基于循環(huán)經(jīng)濟觀點的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑探析

李洪

中圖分類號：F272 文獻(xiàn)標(biāo)識：A 文章編號：1674-1145（2020）08-154-02

摘 要 “富煤少油貧氣”的資源稟賦決定了在相當(dāng)長的時期內(nèi)我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)不會改變。利用相對豐富的煤炭資源發(fā)展煤制烯烴、煤制油等現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)，對保障國家能源安全，推進(jìn)煤炭資源清潔高效利用，具有重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實意義。煤化工作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，與石油化工、新材料、輕工制造、冶金、建材等產(chǎn)業(yè)之間存在緊密的產(chǎn)業(yè)共生和關(guān)聯(lián)關(guān)系，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟潛力巨大。隨著新一輪化工產(chǎn)能的集中釋放與經(jīng)濟發(fā)展“新常態(tài)”之間、高碳產(chǎn)業(yè)與低碳經(jīng)濟發(fā)展要求之間等矛盾的顯現(xiàn)，針對現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題，從循環(huán)經(jīng)濟的視角進(jìn)行思考，對促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展意義重大。

關(guān)鍵詞 循環(huán)經(jīng)濟觀點 煤化工產(chǎn)業(yè) 發(fā)展路徑

當(dāng)今時代，化工行業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展是一個統(tǒng)一的模式，為化工行業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展提供了比較科學(xué)的基礎(chǔ)。一體化模式在化工企業(yè)工作中具有一定的優(yōu)勢和風(fēng)險，需要建立適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險機制，降低行業(yè)風(fēng)險，制定宏觀經(jīng)濟和微觀戰(zhàn)略，以便更好地整合整個行業(yè)的模型，改進(jìn)統(tǒng)一模式的設(shè)計、規(guī)劃和構(gòu)建。

一、化工產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的優(yōu)勢

化工行業(yè)最重要的特點是產(chǎn)業(yè)鏈的長度和各個企業(yè)之間的高度相關(guān)性。生產(chǎn)設(shè)施可以通過管道連接起來，確定在工業(yè)周期中實施統(tǒng)一的工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展模式的好處，從而使統(tǒng)一模式成為最有效、最完善的模式之一。工業(yè)一體化的統(tǒng)一模式，從生產(chǎn)到服務(wù)管理到環(huán)境保護，采用高效的管理制度，配置高度專業(yè)化的硬件設(shè)施，實行統(tǒng)一的模式，促進(jìn)生產(chǎn)資源的可持續(xù)開發(fā)，降低生產(chǎn)成本，從而使生產(chǎn)受益。主要優(yōu)勢在于，行業(yè)有一個較長的產(chǎn)品鏈，使企業(yè)能夠相互關(guān)聯(lián)和共享資源。第二，在化工企業(yè)構(gòu)建統(tǒng)一模型，使連接設(shè)備間線路的化工行業(yè)規(guī)模更大，優(yōu)化了資源配置。第三：在生產(chǎn)中統(tǒng)一衛(wèi)生、廢物、廢物等，提高資源利用水平，將環(huán)境保護納入統(tǒng)一模式；第四，聯(lián)合規(guī)劃和項目建設(shè)提高了資源利用率，降低了能耗。

二、煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)況

（一）煤氣化

煤氣化是通過缺氧條件下煤炭的不完全燃燒過程，生成CO、H2等多種化學(xué)燃料。我國的煤氣化工藝技術(shù)的應(yīng)用主要集中體現(xiàn)在合成氨工藝，甲醚、甲醇、甲醛等化產(chǎn)品制備上。當(dāng)前完全應(yīng)用于煤氣化產(chǎn)業(yè)的工藝技術(shù)有3種，分別為固定床氣化技術(shù)（德國魯奇爐）、流化床氣化技術(shù)（灰熔聚）及氣流床氣化技術(shù)（德士古、殼牌氣化爐）[1]。

（二）煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）及多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)

IGCC（煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電）是利用煤氣化技術(shù)為支撐的聯(lián)合發(fā)電技術(shù)，實現(xiàn)了煤電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用以及高效的節(jié)能減排。聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是將能源高效轉(zhuǎn)化與化產(chǎn)品的生產(chǎn)相結(jié)合的技術(shù)體系，降低了對原料的需求，將獨立的生產(chǎn)系統(tǒng)重組后簡化，最終降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了各方資源的綜合化利用。我國對IGCC及多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的研究始于20世紀(jì)80年代初期，從20世紀(jì)90年代開始就組織開展了IGCC電站的研究，分析評估相關(guān)指標(biāo)。

（三）煤制烯烴

煤經(jīng)甲醇制烯烴是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)中技術(shù)較為成熟，競爭能力較強的一類?，F(xiàn)有產(chǎn)能已突破1300萬噸/年，據(jù)統(tǒng)計，未來三到五年內(nèi)包括石油煉化在內(nèi)還將新增烯烴產(chǎn)能2600萬噸。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的快速擴張，十四五期間，將出現(xiàn)嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩。雪上加霜的是隨著中美貿(mào)易關(guān)系協(xié)定的簽署，海外廉價的乙烷、丙烷資源也將進(jìn)入中國市場，引起全球貿(mào)易價格戰(zhàn)。產(chǎn)業(yè)前景不容樂觀。國內(nèi)煤制烯烴項目技術(shù)和產(chǎn)品雷同，布局分散，沒有形成集群優(yōu)勢，單位產(chǎn)能投資和運行成本較高，抗市場風(fēng)險的能力不足。唯有堅持技術(shù)創(chuàng)新，走差異化、精細(xì)化的高質(zhì)量發(fā)展之路。

三、現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟構(gòu)建的思路

作為目前世界上先進(jìn)的經(jīng)濟模式，循環(huán)經(jīng)濟對環(huán)境的負(fù)面影響最小，消耗資源最小，而獲得的效益最高。煤化工產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟模式的構(gòu)建要以循環(huán)經(jīng)濟“減量化、再利用、再循環(huán)”的3R原理和技術(shù)為指導(dǎo)，按照低能耗、低排放、高效率的發(fā)展目標(biāo)，開展項目綠色設(shè)計和清潔生產(chǎn)、項目間產(chǎn)物相互利用及產(chǎn)業(yè)鏈條的延伸，推進(jìn)廢棄物多層次利用和資源的高效利用；向上向下整合產(chǎn)業(yè)鏈，形成縱向延伸、橫向耦合的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)[2]。

四、現(xiàn)代煤化工循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)體系的構(gòu)建

（一）推動煤化工與煤炭行業(yè)融合

我國煤炭資源相對豐富，但高灰、高灰熔點的煤占總儲量50%左右，且高灰、高硫、高灰熔點的“三高”煤所占比例較高，灰含量小于10%煤炭僅占資源總量的15%—20%，大部分灰含量大于20%，硫含量大于2%煤炭占資源總量的16.4%；高揮發(fā)分、高水分、高灰分、低熱值、低灰熔點的褐煤占全國探明保有資源量的13%。煤氣化技術(shù)是現(xiàn)代煤化工的龍頭，其主流技術(shù)為氣流床加壓氣化技術(shù)。氣流床加壓氣化技術(shù)又可分為水煤漿加壓氣化和干煤粉加壓氣化，但兩種氣化技術(shù)對原料煤的水分、灰含量都有一定要求，均不能大規(guī)模高效“消化”高硫煤、“三高”煤和高水分含量褐煤。隨著優(yōu)質(zhì)煤炭資源的日益短缺，能否大規(guī)模高效利用大量的劣質(zhì)煤炭資源對現(xiàn)代煤化工發(fā)展顯得越來越重要。因此，要推動煤化工與上游煤炭行業(yè)進(jìn)行融合，通過煤氣化反應(yīng)特性調(diào)控技術(shù)解決煤質(zhì)不穩(wěn)定性與煤氣化工藝對煤質(zhì)高要求之間的矛盾，合理有效利用煤炭資源，提升煤化工裝置平穩(wěn)高效運行水平。

（二）推動煤化工與石油化工產(chǎn)業(yè)融合

煤炭組成中碳多氫少，H/C原子比在0.2—1之間。石油組成中氫多碳少，H/C原子比在1.6—2之間。作為化工基礎(chǔ)原材料的“三烯（乙烯、丙烯、丁烯）”“三苯（苯、甲苯、二甲苯）”H/C原子比在1—2之間。從原子經(jīng)濟性角度來看，單一以煤炭或石油為原料生產(chǎn)“三烯”和“三苯”均會造成原子利用上的浪費，致使煤化工路線C富余、石油化工路線H富余。鑒于此，推動現(xiàn)代煤化工與石油化工產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，充分發(fā)揮煤炭“碳多氫少”和石油“碳少氫多”的結(jié)構(gòu)特點，通過兩者協(xié)同，實現(xiàn)“1+1>2”的效果[3]。

（三）推動現(xiàn)代煤化工與冶金和材料等產(chǎn)業(yè)融合

現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的灰渣，主要包括煤氣化灰渣、粉煤灰、鍋爐渣等固體廢棄物，并且隨著煤化工迅猛發(fā)展，固廢堆存量也越來越大。由于所用煤和氣化方式不同，灰渣化學(xué)成分與理化性質(zhì)有所差異，但主要成分均是硅、鋁、鎂、鐵、鈣的化合物及少量鈦、鉀、鈉、銅、磷等，存在主要形式是硅酸鹽、硅鋁酸鹽、氧化物和硫酸鹽。利用灰渣組成特點，在冶金方面可用于提取鐵、鋁、鎵等金屬元素，在建材及建筑工程領(lǐng)域可用于制水泥、陶粒、微晶玻璃、空心磚、加氣混凝土砌塊、灌漿材料、礦井回填等，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可用于制備土壤改良劑、復(fù)合肥等，在化工助劑領(lǐng)域可用作水處理絮凝劑、分子篩、空心微珠等[4]。

五、煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨向

隨著我國工業(yè)化、城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程加快，人們的環(huán)保意識逐漸增強，社會技術(shù)層次不斷提升，我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展將繼續(xù)發(fā)揮自身的資源優(yōu)勢，以優(yōu)化能源供給為手段，以高效綠色綜合利用為途徑，保障國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，其未來在我國發(fā)展趨向主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）煤化工環(huán)保管理水平全面提升

促進(jìn)煤化工環(huán)保管理水平全面提升，是防治污染的主要對策。從國家發(fā)展的角度來說，國家需全面綜合考慮環(huán)境容量、環(huán)境承載力、資源分布等問題，針對煤化工行業(yè)進(jìn)行環(huán)境影響評價工作，合理布局和規(guī)劃煤化工產(chǎn)業(yè)，避免因煤化工企業(yè)密集導(dǎo)致環(huán)境超載。從企業(yè)發(fā)展的角度來看，煤化工企業(yè)針對環(huán)境保護問題，要明確劃分管理職責(zé)，確保相關(guān)人員和相關(guān)部門不會因為責(zé)任劃分不明確而導(dǎo)致矛盾產(chǎn)生。比如，企業(yè)在生產(chǎn)時，要構(gòu)建完善的制度、規(guī)章，明確規(guī)定要有專業(yè)的人員定期管理和維護環(huán)保設(shè)備，使得環(huán)保設(shè)備的使用壽命能夠得到延長，在使用期間能夠?qū)崿F(xiàn)更多的經(jīng)濟價值[5]。

（二）產(chǎn)量增加和規(guī)模擴大

隨著我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為響應(yīng)國家節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟要求，我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)逐步向裝置大型化的方向發(fā)展。例如，2008年國家甲醇年產(chǎn)能約為400萬噸，而后三年內(nèi)我國甲醇項目年總產(chǎn)能已激增至約1200萬噸，其中大規(guī)模企業(yè)的比例明顯增加。在國際大環(huán)境下，我國采用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)及裝備，培育出世界級煤化工產(chǎn)業(yè)以及具有國際競爭能力的大型工廠，如年產(chǎn)量百萬噸產(chǎn)品的工廠等，在未來可能實現(xiàn)[6]。

（三）積極創(chuàng)新煤化工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式

創(chuàng)新煤化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)模式需要合理規(guī)劃煤炭資源區(qū)域，立足資源類型、環(huán)境容量合理配置資源，要對特殊煤種或不合理的資源開發(fā)區(qū)域進(jìn)行定位，設(shè)置“紅線”。在生態(tài)環(huán)境非常脆弱的特殊地區(qū)，開發(fā)必須謹(jǐn)慎，一些目前沒有辦法有效轉(zhuǎn)化的資源，不能急于開發(fā)，待時機成熟和企業(yè)各項環(huán)保措施完善后再開發(fā)。煤化工行業(yè)整體能源轉(zhuǎn)化效率能夠得到大幅度提升，生態(tài)環(huán)境受到的負(fù)面影響也能夠降到最低。

（四）應(yīng)用現(xiàn)代化的防治污染裝備

煤化工企業(yè)治理環(huán)境需要以現(xiàn)代化的裝備技術(shù)作為基礎(chǔ)。我國煤化工行業(yè)要積極研發(fā)現(xiàn)代化的環(huán)保設(shè)備和工藝技術(shù)，以“引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)”和“走出去學(xué)習(xí)”為基本原則，結(jié)合時代發(fā)展趨勢，走在發(fā)展的最前端。在應(yīng)用現(xiàn)代化環(huán)保裝備技術(shù)時，我國要積極引入占地面積小、效率高、污染少的防治污染設(shè)備，從根源上減少污染物的排放，促進(jìn)防治污染水平全面提升[7]。

（五）節(jié)能減排和資源集約

煤炭開采行業(yè)應(yīng)在燃煤電廠引入低碳概念發(fā)展，促進(jìn)煤炭開發(fā)與封存（CCUS）的發(fā)展。關(guān)于能源資源環(huán)境一體化，煤炭開發(fā)效率、清潔性和經(jīng)濟性這三個主要問題應(yīng)高度優(yōu)化，并應(yīng)考慮到今后的工業(yè)發(fā)展。煤炭開發(fā)的未來應(yīng)以無害環(huán)境、無害環(huán)境和回收的基礎(chǔ)為基礎(chǔ)，穩(wěn)步推進(jìn)資源捆綁和生產(chǎn)一體化，加強“三委”管理和資源綜合管理，盡量減少污染物排放。

六、結(jié)語

循環(huán)經(jīng)濟作為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最佳理論依據(jù)和操作模式，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中要引入循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，運用循環(huán)經(jīng)濟理念指導(dǎo)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展，注重項目及關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)之間產(chǎn)物相互利用及產(chǎn)業(yè)鏈條的延伸，完善產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)廢棄物多層次利用和資源的高效利用，構(gòu)建縱向延伸、橫向耦合的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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