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《中国煤化工》
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专家聚焦:现代煤化工的新突破在何方
作者: | 来源:《中国石油和化工产业观察》杂志 | 时间:2022-06-02

    3月,陕西省政府完成了50万吨/年低碳绿色环氧树脂全产业链及新材料产业园项目的审批工作,预计项目9月将在榆林榆横综合中试及示范基地开工建设。这是世界上首套以煤制甲醇为源头的环氧树脂及下游全产业链项目,采用双氧水法制环氧氯丙烷技术,同时配套建设国内首套可再生能源融合精细化工装置及二氧化碳封存及综合利用示范项目。该项目的核心技术是首次采用的中科院大连化物所所长、中国工程院院士刘中民团队开发的新一代甲醇制丙烯(DMTP)技术。业内普遍对这个煤基低碳环氧树脂项目给予关注,认为对该项目乃至整个煤化工、石油化工产业都具有借鉴作用。

    中国石油和化学工业联合会会长李寿生:

    希望项目成为煤化工过硬样本

    在此我想同大家交流3个方面的观点。

    第一个观点,当前现代煤化工的发展,又面临着一次难得的重大机遇。大家都明白,没有效益的产业是不可能持续发展的。当前由于复杂的国际政治经济环境,加之国际冲突以及西方对俄罗斯的经济制裁,国际原油价格重返8年之前每桶100美元以上的水平。专家预测,国际原油价格的高位震荡,不可能是一个短期现象,应该是一个中长期的平台趋势。为充分发挥我国煤炭资源丰富的优势,保障我国能源安全、国民经济稳定增长,紧紧抓住原油价格水平高的平台期,加快布局和发展一批有质量、有水平、有效益的现代煤化工项目,应该是我国现代煤化工发展的又一个难得的机遇。

    最近石化联合会给工信部领导上报了一份建议,主要内容是抓住国际原油价格高涨的机遇,安排布局几个有质量、有规模、有效益的现代煤化工项目。我们提出,当前现代煤化工新上项目应该把握好五大原则。一是立足资源优势原则,项目布点应该选在煤炭资源丰富的地区。二是产品高端原则,一定要坚持技术高端、产品差异化的方向。三是煤化一体原则,新上化工项目,尽量考虑与煤炭一体布局。四是绿色低碳原则,应该走出一条高碳原料低碳排放的工艺技术新路。五是可持续发展原则,现代煤化工希望有一个稳定的政策环境。我们还具体建议,在新疆、内蒙古、宁夏、榆林4个煤炭基地布局几个高端多元绿色的大型煤化工项目。所以,今天研讨的陕西榆林煤基50万吨/年低碳绿色环氧树脂全产业链及新材料产业园项目符合方向,恰逢其时。

    第二个观点,陕西榆林煤基低碳环氧树脂项目应该在技术高端化、多元化、低碳化上开展前沿探索。环氧树脂是由环氧氯丙烷与双酚A或多元醇缩聚的产物,是一种性质优良、用途广泛的热固性树脂。这个产品工艺路线长,反应过程复杂,具有产品性能优异、市场需求广阔、品种类型齐全的特点,不仅是化工新材料的高端品种,而且还是国内市场结构性短缺的产品。所以,这个项目集聚高端创新、多元创新、低碳创新的显著特点。对于项目的技术工艺团队、设计施工团队、设备制造团队、企业管理团队来讲,这个世界首套以煤基甲醇为源头的环氧树脂全产业链项目具有典型的引领意义和探索价值。这个项目的核心技术是中科院大连化物所所长、中国工程院院士刘中民团队开发的新一代甲醇制丙烯技术。刘中民团队是我国现代煤化工领域的顶尖技术团队,刘中民本人是甲醇制丙烯技术创始人,为我国煤制烯烃的发展作出了开拓性贡献。全球首套甲醇制丙烯技术具有高丙乙酸选择性、低甲醇单耗、低能耗、零排放的技术优势,技术水平又提高到一个新的高度。相信这个团队一定会在实践中不断创新,不断完善,不断提升甲醇制丙烯技术水平,一代一代跨越和提升。除大连化物所团队外,这个项目还有一批国内顶尖的技术团队和专家参与,提供了新型氯丙烯和双氧水催化氧化固定床等首创技术。相信这次中国现代煤化工的市场实践,一定会为我国科研技术团队提供大有作为的空间和十分广阔的平台。

    第三个观点,希望陕西榆林煤基低碳环氧树脂产业链能够取得几个突破。一是在产品结构高端化方面,取得市场补短板的重大突破。这个项目具有投资大、规模大、终端产品多的特点,希望项目的终端产品能够在优化我国石油化工产品结构方面发挥独特的作用,力争在补市场短板方面作出突出贡献,多提供一些第一或者唯一的产品,充分体现这个项目产品结构的高端性、技术水平的前沿性。二是争取在技术创新方面取得更多世界领先的重大突破。这个项目本身就是世界首套,在国内是第一个示范工程。它的建设和投产必定引起方方面面的高度重视和关注。这个项目一定要在技术创新上走在世界前列,特别是甲醇制丙烯技术、环氧氯丙烷技术、双氧水技术等首创技术能够更充分体现出先进性和可靠性。大家都清楚,现代煤化工项目在环保排放方面一直存在不少问题。如煤耗、能耗、水耗,二氧化碳排放、高盐废水排放等方面都还存在不少实际问题。非常希望这个项目在绿色、低碳以及安全管理方面能够取得实质性进展,真正成为中国现代煤化工绿色低碳发展的过硬样本,用技术创新开创绿色低碳发展的新水平、新高度和新境界。四是在产业链延伸方面取得规模化、多元化优势的重大突破。这个项目位于中国西部,陕西就是西部重要门户。要充分发挥陕西的区位优势,使这个项目成为西部开发的一个明星项目,在产业链延伸、产品结构齐聚、优势技术合作等方面,充分发挥辐射作用、纽带作用和引领作用,把西部的资源优势、人才优势和市场发展空间优势充分发挥出来,为陕西乃至大西北的发展发挥不可替代的作用。

    中国工程院院士、中科院大连化物所所长刘中民:

    含氧化合物是煤化工新方向

    最近国际形势并不太乐观。能源安全已经成为牵涉国际竞争、地缘政治关系的一件大事了。我们国家当前能源最不安全的因素是石油,我国石油对外依存度太高了。而我们唯一有优势的资源就是煤炭。所以,在双碳背景下,在碳达峰碳中和的征程中,煤炭在我国还要继续扮演压舱石、稳定器的作用。

    目前行业形势已经发生变化,煤炭作为原料不再被列为限制指标。新一轮煤化工技术创新热潮即将启动,煤化工将迎来新的大发展时期。

    今天这个会,主要是针对利用我们研发的新一代甲醇制丙烯技术建设的50万吨/年低碳绿色环氧树脂项目进行研讨。我个人认为,芳烃和含氧化合物将是煤化工发展的重要方向之一。习近平总书记在榆林视察时特别强调了可降解塑料。可降解塑料就是含氧化合物的聚合物。榆林50万吨/年低碳绿色环氧树脂全产业链项目就是煤制含氧化合物。它是一个重要方向,使用了大量新技术,包括降低碳排放的技术,具有很强的探索性和引领作用。

    我认为,我们应该利用50万吨/年低碳绿色环氧树脂项目做以下探索:

    第一,探索建立煤化工新的产业链。目前国内外煤基芳烃、煤基含氧化合物这两个产业链都还没有完成,技术有待进步和突破。但我估计一两年之内就会出现技术进步和突破。

     第二,探索煤化工与石油化工的耦合。目前国内始终存在着煤化工与石油化工协调发展的问题。这种协调发展不仅仅是政策的事,也是技术的事。比如说,甲醇是煤化工的基础产品,石脑油是石油化工的基础原料,现在它们各自单独生产烯烃的路径都有了。能不能二者耦合去做烯烃?如果二者能够耦合做烯烃,那将具有很大引领性。所以这条产业链也请大家关注。

    第三,探索多能融合。煤化工的发展不仅要放在能源背景下去考虑,更要放在双碳大目标背景下去考虑。它们存在联动关系。我们最近倡导多能融合,这种融合不仅是能量融合问题,还应把物质、能量、能源生产过程、能源利用过程和高能耗工业过程都联动起来,形成一个更加完整的体系。这中间有很多新的技术要求。我们要提前做好技术准备,特别是要做好这次首台套的技术示范。

    榆林建设50万吨/年低碳绿色环氧树脂项目是很合适的,因为榆林优势众多。一是地方政府大力支持。二是榆林有得天独厚的资源优势,可以做到油、气、煤、盐联动。三是国家层面支持,习近平总书记视察榆林就是代表。四是中科院支持。我多次与榆林市各届领导交流,每次都深受感动。他们迫切希望榆林地区利用好当地资源优势,争取更大的发展,做全国能源革命的排头兵。五是企业有积极性。榆林50万吨/年低碳绿色环氧树脂全产业链项目的实施是具有重大意义的尝试,是煤化工向含氧化合物方向延伸产业链的行动,用了一批高新技术,不仅带有引领性,而且意义十分重大!

    中国科学院院士、大连理工大学化工学院院长彭孝军:

    化学工业一定要在材料结构上创新

    50万吨/年低碳绿色环氧树脂全产业链及新材料产业园项目将利用榆林地区丰富的煤制甲醇原料,从甲醇制烯烃开始,经丙烯制环氧氯丙烷和双酚A,进一步支撑环氧树脂开发下游高端产品,形成从煤化工到高端环氧树脂新材料的全产业链。这将是煤化工向精细化工方向发展的一个典范。

    2019年,日本限制对韩国出口的氟聚酰亚胺、光刻胶等材料,都是基于环氧树脂开发研制的。那次限制出口使得韩国的支柱产业——半导体产业发生了重大危机。可见环氧树脂在电子电器领域具有极其重要的意义,在国家战略布局上极其重要。日本能够断供韩国,同样也能断供中国,包括全世界。因为目前具备生产能力且纯度达到半导体制造业需求的,全球氟聚酰亚胺、光刻胶产能的90%、87%都在日本。

    当前,中国亟需突破的特定重点领域都离不开化学材料。化学材料是重点新兴产业领域的关键载体,材料性能的变革性发展,将有力促进重点新兴产业的快速发展。

    如何高效、安全、环境友好地大规模制造出高性能精细化工产品呢?我们认为未来的发展方向是智能化学产品工程。

    中国是制造大国,但是设计、创造一个新的化工产品并不是我们的强项。所以,化学工业一定要重视从源头创新,在材料结构上创新。

随着科技发展,材料从天然材料发展到冶炼材料、合成材料,现在发展到智能材料,这属于新一代的材料。这种材料要求能够自动感知,自动判断,自动执行,最后还要自动恢复。实现这一点,就要创造材料结构。

    化学品智能化的关键是构建分子结构和性能之间的关系,也是解决智能材料的关键。例如在靶向药物、光学材料、信息领域、新能源、化工安全等领域,更应该注重智能化分子设计,实现性能上的变革性突破。这是一个巨大的发展趋势。

    未来5到10年,是智能化学品快速发展的阶段。智能化学产品工程的内涵主要集中在以下3个方面:

    第一是产品的功能智能化。产品像人一样,自动识别、自动执行和自动恢复。第二是产品设计智能化。特别是分子结构的设计,需要大量的试错工作。现在已经有大量的文献数据可供我们从中挖掘,因此可以缩短研发的进程。第三是产品制造智能化。我们有很多的合成过程通过人工智能方法实现了工艺自动化,缩短了制造进程。这些都为未来的化学工业展示出一个美好的前景。因此,智能化学产品工程也是我国化学工业变道超车的历史新机遇。

    天津大学化工学院院长马新宾:

    煤基化学品可以进一步高端化

    陕西榆林50万吨/年低碳绿色环氧树脂产业链项目建设,为发挥我国煤炭能源安全基石作用、降低油气对外依存度提供了典型范例。同时,对于实现高端环氧树脂的国产替代,突破关键化工产品生产技术以及拓展榆林煤化工整体产业链,意义重大。

    针对榆林煤基环氧树脂产业向着形成高端化、多元化、绿色化的大型煤化工产业集群发展,我个人有几点浅见:

    第一,该产业技术与二氧化碳转化技术耦合。比如,通过延伸烯烃下游环氧产品如环氧乙烷,结合二氧化碳经碳酸乙烯酯加氢制甲醇,以自产甲醇替代外购甲醇,同时还可联产乙二醇。乙二醇也是环氧树脂固化的关键试剂。

    第二,发展方向是耦合绿氢的二氧化碳加氢技术。这项技术将成为未来的主要发展方向之一。拓展高附加值产品链可以耦合高品质碳酸酯产品,通过反应工艺的升级,生产聚酯级/电池级碳酸酯。这样,环氧树脂下游产品的附加值就得到了提升。

    第三,环氧乙烷还可通过氢酯基化加氢制得1,3-丙二醇。目前1,3-丙二醇生产技术被壳牌公司、德国德固赛(现赢创工业集团)、美国杜邦等少数公司垄断,国内主要依赖进口,价格昂贵。突破环氧乙烷氢酯基化加氢制1,3-丙二醇的关键技术,将促进环氧产业链向高端化发展。

    北京化工大学化学工程学院院长邱介山:

    煤基环氧树脂要尽快实现规模效应

    将煤炭制备成高附加值、结构规整的碳材料,需要考虑解决以下层面的科学与技术问题:煤化学结构的选择性剪裁、工艺过程的系统优化、产品结构性能与原料煤性质的关系规律、煤基功能碳材料结构与应用性能的构效关系、煤基高值化学品的合成技术和方法、煤精细化利用的化工新技术和过程强化技术。

    煤基环氧树脂具有市场需求强劲、前景光明的优势。关于煤基环氧树脂下一步的发展,我个人有4点建议:第一,多措并举,快速推进。第二,煤基环氧树脂的生产需要形成产业园区,实现规模效应。第三,应建立一个环氧树脂基先进功能材料技术研发中心,研究创建一批能够引领未来的先进技术。第四,要拓展环氧树脂的应用范围,大力发展绿色能源材料,例如风电叶片用复合材料等。

    在可以预见的未来,我国煤化工产业应秉持精细化、高值化的绿色发展理念,汇聚全国的力量,围绕煤炭的精细化深加工,创建新理论和专门技术,实现多种煤基先进功能碳材料的规模化/产业化生产,拓展其在能源、环境等领域的应用。

    石油和化学工业规划院院长李君发:

    煤制烯烃项目应该稳中求进

    煤制烯烃项目立足国内自主煤炭资源,不存在资源依赖风险。其技术装备也可以国产化,卡脖子风险低。我们可以根据需要组织生产特定的油、气、烯烃等产品,有利于保障全社会产业链供应链稳定。排放的二氧化碳可以实现高值利用或较低成本封存。因此,煤制烯烃发展应定位为:从保障国家石油供应安全和产业链供应链安全的高度,在原料和清洁能源匹配度好、水资源和环境容量富裕地区,稳妥推进煤制烯烃的发展。

    我个人认为,我国煤基烯烃的发展路径关键在于“8化”:原料富氢化、产品高端化、市场区域化、技术低碳化、装备大型化、配套绿色化、产业循环化和管理智能化。

    希望在认真总结前期产业化示范成果和经验教训的基础上,按照国家减污降碳节水最新要求,提升系统集成优化水平,通过产业布局集约化、产品结构高端化、节能环保生态化,推动产业技术升级。

    根据中共中央、国务院《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,未纳入国家产业规划的新建煤制烯烃项目一律不得建设。

    在国家煤化工规划布局的基础上,结合大型煤炭基地开发,按照矿区、园区和绿能/绿氢基地一体化开发利用的模式,稳妥开展煤基烯烃节水低碳发展示范。

    考虑到现代煤化工的产业特性和压舱石作用,可在煤炭富集、水资源丰富、清洁能源基础好、环境容量富裕地区规划建设煤基烯烃新型示范。依托现有运煤通道,可在煤、水、市场、环境组合条件较好的中部地区布局煤基烯烃示范。

    各示范项目应以低碳发展为导向,零碳发展为目标规划建设,并拥有快速转换为特种油气的潜力,构建平时运行低碳高效、急时保障迅速有力的生产体系。

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