【智庫研報】現代煤化工“成人禮”——由大工業體系轉向精細化

　　煤化工是世界的，也是中國的，煤化工由西方首創，并先后游歷驗證于英國、德國、美國、日本等發達國家以及南非、印度等發展中國家，但最終只有在中國得以發揚光大，成為一個完整的現代工業體系。煤化工雖不是中國首創，卻由中國開創，成為中國對世界化學工業的獨特貢獻，也成為中國先進制造業的重要組成部分、中國高端制造的一張亮麗名片。

　　由煤制合成氨、煤制甲醇、煤焦化等傳統煤化工，升級過渡到煤制油、煤制氣、煤制乙二醇、煤制烯烴、煤制芳烴等現代煤化工，中國煤化工產業歷經半個多世紀的艱難探索，其“無路之中找出路、謀新路”的奮發精神與光輝歷程，既可歌可泣，也歷久彌新。

　　自我國首條煤制油示范生產線2004年啟動建設以來，現代煤化工在中國已經走過20年輝煌歷程，從一個懵懂稚童，成長為一個產業巨人，現代煤化工連同產業核心地帶的“能源金三角”區域，彈指一揮間滄桑巨變，充分折射映證了中國速度與中國奇跡。在此走過輝煌20載現代煤化工產業迎來“成人禮”的歷史性時刻，我們特推出紀念文章，以期知過去、明未來，為現代煤化工產業由大工業體系向精細化體系的進一步躍升，提供一些思考、參照及指引。

　　基礎煤化工已趨成熟成型

　　伴隨著經濟的騰飛和油價的上漲，基于中國“貧油、少氣、富煤”的國情與資源稟賦，以能源替代為初心使命的現代煤化工，在新世紀初迎來產業化驗證的歷史性契機，并在其后20年間雖經幾起幾伏，但總體獲得了長足的跨越式發展，不僅極大地重塑了中國化學工業的格局版圖，也極大地改變了西部富煤地區的經濟社會面貌，以美麗富饒的鄂爾多斯市為代表的煤基能源化工產業聚集區，萬古荒漠變身高階文明之都，無聲卻又雄辯地見證著產業的奇跡。二十載，從零起步，現代煤化工現已趨于成熟定型，作為一個產業體系的基礎牢固、底盤厚實。

　　自上世紀九十年代起，我國相繼在“能源金三角”區域和新疆準東地區大規模開發煤炭資源，為資源的精深加工與產業鏈延伸奠定了基礎。作為國家多元化能源戰略的組成部分,我國首條煤直接制油示范生產線2004年在鄂爾多斯啟動建設，總投資超百億元,設計年產油品108萬噸,于2008年底試車成功,迄今依然是全球唯一的煤直接制油工業化生產線。以豐富的煤炭為基石，發展以煤制油為代表的煤化工產業，對解決我國石油資源短缺、降低對外依存度，提升國家能源安全保障能力具有重大戰略意義。

　　在直接法煤制油產業化發展的同時，間接法煤制油也同期在國內探索發展。間接法煤制油最早起源于德國，在南非沙索得到產業化驗證。上世紀90年代，科研工作者依托寧夏豐富優質的煤炭資源，率先開啟了煤間接法制油技術的探索之路。當時，我國煤制油技術還是一片空白，團隊寄希望于引進國外技術，但掌握不到核心重點，部分技術也達不到國內使用需求。一點一點摸索、一點一點突破，2011年，世界單套規模最大的400萬噸/年煤間接法制油項目在寧東開工建設，2016年12月21日項目打通工藝全流程，油品A線產出合格柴油，為自主創新建設煤制油國之重器畫上了圓滿句號，成為“社會主義是干出來的”偉大號召的生動寫照。

　　與此同時，兗礦集團孫啟文團隊在引進南非沙索煤間接法制油技術的基礎上，消化吸收再創新，形成了具有中國特色的低溫費托合成煤制油技術體系，并成功實現產業化。2011年2月，兗礦集團和延長石油共同投資組建陜西未來能源化工公司，投資約164億元建設100萬噸/年煤間接液化制油項目。該項目是“十二五”煤炭深加工示范項目，于?2012年6月?開工建設，?2015年8月?全流程打通并產出優質油品，成為我國首個投產的百萬噸級煤間接液化項目，可生產出符合國六標準的汽油、柴油等產品。此后，科技工作者又持續探索創新，攻克了高溫費托合成技術難關，成為國內唯一一家同時掌握低溫費托合成和高溫費托合成技術的企業。至此，我國成為世界上極少數掌握煤制油全生產鏈技術的國家之一，除了可以生產高品級煤基清潔油品外，還生產α-烯烴、特種蠟、芳烴等高端精細化學品，顯示出廣闊的發展前景，推動了煤炭由單一燃料向燃料與原料并重轉變，成為能源技術革命和煤炭清潔高效利用的重要途徑。

　　煤制氣在中國的探索發展同樣波瀾壯闊。煤制天然氣技術起源于20世紀初的德國，但早期因天然氣資源豐富而未被廣泛應用。2009年，中國首個煤制天然氣示范項目——大唐克旗40億立方米/年煤制天然氣項目啟動，標志著中國煤制天然氣產業進入工業化階段。但煤制氣的技術產業化路徑走得并不順利，早期因為氣化技術與復雜煤質匹配難、關鍵技術反復打磨完善、催化劑等依賴進口等多方面的問題，以及經濟性不突出、政策嚴控、環境約束、天然氣輸送管網缺乏等多方面的原因，一直發展比較遲緩。直到近年來，煤制氣技術才逐步成熟，比如大唐克旗項目成功驗證了低階劣質褐煤的清潔高效利用路徑，能源轉化效率達到57.5%以上;新奧集團在內蒙古達拉特旗成功應用世界首創的煤加氫氣化技術，能同時生產天然氣和高附加值芳烴，提升了綜合能效和經濟性;一些項目在廢水處理回用和零排放、VOCS治理、先進催化劑研發等方面也達到國際領先或先進水平。

　　在技術日臻成熟的同時，煤制氣在產業定位上也重新獲得戰略重視，被視為國家能源安全的重要戰略儲備和技術儲備，煤制氣產業經過長期的蟄伏，終于走上發展快車道。截至2024年底，國內包括大唐、新奧、廣匯、特變電工、慶華等多數已投產煤制氣項目產能利用率高，行業整體盈利狀況較好，顯示產業前景可期。

　　煤制烯烴成為近20年來現代煤化工最為光彩奪目的探索成就。烯烴是塑料、醫藥等化工產品的核心原料，也是反映一個國家化學工業發展水平的重要指標，在中國實現煤制烯烴產業化之前，世界上只有石油制烯烴一種工藝路線。而如果沿用傳統石油制烯烴工藝，中國每年需消耗超4億噸原油，這對石油對外依存度高達70%的中國而言，實是不堪重負的壓力。正是在這樣的背景下，中國科學院大連化物所劉中民院士團隊自1995年起就發力攻關煤制烯烴技術，為此他們整整走了20年。2010年，全球首套百萬噸級煤制烯烴工業化裝置在內蒙古包頭投產，被國際能源署評價為“重塑全球烯烴供應鏈的標志性事件”。

　　截至2024年底，我國煤制烯烴總產能為1342萬噸，同期全國烯烴總產能7800萬噸，占比為17.2%。劉中民院士團隊自主開發的DMTO技術，歷經二十載已發展到第三代，通過技術許可實現煤制烯烴年產能1000萬噸以上，創造年產值1000億元以上，按1噸烯烴需10噸原油折算，相當于每年為國家節約1億噸石油進口。

　　煤制乙二醇也是產業化發展比較成功的代表。乙二醇長期以來都以石油為原料生產，煤制乙二醇在上世紀還只有日本高化學等極少幾家企業掌握相關技術工藝。中國科學院福建物質結構研究所姚元根研究員團隊憑借20多年的技術積累與企業聯手合作，成功開發了“萬噸級CO氣相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氫合成乙二醇”(簡稱“煤制乙二醇”)自主成套技術，并實現大規模產業化應用。2024年我國乙二醇產能已達到2984.2萬噸，約占全球產能的24%，其中煤制乙二醇1048萬噸，占比達36%，煤制乙二醇與油制乙二醇同樣大放異彩。

　　除此之外，煤制乙醇、煤制二甲醚等產業也在長足發展。截至2024年底，我國煤制乙醇總產能已達300萬噸以上，以中國科學院大連化物所自主研發的DMTE技術為代表的自主技術達到世界領先水平。

2024年我國現代煤化工行業運行情況

　　相對來說，煤制芳烴發展最為遲緩，但厚積薄發的前景也已清晰可見。長期以來，煤炭中的苯系物質，都是通過煤炭熱解、焦油提純的方式獲得，即主要通過物理法獲取，存在量少、雜質多、品質低的致命缺陷，極大地影響了煤基芳烴產業的發展。攻克化學合成法煤制芳烴這座“珠穆朗瑪峰”，成為所有煤化工人夢寐以求的理想目標。清華大學魏飛教授團隊和中國科學院大連化物所等都在這一領域發力多年，現在幾條技術路線都已顯露勝利的曙光。

　　其中魏飛教授團隊歷經十余年自主開發的FMTA技術，產業化進程最為顯著。該技術采取煤經甲醇制芳烴，流化床連續反應再生技術和專用催化劑，具有操作平穩、彈性大、連續性與自動化程度高的優勢，便于大型化工業生產。其甲醇轉化率高達99.99%，約3噸甲醇可生產1噸芳烴，生產的芳烴產品組分更簡單、純度和品質更高，為芳烴產業的延伸發展提供了可能。2022年6月，魏飛團隊與久泰集團合作建設的全球首套萬噸級二氧化碳/合成氣制芳烴工業試驗項目在內蒙古開工建設，目前項目正在抓緊建設，收官在望。此外，陜西榆林能源集團也已經部署煤炭清潔轉化制百萬噸級芳烴及聚酯纖維一體化項目，同樣采用創新研發的FMTA技術，將是該技術百萬噸級大規模產業化的首次落地驗證。

久泰二氧化碳制芳烴項目施工現場

　　據估算，一個百萬噸級的煤制芳烴項目，每年可節約原油800萬-1200萬噸，技術應用后預計芳烴市場價格可降低20%以上，可顯著提升我國化工原料的經濟性，提高產業競爭力。煤制芳烴作為填補國際空白的一項重大原始創新，堪稱煤化工工程領域的“圣杯”，一旦闖關成功意味著我國將成為首個能夠以煤為原料生產石油化工產業鏈幾乎全部產品的國家之一，為煤化工高端化、多元化、低碳化發展蹚出一條光明大道，也提供更充分扎實的現實條件。

　　化工界一直有“三烯三苯”一說，意指“三烯三苯”是整個化學工業的基石，以“三烯三苯”為原料可以衍生出千變萬化的產業鏈條與產品形態。而隨著煤制烯烴的極大成功和煤制芳烴的成功在望，以煤為基、延伸出的產業體系和閉環即將成形。中國的現代煤化工產業，作為一個獨立自主的大工業體系，將真正實現與世界石油化工的成體系對標、成體系備份，也即凡是石油化工能做的，煤化工將都能做，有些領域甚至更有優勢能做得更好。比如，依托西部地區豐富的風光資源，當前煤化工正在加快與綠氫、綠電深度耦合，打造低碳甚至零碳產業，這方面顯然就比沿海石油化工走得更快，也更加具有優勢。中國現代煤化工產業，基礎已趨成熟成形，未來拾級而上，前景依然無限美好。

　　煤化工迎來2.0新時代

　　中國現代煤化工二十載取得如此輝煌的成就，究其原因，除了煤化工人自身的開拓奮斗精神，創新的力量與政策的包容，同樣至關重要。

　　從創新發展來看，現代煤化工產業化最為成功的煤制烯烴技術的演變就可見一斑。最初的DMTO技術每噸烯烴產品的甲醇消耗量達3.3噸，且能耗、水耗等都居高不下。而最新的第三代DMTO-Ⅲ技術已經將生產每噸烯烴產品的甲醇消耗量降至2.65噸，其經濟性與競爭力相比于石油制烯烴毫不遜色。另外能耗、水耗等也進步很大，如新建成的寶豐能源內蒙古圖克項目已經成為廢水零排放、花園式工廠的標桿，其綜合競爭力甚至令東部沿海石化烯烴企業為之側目，堪稱世界烯烴行業的高質量典范。

　　煤制油技術進步同樣神速。煤直接液化制油是耗水大戶，噸油品耗水量最初達到12噸以上，經過持續的科技攻關，現降到5噸以下。間接法煤制油經過十年的持續技改升級，水耗已降至噸油耗水 6 噸，遠低于南非沙索公司12.8 噸的水平。

　　煤制乙二醇曾一度因為雜質多、品質低受人詬病，難以打入消費量最大的聚酯市場，只能在溶劑等邊角料市場游離。經過持續的改進升級，目前煤制乙二醇的純度普遍都達到99.9%以上，符合聚酯級國家標準，而采用SEG技術生產的乙二醇純度高達99.98%，透光率優于聚酯級標準，可完全替代石油法乙二醇。

　　除了每一項技術的持續創新和迭代升級，新技術也在層出不窮涌現。比如，液態陽光甲醇技術、煤炭低溫熱解技術、二氧化碳捕集回收再利用技術，以及多種形態的先進煤氣化技術等，呈現百花齊放的精彩。這在當下世界石油化工科技進度緩慢、遭遇“青黃不接”尷尬的時候，尤顯難能可貴。

　　從政策支持來看，產業政策始終是煤化工發展的關鍵決定性因素，政策調控的有形之手無處不在，比如?“十一五”至“十二五”初期，國家嚴格限制煤制氣項目審批，?“十二五”中期至今，煤化工政策支持力度逐步加大，行業進入快速發展期。煤炭和石油，雖同為碳氫化合物原料，但還是有很大的區別，煤炭成分更復雜，重組分更多，深加工煤炭能耗更高、水耗更高、碳排放更大，一度被很多人質疑不適合發展下游深加工產業。正是在這種強烈質疑和博弈中，我國的產業政策對于煤化工產業雖從未開過綠色通道，但也始終保持了不一刀切否定的包容立場，始終給予了戰略備份、審慎布局、適度發展的開放態度，這為新興的現代煤化工的科技創新、工程驗證和持續進步提供了一線機遇。正是在這種包容和夾縫之中，現代煤化工產業倔強地拔節長大，取得了堪稱奇跡的發展成就。

　　隨著當前現代煤化工產業的基礎趨于完備，另外創新的環境和政策的支持也越來越好，產業升級發展迎來重要催化契機，乘勢從以基礎煤化工主導的1.0階段升級到以煤基精細化工和新材料主導的2.0階段，時機已經成熟，也勢在必行。相關內容在此前的智庫研報《煤化工2.0時代啟幕》中已有詳述。

　　我們注意到，當前以中國科學院相關院所、清華大學、北京大學、浙江大學、華東理工大學、北京化工大學等高層次科創資源正加速向“能源金三角”區域匯聚，創新的熱度和能級都達到了歷史上最好時期，隨著產學研融合愈加緊密，越來越多的“硬核科技”從實驗室走向產業化，呈現出日新月異的鮮活氣象。

　　與此同時，新疆迅速崛起為現代煤化工新的熱土，則彰顯了國家對煤化工產業的政策支持有了更大更多的戰略傾斜。新疆煤炭資源預測儲量為2.19萬億噸，占全國預測總儲量約40%。2025年全區預計煤炭產能4.6億噸以上、產量4億噸以上，豐富的資源稟賦、低開采成本和“一帶一路”橋頭堡的優越區位優勢，都讓新疆成為全國現代煤化工重要接續地成為了可能。據不完全統計，當前新疆區域煤化工有具體規劃的投資總額已經達到5000億元以上，包括國家能源、中煤能源、陜煤集團、山東能源、潞安化工以及伊泰、廣匯、恒逸、東方希望等一眾業界主力玩家紛紛搶灘投資新疆煤化工項目，“十五五”期間整體的投資體量有望達到萬億元級別，這對于現代煤化工的科技進步與產業鏈探索將起到極大的帶動支撐作用。

　　總之，隨著產業“地基”的打夯基本完成，萬丈高樓平地起，煤化工產業“大廈”建造的時機已趨成熟，中國現代煤化工的2.0時代正應運到來。抓住當前科技創新與政策支持的有利時機，加快推動基礎煤化工的延鏈、補鏈、強鏈，探索發展各具特色的煤基精細化學品和新材料產業，既是下一步的必由之路，也迎來了最好的時機與窗口。

　　多元特色既是方向也是原則

　　針對現代煤化工的高質量發展，習近平總書記2021年9月在榆林考察產業發展時，很明確地指明了“三化”發展方向，即促進高端化、多元化、低碳化發展，把加強科技創新作為最緊迫任務，加快關鍵核心技術攻關，積極發展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等。

　　自此以后，產業發展的想象力被充分地激活，除了煤基特種燃料、煤基生物可降解材料外，越來越多的新、奇、特產品和產業鏈條被業界關注和研究。以寧東基地為例，寧東是我國現代煤化工的龍興之地，也是產業基礎比較完備的地區。但寧東的煤化工產業以煤制油、煤制烯烴等大宗基礎化工產品為主，精細化工率僅為30%左右，遠低于中國化工全行業精細化工率45%??的水平。基于此，“十五五”期間，寧東基地將加快“二次創業”步伐，升級發展現有基礎煤化工產業，著重延伸發展煤基精細化工與新材料，被提上了重要發展日程。

　　尊重現有產業基礎和區情，注重特色化和差異化發展，寧東基地重點將構筑獨具特色的“2+N”精細化工產業體系。具體而言，是以費托法煤制油和煤制烯烴優勢產業為主線構建二強多能、適度分散、特色鮮明的“2+N”精細化工產業體系。其中“2”指費托法煤制油產業鏈和煤基高端聚烯烴產業鏈，此為寧東基地精細化工產業的主干與支柱。費托法煤制油與煤制精細化學品一體二用，宜油則油、宜化則化，且具有機動切換、靈活調整的工藝優勢，除了現有的α-烯烴、費托合成蠟等，費托合成精細化學品還有很大的探索拓展空間，比如聚α-烯烴、全合成潤滑油、高碳醇、聚乙烯彈性體、表面活性劑等，都值得進一步創新發展。煤制烯烴工藝已經十分成熟，除了通用牌號的聚烯烴產品，下一步可以發展聚烯烴彈性體、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丁烯-1、超高分子量聚乙烯及茂金屬聚烯烴等高端和差異化聚烯烴產品，走高端化、差異化、功能化的新路子。除了生產聚烯烴外，乙烯和丙烯的產業鏈延伸，比如發展合成纖維、合成橡膠，以及乙烯生產二氯乙烷、乙二醇、氯乙烯、醋酸乙烯酯等，丙烯生產丙烯腈、聚丙烯腈、碳纖維等，乙烯和丙烯還能發展共聚物纖維，形成豐富的產品矩陣。

　　“N”指電子化學品與功能材料、鋰電池新材料、特種纖維及復合材料、特種橡膠和彈性體、高性能農藥及中間體等細分產業，作為寧東基地特色精細化工產業的枝葉與補充，在方向選擇上既要尊重已有產業基礎，更要突出在全國的特色與差異化，避免產能過剩、技術過時。

　　“2”和“N”主次分明、互為支撐、協同發展，最終形成具有寧東特色的精細化工產業體系，支撐寧東基地打造全國乃至全球煤化工產業高地及龍頭。

　　有別于寧東基地，榆林地區下一步的粉煤熱解和煤制芳烴產業，鄂爾多斯的煤制油（精細化學品）和煤制芳烴產業，以及綠電、綠氫、綠醇與煤化工的深度耦合，都有可能成為當地的產業特色。結合各地的實際情況，不拘一格、揚長避短，探求煤基精細化工和新材料的多元化、差異化發展，已經成為行至產業變革深水區業界的不二心法。

　　現代煤化工，是現代化學工業中不可多得的“中國方案”“中國道路”“中國創舉”，20年砥礪奮斗，蔚為壯觀、風華正茂，現已迎來其承前啟后的“成人禮”。依托已經成熟成形的基礎煤化工大工業平臺，乘勢而進、更上層樓，沿著鏈條的輻射開枝散葉，走向更廣闊的煤基精細化工和煤基新材料產業的星辰大海。我們相信，歷史可以昭示未來，中國現代煤化工過去行，未來必將更行、更精、更美。讓我們共譜產業2.0更加精彩絢爛的恢宏華章。

　　(智庫研報由《中國化工報》社有限公司產業發展研究中心原創出品，由劉全昌執筆撰寫，版權歸《中國化工報》社有限公司所有，未經許可和授權不得擅自以商業目的轉載使用，否則本社將依法追究法律責任)