受新冠肺炎疫情的影響，全球口罩需求量急劇增長晒淮。為應(yīng)對當前的形勢需要，近日洛退，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)爭杰标。
煤炭企業(yè)成為生產(chǎn)防疫物資的“生力軍”兵怯，也讓業(yè)內(nèi)意識到彩匕，在碳減排壓力之下，從資源能源化向原材料化利用轉(zhuǎn)變媒区，將成為煤炭行業(yè)的大趨勢驼仪。
“煤炭由能源走向能源和原料并重是國家倡導的發(fā)展方向。未來驻仅，煤炭原材料化的比例會逐漸增加谅畅。”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》表示噪服。
由于能源資源的稟賦特征，近年來胜茧，我國煤化工產(chǎn)業(yè)規(guī)恼秤牛快速增長。我國自主研發(fā)的煤炭間接液化技術(shù)呻顽、煤制烯烴技術(shù)以及率先開發(fā)的煤制芳烴技術(shù)去谈，都處于國際領(lǐng)先地位。
未來喇纬，煤炭利用走向何方?
煤化工的多重選擇
實際上费罚，以煤炭為原料制備口罩基本原料的工藝已經(jīng)成熟。山東科技大學化學與生物工程學院教授梁鵬介紹說凯书，煤制烯烴是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)中的一項重要技術(shù)滋池，通過烯烴分離可以獲得高純度的丙烯。丙烯可用于生產(chǎn)口罩所用的主要基本材料——PP熔噴布咬恨、PP紡粘布等茸暖，其中PP熔噴布是口罩中起關(guān)鍵作用的過濾層。
梁鵬指出邀漩，煤炭企業(yè)可以利用基本原料優(yōu)勢(丙烯)畦瞒，進入熔噴布生產(chǎn)領(lǐng)域，進而生產(chǎn)口罩绿踱，延長產(chǎn)業(yè)鏈冠秉。“此外，煤化工的煤制乙烯技術(shù)菲藏，還可生產(chǎn)大量聚乙烯视事，用于生產(chǎn)醫(yī)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今妄，對于口罩的原料制備郑口，全球有兩條生產(chǎn)路線，一條是石油化工路線盾鳞，另一條就是中國獨有的煤化工路線犬性。
“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)展趨勢瞻离，同時會對煤炭行業(yè)提出更高的技術(shù)要求。”梁鵬舉例說乒裆，煤瀝青可以生產(chǎn)碳纖維用于航天套利、軍事及民用領(lǐng)域，從煤炭中分離出的高附加值化學品還可用于生產(chǎn)醫(yī)藥鹤耍、染料等產(chǎn)品肉迫。
“站在整個工業(yè)過程的角度，煤炭利用已經(jīng)到達天花板稿黄。因此喊衫，煤以后的出路就是材料化，以及煤制氫等睡谒。”周紅軍說湘搀。
“煤的主要成分是碳、氫榆墅、氧和少量的氮渐仓、硫或其它元素。從化學的角度講榨未，這些元素可以組合出多種的物質(zhì)悄慨。”劉中民解釋說，近年來興起的現(xiàn)代煤化工以煤熱解收谭、氣化為基礎(chǔ)车管，以一碳化學為主線，以新型催化劑和工藝過程為核心楚瘾，以工藝流程裝備為保障苇均，產(chǎn)品主要有合成油、天然氣碧农、烯烴溯鱼、乙二醇、乙醇等屹堰。人們生活中常用的塑料肛冶、合成橡膠、合成纖維等也都離不開這些原料扯键。
以清潔高效為目標
清潔化利用是煤炭行業(yè)的主基調(diào)睦袖。那么，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”荣刑。不過馅笙，煤炭的深加工過程往往會帶來設(shè)備投資大、耗水量大等問題厉亏，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)董习，具有重要意義烈和。
劉中民認為，相比于燃燒皿淋，煤炭作為原料利用的方式更多招刹、更復雜，對技術(shù)窝趣、工藝疯暑、裝備的要求也更高。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茫绅。目前盅格，污染物高效脫除技術(shù)、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)用咳综，污染物的排放可以降到非常低的水平浑云。
“從二氧化碳減排的角度，煤作為原料時湃纸，煤中的碳元素轉(zhuǎn)移到新的產(chǎn)品中，可在一定程度上減少二氧化碳的排放樊颁。”劉中民強調(diào)說犀掸。
周紅軍則指出，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品兩大技術(shù)方向澳银。以清潔高效為目標棒冠，要進一步提高煤炭轉(zhuǎn)化效率、降低水耗及污染物排放等慨即。
例如型肥，重點解決以煤、合成氣蝠咆、甲醇等為原料的碳氫氧原子化學鍵的定向調(diào)控踊东、目標產(chǎn)物的化學合成新途徑、催化劑的精準合成刚操，以及目標產(chǎn)物的合成工藝及反應(yīng)器等重大問題闸翅，最終成功開發(fā)系列煤轉(zhuǎn)化制清潔燃料和化學品新技術(shù);重點解決煤直接液化和間接液化的原料、過程匹配和產(chǎn)品靈活調(diào)控菊霜，以及煤直接—間接液化工藝及耦合強化問題等坚冀。
兩年前，中國科學院啟動了“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”A類戰(zhàn)略性先導科技專項鉴逞，由中國科學院大連化學物理研究所牽頭聯(lián)合院內(nèi)多所實施记某。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)，以能源技術(shù)革命促進能源革命构捡。在煤化工方面液南，布局了合成氣下游及耦合轉(zhuǎn)化利用壳猜、甲醇下游及耦合轉(zhuǎn)化利用兩個項目，計劃到2023年贺拣，完成20萬噸/年煤基合成氣直接制低碳烯烴的工業(yè)示范党滓、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。
“除此之外贤丐，鋼鐵企業(yè)在煉鐵工藝過程中會排放大量的尾氣狠楞，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，可以把鋼鐵尾氣作為化工的原料辙求，生產(chǎn)基礎(chǔ)化工產(chǎn)品等盲并。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弟诲。”劉中民指出吻悍。
煤化工的未來
近年來，受限于價格昂貴的天然氣徘伯，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)十分重視氣基直接還原鐵技術(shù)的研發(fā)囚上，紛紛探討采用焦爐氣煤氣化的氣體進行氣基直接還原鐵生產(chǎn)，以降低合成氣即氫氣的生產(chǎn)成本就考。不過痰拢，周紅軍說，“目前贯卦，國內(nèi)尚無真正意義的工業(yè)化氣基直接還原鐵资柔。”
為此，中國石油大學(北京)研發(fā)了焦爐氣二氧化碳干重整轉(zhuǎn)化技術(shù)撵割，與中石化及中晉太行公司合作贿堰，正在山西左權(quán)建設(shè)第一個采用焦爐氣為原料的30萬噸/年氣基直接還原鐵示范廠，計劃今年建成開車啡彬。其中的焦爐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)羹与，解決了還原氣來源的瓶頸問題。
此外外遇，煤化工領(lǐng)域還提出煤炭分質(zhì)分級利用注簿，就是根據(jù)煤質(zhì)的基本特點，對煤炭進行逐級加工跳仿，獲取有價值的組分诡渴，總體得到最為理想的結(jié)果。這也是目前國內(nèi)外學者關(guān)注的重點菲语。
“煤炭作為原料妄辩，一定不能只生產(chǎn)一種產(chǎn)品，需要進行多種產(chǎn)品的聯(lián)合生產(chǎn)山上，即多聯(lián)產(chǎn)伟蕾。這方面目前已經(jīng)有了很大的進展私舱。”梁鵬說。例如配昼，高揮發(fā)分煤炭采用先熱解后氣化的技術(shù)路線菊舅，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如癌，煤焦油可以提取高價值的化學品;第二步的氣化階段則將半焦進行氣化舆滞，做化學品和材料的合成。
梁鵬介紹說顿墨，針對高揮發(fā)分煤服讯，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，并且完成了中試實驗稼孤。另外授灵，還在進行超純煤方面的研究，即將煤中的灰含量降低到1%以下扇述，目前已取得進展藏亲。此外，正在開展的煤化工行業(yè)揮發(fā)性污染物治理方面的工作也已完成工業(yè)示范匪煌。
面向未來荔泳，劉中民建議，在煤化工層面虐杯，還需進一步降低水耗和能耗，實現(xiàn)產(chǎn)品的靈活調(diào)變;在煤熱解及多聯(lián)產(chǎn)昧港、煤制天然氣擎椰、煤制芳烴和含氧化合物等方面，需要進一步突破關(guān)鍵技術(shù)创肥，實現(xiàn)成套工藝技術(shù)和工業(yè)示范达舒。同時，通過技術(shù)創(chuàng)新叹侄，加強新產(chǎn)品開發(fā)巩搏，通過延伸產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展高附加值趾代、精細化贯底、差異化產(chǎn)品。
