我国新型煤化工产业发展现状及趋势全解

我国新型煤化工产业发展现状及趋势

刘文革 韩甲业

（国家安全生产监督管理总局信息研究院, 北京 100029）

摘要：近几年，国内煤炭市场价格低迷、国际油价持续高位运行、全社会对燃煤污染的高度重视以及对未来煤代油市场的良好预期，加速了我国新型煤化工产业的迅猛发展，以新型煤化工为重要抓手的煤炭清洁高效利用将是我国能源生产和消费革命的重要组成部分。本文首先分析了我国煤化工产业发展现状，重点探讨了“十一五”以来煤炭液化、煤制烯烃、煤制天然气等新型煤化工关键技术研发重要突破和示范项目最新进展；然后对国家不同时期煤化工产业政策框架和规范进行了系统梳理和分析；最后从环境保护、系统能效、技术装备创新、重点发展区域和产品附加值等角度对我国新型煤化工产业发展趋势进行了分析和探讨，总结提炼出五个“更加”的发展方向。

关键词： 新型煤化工；关键技术；现状及趋势；产业政策

1. 引言

富煤、贫油、少气的能源资源禀赋，决定了我国能源结构在可预见的未来仍将以煤为主，发展煤化工符合我国能源资源特点，有利于优化能源结构，提供洁净能源，可有效缓解我国油气能源的对外依赖度，以煤代油为核心的新型煤化工发展战略是保证国家能源安全的重要途径之一。近年来，国内动力煤市场低迷、国际油价持续高位运行，促使我们重新思考煤炭的原料属性，倡导煤炭燃料与原料用途并重，助推我国煤化工产业进入新一轮的快速发展期，煤制甲醇、二甲醚、烯烃、煤间接液化、煤直接液化和煤制天然气等各种新型煤化工项目争相上马，主要煤炭生产省区相继制定煤化工产业发展规划。

新型煤化工产业发展进入新阶段，既有煤炭价格严重下滑的内在原因，还有全社会高度重视大气污染，政府强力治理雾霾，促进了煤炭清洁转化与利用的外

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部动力。同时我国一批示范项目成功建设，积极了经验，储备了技术，也为产业的迅速发展创造了良好条件。

然而，新型煤化工产业发展也存在诸多制约因素，如煤化工项目存在耗水量大、碳排放强度高、技术和资金密集等环境资源、技术经济问题，产业政策也有待完善。因此，深入分析产业现状，清晰产业定位，找准发展方向和存在问题，研究发展趋势与政策建议显得尤为重要。

2. 煤化工产业发展现状

图1 新型煤化工及传统煤化工主要工艺技术路线

如图1所示，煤化工产业包括传统煤化工和新型煤化工。焦炭、氮肥、电石等传统煤化工较新型煤化工有技术门槛低、工艺成熟、投资规模一般等特点，目前产能、产量及消费量都很大，存在产能过剩的风险；而新型煤化工如煤制油、煤制烯烃、煤制天然气和煤制乙二醇等，国内需求量和缺口均较大，且产品价格高，具有较大的市场发展空间。

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2.0 单位：亿吨 1.5 1.0 0.5 0.0 图2 2000-2012年煤化工耗煤量（不包括焦炭）

近年来，我国煤化工产业取得了长足发展和进步，从煤化工产业规模看，已居于世界先列，成为世界上最大的煤化工产品生产国，图2为2000-2012年煤化工耗煤量（不包括焦炭）。初步统计，2012年，我国煤化工产业累计耗煤约1.8亿t左右，是2000年煤化工耗煤量的2倍。

2.1 总体情况

从新型煤化工产业发展看，我国先后完成了百万吨级煤炭直接液化、18万吨间接液化、60万吨煤制烯烃、20亿立方米煤制天然气示范工程，标志着我国新型煤化工技术已经走在了世界前列。当前，我国煤炭作为工业原料正在发挥重要作用，新型煤化工技术的成功示范也为煤炭工业升级转型带来较大发展空间，为煤炭工业延伸产业链、提高附加值、清洁高效转化奠定了基础。

一批煤炭企业在促进新型煤化工产业发展中发挥重要作用，电力石油石化等行业的单位也非常重视并积极建设煤化工项目，包括神华、兖矿、潞安、大唐、中海油、延长石油等，还有民营企业伊泰、庆华、新奥等在煤化工领域业绩突出。在技术研发方面，形成了具有核心自主知识产权的技术体系，中科院大连化学物理研究所、中国石化上海石油化工研究院、中科院山西煤炭化学研究所等研究机构在煤炭直接液化间接液化、煤制烯烃技术中拥有成熟工艺包、催化剂等方面相关专利数百件，形成了专利群。新型煤化工项目集中在内蒙古、陕西、山西、宁夏、云南、贵州、新疆等国家规划的八个煤化工产业区，并且还有快速向中西部发展态势。

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目前，新型煤化工的产业规模稳步增长。据不完全统计，我国处于运行、试车、建设和前期工作阶段的煤制油项目26个，煤（甲醇）制烯烃项目58个，煤制天然气项目67个。据中国石化联合会统计，2013年，全国甲醇产量达到2900万吨，二甲醚产量500万吨，煤制油投产项目产量约170万吨，煤制烯烃产量180万吨，煤制乙二醇产量达到90万吨，已投产的煤制天然气示范项目产量达到27亿立方米，产业规模已居世界首位，基地化的格局正在逐渐形成。预计2020年形成4000万t／a以上石油替代能力，其中煤制油3100万t/a，烯烃2400万t/a，煤制天然气500亿m3/a。 2.2 新型煤化工关键技术

煤气化是新型煤化工的核心技术，我国在成功引进应用水煤浆气化、干粉煤气化等技术的同时，一批具有自主知识产权的煤气化技术与装备相继进行示范，并投入工业化运行。兖矿日处理千吨级和2000吨级多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术已经大面积推广，日处理2000吨级两段式干煤粉气化技术、航天粉煤加压气化技术、灰熔聚煤气化技术投入使用。

在煤直接液化和煤制烯烃示范工程中，神华集团在技术放大、催化剂开发、核心装置设计等方面取得重大突破。神华集团煤制烯烃项目应用了中国科学院大连化学物理研究所开发的DMTO技术，并将该技术从日处理50t中试提升到日处理5500t的工业化水平。在煤炭和石油资源共存地区，陕西延长石油集团开展了煤油共炼的煤化工项目，具有能源转化效率高（可达70%以上）、油品收率高的优点。

在煤炭间接液化方面，中科院山西煤化所和兖矿集团在煤炭间接液化方面分别拥有具有自主知识产权煤间接液化制油技术，并在山西、陕西榆林等煤制油项目中实现了工业化应用。山西煤化所成功研发的铁基高温浆态床合成液体燃料技术，生产1吨油品只需耗标煤3.48吨，1吨新型催化剂可生产1200－1500吨油品，生产全过程完全达到国家环保要求，目前在山西潞安、内蒙鄂尔多斯多个项目中得到应用。兖矿集团上海兖矿能源科技研发有限公司拥有三相浆态床低温费托合成技术，能量利用效率为45.4%、吨油煤耗3.59吨(标煤)、水耗≤10吨。

我国石化企业在新型煤化工关键技术研发方面，也取得多项重要突破。中石化上海石油化工研究院自主研发的甲醇制烯烃技术(S-MTO)、甲醇制丙烯技术

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(S-MTP)、甲苯甲醇甲基化制二甲苯技术、合成气制乙二醇技术和合成气制天然气技术，或取得工业性转化，或取得显著进展。

表1 典型煤化工项目能源资源指标

项目类型 煤间接液化 煤制天然气 煤制烯烃 煤制合成氨 能效 42% 56% 40% 48% 煤耗(折标煤) 3.6吨/吨油品 2.3吨/千标方天然气 5.3吨/吨烯烃 1.5吨/吨氨 水耗（吨/吨标煤） 2.75 3.0 4 4 2.3新型煤化工产业发展现状 2.3.1煤制油现状

随着我国经济持续增长及汽车工业快速发展，对汽油需求迅猛增加，煤制油既是现实需求也是国家能源安全需要。煤制油的两种不同技术路径优劣之争由来已久，直接液化技术作为国家技术战略储备已经实现，但更多专家倾向于间接液化技术路径，实际项目建设也较多地采用这一路径。

我国已投入工业化示范的煤制油项目有5个，产能达160万吨，在建和项目前期工作的煤制油项目达15个。直接液化工业化示范项目是神华集团的鄂尔多斯100万吨/年直接液化煤制油项目；间接液化项目包括神华集团 18万吨/年项目、潞安集团 16万吨/年、伊泰集团 16万吨/年和晋煤集团10万吨/年甲醇合成油（MTG）示范工程 。

神华集团100万吨/年直接液化煤制油项目在内蒙鄂尔多斯市于2008年建成并一次投料试车成功，生产出合格油品；2013年，煤直接液化装置累计运行天数达到315天，累计生产油品超过86万吨。兖矿集团正在陕西榆林建设110万吨/年低温费托合成煤间接液化示范项目，该项目2012年6月开工建设，计划于2015年上半年进行投料试车。 2.3.2煤制烯烃现状

烯烃产品具有每吨近万元的较高价格，特别是当前甲醇产量过剩，价格接近或跌破成本价，突显了煤制烯烃项目良好的经济效益，尤其是当前低迷的煤炭市场，给煤制烯烃项目提供更大的利润空间。煤制烯烃工艺是以煤为原料经甲醇制备乙烯、丙烯等低碳烯烃的新工艺, 主要有两种技术路线MTO技术和MTP技术。开工建设和前期工作的煤制烯烃项目已经超过50多个，预计到2020年将形成

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2400万t/a的产能。

神华包头60万吨/年煤制烯烃项目是世界首套煤制烯烃工厂，采用大连化物所DMTO技术。该项目以煤为原料生产甲醇，通过MTO装置转化为烯烃，经聚合装置生产出聚乙烯和聚丙烯，同时副产硫磺、丁烯、丙烷和乙烷以及C5+等副产品。该项目装置2010年5月全部建成，2011年1月装置正式商业化运行，截止2013年11月累积生产聚烯烃159万吨。 2.3.3煤制天然气现状

当前，我国政府高度重视环境保护，在大气污染治理和环境保护措施中，提出要减少煤炭使用量，大力增加天然气供应和消费量，这些政策的出台导致了煤制天然气项目井喷式开发建设。

煤制天然气技术已基本成熟。高温甲烷化技术是煤制天然气过程中的关键技术，成熟的高温甲烷化技术主要包括托普索甲烷化技术、鲁奇甲烷化技术、Davy甲烷化技术。在装备上，甲烷化装置仅引进高压蒸汽过热器、循环气压缩机等个别设备，其余绝大部分均为国产化设备。

我国目前已立项的煤制天然气项目共计60多个，合计总年产能超过2300亿立方米。其中仅2013年初至2014年4月，17个煤制气新项目获国家发改委路条，这些项目总年产能超过770亿立方米，总投资超过4000亿元。截至2013年底，中国煤制天然气建成项目2个，克什克腾旗一期年产13.3亿立方米（规划总年产能40亿立方米）和新疆庆华一期年产13.7亿立方米（规划总年产能55亿立方米）的一期煤制天然气项目工程示范取得阶段性成果。

3. 煤化工产业政策分析

我国政府高度重视煤化工产业发展，国务院及相关部门制定了产业规划、政策措施等重要文件20余份，均对煤化工产业发展做出指导性和规范性要求与规定。总体来说，国家对于新型煤化工产业发展持积极而又谨慎的态度，根据煤炭产业发展情况和企业对煤化工项目的投资趋势，通过政策不断地及时地进行宏观地或局部地调整。

2004年我国能源发展中长期规划中提出“加快实施煤炭液化工程实施进度”，鼓励发展相关煤炭转化项目；2006年国家发展改革委《关于加强煤化工项

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目建设管理促进产业健康发展的通知》强调鉴于当时的产业发展有盲目倾向，提出要加强管理协调发展做好规划和明确重点，严格审批；到2008和2009年，发改委“关于加强煤制油项目管理有关问题的通知”等文件再次提出严格煤制油项目审批，要求各地方投资主管部门立即停止审批。近期国家发改委发布《关于能源行业加强大气污染防治工作方案的通知》中要求拓展煤制油等新的清洁油品的来源，推进一些地区的煤炭液化项目，推进煤制气产业科学有序发展，明显地展示出国家对新型煤化工的适度支持。从上述内容看出，在产业政策方面国家的鼓励、限制、适度发展的不同态度和变化历程。

以新型煤化工为重要抓手的煤炭清洁高效利用将是能源生产和消费革命的重要组成部分，随着以煤制油、煤制烯烃、煤制气为代表的新型煤化工相关技术的逐渐成熟，我国新型煤化工在“十三五”期间将加速发展。我国新型煤化工产业政策有以下四个特点：一是煤制油、煤制烯烃和煤制气等新型煤化工产业符合我国国情，是在“富煤、贫油、少气”的资源条件下，保障油气供应安全和推动能源结构调整的迫切需要和现实选择，今后国家将更加积极地鼓励和支持在符合相关条件的地区大力发展新型煤化工产业；二是适度发展新型煤化工产业有利于环境保护，可实现煤炭清洁高效利用，有利于减少大气污染，有效控制煤炭直接利用的环境污染问题，国家政策导向是坚持科学规划、合理布局、适度发展的原则；三是我国大部分富煤地区水资源缺乏、生态环境脆弱，煤制油、煤制烯烃和煤制气等新型煤化工产业对资源环境条件要求高，因此，国家把新型煤化工定位于国内油气供应的重要补充，要求科学把握发展节奏、严格控制产业规模；四是国家对于煤化工项目的能源转化效率、环保节能、经济性都有严格的要求，随着煤炭清洁利用相关指标的日益严格，国家政策对于煤制油、煤制烯烃和煤制气等新型煤化工工艺技术、节能环保的要求也将日益提升。

4. 煤化工产业发展趋势

当前，随着我国社会经济的快速发展，工业化、城镇化、城乡一体化进程加快，环保意识逐渐增强，技术进步不断提高，资源和市场条件不断改善，对新型煤化工产业发展方向和速度都产生决定性影响，总结起来重点发展趋势有以下几个方面。

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（1） 更加注重环境保护。煤化工属于高污染、高排放、高耗能行业，会有更多的环保标准出台，严格控制污染排放，加强项目开发的水资源保护。除此之外，提请关注的是应该高度重视温室气体排放问题。温室气体排放引起气候变化是国际高度关注的重要议题，我国是二氧化碳排放大国，政府十分重视减排工作，目前正在抓紧培育碳交易市场，建立机制，促进减排。煤化工项目碳排放强度大，而由于工艺特点，在低温甲醇洗环节可产生大量高浓度二氧化碳，有利于开展碳捕集利用与封存(CCUS)，如将CO2注入油气田，可提高油气采收率达10%左右，取得良好的经济效益，同时实现碳封存，神华鄂尔多斯煤直接液化项目建立了10万吨碳捕集与封存试验。新型煤化工产业应树立低碳理念指导产业发展，促进煤化工产业与二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）一体化发展。

（2） 更加注重提高系统能效。据有关研究机构预测，化工用煤在2020年前增加较快，年均增速16.5%，之后增速下降，2020年至2025年年均增速0.96%，2025年达到峰值6.3亿t 至7.5亿t。提高系统的能源转换效率不仅可提高经济效益，还可节省煤炭消费量。在十二五期间国家规定了相关新型煤化工能将指标，煤制天然气的能效要求大于60%，煤制烯烃也要大于44%，并加强了对示范项目能效等指标的监督考核工作。

（3） 更加注重技术装备创新。中国未来煤化工的发展方向是加大力度发展可替代石油的洁净能源与化工品的新型煤化工技术，并建成技术先进、大规模、多种工艺集成的新型煤化工企业或产业基地。先进的催化合成技术、分离技术、生物化工技术、节能与环保技术、材料与大型工业装备制造技术等是新型煤化工的发展基础，也是我国煤化工创新发展的重点内容。我国是世界上煤化工产业大国，通过引进消化吸收，已经拥有成套自主知识产权技术，随着我国鼓励大力发展外向型经济，新型煤化工技术装备对外输出也成为可能。俄罗斯、东盟等一些国家和地区对我国新型煤化工技术装备有极大兴趣，对外技术输出具有广阔前景。

（4） 更加向中西部发展。根据目前我国煤化工项目规划，无论是项目数量和产品产量，都集中于新疆、内蒙、陕西省区，所以这三个地区，显示我国西部将是新型煤代工发展重点区域。随着动力煤价格持续低迷以及看好煤制油、煤制烯烃等新型煤化工产业发展前景，国家划定的七大煤化工产业规划区和全国各

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主要产煤地区也纷纷制订规划，谋划大力发展煤化工产业。

（5） 更加注重提高产品附加值。经过多年发展，我国传统煤化工产品规模已经居世界首位，并处于供大于求状态，且存在结构性过剩，主要产品价格低位徘徊，价格成本倒挂。而新型煤化工所涉及产品市场价格较高，且有进一步上升的趋势，目前的建设项目虽然处于示范阶段，但也取得良好经济效益，如神华的包头煤制烯烃项目。

5. 主要结论

（1）我国是世界最大煤炭生产和消费国，未来十几年，煤炭生产和消费规模仍稳中有升，煤炭清洁利用任重道远。煤化工特别是新型煤化工是能源消费革命的重要组成部分，以新型煤化工为抓手的煤炭清洁高效利用是解决我国能源和环境问题重要内容。

（2）当前我国煤化工产业发展已位居世界前列，以煤制油、煤制烯烃和煤制天然气为代表的新型煤化工技术已实现商业化示范运行，在重要工艺阶段关键技术拥有完整自主知识产权。但是在煤气化等关键环节还需要加大攻关力度，以替代国外产品。同时，应积极寻求技术和装备输出，实现“走出去”。

（3）国家对于新型煤化工产业发展持积极而又谨慎的态度，今后将更加积极地鼓励和支持在符合相关条件的地区大力发展新型煤化工产业。因煤化工项目涉及煤炭化工等多个专业领域、主管部门多，在政策制定时应加大国家部委之间的沟通和协调，保持政策的一致性。另外，还应抓紧制定相关技术和产品国家标准，促进产业稳步发展。

（4）我国煤化工产业发展将更加注重环境保护，特别是减少温室气体排放，对系统能效有更严格的要求，项目应实现能效达标。项目发展的重点方向在我国西部地区。根据目前产品市场情况，高端产品具有较好的经济效益。

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