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现代煤化工降碳需多点发力
发布时间: 2021-09-29

本文作者系中国石油和化学工业联合会党委常委、副秘书长,煤化工专委会秘书长胡迁林

绿色低碳发展既是现代煤化工面临的战略选择,也是产业追求的发展目标。在落实碳达峰、碳中和总体部署时,现代煤化工行业要认真谋划,在积极推进煤炭消耗由能源型向能源型和原料型并举,不断降低能源型煤炭比例的同时,积极采用节能提效、优化工艺、与清洁能源耦合、推进CO2捕集、利用与封存等多种措施,努力走出一条高碳产业低碳排放、CO2循环利用的新路子。笔者建议重点做好以下工作:

尽快淘汰落后产能,通过优化生产工艺提高能效,大幅减少CO2排放。当前,提高能效水平是实现碳减排的重点,2019年我国万元GDP能耗是世界平均能耗的1.5倍,如果我国的能耗水平达到世界平均水平,在现有GDP不增加的情况下,每年可减排30亿吨CO2,因此通过提高能效实现碳减排的空间很大。首先,要尽快淘汰低端、落后产能,为高端、低碳项目腾出发展空间;其次,由于现代煤化工项目大多属于示范项目,系统优化集成不够,主体化工装置与环保设施之间、各单元化工装置之间匹配度不够,低位热能、灰渣等资源综合利用水平有待提高,其节能增效空间很大,要通过流程优化和关键部件提升,对主要耗能工序进行流程再造,达到减排、降耗目的。最后,大力推广实施能量梯级利用、余热发电、余热回收等节能技术,提高装置的能源转化效率。通过一系列措施,从而大幅降低煤化工项目单位增加值的能耗。

新建项目要采用先进工艺技术,推动行业绿色低碳转型。降碳目标成为现代煤化工行业产业升级的重要推手,新建项目要选取具有国际领先或国际先进水平的技术推动行业低碳发展。比如,在煤气化技术方面,由清华大学山西清洁能源研究院等单位合作开发的水煤浆水冷壁废锅气化炉技术,蒸汽产量在半热回收流程基础上能够再增加20%-30%,进一步提高气化系统的热效率,能量利用高,节能减排效果明显。在甲醇制烯烃技术方面,中科院大连化学物理研究所开发的“第三代甲醇制烯烃(DMTO-III)技术”在甲醇转化率、乙烯丙烯选择性、吨烯烃甲醇单耗等方面优势明显,吨烯烃(乙烯+丙烯)甲醇单耗显著降低。在煤间接液化技术方面,国家能源集团与中国科学院大连化学物理研究所合作开发的甲醇与石脑油耦合制低碳烯烃技术,已完成吨级产品小试,即将开展千吨级中试,其单位GDP能耗低,综合能耗大幅降低、CO2减排显著。在煤制乙二醇技术方面,中科院福建物质结构研究所在第一代煤制乙二醇技术实现产业化后,成功开发了新一代煤制乙二醇技术,各项技术指标均优于第一代。新建项目要积极采用以上先进技术工艺,大幅降低单位产品能源消耗。

积极发展高端化、高附加值产品,增强竞争力。现代煤化工行业在降碳目标下,要走高端化发展道路。一方面,现有现代煤化工项目要不断向下游延伸产业链、提高产品附加值。煤制油要重点开发煤直接液化制超清洁油品和特种油品技术,为航天航空等军事领域提供特种燃料,同时加快向下游化工产品延伸,多元化发展;煤间接液化应重点开发α-烯烃、高品质润滑油基础油、煤基高端蜡等高端产品,不断拓宽延伸应用领域。煤制烯烃在生产大宗烯烃产品的同时,适当开发差异化、高端化聚烯烃牌号。煤制乙二醇要不断提升乙二醇产品质量,降低资源消耗,在开发长纤聚酯用、高档聚酯用产品的同时,积极利用中间产品发展聚乙醇酸、生物可降解材料等高附加值产品。低阶煤分级分质利用,要将下游产品延伸到降解塑料、特色碳材料、高密度航空煤油、聚碳酸酯多元醇等领域,提升经济效益。另一方面,要开发短流程和颠覆性技术,提高原料利用率。如煤炭中C原子利用率进一步提高,能量效率更高的超大型废锅流程加压气化技术将成为主流。未来还可以通过设计更有效的氧原子走向,调控产品碳链结构,实现C-O活化与定向转化的合成气催化转化新过程。

推进现代煤化工与传统产业及清洁能源耦合,实现多元、绿色发展。现代煤化工要积极与石油化工、冶金、化纤、电力等传统产业耦合,走多元化发展之路。同时要积极与清洁能源耦合,实现绿色发展。煤制合成气存在氢气不足的现状,需要经合成气变换来调变氢碳比,以满足下游甲醇制烯烃和费托合成工艺需求,过程中不仅造成碳资源的浪费,而且会造成大量的CO2排放。以风电、光伏发电和水电等不能上网的电量电解水制氢,并与传统的煤制氢技术耦合,将成为未来发展趋势。宁夏宝丰能源“国家级太阳能电解水制氢综合示范项目”就是现代煤化工与绿氢及清洁能源多能互补应用的一个成功案例。与此同时,以风能、水能、光伏、核能、太阳光能等新能源生产清洁电源,建分布式电网,替代燃煤等为煤化工提供电能和热源,可以更大限度地减少CO2排放。

积极开展二氧化碳捕集、利用与封存技术(CCUS)研究,为碳达峰提供技术储备。煤化工装置排放的尾气中CO2具有排放集中、量大、成分相对单一及CO2浓度高等特点,可将其捕集、封存、驱油或与绿氢合成制取化学品,实现资源化利用。CCUS是我国未来减少CO2排放、保障能源安全和实现可持续发展的重要手段,也是行业实现碳中和的终极手段。我国有多家单位开展了CO2捕集、封存与利用技术研究并取得积极进展。在二氧化碳资源化利用研究方面,我国也一直走在世界前列,在CO2制芳烃、甲醇、甲酸、乙醇、乙二醇、汽油、烯烃、碳酸酯、橡胶、DMF、生物基化学品以及CO2加氢甲烷化技术等各种前瞻技术方面均开展了研究,并取得积极进展,展现了很好的发展前景。

 

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