我國現(xiàn)代煤化工已形成包括煤制油、煤制氣、煤制化工品產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，先后開發(fā)和掌握了具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、世界領(lǐng)先水平的大型煤氣化、百萬噸級(jí)煤直接液化、400萬噸/年煤間接液化、60/120萬噸/年煤制烯烴、40萬噸級(jí)煤制乙二醇、百萬噸級(jí)低階煤分級(jí)分質(zhì)利用、10萬噸級(jí)二氧化碳捕集與封存等產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品產(chǎn)量折原油當(dāng)量已達(dá)到4000萬噸級(jí)，為提高國家能源戰(zhàn)略安全保障能力、促進(jìn)石化原料多元化作出了積極貢獻(xiàn)。其中，煤（合成氣）路線乙二醇產(chǎn)能占我國乙二醇總產(chǎn)能的38.1%，煤（甲醇）路線乙烯產(chǎn)能占我國乙烯總產(chǎn)能的20.1%，煤（甲醇）路線丙烯產(chǎn)能占我國丙烯總產(chǎn)能的21.5%。同時(shí)，逐步形成了寧東能源化工基地、鄂爾多斯能源化工基地、榆林國家級(jí)能源化工基地等多個(gè)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，產(chǎn)業(yè)園區(qū)化、基地化發(fā)展的優(yōu)勢(shì)初步顯現(xiàn)。
但是，現(xiàn)代煤化工發(fā)展中存在的問題同樣突出。
第一是部分企業(yè)效益欠佳，整體競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。煤制油企業(yè)總體稅負(fù)已接近銷售收入的40%，在很多方面缺少話語權(quán)，不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)，享受不到油品零售環(huán)節(jié)的利潤。煤制天然氣項(xiàng)目成本與價(jià)格倒掛，多數(shù)企業(yè)長期巨額虧損，舉步維艱。煤制乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量仍有局限，項(xiàng)目整體效益欠佳，投資風(fēng)險(xiǎn)加大。第二是產(chǎn)品同質(zhì)化、低端化問題較為突出。費(fèi)托合成產(chǎn)品同質(zhì)化，競(jìng)爭(zhēng)加劇。煤制烯烴產(chǎn)品以中低端為主，高端專用料牌號(hào)基本空白。煤制乙二醇產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，下游用于聚酯的比例不高。第三是生態(tài)環(huán)境矛盾依然突出。現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目規(guī)模大，三廢等污染物產(chǎn)生量大、處理利用難。產(chǎn)業(yè)示范區(qū)空間有限、環(huán)境容量不足、承載能力較弱，生態(tài)環(huán)保和節(jié)能降耗壓力大、任務(wù)重。第四是技術(shù)缺乏，產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展受限。近年來自主開發(fā)的煤氣化、煤直接液化、間接液化、煤經(jīng)甲醇制烯烴和煤制乙二醇等大型合成技術(shù)均實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，技術(shù)水平走在世界前列，但前瞻性技術(shù)創(chuàng)新、核心工藝包開發(fā)、關(guān)鍵工程問題解決等仍然缺乏自主創(chuàng)新能力，新一代信息技術(shù)應(yīng)用不足，科技創(chuàng)新對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐變?nèi)�。第五是�?jié)水降碳任務(wù)重。與石油化工相比，煤化工原料路線長，生產(chǎn)條件苛刻，資源耗用量大。2020年煤化工碳排放合計(jì)17566萬噸，占石油和化工行業(yè)的13.01%，煤制油、氣、烯烴、乙二醇等四大類主產(chǎn)品單位產(chǎn)品水耗均在5～20噸/千標(biāo)方。
綜上分析，未來我國煤化工發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)主要有5個(gè)：
一是科學(xué)規(guī)劃、優(yōu)化布局，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展。綜合考慮煤炭資源、水資源、環(huán)保條件、土地供應(yīng)、物流條件、投資等要素，在國家規(guī)劃的14個(gè)大型煤炭基地和能源運(yùn)輸通道節(jié)點(diǎn)上，按照“重大基地+關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)”布局方式，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，逐步形成世界一流的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū)。
二是大力加強(qiáng)科技創(chuàng)新，突破核心關(guān)鍵技術(shù)。要加大科技投入，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，圍繞制約現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大關(guān)鍵共性技術(shù)和重大裝備積極開展科技攻關(guān)。包括大型節(jié)能型煤氣化技術(shù)、煤制化學(xué)品短流程技術(shù)、產(chǎn)品高端化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)內(nèi)多種生產(chǎn)工藝耦合技術(shù)、與相關(guān)產(chǎn)業(yè)耦合技術(shù)、低階煤低碳低能耗利用技術(shù)、碳捕集封存與資源化利用技術(shù)。
三是積極發(fā)展高性能、高附加值產(chǎn)品，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展。煤直接液化，重點(diǎn)發(fā)展特種油品和超清潔油品，航空煤油、軍用柴油等；煤基碳素材料，航空航天用高模量碳纖維、超級(jí)電容器用活性炭、高性能儲(chǔ)能電池負(fù)極等高端碳素材料。煤間接液化，高碳α-烯烴、高端潤滑油、高端費(fèi)托蠟、高碳醇等。煤制烯烴，與α-烯烴共聚的聚乙烯及丙丁共聚聚丙烯、融熔聚丙烯、高結(jié)晶度聚丙烯等高端聚烯烴牌號(hào)技術(shù)。煤制乙二醇，發(fā)展草酸二甲酯等中間產(chǎn)品、聚乙醇酸（PGA）等生物可降解材料等。低階煤分級(jí)分質(zhì)利用，重點(diǎn)發(fā)展碳基材料、含氧化學(xué)品、軍用特種油品等。
四是著力實(shí)施協(xié)同耦合，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)多元發(fā)展。
首先，積極發(fā)展煤油氣原料耦合，實(shí)施碳?xì)浠パa(bǔ)。我們可以與國際國內(nèi)相對(duì)先進(jìn)的煤制甲醇技術(shù)對(duì)標(biāo)，達(dá)到水耗降70%、碳排放降低60%、二氧化硫排放降低60%、整體投資降低25%，碳資源利用率提升17%、能源轉(zhuǎn)化效率提升16%。
其次，積極開展產(chǎn)業(yè)內(nèi)工藝耦合，實(shí)施多元發(fā)展。利用煤直接液化石腦油芳烴潛含量高和間接液化石腦油直鏈烷烴含量高的特點(diǎn)，優(yōu)化石腦油裂解反應(yīng)和甲醇制烯烴反應(yīng)熱平衡，提高能效，生產(chǎn)烯烴同時(shí)聯(lián)產(chǎn)對(duì)二甲苯，進(jìn)一步生產(chǎn)高附加值化工品。熱量耦合，強(qiáng)放熱反應(yīng)+強(qiáng)吸熱反應(yīng)，能耗降低1/3；反應(yīng)耦合，石腦油原料利用率提高10%以上；縮短流程，建設(shè)投資降低20%。
最后，切實(shí)推動(dòng)與煤炭電力、石油化工、冶金、化工等產(chǎn)業(yè)耦合。按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，大力推動(dòng)現(xiàn)代煤化工與關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)集群，減輕煤炭利用對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，提高資源轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。比如，結(jié)合新疆、陜西、寧夏、內(nèi)蒙古等電源點(diǎn)建設(shè)，發(fā)展煤化電熱一體化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代煤化工與電力聯(lián)產(chǎn)和負(fù)荷的雙向調(diào)節(jié)，提高資源能源利用效率。又比如，發(fā)展煤制芳烴、乙二醇產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)化纖原料多元化，打通煤基化纖原料產(chǎn)業(yè)鏈。還比如，集中轉(zhuǎn)化高鋁煤炭資源，推動(dòng)粉煤灰提取氧化鋁產(chǎn)業(yè)化，大力發(fā)展粉煤灰制建材產(chǎn)品，探索利用合成氣直接生產(chǎn)還原鐵。特別是發(fā)揮現(xiàn)代煤化工與原油加工中間產(chǎn)品互為供需的優(yōu)勢(shì)，煤化工平臺(tái)產(chǎn)品主要是一氧化碳、氫氣、甲醇、合成氨等碳一化工產(chǎn)品，石油化工平臺(tái)產(chǎn)品主要是乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等多碳化工產(chǎn)品。煤化工與石油化工聯(lián)合發(fā)展，可彌補(bǔ)石油化工生產(chǎn)路線的結(jié)構(gòu)性缺陷，還可通過建設(shè)集油品化工（煤基油品與石油基油品的調(diào)和，促進(jìn)成品油質(zhì)量升級(jí)）、發(fā)電、制氫于一體的石油和煤化工聯(lián)合裝置，大幅提高原子利用率和能源轉(zhuǎn)化效率。
五是綠色節(jié)能減排多措并舉，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展。
這里具體推薦從幾個(gè)技術(shù)角度入手：
1.優(yōu)化存量（優(yōu)化工藝、節(jié)能改造、轉(zhuǎn)型升級(jí)），提高現(xiàn)有裝置能效。現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目大多屬于示范項(xiàng)目，系統(tǒng)優(yōu)化集成不夠，主體化工裝置與環(huán)保設(shè)施之間、各單元化工裝置之間匹配度不夠，低位熱能、灰渣等資源綜合利用水平有待提高。隨著現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的大型化、一體化發(fā)展，項(xiàng)目規(guī)模和復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)煤化工，換熱系統(tǒng)優(yōu)化空間很大。通過優(yōu)化換熱系統(tǒng)，提高激冷水、乏汽等低品味熱利用效率，合理利用熱泵技術(shù)手段有效提高煤化工整體能效。
建議企業(yè)及時(shí)引進(jìn)先進(jìn)節(jié)能技術(shù)裝備，如大型反應(yīng)器、裂解爐、壓縮機(jī)、換熱器、氣化爐等高效節(jié)能設(shè)備，熱泵、熱夾點(diǎn)、熱聯(lián)合、電氣化等過程和系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。
電氣化水平提高有助于提高能源利用效率，節(jié)約能源。研究表明，電氣化水平提高1個(gè)百分點(diǎn)，能源效率提高4%左右。隨著可再生能源的發(fā)展，綠電所占比例不斷提高，通過電力驅(qū)動(dòng)動(dòng)設(shè)備代替蒸汽驅(qū)動(dòng)，可以有效降低氮氧化物、二氧化硫、粉塵等污染物和碳排放強(qiáng)度。在雙碳目標(biāo)引領(lǐng)下，電氣化將是能源中長期發(fā)展的主要方向和推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型的有效途徑。
大力發(fā)展數(shù)字化、信息化、智能化技術(shù)，推動(dòng)生產(chǎn)過程智能化，實(shí)現(xiàn)污染物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及經(jīng)營決策的科學(xué)化等。
2.提升增量，對(duì)標(biāo)最先進(jìn)的能效標(biāo)準(zhǔn)，引入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。如中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所三代甲醇制烯烴（DMTO）技術(shù)甲醇轉(zhuǎn)化率99.06%，乙烯和丙烯的選擇性85.90%，噸烯烴（乙烯+丙烯）甲醇單耗為2.66噸，刷新行業(yè)紀(jì)錄。清華大學(xué)山西清潔能源研究院水煤漿水冷壁廢鍋氣化爐技術(shù)蒸汽產(chǎn)量在半熱回收流程基礎(chǔ)上能夠再增加20%～30%，節(jié)能減排效果明顯。青島聯(lián)信催化材料有限公司低水/氣（一氧化碳）比耐硫變換新工藝顯著降低蒸汽的消耗和外排冷凝液的量，節(jié)能效果顯著。上海兗礦能源科技研發(fā)有限公司自主開發(fā)的高溫費(fèi)托合成技術(shù)α-烯烴含量高，可以利用碳9～碳11α-烯烴合成聚α-烯烴、利用高溫費(fèi)托合成油制重烷基苯等高附加值化工產(chǎn)品。
3.積極推動(dòng)與可再生能源的耦合。以煤制烯烴項(xiàng)目為例。通過太陽能、風(fēng)能新能源發(fā)電，再通過電解水制取綠氫、綠氧。氫氣進(jìn)入儲(chǔ)氫罐后通過氫壓機(jī)提壓補(bǔ)入有效合成氣，相應(yīng)減少一氧化碳變換反應(yīng)深度和氣化爐原料煤消耗。氧氣進(jìn)入儲(chǔ)氧罐通過氧壓機(jī)提壓后送入氣化爐，相應(yīng)替代空分裝置氧氣用量，減少空分汽輪機(jī)蒸汽用量和鍋爐燃料煤用量。通過分階段實(shí)施綠能和綠氫、綠氧計(jì)劃，最終將實(shí)現(xiàn)變換生產(chǎn)氫氣的全置換。變換、空分和燃煤鍋爐等裝置可以全停，最大程度降低碳排放。通過與可再生能源的融合，煤制烯烴流程設(shè)計(jì)中可以取消變換（保留熱回收）、空分、動(dòng)力島等高耗能單元，減少煤氣化單元規(guī)模，大幅降低資源能耗，減少碳排放等。碳排放可降低90%，氮氧化物減排75%、二氧化硫減排99%。
4.積極實(shí)施碳捕集驅(qū)油與封存。二氧化碳捕集與封存（CCS），可從化石能源利用產(chǎn)生的尾氣中捕集二氧化碳，將其液化運(yùn)輸至埋存地，注入地質(zhì)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行封存。我國已開展全國范圍的二氧化碳地質(zhì)封存潛力評(píng)估，形成了初步的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和指南。二氧化碳捕集與封存是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模減少二氧化碳向大氣中排放的重要措施之一，長期安全性、可靠性仍是地質(zhì)封存技術(shù)發(fā)展的主要挑戰(zhàn)。碳捕集與封存潛力巨大，是未來減少煤化工碳排放的有效途徑。煤化工產(chǎn)業(yè)能夠產(chǎn)生80%～98%高濃度二氧化碳，便于低成本實(shí)施二氧化碳捕集、封存和利用。
二氧化碳捕集驅(qū)油封存技術(shù)可部分抵消二氧化碳捕集與封存成本。國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)踐表明，二氧化碳驅(qū)油可提高原油采收率10%左右。注入1～4噸二氧化碳可以采出1噸原油，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。我國已建成約35個(gè)二氧化碳捕集與封存利用（CCUS）示范項(xiàng)目，年捕集能力超過300萬噸。
在二氧化碳資源化利用技術(shù)方面，如中科院上海高研院等5000噸級(jí)工業(yè)側(cè)線、中科院大化所千噸級(jí)試驗(yàn)的二氧化碳加氫制甲醇，中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所與山東濰焦集團(tuán)聯(lián)合攻關(guān)的千噸級(jí)二氧化碳合成二甲基甲酰胺（DMF），遼寧奧克化學(xué)股份有限公司與中科院過程所合作的3萬噸級(jí)二氧化碳合成碳酸二甲酯聯(lián)產(chǎn)乙二醇工業(yè)裝置，中國科學(xué)院上海高等研究院等8000萬標(biāo)方/年工業(yè)側(cè)線的富二氧化碳-甲烷干重整制合成氣、碳能科技(北京)有限公司與天津大學(xué)等合作的30噸二氧化碳電解制合成氣中試裝置，以及二氧化碳制芳烴、汽油、橡膠、生物基化學(xué)品及二氧化碳生物轉(zhuǎn)化制乙醇等技術(shù)都具有前瞻意義。