中国煤化工产业和技术实现从跟跑到领跑的跨越
思瀚产业研究院    2025-03-14

煤化工是指以煤为原料生产各种能源或化工产品的工艺过程，一般包括煤炭转化和后续加工两个环节。

煤炭转化是指煤炭经过化学反应过程得到气态、液态或固态产物的过程，主要有煤炭气化、煤炭直接液化、煤炭高温炼焦、煤炭中低温热解等工艺过程。后续加工主要包括以煤气中的 H2、CO 等气体组分为原料的化工合成和对煤炭转化液态产物进行加氢提质与改性等深加工的过程。

传统煤化工典型代表有煤炭炼焦、煤制合成氨、煤制甲醇、煤制电石－乙炔－聚氯乙烯等。

现代煤化工相对于传统煤化工，产品种类逐渐增多，生产规模日益扩大，更体现在新工艺、新装备、新材料的不断涌现和工艺过程控制水平的大幅提升以及安全手段和环保措施的日臻完善等。现代煤化工的典型代表有煤直接液化、煤气化、合成气费托合成(煤间接液化)、大型煤制甲醇、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、煤制乙二醇、煤制天然气等。

近年来，中国现代煤化工科技创新取得了一系列重大突破，技术水平和产业化规模均已位居世界前列，有些已达到国际领先。先后突破了大型先进煤气化、煤直接液化、煤间接液化(合成气费托合成) 、煤制烯烃(甲醇制烯烃) 、煤制乙二醇、煤制芳烃等一批煤转化与后续加工的核心技术难题，并取得了自主知识产权。

我国新型煤化工产业处于探索绿色低碳的发展路径的关键时期。新型煤化工一般在生产过程中，采用先进的清洁生产技术和设备，减少废弃物和污染物的排放，实现可持续发展。我国对新型煤化工产业的发展给予了大力支持，通过政策引导、财政补贴等方式，鼓励企业加大对新型煤化工产业的投资力度。“十四五”以来，我国煤炭行业资源综合利用水平和效率不断提升，煤炭清洁高效利用有序推进。

截至 2023 年底，我国煤制油、煤制气、煤（甲醇）制烯烃、煤制乙二醇产能分别达到 931 万吨/年、74.55 亿立方米/年、1872 万吨/年、1143 万吨/年，产量分别为724 万吨/年、63.35 亿立方米/年、1725 万吨/年、547 万吨/年。

根据《煤炭工业“十四五”现代煤化工发展指导意见》规划，到“十四五”末，我国计划建成煤制油产能 1200 万吨，煤制气产能 150 亿立方米，煤制烯烃产能 1500 万吨，煤制乙二醇产能 800 万吨，完成百万吨级煤制芳烃、煤制乙醇、百万吨级煤焦油深加工、千万吨级低阶煤分质分级利用示范，建成 3000 万吨长焰煤热解分质分级清洁利用产能规模，转化煤量达到 1.6 亿吨标煤左右。从相关数据来看，煤制油和煤制气发展进度与“十四五”规划还有一定差距，但总体来看中国的煤化工产业在全球范围内处于较为领先地位。

煤气化在现代煤化工项目中居于基础地位。大部部分现代煤化工项目均需要先将煤炭气化转化为合成气，再将合成气进一步用于生产终端产品。在生产合成气过程中一般需配套建设的工序/工程单元包括原料煤破碎/筛分（或制成水煤浆）工序、空分装置，净化装置、硫回收、氨酚回收等装置。

原料煤进入煤气化单元生产粗煤气、粗煤气经变换冷却后送入低温甲醇洗（净化）单元，用甲醇将气体中大部分有害组分脱出，脱出的含硫酸性气体送硫回收装置制备硫磺，低位甲醇洗出口净化合成气进一步用于生产终端产品。在煤化工项目中，大体上可以将涉及到的单元划分为两大类，一类是与煤气化相配套的上游基础设施，一类是根据从气化到终端产品的合成单元。

煤气化是煤化工产业的最重要的核心技术之一。煤气化是煤在一定温度和压力条件下与气化剂反应，转化为气态产物的工艺过程。煤气化技术是现代煤化工的龙头技术，无论是以生产油品为主的煤液化，还是以生产化工产品为主的其他煤化工，选择合适的煤气化技术都是决定项目全流程生产装置连续稳定运行和煤化工生产企业经济效益的关键。

煤气化反应需要在高温和高压条件下进行，气体产物易燃、易爆，同时还存在有磨蚀性物料和腐蚀性介质，因而不仅对大型煤气化炉的材质提出了很高的要求，而且需要在反应器结构形式上有特殊考虑，因此对气化炉的设计和制造就提出了更高的要求。加压气流床煤气化技术，是指磨到一定细度的干煤粉(或制成水煤浆)被气化剂气流携带进入气化炉，并在高温、高压条件下瞬间转化为粗煤气的工艺过程。

加压气流床煤气化炉内的气化温度一般高达 1300～1700℃，气化压力高达4.0～8.7MPa。因此，对气化炉的结构设计、炉体用材及设备制造均有非常高而特殊的要求。其中最关键的是让炉体外壳在较低温度下承受高压，同时靠炉内特殊构件在较低压差下承受高温。国产化气化炉呈现多点开花局面。随着大型气流床加压煤气化新技术的创新研发，先后成功开发了一批具有自主知识产权的大型加压煤气化炉。

目前，国内已形成具有自主知识产权的大型加压煤气化新技术主要有: 多喷嘴对置式水煤浆气流床加压气化技术、航天干煤粉气流床加压气化技术（航天炉）、水煤浆水冷壁废锅流程气流床加压气化技术（晋华炉） 、“神宁炉”干煤粉气流床加压气化技术、“东方炉”干煤粉气流床加压气化技术等。目前，应用最多的是前两种煤气化技术。

多喷嘴对置式水煤浆气流床加压气化技术，由华东理工大学与山能能源集团（原兖矿集团）、中国化学天辰工程公司等单位联合开发。气化炉喷嘴位于炉体上部，四嘴两两对喷，气流携带水煤浆下行，炉内衬有特制耐火砖，粗煤气在下部用水激冷后进入后面的文丘里洗涤器和洗气塔冷却和除尘。该技术的单台气化炉日投煤量最大已达 4000 吨。航天干煤粉气流床加压气化技术，由航天长征化学工程股份有限公司开发成功。

气化炉喷嘴位于炉体顶部，气流携带干煤粉下行，炉内设置有盘管结构的水冷壁，粗煤气在下部用水激冷后进入后面的文丘里洗涤器和洗气塔冷却和除尘。该技术的单台气化炉日投煤量最大达 3000 吨。

华东理工与山东能源集团有限公司（原兖矿集团）合作开发的多喷嘴对置式煤气化技术已推广应用国内外 72 个项目 209 台气化炉，已运行 52 个项目 136 台气化炉。其中，单炉日处理煤 4000 吨级超大型水煤浆气化技术是目前国际最大单炉规模的气化技术。

首台套日处理煤 2000 吨级废锅-激冷型水煤浆气化装置已实现长周期稳定运行，提升了煤气化装置的能源利用效率，该技术于 2024 年 7 月20日通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。此外，在粉煤气化技术方面，华东理工开发了，单炉日处理煤 3000 吨级多喷嘴对置式粉煤气化装置于今年 7 月顺利投产，实现了高灰熔点、高灰分等劣质煤的清洁高效低碳气化。

在 2021 年 9 月至 2024 年 10 月的 3 年时间内，华东理工四喷嘴气化炉运行量从 104 台增加到 136 台，增加了 32 台。航天粉煤加压气化技术具有操作安全性强、生产稳定性好、煤种适应性广、运行指标优、综合利用佳的特点。航天炉使用量从 2020 年 12 月到 2023 年 12 月 3 年时间内从 70 台增加到 96 台，增加了26 台。从近 3 年的炉子运行量和新增销量情况来看，多喷嘴炉的市场份额仍比航天炉具有一定的优势。

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