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構建“中國特色”煤炭利用之未來
2020-3-31 13:52:06    來源:中國科學報
       受新冠肺炎疫情的影響,全球口罩需求量急劇增長。為應對當前的形勢需要,近日,越來越多的煤炭企業開始生產口罩原料,加入了這場抗“疫”戰爭。
  煤炭企業成為生產防疫物資的“生力軍”,也讓業內意識到,在碳減排壓力之下,從資源能源化向原材料化利用轉變,成為煤炭行業的大勢所趨。
  “煤炭由能源向能源和原料并重是國家倡導的發展方向。未來,煤炭原材料化的比例會逐漸增加。”中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所所長劉中民對《中國科學報》指出。
  由于能源資源的稟賦特征,近年來,我國煤化工產業規模實現快速增長。我國自主研發的煤炭間接液化技術、煤制烯烴技術,以及我國率先開發的煤制芳烴技術,都處于國際領先的地位。
       未來,煤炭利用將走向何方?
  
       煤化工的多重選擇
  實際上,以煤炭為原料制備口罩基本原料的工藝已經成熟。山東科技大學化學與環境工程學院教授梁鵬介紹說,煤制烯烴是現代煤化工產業中的一項重要技術,通過烯烴分離可以獲得高純度的丙烯,丙烯用于生產口罩所用的主要基本材料——PP熔噴布、PP紡粘布等,其中,PP熔噴布是口罩中起關鍵作用的過濾層。
  梁鵬指出,煤炭企業可以利用基本原料優勢(丙烯),進入熔噴布生產領域,進而生產口罩,延長產業鏈。“此外,煤化工的煤制乙烯技術,還可生產大量聚乙烯,用于生產醫用防護服面料。”
  中國石油大學(北京)新能源研究院院長周紅軍則介紹說,口罩的原料制備,全球有兩類生產路線。一條是石油化工路線,另一條則是中國獨有的煤化工路線。
  “將煤炭轉化為原料或材料加以利用是未來煤化工的發展趨勢,同時會對煤炭行業提出更高的技術要求。”梁鵬認為,如煤瀝青可以生產碳纖維用于航天、軍事及民用領域,從煤中分離高附加值化學品可用于生產醫藥、染料等產品。
  “站在整個工業過程來講,煤炭利用已經到天花板,物質流和能源流都要考慮。煤以后的出路就是材料化,及煤制氫等。”周紅軍說。
  “煤的主要成分是碳、氫、氧和少量的氮、硫或其它元素,從化學的角度講,這些元素可以組合出非常多種類的物質。”劉中民解釋說,近些年興起的現代煤化工以煤熱解、氣化為基礎,以一碳化學為主線,以新型催化劑和工藝過程為核心,以工藝流程裝備為保障,產品主要有合成油、天然氣、烯烴、乙二醇、乙醇等,人們生活中常用的塑料、合成橡膠、合成纖維等都離不開這些原料。
  
       以清潔高效為目標
  清潔化利用是煤炭行業的主基調,那么,目前的煤化工技術能否實現清潔化?梁鵬認為“完全可以”。不過,煤炭的深加工過程往往會帶來設備投資大、耗水量大等問題,因此,因地制宜開發適合我國國情的現代煤化工技術,具有重要意義。
  劉中民認為,相比于燃燒,煤炭作為原料利用的方式更多、更復雜。對技術、工藝、裝備的要求也更高,環保是現代煤化工產業體系構建過程中的重要問題之一。目前,污染物高效脫除技術、廢水(近)零排放技術及“三廢”資源化利用技術都已經得到廣泛應用,污染物的排放可以降到非常低的水平。
  “從二氧化碳減排的角度,煤作為原料時,煤中的碳元素轉移到新的產品中,可在一定程度上減少二氧化碳的排放。”劉中民強調說。
  周紅軍則指出,煤炭清潔轉化的煤化工技術主要包括煤轉化制取清潔燃料和煤轉化制取大宗及特殊化學品兩大技術方向。以清潔高效為目標,進一步提高煤炭轉化效率、降低水耗及污染物排放等問題。
  如重點解決以煤/合成氣/甲醇等為原料的碳氫氧原子化學鍵的定向調控、目標產物的化學合成新途徑、催化劑的精準合成,以及目標產物的合成工藝及反應器等重大問題,最終成功開發系列煤轉化制清潔燃料和化學品新技術;重點解決煤直接液化和間接液化的原料、過程匹配和產品靈活調控,以及煤直接—間接液化工藝及耦合強化問題等。

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責任編輯:李如屏
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