受新冠肺炎疫情的影響亲堂，全球口罩需求量急劇增長。為應(yīng)對當(dāng)前的形勢需要，近日投放，越來越多的煤炭企業(yè)開始生產(chǎn)口罩原料，加入了這場抗“疫”戰(zhàn)爭暖鬓。
煤炭企業(yè)成為生產(chǎn)防疫物資的“生力軍”羔峭，也讓業(yè)內(nèi)意識到，在碳減排壓力之下非阿，從資源能源化向原材料化利用轉(zhuǎn)變种诫，成為煤炭行業(yè)的大勢所趨。
“煤炭由能源向能源和原料并重是國家倡導(dǎo)的發(fā)展方向湾关。未來烫饼，煤炭原材料化的比例會逐漸增加。”中國工程院院士试读、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長劉中民對《中國科學(xué)報》指出杠纵。
由于能源資源的稟賦特征荠耽，近年來，我國煤化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模實現(xiàn)快速增長比藻。我國自主研發(fā)的煤炭間接液化技術(shù)骇塘、煤制烯烴技術(shù)，以及我國率先開發(fā)的煤制芳烴技術(shù)韩容，都處于國際領(lǐng)先的地位款违。
未來，煤炭利用將走向何方?
煤化工的多重選擇
實際上群凶，以煤炭為原料制備口罩基本原料的工藝已經(jīng)成熟插爹。山東科技大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院教授梁鵬介紹說，煤制烯烴是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)中的一項重要技術(shù)请梢，通過烯烴分離可以獲得高純度的丙烯赠尾，丙烯用于生產(chǎn)口罩所用的主要基本材料——PP熔噴布、PP紡粘布等笋棵，其中次翩，PP熔噴布是口罩中起關(guān)鍵作用的過濾層。
梁鵬指出蛾岳，煤炭企業(yè)可以利用基本原料優(yōu)勢(丙烯)鹿吴，進入熔噴布生產(chǎn)領(lǐng)域，進而生產(chǎn)口罩簿睦，延長產(chǎn)業(yè)鏈干策。“此外，煤化工的煤制乙烯技術(shù)派暴，還可生產(chǎn)大量聚乙烯彩淮，用于生產(chǎn)醫(yī)用防護服面料。”
中國石油大學(xué)(北京)新能源研究院院長周紅軍則介紹說咏逛，口罩的原料制備懊潜，全球有兩類生產(chǎn)路線。一條是石油化工路線预隆，另一條則是中國獨有的煤化工路線乔蜀。
“將煤炭轉(zhuǎn)化為原料或材料加以利用是未來煤化工的發(fā)展趨勢，同時會對煤炭行業(yè)提出更高的技術(shù)要求呈驶。”梁鵬認為拷泽，如煤瀝青可以生產(chǎn)碳纖維用于航天、軍事及民用領(lǐng)域袖瞻，從煤中分離高附加值化學(xué)品可用于生產(chǎn)醫(yī)藥司致、染料等產(chǎn)品。
“站在整個工業(yè)過程來講，煤炭利用已經(jīng)到天花板脂矫，物質(zhì)流和能源流都要考慮枣耀。煤以后的出路就是材料化，及煤制氫等庭再。”周紅軍說捞奕。
“煤的主要成分是碳、氫拄轻、氧和少量的氮颅围、硫或其它元素，從化學(xué)的角度講恨搓，這些元素可以組合出非常多種類的物質(zhì)院促。”劉中民解釋說，近些年興起的現(xiàn)代煤化工以煤熱解雳犹、氣化為基礎(chǔ)满傍，以一碳化學(xué)為主線，以新型催化劑和工藝過程為核心娶讽，以工藝流程裝備為保障伞注，產(chǎn)品主要有合成油、天然氣涉等、烯烴搜掸、乙二醇、乙醇等粤未，人們生活中常用的塑料报叁、合成橡膠、合成纖維等都離不開這些原料缚袒。
以清潔高效為目標(biāo)
清潔化利用是煤炭行業(yè)的主基調(diào)，那么歧胃，目前的煤化工技術(shù)能否實現(xiàn)清潔化?梁鵬認為“完全可以”绢贵。不過，煤炭的深加工過程往往會帶來設(shè)備投資大坏瞄、耗水量大等問題桂对，因此，因地制宜開發(fā)適合我國國情的現(xiàn)代煤化工技術(shù)鸠匀，具有重要意義蕉斜。
劉中民認為，相比于燃燒缀棍，煤炭作為原料利用的方式更多宅此、更復(fù)雜。對技術(shù)、工藝父腕、裝備的要求也更高弱匪，環(huán)保是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建過程中的重要問題之一。目前璧亮，污染物高效脫除技術(shù)萧诫、廢水(近)零排放技術(shù)及“三廢”資源化利用技術(shù)都已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，污染物的排放可以降到非常低的水平枝嘶。
“從二氧化碳減排的角度帘饶，煤作為原料時，煤中的碳元素轉(zhuǎn)移到新的產(chǎn)品中膜暴，可在一定程度上減少二氧化碳的排放疯煮。”劉中民強調(diào)說。
周紅軍則指出本博，煤炭清潔轉(zhuǎn)化的煤化工技術(shù)主要包括煤轉(zhuǎn)化制取清潔燃料和煤轉(zhuǎn)化制取大宗及特殊化學(xué)品兩大技術(shù)方向就留。以清潔高效為目標(biāo)，進一步提高煤炭轉(zhuǎn)化效率何大、降低水耗及污染物排放等問題拭奖。
如重點解決以煤/合成氣/甲醇等為原料的碳氫氧原子化學(xué)鍵的定向調(diào)控、目標(biāo)產(chǎn)物的化學(xué)合成新途徑摇蝗、催化劑的精準(zhǔn)合成萧状，以及目標(biāo)產(chǎn)物的合成工藝及反應(yīng)器等重大問題，最終成功開發(fā)系列煤轉(zhuǎn)化制清潔燃料和化學(xué)品新技術(shù);重點解決煤直接液化和間接液化的原料裆蛆、過程匹配和產(chǎn)品靈活調(diào)控捣兄，以及煤直接—間接液化工藝及耦合強化問題等。
兩年前啼术，中國科學(xué)院啟動了“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項稍浆，由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所牽頭聯(lián)合院內(nèi)多所實施。
該項目旨在推動構(gòu)建我國多種能源資源融合發(fā)展的“中國特色”能源結(jié)構(gòu)猜嘱，以能源技術(shù)革命促進能源革命衅枫。在煤化工方面，布局了合成氣下游及耦合轉(zhuǎn)化利用朗伶、甲醇下游及耦合轉(zhuǎn)化利用兩個項目弦撩，計劃到2023年，完成20萬噸/年煤基合成氣直接制低碳烯烴的工業(yè)示范;百萬噸煤炭清潔高效分級轉(zhuǎn)化利用工業(yè)示范等一批重大項目论皆。
“除此之外益楼，鋼鐵企業(yè)在煉鐵工藝過程中會排放大量的尾氣，其中的一氧化碳和氫氣等有效成分與煤化工中的合成氣相似点晴，可以把鋼鐵尾氣作為化工的原料感凤，生產(chǎn)基礎(chǔ)化工產(chǎn)品等。這不僅是鋼鐵行業(yè)生態(tài)化發(fā)展的一個重要方向，也是煤化工的重要方向俊扭。”劉中民指出队橙。
煤化工的未來
近年來，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)還十分重視氣基直接還原鐵技術(shù)的研發(fā)贝泞，受限于較為昂貴的天然氣淮辕，紛紛探討采用焦?fàn)t氣煤氣化的氣體進行氣基直接還原鐵生產(chǎn)，以降低合成氣也就是氫氣的生產(chǎn)成本 牡罚。
“目前俯炮，國內(nèi)尚無真正意義的工業(yè)化氣基直接還原鐵。”周紅軍說缰伶。中國石油大學(xué)(北京)研發(fā)了焦?fàn)t氣二氧化碳干重整轉(zhuǎn)化技術(shù)敦浅，與中石化及中晉太行公司合作正在山西左權(quán)建設(shè)第一個采用焦?fàn)t氣為原料的30萬噸/年氣基直接還原鐵示范廠，計劃今年建成開車壮煎。其中的焦?fàn)t氣凈化和二氧化碳干重整轉(zhuǎn)化采用該校開發(fā)的新工藝技術(shù)赛琢，解決了還原氣來源的瓶頸問題。
煤化工領(lǐng)域提出煤炭分質(zhì)分級利用触迄，就是根據(jù)煤質(zhì)的基本特點悴碳，對煤炭進行逐級加工，獲取有價值的組分惦参，總體得到最為理想的結(jié)果灾囊。這也是目前國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點。
“煤炭作為原料腥刹，一定不能只生產(chǎn)一種產(chǎn)品马胧，需要進行多種產(chǎn)品的聯(lián)合生產(chǎn)，即多聯(lián)產(chǎn)衔峰，而目前已經(jīng)有了很大的進展佩脊。”梁鵬說。例如垫卤，將高揮發(fā)分煤炭采用先熱解后氣化的技術(shù)路線邻吞，在第一步的熱解階段獲得煤氣和煤焦油，其中煤氣可以做化工合成葫男，煤焦油可以提取高價值的化學(xué)品;第二步的氣化階段將半焦進行氣化，做化學(xué)品和材料的合成崔列。
梁鵬介紹說梢褐，針對高揮發(fā)分煤，他們目前正在進行熱解/燃燒分級轉(zhuǎn)化方面的研究開發(fā)工作赵讯，并且完成了中試實驗盈咳。另外還正在進行超純煤方面的研究，即將煤中的灰含量降低到1%以下，取得了進展淳某。此外溅鞠，正在開展的煤化工行業(yè)揮發(fā)性有污染物治理方面的工作也已完成工業(yè)示范。
面向未來馍上，劉中民建議仙茴，在煤化工層面，還需進一步降低水耗和能耗哑暮，實現(xiàn)產(chǎn)品的靈活調(diào)變;在煤熱解及多聯(lián)產(chǎn)签梭、煤制天然氣、煤制芳烴和含氧化合物等方面奕碑，需要進一步突破關(guān)鍵技術(shù)稻悴，實現(xiàn)成套工藝技術(shù)和工業(yè)示范。同時脆号，通過技術(shù)創(chuàng)新赫裂，加強新產(chǎn)品開發(fā)，通過延伸產(chǎn)業(yè)鏈寝话，發(fā)展高附加值今燃、精細化、差異化產(chǎn)品连锯。
