湖北荆州江陵经济开发区煤化工产业提升方案研究

陈 阳，陶志达，杨 芊

(中国煤炭加工利用协会，北京 100013)

荆州市江陵县位于湖北省中部偏南区域，隶属于长江中游，地势较为平坦，江陵河湖水系统发达，地下水资源极为丰富，水系水质优良。但湖北省煤炭资源匮乏、自给自足能力有限，每年需要大量调入区外煤炭资源，为缓解由于运输能力制约而造成的煤炭资源紧缺状况，在江陵县境内建设煤炭铁水联运储配基地项目，提高了区域煤炭资源的保障能力，将陕西、内蒙古、山西等地的优质煤炭资源直接运往荆州地区，带动地方经济发展的同时，构筑了全新的区域煤炭物流体系。2019年浩吉铁路的建成开通，保障了鄂湘赣等“两湖一江”地区的能源供应，提升了华中地区能源应急安全保障水平。

目前我国能源安全保障形势严峻，油气供需矛盾逐步加大，不断攀升的油气对外依存度严重影响我国的能源安全。为摆脱当前我国能源所面临的困境，利用我国丰富的煤炭资源和先进的煤化工深加工技术，适度有序推进我国现代煤化工是一条兼具可行性与效益性的发展思路，对推进我国能源中长期发展战略具有重要意义。

现代煤化工是指生产煤制气、煤制油等新型煤基清洁能源和煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制芳烃等煤制化学品的煤炭深加工产业。鉴于产业自身技术革新、清洁燃料替代传统燃料速度加快以及煤炭供给侧结构改革的推进，为现代煤化工的发展带来了新机遇。但是，由于目前缺乏对煤化工产业的正确认知，使我国现代煤化工的战略定位尚未清晰明确，对精细化、差异化、专用化下游产品的开发不足，导致产业优势不明显[1]。因此，科学制定现代煤化工产业提升方案对于推动荆州市江陵县煤化工高质量发展具有重要的指导意义。

1 园区产业提升背景概况

1.1 资源条件概况

荆州江陵经济开发园区位于湖北省荆州市江陵县马家寨乡，规划面积达11.66 km2，地势平坦开阔，可用土地已规划为三类工业用地，适宜建设用地超过98%。江陵河湖水系发达，淡水和地下水资源都极为充沛，境内有四湖总干渠、西干渠、内荆河、五岔河等主要河渠，多年平均地下水资源量为1.45亿m3，每年可开发利用的地下水资源达到950～1 000万m3。园区紧邻长江，未来煤化工项目用水可直接从长江取水。江陵县交通区位优势突出，207国道、318国道和汉宜高速公路交汇于此，浩吉铁路、汉宜铁路等运煤专线联结多个富煤地区，铁路运输能力显著提升。在水运和港口运输方面，区域通过长江航道串联盐卡港、观音寺港、马家寨乡码头、郝穴港，形成完整的航运体系。目前，园区初步形成以浩吉铁路和长江黄金河道为依托，集公路、铁路、水路、空运、管道于一身的综合运输网络。

随着北起内蒙古鄂尔多斯乌审旗浩勒报吉站，南达江西省吉安市 “浩吉铁路”的开通，彻底打开了“北煤南运”新局面，使荆州市充分利用煤炭转运中心和铁水联运优势，重点围绕煤炭产业链做文章，发挥浩吉铁路综合带动效应成为可能[2]。同时，也符合国家在水资源丰富、环境容量条件优越和煤炭运输通道关键节点，适当布局部分战略性煤化工项目的政策。甚至为在湖北荆州布局我国第五个现代煤化工示范基地，都带来了想象空间[3]。

1.2 现代煤化工产业发展概况

经历了“十二五”、“十三五”阶段的示范发展，我国现代煤化工取得长足发展，成为独一无二的新型行业，为发挥我国西北地区煤炭资源优势、降低油气对外依存度、拓展石油化工原料来源、保障国家能源安全开辟了新途径[4]。依托国家规划建设的14个大型煤炭基地和9个大型煤电基地，现代煤化工产业整体规模一直保持增长趋势，以内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林、宁夏宁东、新疆准东为代表的4个现代煤化工产业示范区初步行成。截至2019年底，我国煤制天然气产能为51.05亿m3/a，产量为43亿m3，煤制油产能为906万t/a，产量为758万t/a，煤(甲醇)制烯烃产能为1 362万t/a，煤制乙二醇产能为438万t/a，相较于2015年底均得到大幅跃升[5]。

随着现代煤化工示范项目的逐步推进与建设，煤化工项目的工艺系统日趋完善，设备运行平稳高效，产能利用率稳健上升。现代煤化工示范项目单位产品的能耗、水耗不断下降，企业能耗管控水平逐渐提升，大多数已完成污水处理系统改造，部分项目污水处理基本实现零排放[6]。

技术创新的深入推进促使我国现代煤化工领域取得不断的突破，收获了一批重大的科技成果，积蓄了雄厚的人才技术实力。神华宁煤完成的400 万t/a煤间接液化示范项目，首创了高温浆态床费托合成新工艺，承担完成国家27项重大装备及材料国产化任务，成功研发出大型煤间接液化系统集成及清洁运行成套技术，为我国煤炭间接液化产业的发展做出了重要贡献；中国科学院大连物化所自主研发了“第三代甲醇制烯烃技术(DMTO-Ⅲ)”，提高了甲醇转化率、乙烯/丙烯选择性，降低了吨烯烃甲醇单耗，推动我国甲醇制烯烃技术步入新阶段；陕西煤业化工集团开发了低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM-SP)、煤气热载体分层低阶煤热解成套工业化技术(SM-GF)等一系列热解技术，为低阶煤分质清洁高效利用提供了技术保障[7]。

2 园区产业与产品链提升方案

在新冠疫情和国际油价大幅波动的双重打击下，现代煤化工行业发展受到严重影响，多数投产项目处于经营亏损或微利状态。“十四五”开局之年，能源消费强度和能源消费总量“双控”，是实现力争在2030年前碳达峰、争取在2060年前实现碳中和“双碳”目标的主要抓手，而严格收紧高耗能和高污染“两高”项目投产是完成“双控”任务的利剑[8]。在“双控”、“双碳”和“两高”的刚性约束下，煤化工产业发展充满不确定性。因此，荆州市布局煤化工项目，需综合考虑江陵县的资源优势、产业基础、环境承载能力等因素，以打造华中地区煤炭深加工绿色创新示范基地为出发点，拓宽现代煤化工产业发展方向并延伸产业链，形成以高端产品为特征的能源化工产品集群，促进煤炭清洁高效利用循环经济产业链的建设；同时也应关注碳减排、长江经济带生态环境保护、长江流域化工项目布局、生态环境部遏制“两高”项目盲目发展对园区新建项目的影响。

2.1 产业链提升方案

2.1.1 升级完善现代煤化工项目

“十三五”期间，我国现代煤化工行业取得了瞩目的成绩，“十四五”以及2035年的中长期发展中，应牢牢把握发展机遇，深入总结煤炭直接液化、煤炭间接液化、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇等升级示范项目的经验教训，加强产业布局优化、煤化工技术升级、高端化工产品研发等方面的试点示范。本文涉及的荆州煤化工园区产业链提升方案，均参照江陵县经济开发区化工园区的相关规划和已签约的华鲁恒升项目进行阐述：

(1)着力推进华鲁恒升煤制合成气综合利用项目。华鲁恒升(荆州)有限公司拟在园区投资建设气体动力平台项目、合成气综合利用项目，目前已经完成备案，一期项目规划于2025年前竣工。气体动力平台项目拟采用具有自主知识产权的多喷嘴水煤浆气化技术，建设4台煤气化炉及配套装置(3开1备)，配套建设2套1.02×104m3/h空分装置、3台560 t/h高温高压煤粉锅炉和公用工程设施。合成气综合利用项目将以合成气为原料，预计年产尿素100万t、醋酸100万t、DMF 15万t、混甲胺15万t、食品级CO220万t、副产硫磺1.36万t。具体建设项目内容见表1。

表1 合成气综合利用项目主产品方案

(2)煤制烯烃项目升级示范方向。“十四五”时期建设180万t/a煤制甲醇项目，中长期建设60万t/a甲醇制烯烃项目。开发和示范第三代甲醇制烯烃工艺升级优化技术和装备(60～100万t/a)，研发具备高温稳定性、单活性中心、高共聚力、活性聚合特点的催化剂。该种催化剂适合于高温溶液聚合、与极性单体共聚和制备窄分布、多峰、嵌段等结构的聚烯烃，兼具降低煤制烯烃水耗和能耗的优势，提高项目的市场竞争力。加强合成气“一步法”制烯烃的理论基础研究，突破煤制烯烃技术瓶颈，推动“一步法”生产烯烃的试验示范。

(3)煤制乙二醇项目升级示范方向。“十四五”时期建设30万t/a煤制乙二醇示范项目。研究和示范新一代煤制乙二醇技术(单系列30～60万t/a)，包括新一代酯化加氢高效催化剂、大型酯化和羰化反应器、乙二醇高效分离提纯技术、三废治理技术等，在降低项目能耗的同时，提高乙二醇的产品质量。利用乙二醇可以作为平台化合物原料的特点，加强下游产品精细化发展，深耕煤制乙二醇新应用市场，联产高附加值产品，拓宽市场空间，提升乙二醇项目的经济效益。

(4)煤制天然气项目升级示范方向。荆州40亿m3煤制天然气项目是国家“十三五”煤化工项目中期调整时划定的新建项目，分两期建设，“十四五”时期建设20亿m3/a煤制天然气项目一期，中长期建设20亿m3/a煤制天然气项目二期。加强煤制天然气所用的甲烷化工艺技术研究，对具备条件的国产甲烷化工技术开展10亿m3/a及以上规模的工业化示范。加强相关催化材料研发技术攻关，降低催化剂生产成本。进一步推动污水处理和废水不外排技术的集成示范，推动关键技术及设备国产化，将我国煤制天然气技术提升至国际水平。

(4)煤间接液化项目升级示范方向。荆州400万t/a煤间接液化项目是国家油气战略布局中的重要组成部分，对于解决石油对外依存度的问题具有重要意义，应加强相关技术研发升级，提高技术清洁生产能力，提升产品质量，并延伸下游产品发展路径。主要包括单系列100万t/a以上费托合成高端化工产品技术、大型高温费托合成技术、高低温费托合成技术组合、高效费托合成催化剂等技术，使产品由单一化向油化并重或以化学品为主的方向转变。加快无硫、低烯烃、低芳烃超清洁油品调和组分生产，实现合成油高质化发展。

2.1.2 延伸煤制烯烃下游新材料

(1)适度发展高端聚烯烃产品。近年来，随着国内对聚烯烃装置的大量投产，聚烯烃初级产品产能过剩的趋势加剧，高端聚烯烃产品产能严重不足，对外依存度颇高。据不完全统计，截至2019年底我国高端聚烯烃产品的消费量已经达到《石油和化学工业“十三五”发展指南》中的规模，但是自给率仅为40%左右[9]。因此，聚烯烃产品高端化将成为必然发展趋势。园区的高端聚烯烃产品仍有较大的发展空间。园区应合理制定高端聚烯烃产业发展策略，加快园区技术研发，从模仿国外技术向自主创新转变，设计可以适应不同用户的多种应用场景，不断开辟高端聚烯烃的应用领域，做好大宗产品与高端化聚烯烃产品的衔接，提升聚烯烃产业的整体竞争力和发展水平。

(2)延伸甲醇、乙烯/丙烯下游产品链。甲醇、乙烯/丙烯都是重要的化工原料，在煤化工产业中占据重要地位，随着甲醇制烯烃、乙烯/丙烯制下游产品技术的逐渐成熟，精细煤化工产业愈发朝气蓬勃。因此，园区应在综合考虑技术、市场等因素前提下，致力于甲醇、乙烯/丙烯下游产品链的延伸，生产高价值、差异化的煤化工产品，为精细化工产品的合成提供充足的原料。具体建设项目内容见表2。

表2 甲醇、乙烯/丙烯下游产业链主产品方案

2.2 副产品及配套产品提升方案

煤制烯烃项目的副产品主要是混合C4组分及少量C5+组分，C4烃类的主要成分是1-丁烯和2-丁烯，其中2-丁烯含量约是1-丁烯的3倍，但1-丁烯深加工对C4的利用价值更高。C4各组分差异较小，必须经过选择性加氢后进行精馏，才可以使1-丁烯与2-丁烯有效分离，目前该项技术已经成熟。园区规划利用1-丁烯生产1-聚丁烯塑料3万t/a，这是最有市场前景的1-丁烯深加工路径。主要原因在于1-聚丁烯是一种具备较好抗蠕变性、耐环境应力开裂和抗冲击性能的热塑性树脂，市场竞争力较强。2-丁烯直接利用的效率较低，若将其开发成附加值较高的精细化工产品，如采用国产C4异构化技术将2-丁烯加工生产成为1-丁烯，1-丁烯再进一步生产化工产品，将会为园区带来巨大的经济效益，同时也可以实现资源的综合利用。

2.3 多联产与循环经济产业提升方案

2.3.1 煤基多联产示范

煤基多联产技术是指以煤为原料，涵盖煤气化、化工合成、供热发电、废弃物资源化利用等领域的煤炭综合利用系统，其核心技术是利用煤气化产生甲醇、乙二醇、合成油等清洁燃料或其他高附加价值的化学产品，并开展电力、热力联产[10-11]。目前，我国应用最广泛的煤基多联产技术主要有低阶煤分质利用多联产和煤气化多联产。低阶煤分质利用多联产是国家鼓励发展的产业方向之一，园区可以超前布局低阶煤油气化电多联产项目，提前做好相关政策、技术方面的调研工作，把握时机启动实施项目，为园区建设成为华中地区现代煤化工试点示范基地补充动力。

2.3.2 低阶煤油气化电多联产示范

《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》中强调，低阶煤分级分质利用对我国煤炭清洁高效利用意义重大，但是相关技术发展较为迟缓，为此，提出了低阶煤油气化电多联产技术。该项技术是指以热解为先导，将其产生的半焦进行气化转化生成合成气，经进一步加工合成化工产品。技术充分利用了低阶煤的特质，实现了高质高用、低质低用分级分质利用的目的[12，13]。园区充沛的长焰煤资源为其发展低阶煤油气化电联产提供了优越条件，建议对大型热解装置(年处理煤量百万吨级)、焦油加氢及深加工技术、以半焦为原料的煤粉炉和循环流化床锅炉、半焦气化技术4个方面进行研发示范，对提高园区低阶煤综合利用效率具有重要价值。

2.3.3 循环经济发展规划

园区发展循环经济，应坚决遵循减量化(Reduce)、再利用(Reuse)、资源化(Recycle)“3R”原则，统筹规划循环经济发展模式，力争构建资源节约型、环境友好型煤炭产业园，实现园区的可持续发展和煤炭的清洁高效利用。在废气治理方面，园区应做好SO2脱除和CO2捕集与封存工作，目前应用最广泛的CO2利用方式是二氧化碳驱油，建议对毗邻的江汉油田应用此项技术。在废水治理方面，建议园区选择废水处理难度小、工艺运行平稳的煤炭转化技术。采用先进的预处理技术处理有机废水，按照蒸发结晶路线设计高含盐废水处理方案，实现园区煤化工项目的“零排放”。在固体废气物处置方面，要实现固废的资源化利用，如结晶盐属于危险废物范畴，建议先对其进行分步结晶，分离出氯化钠、硫酸钠等产品出售，剩余物质送往危废处理中心处置。

3 煤化工产品市场分析与预测

3.1 聚烯烃

“十四五”时期我国聚烯烃供应市场仍将处于快速发展阶段，消费需求增速将回归到中低速水平。截至2020年底，我国年聚乙烯产能、产量、表观消费量分别达到2 270万t、2 032万t、3 860万t，同比增长分别为20.1%、13.3%、12.5%；年进口量1 853万t，出口量 25万t，净进口量同比增长11.6%。年聚丙烯产能、产量、表观消费量分别达到3 220万t、2 650万t、3 263万t，同比增长分别为15.0%、14.2%、16.5%；进口量656万t，出口量43万t，净进口量同比增长27.3%。预计在“十四五”时期聚烯烃的产能释放将达到高峰期，到2025年，国内聚乙烯产能将超过3 700万t/a，聚丙烯产能将超过4 700万t/a，年均增速分别超过10%和8%[14]。远高于同期消费增速，供过于求的压力将逐步显现。

3.2 天然气

“十四五”时期我国天然气供需将仍将保持增长趋势，但增速趋于平缓，用气结构将得到进一步优化。截至2020年，我国天然气产量、消费量分别达到1 888.5亿m3、3 285亿m3，同比增长分别为9.8%、7.2%。预计“十四五”期间我国天然气新增需求约为1 060亿m3[15]。我国天然气需求主要源自工业燃料、城镇燃气、燃气发电三方面，“十四五”时期预计工业燃料、城镇燃气、燃气发电天然气新增需求分别为360亿m3、280亿m3、420亿m3左右。预计到“十四五”末期，工业燃料、城镇燃气、燃气发电天然气需求量分别为1 450亿m3、1 500亿m3、1 000亿m3左右，占比分别为33%、34%、23%[15]。

3.3 乙二醇

“十四五”时期我国乙二醇供需仍将保持增长态势。截至2020年，我国乙二醇产能、产量、表观消费量分别为1 615万t/a、970万t、2 019万t，同比增长分别为50%、19%、11.6%。但是受国内产能急剧扩张和进口量居高不下的影响，乙二醇市场过剩风险加大，其自给率会逐年升高，进口量有望降低。根据中国煤炭加工利用协会不完全统计，2019—2021年三年间，我国新增乙二醇产能分别为400万t/a、562万t/a和535万t/a，年均增幅达46.7%，乙二醇供大于求的压力急剧增加。

3.4 化工新材料

“十四五”时期我国化工新材料的产业规模和年均增长速度将保持增长趋势，引领化工行业更高质量发展。截至2019年，我国几种主要化工新材料的总产量接近1 900万t，表观消费量接近3 000万t，自给率约为61%，相比于2018年提高了1个百分点。在消费方面，高端聚烯烃占比最高，约占化工新材料总消费量的40%；高性能树脂、工程塑料、聚氨酯(按关键原料计)的产量分别为487万t、331万t、330万t；表观消费量分别为1 200万t、554万t、291万t，自给率分别为41%、60%、114%。目前我国化工新材料产品的产值约0.8万亿元，市场规模约1.3 万亿元，预计到2025年，国内化工新材料的整体市场规模将达到2.2 万亿元以上[16]。

4 园区产业提升方案的实施

4.1 扎实做好前期准备工作

结合江陵县工业基础薄弱的现状，建议对产业园现代煤化工项目所需要的环境容量、用能、用地等指标实行差别化政策，由省级环境主管部门统一控制，按照国家总量分解指标在区域内部调剂解决，协调落实好各项指标。

4.2 创新融资与招商模式

创新融资方式，建立健全多元化投资机制。一是将信贷融资与非信贷融资相结合；二是将间接融资与直接融资相结合；三是加强新兴融资工具的应用。充分借助行业协会活动平台提升招商引资效率，推进项目的落地启动。

4.3 推进信息化技术的应用

随着信息化技术的高速发展，利用云计算、物联网、大数据等信息化技术和通讯技术，开启智慧化工园区的管理新模式，形成集安全、环保、应急、消防、安防、能源、物流、公共服务及应用为一体的智慧管理和决策平台，将园区精准建设成为国内先进智慧化工园区示范基地。

4.4 加大园区建设宣传力度

灵活利用新闻发布会、网络媒体等多种宣传形式，加强对园区煤化工项目招商引资及相关政策的宣传解读，准确把握舆论导向，及时回应企业热点问题，建立煤炭深加工企业信用档案，营造和谐良好的园区发展舆论环境。

4.5 建立先进的管理制度

协同发挥荆州市及江陵县各级领导的监督作用，组建园区建设指挥部，严格把控项目从编制、招商引资到实施全过程中的各个环节。加强方案实施管理，细化方案实施主体，实行目标责任管理，有序推动园区煤化工项目的建设和实施。

5 系统评价

5.1 经济性评价

根据产业链提升方案，近期(2021—2025年)，园区将新增投资393.2 亿元。中长期(2026—2030年)，园区将新增投资373.5 亿元，具体如表3和表4。

表3 近期园区产业链升级示范项目总投资估算

表4 中长期园区产业链升级示范项目总投资估算

若产业链提升项目按期实施，到2025年，园区将销售收入157.4亿元，年利税总额83.8亿元，年利润总额19.6亿元。到2030年，园区将销售收入415.1 元，年利税总额141.0亿元，年利润总额39.4亿元。具体见表5。

表5 园区项目收益情况预测

5.2 环保效益

江陵县园区现代煤化工提升方案是在精准结合当地工业发展现状的前提下进行规划的。立足于当地煤炭资源、交通区位、环境资源等优势，采用国内外先进的煤炭深加工转化技术，打造华中地区乃至全国重要的煤炭清洁高效及精细化工生产基地，不仅能够加快推进江陵县产业基础高级化、产业链现代化发展，也夯实了支撑经济高质量发展的产业基础。除此之外，该项提升方案可以有效拉动地方经济增长。现代煤化工项目具有附加值高、关联带动相关产业作用强的特点，园区现代煤化工项目的实施，有利于当地煤炭资源的综合利用，提高地方就业率，实现人民增收。同时为煤炭物流、煤炭精深加工、科学混配煤种、机械制造等相关产业注入活力，带动发展。

6 结 语

现代煤化工是煤炭清洁高效转化利用的重要发展方向，在能源“双控”，“双碳”目标和“两高”限制的新形势下，煤化工产业发展既是挑战也是机遇。湖北荆州江陵经济开发区依靠天然的水资源优势和便利的交通运输方式，科学谋划煤化工产业布局，提出合理可行的产业提升方案。方案坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主，以改善生态环境质量为核心的绿色发展观念，准确把握煤化工发展局势。方案的实施对于江陵县乃至荆州市的经济发展将起到强有力的拉动作用，稳步提升江陵县煤炭工业的发展质量，实现产业创新、协调、绿色、开放、共享的良性发展。