煤化工創(chuàng)新路在何方？
受關(guān)注的煤化工“十三五”規(guī)劃已經(jīng)形成初稿，規(guī)劃中明確提出，將提高煤炭能效，以控制煤炭行業(yè)的產(chǎn)量，緩解供求矛盾，并開展五類模式升級示范與創(chuàng)新發(fā)展。同時，將推進(jìn)與石化、油氣等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。
隨著煤化工“十三五”規(guī)劃的出臺，將倒逼煤化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，向質(zhì)量效益型發(fā)展，依靠技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動，走出一條資源消耗少，技術(shù)含量高，質(zhì)量效益好，綠色可持續(xù)發(fā)展的新路子。煤化工“十三五”規(guī)劃中，將產(chǎn)品差異化、高端化和高附加值作為發(fā)展方向，重點延伸產(chǎn)業(yè)鏈、拓寬產(chǎn)品幅及開發(fā)新的煤基化學(xué)品。
煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境預(yù)期分析
(1)預(yù)計“十三五”我國石化產(chǎn)品市場供求將趨向平衡，競爭將日趨激烈，利潤空間會被大幅度擠壓，短缺與暴利時代將過去，產(chǎn)能過剩與市場完全競爭成為新常態(tài)。
(2)由于可再生能源的快速發(fā)展和替代以及中國因經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，歐佩克、俄羅斯和美國的供應(yīng)能力充足，尤其是美國原油進(jìn)口量在減少。原油需求增速放緩;預(yù)計目前和今后一段時期內(nèi)，世界原油將處于供大于求的狀態(tài)，原油價格將保持在較低水平，對石化產(chǎn)業(yè)的影響將錯綜復(fù)雜。
(3)資源環(huán)境制約和環(huán)境保護(hù)法規(guī)的日益嚴(yán)苛，導(dǎo)致投資與成本大幅度增加，競爭力和盈利能力面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
(4)創(chuàng)新發(fā)展，打造拳頭產(chǎn)品，提升競爭力、盈利能力和可持續(xù)發(fā)展能力將是“十三五”發(fā)展的有效途徑，而不是一味追求規(guī)模(熱衷于比規(guī)模)和近期目標(biāo)。
(5)投融資體制發(fā)生較大變化，產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入實行負(fù)面清單管理方式，下放行政審批權(quán)，產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入條件放寬，企業(yè)自主投資決策能力增強(qiáng)。
(6)“十三五”煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境不同于以往，變數(shù)較多，面臨較大的挑戰(zhàn)，但加大研發(fā)投入，實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提條件。
煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位
(1)實現(xiàn)自主技術(shù)與裝備的突破。
(2)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化項目穩(wěn)定長周期運(yùn)行突破。
(3)實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)解決方案的突破。
(4)實現(xiàn)資源能源綜合利用解決方案的突破。
煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景展望
(1)煤化工產(chǎn)能目標(biāo)：煤化工今后發(fā)展的最大制約瓶頸是環(huán)保和水資源，決定煤化工發(fā)展規(guī)模。根據(jù)環(huán)境容量和水資源承載力，確定煤炭轉(zhuǎn)化量，至于各種煤化工規(guī)模，由市場決定。
(2)預(yù)計到2020年，中國MTO產(chǎn)能將達(dá)到1800萬噸/年(30套生產(chǎn)裝置)，約占烯烴總產(chǎn)能(7560萬噸/年)的24%。
(3)煤制乙二醇產(chǎn)能達(dá)到600萬噸/年(20～30套裝置)，約占乙二醇消費(fèi)量(1750萬噸)的34%。
(4)煤制天然氣產(chǎn)能達(dá)到120億立方米/年，約占天然氣消費(fèi)量(3300億立方米)的4%。煤制油產(chǎn)能達(dá)到1400萬噸/年左右(6套裝置)，約占成品油消費(fèi)量(34800萬噸)的4%。
(5)中國擁有世界上最大的石化產(chǎn)品市場規(guī)模，且仍然處于成長過程中。
(6)盡管中國市場蛋糕很大，但要分得一杯羹并獲取較好的受益，必須擁有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和競爭力。
(7)煤化工已開始在石化產(chǎn)品市場中占有一席之地，且顯示出較強(qiáng)競爭力和發(fā)展勢頭。
(8)由于天然氣價格過高，天然氣化工產(chǎn)品正在轉(zhuǎn)向煤炭路線，焦?fàn)t氣化工因焦碳市場低迷，其下游產(chǎn)品生產(chǎn)受到較大影響;
(9)石油路線仍將占據(jù)石化產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)地位，尤其是在資源環(huán)境約束日益加劇、原油市場供大于求、油價持續(xù)低迷的形勢下，更是如此。
煤化工創(chuàng)新發(fā)展思路簡述
(1)人工光化學(xué)合成制氫技術(shù)：以水、太陽能和光催化劑為原料生產(chǎn)氫氣和氧氣，與CO2結(jié)合生產(chǎn)能源化工產(chǎn)品。
(2)電轉(zhuǎn)氣技術(shù)(P2G)：利用富余的風(fēng)電和太陽能發(fā)電。通過電解水技術(shù)制氫，進(jìn)一步生產(chǎn)甲烷、氫能，也可與CO2結(jié)合生產(chǎn)其他能源化工產(chǎn)品，實現(xiàn)電力的儲存。未來風(fēng)電和太陽能發(fā)電價格分別為0.293元/kwh和0.252-0.315元/kwh，成本大幅度降低，為P2G和電解水制氫奠定成本基礎(chǔ);
(3)二氧化碳轉(zhuǎn)化催化劑，將CO2轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氧氣。美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校正在開發(fā)多孔固體材料(COF)催化劑，提高CO2轉(zhuǎn)化效率。
(4)TiO2光催化分解水制氫技術(shù)：目前TiO2是光催化劑最具應(yīng)用前景的光解水制氫材料，無氟離子電解液可望成為陽極氧化法制備TiO2納米管發(fā)展的第4代。
(5)羰基合成：NPG、TMP、IPA2-PH、MDI、TDI、HDI、“三丙”(丙醛、丙醇、丙酸)、α-MMA、PMMA。
(6)氫氣下游：MIBK、CHDM、PETG、H2O2、HPPO、PPG、BDO、CPL、HAD、己二腈、PA6、油品加氫。
(7)NH3/尿素：三聚氰胺、DMC、PC、丙烯腈。
(8)甲烷制烯烴(BASF聯(lián)產(chǎn)甲烷利用，除LNG)。
(9)聯(lián)合法己內(nèi)酰胺/己二胺技術(shù)(主要原料：天然氣、合成氨、丁二烯、H2)，向下游延伸尼龍塑料、簾子線、纖維、薄膜等;無副產(chǎn)，高附加值。
(10)ExSyMSM(主要原料：甲醇、甲苯)，向下游延伸聚苯乙烯、ABS、SAN樹脂、K樹脂、SBS等。
(11)費(fèi)托合成合成高端化學(xué)品：液體石蠟、基礎(chǔ)油、白油、α-烯烴共聚單體、烷基苯和氯化石蠟等。
(12)液體石蠟：重要的化工原料,可制得一系列化工產(chǎn)品-烷基苯、氯化石蠟、農(nóng)藥乳化劑、可降解合成洗滌劑、增塑劑、化肥添加劑等。
(13)烷基苯：主要原料為液蠟和苯，產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)表面活性劑之外(用于合成洗滌劑、潤滑油、潤滑油添加劑、油田化學(xué)品和香料等領(lǐng)域。
(14)重烷基苯磺酸鹽：是優(yōu)良的油田化學(xué)品，主要用作三次采油中的驅(qū)油劑、泥漿添加劑和破乳劑等。
(15)白油：具有良好的氧化安定性，化學(xué)穩(wěn)定性，光安定性，無色、無味，不腐蝕纖維紡織物;工業(yè)白油主要用于化纖、鋁材加工、橡膠增塑、紡織機(jī)械、精密儀器潤滑以及壓縮機(jī)密封用油;化妝品級白油主要用做化妝品工業(yè)原料，制做發(fā)乳、發(fā)油、唇膏、護(hù)膚脂等;食品級白油適用于食品上光、防粘、脫膜、消泡、密封和拋光等。
(16)α-烯烴共聚單體：主要是丁烯-1、戊烯-1、己烯-1和辛烯-1等，主要用作聚烯烴樹脂共聚單體，提高產(chǎn)品性能和附加值，增加品種。
(17)CO2制碳酸二甲酯(DMC)：以二氧化碳和EO(PO)為原料，生產(chǎn)碳酸二甲酯，用于涂料溶劑、農(nóng)藥、醫(yī)藥、電子化學(xué)品和非光PC樹脂、非光異氰酸酯(MDI、TDI、HDI)等領(lǐng)域。DMC還可用作抗爆劑和甲基叔丁基醚的替代品等領(lǐng)域，國內(nèi)已有成熟技術(shù)和工業(yè)化生產(chǎn)裝置。
(18)碳酸二苯酯(DPC)：由苯酚和碳酸二甲酯進(jìn)行酯交換反應(yīng)制得。反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)溫度為100-250℃，首先是苯酚和DMC發(fā)生酯交換反應(yīng)生成碳酸苯甲酯(MPC)，MPC再發(fā)生歧化反應(yīng)生成DPC。
(19)醋酐路線DPC：由醋酐和苯酚反應(yīng)生成醋酸苯酯，醋酸苯酯再與碳酸二甲酯進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成碳酸二苯酯。實驗室數(shù)據(jù)為：醋酸苯酯產(chǎn)率>95%，碳酸二甲酯轉(zhuǎn)化率95%以上，碳酸二苯酯收率95%以上;DPC純度99.5%以上，達(dá)到聚碳酸酯的合成要求。
(20)2-丙基庚醇(2-PH)：正丁烯在專用催化劑存在下與CO進(jìn)行羰基合成反應(yīng)，生成戊醛，戊醛進(jìn)一步縮合加氫得到2-丙基庚醇。2-丙基庚醇主要用于生產(chǎn)特種增塑劑。鄰苯二甲酸二庚酯(DPHP)與DOP相比，用其加工的PVC塑料制品具有更好的耐熱性、低揮發(fā)性、毒性小、耐油性、耐水性和不黏性，在塑料玩具和食品包裝材料方面具有很好的市場前景。2-丙基庚醇與環(huán)氧乙烷反應(yīng)可生產(chǎn)烷氧基表面活性劑，作為合成洗滌劑活性組份。神華包頭MTO項目和陜西蒲城MTO項目的碳四利用都規(guī)劃建設(shè)2-丙基庚醇項目，已同英國DAVY簽署合同。
(21)異壬醇(INA)：正丁烯二聚得到辛烯，辛烯與CO進(jìn)行羰基合成反應(yīng)，生成異壬醛，異壬醛進(jìn)一步加氫得到異壬醇;主要專利商有？松夹g(shù)、Oxeno工藝、JohnsonMatthey工藝和臺灣南亞塑膠等。異壬醇應(yīng)用領(lǐng)域：PVC塑料增塑劑(DINP)。國際玩具業(yè)協(xié)會認(rèn)為PVC玩具常用增塑劑DINP對兒童沒有危險。DINP具有較好的抗老化性、抗遷移性、抗萃取性和耐高溫性能，廣泛用于各類軟質(zhì)PVC制品。如電線電纜、薄膜、PVC皮革、玩具、鞋材、封邊條和護(hù)套等。2010年我國DINP進(jìn)口量達(dá)到10萬噸。茂名石化乙烯發(fā)展增效項目中包括16萬噸/年異壬醇裝置(含8萬噸/年MTBE裝置)。
(22)煤基多元醇：甲醇→MTO/MTP→丙烯羰基合成→正丁醛/異丁醛。
(23)正丁醛+甲醛→三羥甲基丙烷(TMP)：用于醇酸樹脂涂料、聚氨酯涂料、泡沫塑料、印刷油墨、高級潤滑油、松香酯和炸藥、光聚合型感光樹脂、表面活性劑等領(lǐng)域。
(24)異丁醛+甲醛→新戊二醇(NPG)：主要用于生產(chǎn)粉末涂料用聚酯樹脂、聚氨酯泡沫塑料、彈性體增塑劑高級潤滑油添加劑等。
(25)甲醛+乙醛→季戊四醇(PER)：精細(xì)化工中間體，廣泛用于醇酸樹脂涂料、航空潤滑油、聚氨酯起始劑、PVC熱穩(wěn)定劑、增塑劑、防火劑以及涂料、油墨等方面。
(26)生物基石化產(chǎn)品-BIO-X技術(shù)：丁二酸、醋酸、丙烯酸、己二酸、異丁烯、異戊二烯、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇、甲乙酮、對二甲苯等。
(27)生物煉制產(chǎn)品：生物柴油、生物烷烴溶劑、纖維素乙醇、高辛烷值調(diào)和組分(異丁烯)等。
(28)生物降解塑料：PBS、CO2塑料(PPC)、生物PET、生物PE、聚乳酸、尼龍、聚羥基脂肪酸酯(PHA)等。
(29)煤基化學(xué)品技術(shù)：煤制烯烴、煤制芳烴、煤制乙二醇等。
(30)天然氣轉(zhuǎn)化技術(shù)：甲烷直接制烯烴、甲烷直接制芳烴。
(31)碳三、四餾分加工技術(shù)。
(32)脫氫技術(shù)和異構(gòu)技術(shù)。
(33)非光路線技術(shù)：非光聚碳酸酯、非光異氰酸酯(MDI、TDI、HDI等)。
(34)新材料：3D打印材料、超材料、電池材料、顯示材料、石墨烯、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維和阻燃纖維等。
(35)特種工程塑料：改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚酰亞胺、尼龍、尼龍612、PPA、PMI(聚甲基丙烯酰亞胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PEN、PSF、聚砜和PCT等。
(36)熱塑性復(fù)合材料和熱塑性彈性體：利用煤制烯烴生產(chǎn)的聚乙烯、聚丙烯樹脂資源，建設(shè)塑料加工園區(qū)，生產(chǎn)改性塑料，用于汽車塑料制品(保險杠、儀表板、車燈、車窗玻璃、內(nèi)飾等)、包裝材料(BOPP、BOPET)、電子電器零部件、建筑材料等。
汽車用熱塑性塑料品種，PP的用量呈明顯上升趨勢，例如改性PP保險杠已取代了PC/PBT保險杠，改性PP儀表板取代了PC/ABS儀表板，而ABS、PVC的用量則有所下降。目前世界范圍每輛轎車中PP及改性PP的用量在60～90kg;
目前，生產(chǎn)改性塑料的跨國企業(yè)主要有美國的PolyOne、GE、杜邦和道化學(xué)，德國的巴斯夫、赫斯特和拜爾，日本的旭化成、大科能、新日鐵、東麗和三菱，韓國的三星、LG、錦湖、現(xiàn)代，法國的ATO以及荷蘭的帝斯曼等，上述跨國企業(yè)具備較強(qiáng)的研發(fā)及生產(chǎn)一體化優(yōu)勢。
國內(nèi)生產(chǎn)塑料改性材料的企業(yè)主要有：金發(fā)科技、廣東聚賽龍、浙江俊爾、廣東銀禧、山東道恩、廣州花都科苑、北京聚菱燕、上海普利特、哈爾濱鑫達(dá)、南京聚隆、山東道恩等。
十三五升級離不開創(chuàng)新
“十二五”期間，我國提出了煤化工產(chǎn)業(yè)升級示范的發(fā)展思路，主要在技術(shù)裝備水平、煤耗、水耗、污染物排放等方面提出了更加嚴(yán)格的要求，陸續(xù)同意20多個升級示范項目開展前期工作。但由于多種因素，“十二五”升級示范項目推進(jìn)緩慢，大多要推遲到“十三五”時期啟動建設(shè)。
“十三五”時期是我國現(xiàn)代煤化工由產(chǎn)業(yè)化示范向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的過渡時期，也是提高全行業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵時期，創(chuàng)新是這一時期產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。通過技術(shù)、產(chǎn)業(yè)組織、產(chǎn)業(yè)布局、管理模式等方面的創(chuàng)新，煤化工作為煤炭清潔高效利用的重要途徑，有望走出一條光明大道。
一是技術(shù)創(chuàng)新不能停步。我國煤化工在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面已經(jīng)走在世界前列，創(chuàng)造了獨特的煤炭清潔轉(zhuǎn)化利用模式，并具有相當(dāng)?shù)膰H競爭力。比如煤制氮肥在2001年我國加入WTO時還被列為需要采取關(guān)稅配額措施保護(hù)的弱勢產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過10多年發(fā)展，這個產(chǎn)業(yè)不僅沒被沖垮，反而大量出口，中國已成為世界第一大尿素出口國，這都源于行業(yè)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和降本增效、提高競爭力。這樣的例子還有很多。
目前，我國煤化工行業(yè)已具有一定的規(guī)模，在直接液化、煤氣化、氣體凈化、產(chǎn)品合成(油品、甲醇、氨、乙二醇、二甲醚等)、產(chǎn)品加工、副產(chǎn)回收、公用配套等領(lǐng)域已形成了一系列技術(shù)成果，具備了持續(xù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。“十三五”時期應(yīng)依托示范項目，推進(jìn)技術(shù)升級和技術(shù)完善，形成一批煤化工核心創(chuàng)新成果。
二是要重視產(chǎn)業(yè)組織模式的創(chuàng)新突破。煤化工發(fā)展目標(biāo)是為了實現(xiàn)煤炭的清潔高效利用，其產(chǎn)品不僅局限于化學(xué)品，產(chǎn)業(yè)也不應(yīng)僅定位在化工行業(yè)，還可以涉及煤炭、油氣、石化、電力、建材、冶金、農(nóng)業(yè)等方面。比如用煤制氫作為煉廠氫源，會降低煉油廠成本，提高油品質(zhì)量;集中建設(shè)潔凈煤煤氣化島替代建材行業(yè)的分散燃煤，可以大幅降低建材行業(yè)的大氣污染;煤氣化低成本合成氣用于直接還原鐵，可帶動鋼鐵行業(yè)用煤方式的變革;在大型煤化工基地內(nèi)建設(shè)聯(lián)產(chǎn)IGCC的發(fā)電裝置，可實現(xiàn)較低成本的潔凈煤燃機(jī)發(fā)電，逐步帶動我國發(fā)電方式的變革;煤制烯烴、鹽湖資源開發(fā)與PVC產(chǎn)業(yè)結(jié)合，可降低PVC能耗;煤化工的高濃度二氧化碳用于驅(qū)油、驅(qū)氣、綠藻養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)，可帶動油氣資源開發(fā)和沙漠治理。因此，集約化建設(shè)大型煤化工基地，有利于實現(xiàn)煤化工產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新。
三是產(chǎn)業(yè)布局的創(chuàng)新不能偏廢。要吸收石化產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)布局的經(jīng)驗和教訓(xùn)，創(chuàng)新布局模式，實現(xiàn)集約化布局、高水平發(fā)展。要立足長遠(yuǎn)規(guī)劃，避免出現(xiàn)現(xiàn)有石化園區(qū)與城市發(fā)展的矛盾，預(yù)防產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中出現(xiàn)的安全、環(huán)保困境。在煤、水、產(chǎn)品運(yùn)輸、產(chǎn)業(yè)拓展等條件較好的地區(qū)規(guī)劃布局一批國家級的煤化工基地，為今后幾十年的發(fā)展留下足夠的空間。
四是產(chǎn)業(yè)管理模式創(chuàng)新要有作為。國家目前對煤化工建設(shè)項目實行嚴(yán)格的核準(zhǔn)制度，項目前期工作時間長，企業(yè)耗費(fèi)的精力多，但對項目實施過程中和建成后的監(jiān)管不足。今后隨著審批體制的改革，煤化工的發(fā)展也將逐漸過渡到“簡化審批、嚴(yán)格監(jiān)管”的階段。
從國家層面上講，對于屬于煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的煤化工總規(guī)模不應(yīng)設(shè)限，在煤炭的消費(fèi)量中，清潔轉(zhuǎn)化的比例越高，則越有利于減少煤炭消費(fèi)總量和減少污染。煤化工規(guī)模主要受限于當(dāng)?shù)丨h(huán)境容量、水資源等區(qū)域性指標(biāo)，是區(qū)域條件的限制，而我國每個區(qū)域的配套條件千差萬別，一定要具體區(qū)域具體對待。
國家對煤化工項目核準(zhǔn)時，應(yīng)重點關(guān)注項目是否符合產(chǎn)業(yè)政策、建設(shè)地區(qū)是否具備環(huán)境容量條件、是否有重大社會影響、是否達(dá)到各項設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)等，而對技術(shù)路線、經(jīng)濟(jì)效益等不再作為關(guān)注重點。項目核準(zhǔn)應(yīng)該理解為政府允許干，但是具體何時干、怎么干、如何分期實施等，應(yīng)賦予企業(yè)自主決定權(quán)。因此，“十三五”期間，國家可以多核準(zhǔn)一些項目，鼓勵企業(yè)多開展一些研究和探索等方面的創(chuàng)新。
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