发展煤化工必须做好煤炭清洁高效利用

经过二十多年的发展，我国现代煤化工产业已初步形成体系齐全、集聚发展的整体格局，并正在加快推进内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林、宁夏宁东和新疆准东4个现代煤化工产业示范区建设。截至2021年，煤制油、煤制天然气、煤（甲醇）制烯烃、煤制乙二醇产能规模分别达到823万吨/年、61.25亿立方米/年、1672万吨/年、803万吨/年，产能利用率分别为82.6%、72.7%、94.2%、40.2%，并创新发展了煤制乙醇、煤制生物可降解材料等产业。2021年，我国煤制油、气、烯烃、乙二醇等四大类主产品总产量约为2896万吨，折原油当量达到3000万吨级，已成为实现油气资源和石化原料多元化的重要途径之一。与此同时，我国已成功掌握大型煤气化、煤直接液化、费托合成、甲醇制烯烃、煤制乙二醇的核心工艺，并成功开发了大型气化炉、大型空分装置、大型合成反应器等具有自主知识产权的关键设备，整体设备国产化率达到95%以上。

现代煤化工行业清洁低碳转型路径

1、整合生产路线。科学合理地整合能够有效地提高煤化工产业的发展效能。在实际整合过程中，需要对煤化工产业链进行分析，并与相关产业进行有效整合，实现煤化工产业的多产业共生路线，从而降低煤化工产业经营成本、增加资源利用效率、提高经济效益。一方面，煤炭是煤化工产业的主要原料，包含了碳、氢等多种元素，具有复杂的化学结构，不同的煤炭具有不同的用途和化工产物，如果将其全部作为燃料使用，会导致煤炭资源的浪费，并且还会增加碳排放。因此，需要对煤炭资源进行科学合理的分类划分，实现煤炭资源分级利用。另一方面。通过开展高能效多联产，对各个生产工艺进行有效联合，促进煤炭资源的整体利用效率。

2、多产业结合发展。联合生产的模式可以促进资源的循环利用，合理解决能源供给问题，目前主要有以下两个发展路线。一是煤化工产业与石化产业联合，原油的重质化、劣质化是石化工业生产面临的一个主要问题，解决这一问题最有效的方法是通过加氢的方式分离油中的杂质、改进其质量。但我国天然气匮乏，这种方法并不适用；而煤化工产业在生产过程中常常会分解出氢气，这对石化生产意义重大，因此，煤化工产业与石化产业的联合是极具实践意义的生产方式。二是煤化工产业与建材、冶金行业联合。我国缺少能够生产出焦炭的煤炭资源，这对工业生产造成了一定阻碍。研究发现，COREX技术(奥钢联开发的非焦炼铁技术)可以生产出高质量的富含焦炭的煤种，这种技术在应用过程中需要使用很多的铁，其中产生的残渣可用于冶金与建材生产，生成的一氧化碳可作为煤化工或发电企业的原料进行甲醇、氢气等的生产。

3、优化生产工艺。优化升级煤化工产业的当务之急是做好现有煤化工装置上的节能增效、系统优化和综合利用的技术措施，以现代煤化工带动传统煤化工升级，淘汰或迭代落后产能；延伸煤化工产品链，增加特种燃料、高附加值产品和新材料生产，逐步由大型化、集约化、产品多元化和高值化方向发展，进一步降低能耗、煤耗和水耗，提高整体能量利用效率和碳的利用率，从而实现二氧化碳相对减排，降低单位GDP的二氧化碳排放强度。

4、贯彻落实低碳理念与循环经济。煤化工产业在生产过程中，首先要加强对低碳理念和循环经济的解读，促使煤化工产业将资金和资源进行高效率的利用，并降低对环境的影响；其次要制定完善的低碳战略，并加大战略的执行力度，最大限度地降低二氧化碳排放量，实现友好型生产；最后要加强煤化工产业相关从业人员对低碳理念的认可，加大技术研究，合理优化生产工艺，提高二氧化碳处理技术，用实际行动践行可持续发展理念。

合成氨行业节能减碳技术路径

1、绿色技术工艺。优化合成氨原料结构，增加绿氢原料比例。选择大型化空分技术和先进流程，配套先进控制系统，降低动力能耗。加大可再生能源生产氨技术研究，降低合成氨生产过程碳排放。

2、重大节能装备。提高传质传热和能量转换效率，提高一氧化碳变换，用等温变换炉取代绝热变换炉。涂刷反辐射和吸热涂料，提高一段炉的热利用率。采用大型高效压缩机，如空分空压机及增压机、合成气压缩机等，采用蒸汽透平直接驱动，推广采用电驱动，提高压缩效率，避免能量转换损失。

3、能量系统优化。优化气化炉设计，增设高温煤气余热废热锅炉副产蒸汽系统。优化二氧化碳气提尿素工艺设计，增设中压系统。

4、余热余压利用。在满足

装置要求的前提下，根据工艺余热品位不同，分别用于副产蒸汽、加热锅炉给水或预热脱盐水和补充水、有机朗肯循环发电，实现能量供需和品位相匹配。

5、公辅设施改造。根据适用场合选用各种新型、高效、低压降换热器，提高换热效率。选用高效机泵和高效节能电机，提高设备效率。采用性能好的隔热、保冷材料加强设备和管道保温。

气化渣的综合利用方式

1、路面材料。路面面层材料类型主要为水泥混凝土、沥青混凝土、路拌沥青碎石等。基层分为无机结合料稳定基层和碎、砾石基层，我国主要采用无机结合料稳定类半刚性基层。目前气化渣在路面材料的应用研究主要是作为混凝土结合料和细集料应用于面层及基层。

2、制备免烧制品。免烧制品是以粉煤灰、煤矸石、工业废渣、天然砂等为主要原料，不经高温烧结，由水合反应制作的硅酸盐制品，包括免烧砖、砌块、墙板、骨料等。气化渣免烧制品技术是将气化渣溶于生石灰提供的碱性环境中，激发SiO₂、Al₂O₃潜在活性。在OH^-的作用下，气化渣颗粒表面的玻璃态结构解体，生成水化硅酸钙和水化硅酸铝等胶凝产物。

3、制备烧结砖和陶粒。烧结砖和陶粒是利用黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰、污泥等无机材料经混料、成型、烧结而成，主要用于建筑物承重部位。制备烧结砖及陶粒是利用气化渣中的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等活性成分，在1100~1200℃高温环境下，使其形成钙长石、莫来石、石英、方石英等骨架及液相成分，赋予制品强度。由于气化渣中残碳和Fe₂O₃在烧结过程中可释放气体，形成气孔，降低制品的密度，还可以充分利用气化炉渣中残碳热量。

4、循环流化床掺烧。残碳含量高且粒径在合适范围内的气化炉渣可以考虑循环流化床锅炉掺烧。目前，部分企业利用该技术进行气化炉渣处置，气化细渣含碳量高于粗渣，更适合作为掺烧原料。湿法排放粗渣、细渣含水率普遍达到40%~60%，即使是含碳较高的细渣，残碳质量分数通常在10%~30%，收到基发热量低于锅炉入料最低热值14.64MJ/kg，作为燃料掺烧，其环境效益大于经济效益。

5、在废水处理中的应用。气化炉渣在废水处理中的应用可以分为两类：一是以气化炉渣为原料，经过烧结、化学法制成硅基多孔材料进行吸附；二是直接利用气化炉渣中多孔残碳颗粒进行吸附。（煤化工科技情报站）