【探索】煤化工创新路在何方？

受关注的煤化工“十三五”规划已经形成初稿，规划中明确提出，将提高煤炭能效，以控制煤炭行业的产量，缓解供求矛盾，并开展五类模式升级示范与创新发展。同时，将推进与石化、油气等关联产业的进一步发展，以及相关产业标准的制定。

随着煤化工“十三五”规划的出台，将倒逼煤化工产业转型升级，向质量效益型发展，依靠技术创新驱动，走出一条资源消耗少，技术含量高，质量效益好，绿色可持续发展的新路子。煤化工“十三五”规划中，将产品差异化、高端化和高附加值作为发展方向，重点延伸产业链、拓宽产品幅及开发新的煤基化学品。

煤化工产业发展环境预期分析

(1)预计“十三五”我国石化产品市场供求将趋向平衡，竞争将日趋激烈，利润空间会被大幅度挤压，短缺与暴利时代将过去，产能过剩与市场完全竞争成为新常态。

(2)由于可再生能源的快速发展和替代以及中国因经济结构调整，欧佩克、俄罗斯和美国的供应能力充足，尤其是美国原油进口量在减少。原油需求增速放缓;预计目前和今后一段时期内，世界原油将处于供大于求的状态，原油价格将保持在较低水平，对石化产业的影响将错综复杂。

(3)资源环境制约和环境保护法规的日益严苛，导致投资与成本大幅度增加，竞争力和盈利能力面临严峻挑战。

(4)创新发展，打造拳头产品，提升竞争力、盈利能力和可持续发展能力将是“十三五”发展的有效途径，而不是一味追求规模(热衷于比规模)和近期目标。

(5)投融资体制发生较大变化，产业准入实行负面清单管理方式，下放行政审批权，产业准入条件放宽，企业自主投资决策能力增强。

(6)“十三五”煤化工产业发展环境不同于以往，变数较多，面临较大的挑战，但加大研发投入，实现创新发展是企业可持续发展的前提条件。

煤化工产业发展定位

(1)实现自主技术与装备的突破。

(2)实现产业化项目稳定长周期运行突破。

(3)实现环境保护解决方案的突破。

(4)实现资源能源综合利用解决方案的突破。

煤化工产业发展前景展望

(1)煤化工产能目标：煤化工今后发展的最大制约瓶颈是环保和水资源，决定煤化工发展规模。根据环境容量和水资源承载力，确定煤炭转化量，至于各种煤化工规模，由市场决定。

(2)预计到2020年，中国MTO产能将达到1800万吨/年(30套生产装置)，约占烯烃总产能(7560万吨/年)的24%。

(3)煤制乙二醇产能达到600万吨/年(20～30套装置)，约占乙二醇消费量(1750万吨)的34%。

(4)煤制天然气产能达到120亿立方米/年，约占天然气消费量(3300亿立方米)的4%。煤制油产能达到1400万吨/年左右(6套装置)，约占成品油消费量(34800万吨)的4%。

(5)中国拥有世界上最大的石化产品市场规模，且仍然处于成长过程中。

(6)尽管中国市场蛋糕很大，但要分得一杯羹并获取较好的受益，必须拥有较强的创新能力和竞争力。

(7)煤化工已开始在石化产品市场中占有一席之地，且显示出较强竞争力和发展势头。

(8)由于天然气价格过高，天然气化工产品正在转向煤炭路线，焦炉气化工因焦碳市场低迷，其下游产品生产受到较大影响;

(9)石油路线仍将占据石化产业主导地位，尤其是在资源环境约束日益加剧、原油市场供大于求、油价持续低迷的形势下，更是如此。

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煤化工创新发展思路简述

(1)人工光化学合成制氢技术：以水、太阳能和光催化剂为原料生产氢气和氧气，与CO2结合生产能源化工产品。

(2)电转气技术(P2G)：利用富余的风电和太阳能发电。通过电解水技术制氢，进一步生产甲烷、氢能，也可与CO2结合生产其他能源化工产品，实现电力的储存。未来风电和太阳能发电价格分别为0.293元/kwh和0.252-0.315元/kwh ，成本大幅度降低，为P2G和电解水制氢奠定成本基础;

(3)二氧化碳转化催化剂，将CO2转化为一氧化碳和氧气。美国加利福尼亚大学伯克利分校正在开发多孔固体材料(COF)催化剂，提高CO2转化效率。

(4)TiO2光催化分解水制氢技术：目前TiO2是光催化剂最具应用前景的光解水制氢材料，无氟离子电解液可望成为阳极氧化法制备TiO2纳米管发展的第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)氢气下游：MIBK 、CHDM、PETG、H2O2、HPPO、PPG、BDO、CPL、HAD、己二腈、PA6、油品加氢。

(7)NH3/尿素：三聚氰胺、DMC、PC、丙烯腈。

(8)甲烷制烯烃( BASF 联产甲烷利用，除LNG)。

(9)联合法己内酰胺/己二胺技术(主要原料：天然气、合成氨、丁二烯、H2)，向下游延伸尼龙塑料、帘子线、纤维、薄膜等;无副产，高附加值。

(10)ExSyM SM(主要原料：甲醇、甲苯)，向下游延伸聚苯乙烯、ABS、SAN树脂、K树脂、SBS等。

(11)费托合成合成高端化学品：液体石蜡、基础油、白油、α-烯烃共聚单体、烷基苯和氯化石蜡等。

(12)液体石蜡：重要的化工原料,可制得一系列化工产品-烷基苯、氯化石蜡、农药乳化剂、可降解合成洗涤剂、增塑剂、化肥添加剂等。

(13)烷基苯：主要原料为液蜡和苯，产品主要用于生产表面活性剂之外(用于合成洗涤剂、润滑油、润滑油添加剂、油田化学品和香料等领域。

(14)重烷基苯磺酸盐：是优良的油田化学品，主要用作三次采油中的驱油剂、泥浆添加剂和破乳剂等。

(15)白油：具有良好的氧化安定性，化学稳定性，光安定性，无色、无味，不腐蚀纤维纺织物;工业白油主要用于化纤、铝材加工、橡胶增塑、纺织机械、精密仪器润滑以及压缩机密封用油;化妆品级白油主要用做化妆品工业原料，制做发乳、发油、唇膏、护肤脂等;食品级白油适用于食品上光、防粘、脱膜、消泡、密封和抛光等。

(16)α-烯烃共聚单体：主要是丁烯-1、戊烯-1、己烯-1和辛烯- 1等，主要用作聚烯烃树脂共聚单体，提高产品性能和附加值，增加品种。

(17)CO2制碳酸二甲酯(DMC)：以二氧化碳和EO(PO)为原料，生产碳酸二甲酯，用于涂料溶剂、农药、医药、电子化学品和非光PC树脂、非光异氰酸酯(MDI、TDI、HDI)等领域。DMC还可用作抗爆剂和甲基叔丁基醚的替代品等领域，国内已有成熟技术和工业化生产装置。

(18)碳酸二苯酯(DPC)：由苯酚和碳酸二甲酯进行酯交换反应制得。反应压力为常压，反应温度为100-250℃，首先是苯酚和DMC发生酯交换反应生成碳酸苯甲酯(MPC)，MPC再发生歧化反应生成DPC。

(19)醋酐路线DPC：由醋酐和苯酚反应生成醋酸苯酯，醋酸苯酯再与碳酸二甲酯进行酯交换反应生成碳酸二苯酯。实验室数据为：醋酸苯酯产率>95%，碳酸二甲酯转化率95%以上，碳酸二苯酯收率95%以上;DPC纯度99.5%以上，达到聚碳酸酯的合成要求。

(20)2-丙基庚醇( 2-PH)：正丁烯在专用催化剂存在下与CO进行羰基合成反应，生成戊醛，戊醛进一步缩合加氢得到2-丙基庚醇。2-丙基庚醇主要用于生产特种增塑剂。邻苯二甲酸二庚酯(DPHP)与DOP相比，用其加工的PVC塑料制品具有更好的耐热性、低挥发性、毒性小、耐油性、耐水性和不黏性，在塑料玩具和食品包装材料方面具有很好的市场前景。2-丙基庚醇与环氧乙烷反应可生产烷氧基表面活性剂，作为合成洗涤剂活性组份。神华包头MTO项目和陕西蒲城MTO项目的碳四利用都规划建设2-丙基庚醇项目，已同英国DAVY签署合同。

(21)异壬醇( INA)：正丁烯二聚得到辛烯，辛烯与CO进行羰基合成反应，生成异壬醛，异壬醛进一步加氢得到异壬醇;主要专利商有埃克森技术、Oxeno工艺、Johnson Matthey工艺和台湾南亚塑胶等。异壬醇应用领域：PVC塑料增塑剂(DINP )。国际玩具业协会认为PVC玩具常用增塑剂DINP对儿童没有危险。DINP具有较好的抗老化性、抗迁移性、抗萃取性和耐高温性能，广泛用于各类软质PVC制品。如电线电缆、薄膜、PVC皮革、玩具、鞋材、封边条和护套等。2010年我国DINP进口量达到10万吨。茂名石化乙烯发展增效项目中包括16万吨/年异壬醇装置(含8万吨/年MTBE装置)。

(22)煤基多元醇：甲醇→ MTO/MTP →丙烯羰基合成→正丁醛/异丁醛。

(23)正丁醛+甲醛→ 三羟甲基丙烷(TMP)：用于醇酸树脂涂料、聚氨酯涂料、泡沫塑料、印刷油墨、高级润滑油、松香酯和炸药、光聚合型感光树脂、表面活性剂等领域。

(24)异丁醛+甲醛→ 新戊二醇(NPG)：主要用于生产粉末涂料用聚酯树脂、聚氨酯泡沫塑料、弹性体增塑剂高级润滑油添加剂等。

(25)甲醛+乙醛→ 季戊四醇(PER)：精细化工中间体，广泛用于醇酸树脂涂料、航空润滑油、聚氨酯起始剂、PVC热稳定剂、增塑剂、防火剂以及涂料、油墨等方面。

(26)生物基石化产品-BIO-X技术：丁二酸、醋酸、丙烯酸、己二酸、异丁烯、异戊二烯、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇、甲乙酮、对二甲苯等。

(27)生物炼制产品：生物柴油、生物烷烃溶剂、纤维素乙醇、高辛烷值调和组分(异丁烯)等。

(28)生物降解塑料：PBS、CO2塑料(PPC)、生物PET、生物PE、聚乳酸、尼龙、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等。

(29)煤基化学品技术：煤制烯烃、煤制芳烃、煤制乙二醇等。

(30)天然气转化技术：甲烷直接制烯烃、甲烷直接制芳烃。

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“十三五”规划之煤化工：新政或倒逼煤化工产业升级

(31)碳三、四馏分加工技术。

(32)脱氢技术和异构技术。

(33)非光路线技术：非光聚碳酸酯、非光异氰酸酯(MDI、TDI、HDI等)。

(34)新材料：3D打印材料、超材料、电池材料、显示材料、石墨烯、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维和阻燃纤维等。

(35)特种工程塑料：改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚酰亚胺、尼龙、尼龙612、PPA、PMI(聚甲基丙烯酰亚胺)、PEEK(聚醚醚酮)、PEN、PSF、聚砜和PCT等。

(36)热塑性复合材料和热塑性弹性体：利用煤制烯烃生产的聚乙烯、聚丙烯树脂资源，建设塑料加工园区，生产改性塑料，用于汽车塑料制品(保险杠、仪表板、车灯、车窗玻璃、内饰等)、包装材料(BOPP、BOPET)、电子电器零部件、建筑材料等。

汽车用热塑性塑料品种，PP的用量呈明显上升趋势，例如改性PP保险杠已取代了PC/PBT保险杠，改性PP仪表板取代了PC/ABS仪表板，而ABS、PVC的用量则有所下降。目前世界范围每辆轿车中PP及改性PP的用量在60～90kg;

目前，生产改性塑料的跨国企业主要有美国的PolyOne、GE、杜邦和道化学，德国的巴斯夫、赫斯特和拜尔，日本的旭化成、大科能、新日铁、东丽和三菱，韩国的三星、LG、锦湖、现代，法国的ATO 以及荷兰的帝斯曼等，上述跨国企业具备较强的研发及生产一体化优势。

国内生产塑料改性材料的企业主要有：金发科技、广东聚赛龙、浙江俊尔、广东银禧、山东道恩、广州花都科苑、北京聚菱燕、上海普利特、哈尔滨鑫达、南京聚隆、山东道恩等。

十三五升级离不开创新

“十二五”期间，我国提出了煤化工产业升级示范的发展思路，主要在技术装备水平、煤耗、水耗、污染物排放等方面提出了更加严格的要求，陆续同意20多个升级示范项目开展前期工作。但由于多种因素，“十二五”升级示范项目推进缓慢，大多要推迟到“十三五”时期启动建设。

“十三五”时期是我国现代煤化工由产业化示范向产业化发展的过渡时期，也是提高全行业技术水平和经济效益的关键时期，创新是这一时期产业发展的关键。通过技术、产业组织、产业布局、管理模式等方面的创新，煤化工作为煤炭清洁高效利用的重要途径，有望走出一条光明大道。

一是技术创新不能停步。我国煤化工在产业化技术方面已经走在世界前列，创造了独特的煤炭清洁转化利用模式，并具有相当的国际竞争力。比如煤制氮肥在2001年我国加入WTO时还被列为需要采取关税配额措施保护的弱势产业，经过10多年发展，这个产业不仅没被冲垮，反而大量出口，中国已成为世界第一大尿素出口国，这都源于行业不断的技术创新和降本增效、提高竞争力。这样的例子还有很多。

目前，我国煤化工行业已具有一定的规模，在直接液化、煤气化、气体净化、产品合成(油品、甲醇、氨、乙二醇、二甲醚等)、产品加工、副产回收、公用配套等领域已形成了一系列技术成果，具备了持续创新的基础。“十三五”时期应依托示范项目，推进技术升级和技术完善，形成一批煤化工核心创新成果。

二是要重视产业组织模式的创新突破。煤化工发展目标是为了实现煤炭的清洁高效利用，其产品不仅局限于化学品，产业也不应仅定位在化工行业，还可以涉及煤炭、油气、石化、电力、建材、冶金、农业等方面。比如用煤制氢作为炼厂氢源，会降低炼油厂成本，提高油品质量;集中建设洁净煤煤气化岛替代建材行业的分散燃煤，可以大幅降低建材行业的大气污染;煤气化低成本合成气用于直接还原铁，可带动钢铁行业用煤方式的变革;在大型煤化工基地内建设联产IGCC的发电装置，可实现较低成本的洁净煤燃机发电，逐步带动我国发电方式的变革;煤制烯烃、盐湖资源开发与PVC产业结合，可降低PVC能耗;煤化工的高浓度二氧化碳用于驱油、驱气、绿藻养殖等产业，可带动油气资源开发和沙漠治理。因此，集约化建设大型煤化工基地，有利于实现煤化工产业模式创新。

三是产业布局的创新不能偏废。要吸收石化产业和传统煤化工产业布局的经验和教训，创新布局模式，实现集约化布局、高水平发展。要立足长远规划，避免出现现有石化园区与城市发展的矛盾，预防产业发展过程中出现的安全、环保困境。在煤、水、产品运输、产业拓展等条件较好的地区规划布局一批国家级的煤化工基地，为今后几十年的发展留下足够的空间。

四是产业管理模式创新要有作为。国家目前对煤化工建设项目实行严格的核准制度，项目前期工作时间长，企业耗费的精力多，但对项目实施过程中和建成后的监管不足。今后随着审批体制的改革，煤化工的发展也将逐渐过渡到“简化审批、严格监管”的阶段。

从国家层面上讲，对于属于煤炭清洁高效转化的煤化工总规模不应设限，在煤炭的消费量中，清洁转化的比例越高，则越有利于减少煤炭消费总量和减少污染。煤化工规模主要受限于当地环境容量、水资源等区域性指标，是区域条件的限制，而我国每个区域的配套条件千差万别，一定要具体区域具体对待。

国家对煤化工项目核准时，应重点关注项目是否符合产业政策、建设地区是否具备环境容量条件、是否有重大社会影响、是否达到各项设定标准等，而对技术路线、经济效益等不再作为关注重点。项目核准应该理解为政府允许干，但是具体何时干、怎么干、如何分期实施等，应赋予企业自主决定权。因此，“十三五”期间，国家可以多核准一些项目，鼓励企业多开展一些研究和探索等方面的创新。

(刘延伟 石油和化学工业规划院副总工程师)

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