基于循环经济观点的现代煤化工产业发展路径探析

    李洪

    中图分类号：F272 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2020）08-154-02

    摘 要 “富煤少油贫气”的资源禀赋决定了在相当长的时期内我国以煤为主的能源结构不会改变。利用相对丰富的煤炭资源发展煤制烯烃、煤制油等现代煤化工产业，对保障国家能源安全，推进煤炭资源清洁高效利用，具有重要的战略和现实意义。煤化工作为基础产业，与石油化工、新材料、轻工制造、冶金、建材等产业之间存在紧密的产业共生和关联关系，发展循环经济潜力巨大。随着新一轮化工产能的集中释放与经济发展“新常态”之间、高碳产业与低碳经济发展要求之间等矛盾的显现，针对现代煤化工产业发展存在的问题，从循环经济的视角进行思考，对促进产业高质量发展意义重大。

    关键词 循环经济观点 煤化工产业 发展路径

    当今时代，化工行业的循环经济发展是一个统一的模式，为化工行业的循环经济发展提供了比较科学的基础。一体化模式在化工企业工作中具有一定的优势和风险，需要建立适当的风险机制，降低行业风险，制定宏观经济和微观战略，以便更好地整合整个行业的模型，改进统一模式的设计、规划和构建。

    一、化工产业循环经济发展的优势

    化工行业最重要的特点是产业链的长度和各个企业之间的高度相关性。生产设施可以通过管道连接起来，确定在工业周期中实施统一的工业经济发展模式的好处，从而使统一模式成为最有效、最完善的模式之一。工业一体化的统一模式，从生产到服务管理到环境保护，采用高效的管理制度，配置高度专业化的硬件设施，实行统一的模式，促进生产资源的可持续开发，降低生产成本，从而使生产受益。主要优势在于，行业有一个较长的产品链，使企业能够相互关联和共享资源。第二，在化工企業构建统一模型，使连接设备间线路的化工行业规模更大，优化了资源配置。第三：在生产中统一卫生、废物、废物等，提高资源利用水平，将环境保护纳入统一模式；第四，联合规划和项目建设提高了资源利用率，降低了能耗。

    二、煤化工产业发展现况

    （一）煤气化

    煤气化是通过缺氧条件下煤炭的不完全燃烧过程，生成CO、H2等多种化学燃料。我国的煤气化工艺技术的应用主要集中体现在合成氨工艺，甲醚、甲醇、甲醛等化产品制备上。当前完全应用于煤气化产业的工艺技术有3种，分别为固定床气化技术（德国鲁奇炉）、流化床气化技术（灰熔聚）及气流床气化技术（德士古、壳牌气化炉）[1]。

    （二）煤气化联合循环发电（IGCC）及多联产技术系统

    IGCC（煤气化联合循环发电）是利用煤气化技术为支撑的联合发电技术，实现了煤电联产技术的工业化应用以及高效的节能减排。联产技术是将能源高效转化与化产品的生产相结合的技术体系，降低了对原料的需求，将独立的生产系统重组后简化，最终降低了产品的生产成本，实现了各方资源的综合化利用。我国对IGCC及多联产技术的研究始于20世纪80年代初期，从20世纪90年代开始就组织开展了IGCC电站的研究，分析评估相关指标。

    （三）煤制烯烃

    煤经甲醇制烯烃是现代煤化工产业中技术较为成熟，竞争能力较强的一类。现有产能已突破1300万吨/年，据统计，未来三到五年内包括石油炼化在内还将新增烯烃产能2600万吨。随着产业规模的快速扩张，十四五期间，将出现严重的产能过剩。雪上加霜的是随着中美贸易关系协定的签署，海外廉价的乙烷、丙烷资源也将进入中国市场，引起全球贸易价格战。产业前景不容乐观。国内煤制烯烃项目技术和产品雷同，布局分散，没有形成集群优势，单位产能投资和运行成本较高，抗市场风险的能力不足。唯有坚持技术创新，走差异化、精细化的高质量发展之路。

    三、现代煤化工产业循环经济构建的思路

    作为目前世界上先进的经济模式，循环经济对环境的负面影响最小，消耗资源最小，而获得的效益最高。煤化工产业循环经济模式的构建要以循环经济“减量化、再利用、再循环”的3R原理和技术为指导，按照低能耗、低排放、高效率的发展目标，开展项目绿色设计和清洁生产、项目间产物相互利用及产业链条的延伸，推进废弃物多层次利用和资源的高效利用；向上向下整合产业链，形成纵向延伸、横向耦合的产业共生网络[2]。

    四、现代煤化工循环经济产业体系的构建

    （一）推动煤化工与煤炭行业融合

    我国煤炭资源相对丰富，但高灰、高灰熔点的煤占总储量50%左右，且高灰、高硫、高灰熔点的“三高”煤所占比例较高，灰含量小于10%煤炭仅占资源总量的15%—20%，大部分灰含量大于20%，硫含量大于2%煤炭占资源总量的16.4%；高挥发分、高水分、高灰分、低热值、低灰熔点的褐煤占全国探明保有资源量的13%。煤气化技术是现代煤化工的龙头，其主流技术为气流床加压气化技术。气流床加压气化技术又可分为水煤浆加压气化和干煤粉加压气化，但两种气化技术对原料煤的水分、灰含量都有一定要求，均不能大规模高效“消化”高硫煤、“三高”煤和高水分含量褐煤。随着优质煤炭资源的日益短缺，能否大规模高效利用大量的劣质煤炭资源对现代煤化工发展显得越来越重要。因此，要推动煤化工与上游煤炭行业进行融合，通过煤气化反应特性调控技术解决煤质不稳定性与煤气化工艺对煤质高要求之间的矛盾，合理有效利用煤炭资源，提升煤化工装置平稳高效运行水平。

    （二）推动煤化工与石油化工产业融合

    煤炭组成中碳多氢少，H/C原子比在0.2—1之间。石油组成中氢多碳少，H/C原子比在1.6—2之间。作为化工基础原材料的“三烯（乙烯、丙烯、丁烯）”“三苯（苯、甲苯、二甲苯）”H/C原子比在1—2之间。从原子经济性角度来看，单一以煤炭或石油为原料生产“三烯”和“三苯”均会造成原子利用上的浪费，致使煤化工路线C富余、石油化工路线H富余。鉴于此，推动现代煤化工与石油化工产业的融合发展，充分发挥煤炭“碳多氢少”和石油“碳少氢多”的结构特点，通过两者协同，实现“1+1>2”的效果[3]。

    （三）推动现代煤化工与冶金和材料等产业融合

    现代煤化工生产过程中，会产生大量的灰渣，主要包括煤气化灰渣、粉煤灰、锅炉渣等固体废弃物，并且随着煤化工迅猛发展，固废堆存量也越来越大。由于所用煤和气化方式不同，灰渣化学成分与理化性质有所差异，但主要成分均是硅、铝、镁、铁、钙的化合物及少量钛、钾、钠、铜、磷等，存在主要形式是硅酸盐、硅铝酸盐、氧化物和硫酸盐。利用灰渣组成特点，在冶金方面可用于提取铁、铝、镓等金属元素，在建材及建筑工程领域可用于制水泥、陶粒、微晶玻璃、空心砖、加气混凝土砌块、灌浆材料、矿井回填等，在农业领域可用于制备土壤改良剂、复合肥等，在化工助剂领域可用作水处理絮凝剂、分子筛、空心微珠等[4]。

    五、煤化工产业发展趋向

    随着我国工业化、城乡一体化进程加快，人们的环保意识逐渐增强，社会技术层次不断提升，我国煤化工产业发展将继续发挥自身的资源优势，以优化能源供给为手段，以高效绿色综合利用为途径，保障国民经济可持续发展，其未来在我国发展趋向主要体现在以下几个方面。

    （一）煤化工环保管理水平全面提升

    促进煤化工环保管理水平全面提升，是防治污染的主要对策。从国家发展的角度来说，国家需全面综合考虑环境容量、环境承载力、资源分布等问题，针对煤化工行业进行环境影响评价工作，合理布局和规划煤化工产业，避免因煤化工企业密集导致环境超载。从企业发展的角度来看，煤化工企业针对环境保护问题，要明确划分管理职责，确保相关人员和相关部门不会因为责任划分不明确而导致矛盾产生。比如，企业在生产时，要构建完善的制度、规章，明确规定要有专业的人员定期管理和维护环保设备，使得环保设备的使用寿命能够得到延长，在使用期间能够实现更多的经济价值[5]。

    （二）产量增加和规模扩大

    随着我国煤化工产业发展，为响应国家节能减排和发展循环经济要求，我国现代煤化工产业逐步向装置大型化的方向发展。例如，2008年国家甲醇年产能约为400万吨，而后三年内我国甲醇项目年总产能已激增至约1200万吨，其中大规模企业的比例明显增加。在国际大环境下，我国采用国内外先进技术及装备，培育出世界级煤化工产业以及具有国际竞争能力的大型工厂，如年产量百万吨产品的工厂等，在未来可能实现[6]。

    （三）积极创新煤化工行业的产业模式

    创新煤化工行业产业模式需要合理规划煤炭资源区域，立足资源类型、环境容量合理配置资源，要对特殊煤种或不合理的资源开发区域进行定位，设置“红线”。在生态环境非常脆弱的特殊地区，开发必须谨慎，一些目前没有办法有效转化的资源，不能急于开发，待时机成熟和企业各项环保措施完善后再开发。煤化工行业整体能源转化效率能够得到大幅度提升，生态环境受到的负面影响也能够降到最低。

    （四）应用现代化的防治污染装备

    煤化工企业治理环境需要以现代化的装备技术作为基础。我国煤化工行业要积极研发现代化的环保设备和工艺技术，以“引进先进技术”和“走出去学习”为基本原则，结合时代发展趋势，走在发展的最前端。在应用现代化环保装备技术时，我国要积极引入占地面积小、效率高、污染少的防治污染设备，从根源上减少污染物的排放，促进防治污染水平全面提升[7]。

    （五）节能减排和资源集约

    煤炭开采行业应在燃煤电厂引入低碳概念发展，促进煤炭开发与封存（CCUS）的发展。关于能源资源环境一体化，煤炭开发效率、清洁性和经济性这三个主要问题应高度优化，并应考虑到今后的工业发展。煤炭开发的未来应以无害环境、无害环境和回收的基础为基础，稳步推进资源捆绑和生产一体化，加强“三委”管理和资源综合管理，尽量减少污染物排放。

    六、结语

    循环经济作为实现可持续发展的最佳理论依据和操作模式，现代煤化工产业在发展中要引入循环经济发展模式，运用循环经济理念指导煤化工产业发展，注重项目及关联产业之间产物相互利用及产业链条的延伸，完善产业标准，推进废弃物多层次利用和资源的高效利用，构建纵向延伸、横向耦合的产业共生网络，从而实现现代煤化工产业健康可持续发展。

    参考文献：

    [1]金政伟，杨磊，井云环，王亮，安广萍.基于循环经济观点的现代煤化工产业发展路径探析[J].广东化工，2020，47（6）：138+98.

    [2]宋夏子.探究化工产业循环经济发展的一体化模式研究[J].粘接，2019，40（8）：161-163.

    [3]王宏飞，赵峰.大型能源化工企业发展循环经济的思考和建议[J].化工管理，2019（11）：9-10.

    [4]李龙，吴卫红，杨红深.煤化工企业的循环经济发展之路[J].能源与环保，2018，40（7）：170-172.

    [5]廖泽阳，刘书俊，王欣泽.基于循环经济的煤化工拓展石墨烯产业链构建[J].環境保护科学，2017，43（6）：78-83.

    [6]浦绍飞.低碳理念指导的煤化工产业发展探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017（5）：71-72.

    [7]高美莹.我国煤化工产业发展存在的突出问题探究[J].化工管理，2017（4）：105.