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《中國煤化工》
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專家聚焦:現代煤化工的新突破在何方
作者: | 來源:《中國石油和化工產業觀察》雜志 | 時間:2022-06-02

    3月,陜西省政府完成了50萬噸/年低碳綠色環氧樹脂全產業鏈及新材料產業園項目的審批工作,預計項目9月將在榆林榆橫綜合中試及示范基地開工建設。這是世界上首套以煤制甲醇為源頭的環氧樹脂及下游全產業鏈項目,采用雙氧水法制環氧氯丙烷技術,同時配套建設國內首套可再生能源融合精細化工裝置及二氧化碳封存及綜合利用示范項目。該項目的核心技術是首次采用的中科院大連化物所所長、中國工程院院士劉中民團隊開發的新一代甲醇制丙烯(DMTP)技術。業內普遍對這個煤基低碳環氧樹脂項目給予關注,認為對該項目乃至整個煤化工、石油化工產業都具有借鑒作用。

    中國石油和化學工業聯合會會長李壽生:

    希望項目成為煤化工過硬樣本

    在此我想同大家交流3個方面的觀點。

    第一個觀點,當前現代煤化工的發展,又面臨著一次難得的重大機遇。大家都明白,沒有效益的產業是不可能持續發展的。當前由于復雜的國際政治經濟環境,加之國際沖突以及西方對俄羅斯的經濟制裁,國際原油價格重返8年之前每桶100美元以上的水平。專家預測,國際原油價格的高位震蕩,不可能是一個短期現象,應該是一個中長期的平臺趨勢。為充分發揮我國煤炭資源豐富的優勢,保障我國能源安全、國民經濟穩定增長,緊緊抓住原油價格水平高的平臺期,加快布局和發展一批有質量、有水平、有效益的現代煤化工項目,應該是我國現代煤化工發展的又一個難得的機遇。

    最近石化聯合會給工信部領導上報了一份建議,主要內容是抓住國際原油價格高漲的機遇,安排布局幾個有質量、有規模、有效益的現代煤化工項目。我們提出,當前現代煤化工新上項目應該把握好五大原則。一是立足資源優勢原則,項目布點應該選在煤炭資源豐富的地區。二是產品高端原則,一定要堅持技術高端、產品差異化的方向。三是煤化一體原則,新上化工項目,盡量考慮與煤炭一體布局。四是綠色低碳原則,應該走出一條高碳原料低碳排放的工藝技術新路。五是可持續發展原則,現代煤化工希望有一個穩定的政策環境。我們還具體建議,在新疆、內蒙古、寧夏、榆林4個煤炭基地布局幾個高端多元綠色的大型煤化工項目。所以,今天研討的陜西榆林煤基50萬噸/年低碳綠色環氧樹脂全產業鏈及新材料產業園項目符合方向,恰逢其時。

    第二個觀點,陜西榆林煤基低碳環氧樹脂項目應該在技術高端化、多元化、低碳化上開展前沿探索。環氧樹脂是由環氧氯丙烷與雙酚A或多元醇縮聚的產物,是一種性質優良、用途廣泛的熱固性樹脂。這個產品工藝路線長,反應過程復雜,具有產品性能優異、市場需求廣闊、品種類型齊全的特點,不僅是化工新材料的高端品種,而且還是國內市場結構性短缺的產品。所以,這個項目集聚高端創新、多元創新、低碳創新的顯著特點。對于項目的技術工藝團隊、設計施工團隊、設備制造團隊、企業管理團隊來講,這個世界首套以煤基甲醇為源頭的環氧樹脂全產業鏈項目具有典型的引領意義和探索價值。這個項目的核心技術是中科院大連化物所所長、中國工程院院士劉中民團隊開發的新一代甲醇制丙烯技術。劉中民團隊是我國現代煤化工領域的頂尖技術團隊,劉中民本人是甲醇制丙烯技術創始人,為我國煤制烯烴的發展作出了開拓性貢獻。全球首套甲醇制丙烯技術具有高丙乙酸選擇性、低甲醇單耗、低能耗、零排放的技術優勢,技術水平又提高到一個新的高度。相信這個團隊一定會在實踐中不斷創新,不斷完善,不斷提升甲醇制丙烯技術水平,一代一代跨越和提升。除大連化物所團隊外,這個項目還有一批國內頂尖的技術團隊和專家參與,提供了新型氯丙烯和雙氧水催化氧化固定床等首創技術。相信這次中國現代煤化工的市場實踐,一定會為我國科研技術團隊提供大有作為的空間和十分廣闊的平臺。

    第三個觀點,希望陜西榆林煤基低碳環氧樹脂產業鏈能夠取得幾個突破。一是在產品結構高端化方面,取得市場補短板的重大突破。這個項目具有投資大、規模大、終端產品多的特點,希望項目的終端產品能夠在優化我國石油化工產品結構方面發揮獨特的作用,力爭在補市場短板方面作出突出貢獻,多提供一些第一或者唯一的產品,充分體現這個項目產品結構的高端性、技術水平的前沿性。二是爭取在技術創新方面取得更多世界領先的重大突破。這個項目本身就是世界首套,在國內是第一個示范工程。它的建設和投產必定引起方方面面的高度重視和關注。這個項目一定要在技術創新上走在世界前列,特別是甲醇制丙烯技術、環氧氯丙烷技術、雙氧水技術等首創技術能夠更充分體現出先進性和可靠性。大家都清楚,現代煤化工項目在環保排放方面一直存在不少問題。如煤耗、能耗、水耗,二氧化碳排放、高鹽廢水排放等方面都還存在不少實際問題。非常希望這個項目在綠色、低碳以及安全管理方面能夠取得實質性進展,真正成為中國現代煤化工綠色低碳發展的過硬樣本,用技術創新開創綠色低碳發展的新水平、新高度和新境界。四是在產業鏈延伸方面取得規;、多元化優勢的重大突破。這個項目位于中國西部,陜西就是西部重要門戶。要充分發揮陜西的區位優勢,使這個項目成為西部開發的一個明星項目,在產業鏈延伸、產品結構齊聚、優勢技術合作等方面,充分發揮輻射作用、紐帶作用和引領作用,把西部的資源優勢、人才優勢和市場發展空間優勢充分發揮出來,為陜西乃至大西北的發展發揮不可替代的作用。

    中國工程院院士、中科院大連化物所所長劉中民:

    含氧化合物是煤化工新方向

    最近國際形勢并不太樂觀。能源安全已經成為牽涉國際競爭、地緣政治關系的一件大事了。我們國家當前能源最不安全的因素是石油,我國石油對外依存度太高了。而我們唯一有優勢的資源就是煤炭。所以,在雙碳背景下,在碳達峰碳中和的征程中,煤炭在我國還要繼續扮演壓艙石、穩定器的作用。

    目前行業形勢已經發生變化,煤炭作為原料不再被列為限制指標。新一輪煤化工技術創新熱潮即將啟動,煤化工將迎來新的大發展時期。

    今天這個會,主要是針對利用我們研發的新一代甲醇制丙烯技術建設的50萬噸/年低碳綠色環氧樹脂項目進行研討。我個人認為,芳烴和含氧化合物將是煤化工發展的重要方向之一。習近平總書記在榆林視察時特別強調了可降解塑料?山到馑芰暇褪呛趸衔锏木酆衔。榆林50萬噸/年低碳綠色環氧樹脂全產業鏈項目就是煤制含氧化合物。它是一個重要方向,使用了大量新技術,包括降低碳排放的技術,具有很強的探索性和引領作用。

    我認為,我們應該利用50萬噸/年低碳綠色環氧樹脂項目做以下探索:

    第一,探索建立煤化工新的產業鏈。目前國內外煤基芳烴、煤基含氧化合物這兩個產業鏈都還沒有完成,技術有待進步和突破。但我估計一兩年之內就會出現技術進步和突破。

     第二,探索煤化工與石油化工的耦合。目前國內始終存在著煤化工與石油化工協調發展的問題。這種協調發展不僅僅是政策的事,也是技術的事。比如說,甲醇是煤化工的基礎產品,石腦油是石油化工的基礎原料,現在它們各自單獨生產烯烴的路徑都有了。能不能二者耦合去做烯烴?如果二者能夠耦合做烯烴,那將具有很大引領性。所以這條產業鏈也請大家關注。

    第三,探索多能融合。煤化工的發展不僅要放在能源背景下去考慮,更要放在雙碳大目標背景下去考慮。它們存在聯動關系。我們最近倡導多能融合,這種融合不僅是能量融合問題,還應把物質、能量、能源生產過程、能源利用過程和高能耗工業過程都聯動起來,形成一個更加完整的體系。這中間有很多新的技術要求。我們要提前做好技術準備,特別是要做好這次首臺套的技術示范。

    榆林建設50萬噸/年低碳綠色環氧樹脂項目是很合適的,因為榆林優勢眾多。一是地方政府大力支持。二是榆林有得天獨厚的資源優勢,可以做到油、氣、煤、鹽聯動。三是國家層面支持,習近平總書記視察榆林就是代表。四是中科院支持。我多次與榆林市各屆領導交流,每次都深受感動。他們迫切希望榆林地區利用好當地資源優勢,爭取更大的發展,做全國能源革命的排頭兵。五是企業有積極性。榆林50萬噸/年低碳綠色環氧樹脂全產業鏈項目的實施是具有重大意義的嘗試,是煤化工向含氧化合物方向延伸產業鏈的行動,用了一批高新技術,不僅帶有引領性,而且意義十分重大!

    中國科學院院士、大連理工大學化工學院院長彭孝軍:

    化學工業一定要在材料結構上創新

    50萬噸/年低碳綠色環氧樹脂全產業鏈及新材料產業園項目將利用榆林地區豐富的煤制甲醇原料,從甲醇制烯烴開始,經丙烯制環氧氯丙烷和雙酚A,進一步支撐環氧樹脂開發下游高端產品,形成從煤化工到高端環氧樹脂新材料的全產業鏈。這將是煤化工向精細化工方向發展的一個典范。

    2019年,日本限制對韓國出口的氟聚酰亞胺、光刻膠等材料,都是基于環氧樹脂開發研制的。那次限制出口使得韓國的支柱產業——半導體產業發生了重大危機?梢姯h氧樹脂在電子電器領域具有極其重要的意義,在國家戰略布局上極其重要。日本能夠斷供韓國,同樣也能斷供中國,包括全世界。因為目前具備生產能力且純度達到半導體制造業需求的,全球氟聚酰亞胺、光刻膠產能的90%、87%都在日本。

    當前,中國亟需突破的特定重點領域都離不開化學材料;瘜W材料是重點新興產業領域的關鍵載體,材料性能的變革性發展,將有力促進重點新興產業的快速發展。

    如何高效、安全、環境友好地大規模制造出高性能精細化工產品呢?我們認為未來的發展方向是智能化學產品工程。

    中國是制造大國,但是設計、創造一個新的化工產品并不是我們的強項。所以,化學工業一定要重視從源頭創新,在材料結構上創新。

隨著科技發展,材料從天然材料發展到冶煉材料、合成材料,現在發展到智能材料,這屬于新一代的材料。這種材料要求能夠自動感知,自動判斷,自動執行,最后還要自動恢復。實現這一點,就要創造材料結構。

    化學品智能化的關鍵是構建分子結構和性能之間的關系,也是解決智能材料的關鍵。例如在靶向藥物、光學材料、信息領域、新能源、化工安全等領域,更應該注重智能化分子設計,實現性能上的變革性突破。這是一個巨大的發展趨勢。

    未來5到10年,是智能化學品快速發展的階段。智能化學產品工程的內涵主要集中在以下3個方面:

    第一是產品的功能智能化。產品像人一樣,自動識別、自動執行和自動恢復。第二是產品設計智能化。特別是分子結構的設計,需要大量的試錯工作,F在已經有大量的文獻數據可供我們從中挖掘,因此可以縮短研發的進程。第三是產品制造智能化。我們有很多的合成過程通過人工智能方法實現了工藝自動化,縮短了制造進程。這些都為未來的化學工業展示出一個美好的前景。因此,智能化學產品工程也是我國化學工業變道超車的歷史新機遇。

    天津大學化工學院院長馬新賓:

    煤基化學品可以進一步高端化

    陜西榆林50萬噸/年低碳綠色環氧樹脂產業鏈項目建設,為發揮我國煤炭能源安全基石作用、降低油氣對外依存度提供了典型范例。同時,對于實現高端環氧樹脂的國產替代,突破關鍵化工產品生產技術以及拓展榆林煤化工整體產業鏈,意義重大。

    針對榆林煤基環氧樹脂產業向著形成高端化、多元化、綠色化的大型煤化工產業集群發展,我個人有幾點淺見:

    第一,該產業技術與二氧化碳轉化技術耦合。比如,通過延伸烯烴下游環氧產品如環氧乙烷,結合二氧化碳經碳酸乙烯酯加氫制甲醇,以自產甲醇替代外購甲醇,同時還可聯產乙二醇。乙二醇也是環氧樹脂固化的關鍵試劑。

    第二,發展方向是耦合綠氫的二氧化碳加氫技術。這項技術將成為未來的主要發展方向之一。拓展高附加值產品鏈可以耦合高品質碳酸酯產品,通過反應工藝的升級,生產聚酯級/電池級碳酸酯。這樣,環氧樹脂下游產品的附加值就得到了提升。

    第三,環氧乙烷還可通過氫酯基化加氫制得1,3-丙二醇。目前1,3-丙二醇生產技術被殼牌公司、德國德固賽(現贏創工業集團)、美國杜邦等少數公司壟斷,國內主要依賴進口,價格昂貴。突破環氧乙烷氫酯基化加氫制1,3-丙二醇的關鍵技術,將促進環氧產業鏈向高端化發展。

    北京化工大學化學工程學院院長邱介山:

    煤基環氧樹脂要盡快實現規模效應

    將煤炭制備成高附加值、結構規整的碳材料,需要考慮解決以下層面的科學與技術問題:煤化學結構的選擇性剪裁、工藝過程的系統優化、產品結構性能與原料煤性質的關系規律、煤基功能碳材料結構與應用性能的構效關系、煤基高值化學品的合成技術和方法、煤精細化利用的化工新技術和過程強化技術。

    煤基環氧樹脂具有市場需求強勁、前景光明的優勢。關于煤基環氧樹脂下一步的發展,我個人有4點建議:第一,多措并舉,快速推進。第二,煤基環氧樹脂的生產需要形成產業園區,實現規模效應。第三,應建立一個環氧樹脂基先進功能材料技術研發中心,研究創建一批能夠引領未來的先進技術。第四,要拓展環氧樹脂的應用范圍,大力發展綠色能源材料,例如風電葉片用復合材料等。

    在可以預見的未來,我國煤化工產業應秉持精細化、高值化的綠色發展理念,匯聚全國的力量,圍繞煤炭的精細化深加工,創建新理論和專門技術,實現多種煤基先進功能碳材料的規;/產業化生產,拓展其在能源、環境等領域的應用。

    石油和化學工業規劃院院長李君發:

    煤制烯烴項目應該穩中求進

    煤制烯烴項目立足國內自主煤炭資源,不存在資源依賴風險。其技術裝備也可以國產化,卡脖子風險低。我們可以根據需要組織生產特定的油、氣、烯烴等產品,有利于保障全社會產業鏈供應鏈穩定。排放的二氧化碳可以實現高值利用或較低成本封存。因此,煤制烯烴發展應定位為:從保障國家石油供應安全和產業鏈供應鏈安全的高度,在原料和清潔能源匹配度好、水資源和環境容量富裕地區,穩妥推進煤制烯烴的發展。

    我個人認為,我國煤基烯烴的發展路徑關鍵在于“8化”:原料富氫化、產品高端化、市場區域化、技術低碳化、裝備大型化、配套綠色化、產業循環化和管理智能化。

    希望在認真總結前期產業化示范成果和經驗教訓的基礎上,按照國家減污降碳節水最新要求,提升系統集成優化水平,通過產業布局集約化、產品結構高端化、節能環保生態化,推動產業技術升級。

    根據中共中央、國務院《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》,未納入國家產業規劃的新建煤制烯烴項目一律不得建設。

    在國家煤化工規劃布局的基礎上,結合大型煤炭基地開發,按照礦區、園區和綠能/綠氫基地一體化開發利用的模式,穩妥開展煤基烯烴節水低碳發展示范。

    考慮到現代煤化工的產業特性和壓艙石作用,可在煤炭富集、水資源豐富、清潔能源基礎好、環境容量富裕地區規劃建設煤基烯烴新型示范。依托現有運煤通道,可在煤、水、市場、環境組合條件較好的中部地區布局煤基烯烴示范。

    各示范項目應以低碳發展為導向,零碳發展為目標規劃建設,并擁有快速轉換為特種油氣的潛力,構建平時運行低碳高效、急時保障迅速有力的生產體系。

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