態(tài)環(huán)保要求的不斷提高也推高了現(xiàn)代煤化工企業(yè)的生產(chǎn)成本,例如,由于當(dāng)前普遍要求廢水零排放,使得現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的環(huán)保投資占總投資的比例高達(dá)15%左右[11]。
習(xí)近平總書(shū)記在考察榆林化工時(shí)指出,“煤化工產(chǎn)業(yè)潛力巨大、大有前途,要提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能,促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展,把加強(qiáng)科技創(chuàng)新作為最緊迫任務(wù),加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān),積極發(fā)展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等”,為我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展指明了方向、提供了遵循。因此,現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)當(dāng)立足國(guó)家能源發(fā)展總體戰(zhàn)略和民生經(jīng)濟(jì)需求,通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新形成規(guī)模效益,按照國(guó)家煤制油氣戰(zhàn)略布局積極優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、調(diào)整煤炭轉(zhuǎn)化利用示范項(xiàng)目方案,在保障用能安全的同時(shí),積極發(fā)展煤基新燃料、新材料,在堅(jiān)持高端化、多元化和低碳化發(fā)展的同時(shí),繼續(xù)堅(jiān)持差異化、基地化、一體化布局。
(1)現(xiàn)代煤化工的發(fā)展應(yīng)立足國(guó)家戰(zhàn)略需求,培育煤基特種燃料、煤基炭素新材料等產(chǎn)品的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。2021年3月1日,我國(guó)煤基油品領(lǐng)域第一個(gè)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)《地面裝備煤基通用柴油》正式生效,為煤基燃料進(jìn)入軍事領(lǐng)域應(yīng)用打通了技術(shù)通道,已有多個(gè)牌號(hào)高端新型燃料通過(guò)了國(guó)家軍委后勤保障部組織的技術(shù)認(rèn)證。未來(lái),煤基航空燃料的研發(fā)與創(chuàng)新應(yīng)用也應(yīng)是我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要方向。除煤基特種燃料外,煤基炭素材料等新產(chǎn)品也是目前國(guó)家戰(zhàn)略亟需的。新型炭素材料由于其優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)等性能,而廣泛用于航空航天、儲(chǔ)能儲(chǔ)氫、電子電器、生物化工等領(lǐng)域,但我國(guó)高端市場(chǎng)仍大量依賴進(jìn)口,“卡脖子”問(wèn)題凸顯。煤液化瀝青作為芳香度高、易聚合交聯(lián)的原料,可以深度加工為高性能碳纖維、超級(jí)活性炭等炭素材料。我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)努力加強(qiáng)相關(guān)科技攻關(guān),推進(jìn)煤直接液化制備高級(jí)瀝青等產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化,迅速搶占國(guó)際相關(guān)新興材料產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。
(2)現(xiàn)代煤化工的發(fā)展應(yīng)立足民生需求,充分發(fā)揮煤炭原料屬性,積極培育煤基生物可降解材料等技術(shù)及產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。2020年1月國(guó)家發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見(jiàn)》,要求逐步禁止、限制部分塑料制品的生產(chǎn)、銷售和使用[12];塑料行業(yè)隨之遭遇嚴(yán)重危機(jī),煤制烯烴項(xiàng)目受到較大沖擊;相應(yīng)的,國(guó)內(nèi)對(duì)生物可降解材料的需求激增,市場(chǎng)空間巨大。當(dāng)前生物法和石油化工法生產(chǎn)生物可降解材料存在成本高、規(guī)模小、生產(chǎn)流程過(guò)長(zhǎng)等弊端,而現(xiàn)代煤化工技術(shù)工藝則能更好地適應(yīng)生產(chǎn)含氧化合物生物可降解材料的需求,具備顯著的成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。國(guó)家能源集團(tuán)正在榆林建設(shè)的全球首套5萬(wàn)t/a生物可降解塑料聚乙醇酸(PGA)自主技術(shù)示范項(xiàng)目,噸產(chǎn)品投資與煤制烯烴相當(dāng),原料煤耗僅為煤制烯烴的1/2、工藝CO2排放不到煤制烯烴的1/3,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。
我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)主要位于水資源匱乏、生態(tài)脆弱的西北地區(qū),現(xiàn)代煤化工的發(fā)展必須以生態(tài)環(huán)境承載條件為前提,走綠色低碳發(fā)展道路。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新深入推進(jìn)全流程污染物深度減排、節(jié)能降耗,并充分利用現(xiàn)代煤化工副產(chǎn)物高濃度CO2的特點(diǎn),通過(guò)CO2捕集利用與封存(CCUS)的進(jìn)一步實(shí)踐,使煤化工企業(yè)成為化工行業(yè)“減污降碳”的示范先驅(qū)。
3.2.1 強(qiáng)化“減污”
現(xiàn)代煤化工面臨廢水處理難、廢氣排放源多、固廢處置難等技術(shù)難關(guān),應(yīng)開(kāi)展重點(diǎn)攻關(guān),推動(dòng)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)深度清潔化。
現(xiàn)代煤化工的高鹽廢水處置是環(huán)保一大難題,其所含鹽分主要來(lái)源于原料以及煤轉(zhuǎn)化過(guò)程中添加的藥劑[13]。目前該類高鹽廢水的處理多以超濾+反滲透雙膜回用技術(shù)為主,利用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)將末端高鹽廢水最終轉(zhuǎn)化為固體晶體混合鹽,實(shí)現(xiàn)廢水零排放,但其混合鹽的處置是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。利用納濾膜和冷卻結(jié)晶可以實(shí)現(xiàn)混合鹽的分離,但這些技術(shù)還處于示范應(yīng)用期,仍有待時(shí)間檢驗(yàn),目前整體經(jīng)濟(jì)性較差,且其大量副產(chǎn)物的綜合利用仍面臨挑戰(zhàn)[14]。針對(duì)用水難的問(wèn)題,應(yīng)全面強(qiáng)化過(guò)程管理,優(yōu)化用水系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)一水多用,以重點(diǎn)耗水工藝和設(shè)備為突破口,開(kāi)展高效節(jié)水技術(shù)攻關(guān),開(kāi)發(fā)應(yīng)用節(jié)水新技術(shù)、新工藝和新產(chǎn)品,包括持續(xù)推進(jìn)園區(qū)系統(tǒng)工業(yè)廢水、礦井水、生活污水等深度處理和梯級(jí)回用。
在廢氣治理方面,揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)作為大氣污染的重要前體物,具有明顯的環(huán)境負(fù)效應(yīng)和健康負(fù)效應(yīng)[15],其管控已日益趨緊。現(xiàn)代煤化工要建立氣體泄漏檢測(cè)與修復(fù)制度(LDAR),高標(biāo)準(zhǔn)完成VOCs治理任務(wù)。一方面,要注重污水系統(tǒng)、儲(chǔ)運(yùn)裝卸等環(huán)節(jié)無(wú)組織逸散氣體排放的管控,做好密封改造;另一方面,要進(jìn)一步嚴(yán)格落實(shí)煙氣、尾氣等有組織氣體排放的升級(jí)改造治理。
在固廢治理方面,遵從“減量化、資源化、無(wú)害化”原則,首先從源頭防控入手,推廣清潔生產(chǎn)和原料替代,從而減少一般固廢的產(chǎn)生;其次,深入研究和探索實(shí)踐一般固廢的資源化利用途徑,與周邊及上下游產(chǎn)業(yè)的企業(yè)廣泛聯(lián)動(dòng)。例如前述高鹽廢水處置副產(chǎn)物鹽的再利用,灰渣等固廢用作水泥、路基材料等建材,實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”;第三,重點(diǎn)關(guān)注固體危廢的處置管理,建立健全企業(yè)危廢監(jiān)管體系,加強(qiáng)區(qū)域協(xié)同處置。
3.2.2 聚焦“降碳”
現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中,應(yīng)科學(xué)管控煤化工項(xiàng)目,推進(jìn)源頭節(jié)能降耗,開(kāi)展末端CCUS大型示范。
(1)圍繞雙控目標(biāo),優(yōu)中選優(yōu),科學(xué)布局現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目。目前國(guó)內(nèi)控煤方案亟需科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)籌布局,堅(jiān)持“全國(guó)一盤(pán)棋”的原則,避免大規(guī)模、高質(zhì)量的煤化工項(xiàng)目受限于區(qū)域能量消費(fèi)總量指標(biāo)反而不如質(zhì)量一般的小項(xiàng)目容易通過(guò)審批等不合理現(xiàn)象[7];另一方面,現(xiàn)代煤化工將煤炭作為原料進(jìn)入工藝系統(tǒng),與燃料煤有本質(zhì)區(qū)別,“原料用能不再納入能源消費(fèi)總量控制”的科學(xué)管控希望得到盡快有效執(zhí)行。
(2)在生產(chǎn)過(guò)程中注重節(jié)能降耗。我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)能源利用和資源轉(zhuǎn)化效率整體不高,用煤、用水量大,應(yīng)抓緊從能量轉(zhuǎn)換、利用、回收3個(gè)環(huán)節(jié)挖掘潛力,破解瓶頸。實(shí)施循環(huán)水系統(tǒng)改造、余熱余壓回收利用改造等項(xiàng)目;協(xié)同考慮工藝側(cè)與循環(huán)水系統(tǒng)、蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化等,努力建成“能效領(lǐng)跑者”,緩解能耗“雙控”壓力。
(3)在末端環(huán)節(jié)加大力度探索CO2資源化利用技術(shù)的研發(fā)及示范應(yīng)用。應(yīng)對(duì)未來(lái)日趨嚴(yán)峻的“雙碳”壓力,現(xiàn)代煤化工應(yīng)提前布局,超前部署CCUS的前沿性技術(shù)研發(fā),積極參與示范實(shí)踐?,F(xiàn)代煤化工尾氣中CO2濃度高,碳捕集成本顯著低于其他行業(yè),是CCUS技術(shù)創(chuàng)新和大規(guī)模先行實(shí)踐的良好平臺(tái)?,F(xiàn)代煤化工企業(yè)應(yīng)把握優(yōu)勢(shì),緊跟國(guó)家政策與產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài),積極開(kāi)展跨行業(yè)上下游合作,突破行業(yè)壁壘,推動(dòng)CO2強(qiáng)化采油、CO2驅(qū)替煤層氣、CO2制備化工產(chǎn)品等技術(shù)項(xiàng)目的工業(yè)示范,建設(shè)一批具有示范效應(yīng)的大型CCUS項(xiàng)目,為CCUS規(guī)?;彤a(chǎn)業(yè)化積累經(jīng)驗(yàn)、奠定基礎(chǔ),打造化工行業(yè)“低碳”發(fā)展樣板。
“雙碳”目標(biāo)下,現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的綠色、低碳轉(zhuǎn)型要有系統(tǒng)思維,注重多產(chǎn)業(yè)融合、協(xié)同發(fā)展,努力探索以減排CO2為目標(biāo)的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展新路徑、新模式;包括與石油化工、天然氣化工、生物化工、冶金建材等產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展,發(fā)揮差異化特色,實(shí)現(xiàn)能耗、物耗最優(yōu)。例如,鋼廠尾氣中的CO和H2是重要的化工原料氣,如果采用煤制乙醇等工藝的現(xiàn)代煤化工企業(yè)臨近鋼廠,就可利用其尾氣資源,省略煤氣化工段,降低煤化工企業(yè)生產(chǎn)成本,并可有效減少CO2排放[2],取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
在推動(dòng)與新能源-氫能產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展方面,現(xiàn)代煤化工應(yīng)發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),打破行業(yè)壁壘,積極布局綠電-綠氫-儲(chǔ)氫/儲(chǔ)能-煤化工一體化發(fā)展工業(yè)示范基地[11]。隨著中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議明確“新增可再生能源和原料用能不再納入能源消費(fèi)總量控制”后,必將催生“綠電”“綠氫”的實(shí)踐應(yīng)用,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)降低碳排放。一方面,應(yīng)充分利用廠區(qū)廠房屋頂、空余場(chǎng)地等閑置空間,積極開(kāi)發(fā)分布式光伏,積極開(kāi)發(fā)“風(fēng)光儲(chǔ)”綜合能源等項(xiàng)目,提高綠電使用比例;另一方面,應(yīng)積極開(kāi)展煤化工與新能源制氫的耦合研究,使用“綠氫”部分替代煤制氫。近年來(lái),隨著CO2化工利用技術(shù)的不斷革新進(jìn)步,尤其在雙碳背景下,煤化工與碳捕集及“綠氫”技術(shù)的耦合發(fā)展也逐漸呈現(xiàn)出一定的良好態(tài)勢(shì),部分技術(shù)已完成了示范或中試,如重整制備合成氣,合成可降解聚合物、有機(jī)碳酸酯,合成甲醇、合成聚合物多元醇等。CO2電催化還原合成化學(xué)品、CO2光催化轉(zhuǎn)化等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)[16],為現(xiàn)代煤化工未來(lái)綠色、低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了新的機(jī)遇與發(fā)展動(dòng)力,也可助力國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的如期實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代煤化工是煤炭清潔高效利用、綠色低碳發(fā)展的主要方向。當(dāng)前,我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)整體依然面臨著產(chǎn)能過(guò)剩、產(chǎn)品同質(zhì)化、高端化和精細(xì)化能力弱等問(wèn)題,同時(shí)高能耗、高水耗、高污染、高碳排放的特點(diǎn),使其節(jié)能環(huán)保和減碳的壓力巨大。在我國(guó)“雙碳”目標(biāo)約束與生態(tài)文明建設(shè)大背景下,現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)必須走綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展之路。因此,這要求我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步立足國(guó)家能源戰(zhàn)略和民生需求,找準(zhǔn)方向和定位,加強(qiáng)產(chǎn)品科技創(chuàng)新力,堅(jiān)持差異化、一體化布局;提高煤炭作為化工原料的利用效能,深入推進(jìn)生產(chǎn)全過(guò)程的節(jié)能提效、高效節(jié)水和深度清潔化;注重與多產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展,發(fā)揮系統(tǒng)效能,減少碳排放,打造現(xiàn)代煤化工創(chuàng)新、綠色、低碳高質(zhì)量發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)體系。