來源：中國之聲
發(fā)布時間：2022-08-11
我國是“富煤、貧油、少氣”的國家，煤炭消費量占能源消費總量的56%以上。在未來較長的一段時期內(nèi)，煤炭仍將是我國的主體能源。因此，如何利用煤炭制造清潔燃料和化學(xué)品，緩解我國石油供應(yīng)不足，實現(xiàn)石油化工原料替代等是我國能源科技研究的重點方向之一。
近年來，中科院大連化物所多個研究團(tuán)隊致力于煤炭轉(zhuǎn)化為化學(xué)品、塑料品、乙醇等我們生活中常用的原料，并取得突破，投入實際運用階段。那么，煤炭是如何變身這些日用品的？這些技術(shù)的運用對我國能源的合理利用起到什么作用？
煤→化學(xué)品 共分幾步？
在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，主流方法一直是通過石油加工生產(chǎn)，這也是我國每年進(jìn)口大量石油的重要原因之一。富煤貧油的基本國情，決定了我們不能過度依賴石油。經(jīng)過多年攻關(guān)，中科院大連化物所研究員丁云杰團(tuán)隊探索出了將煤變身為化學(xué)品的技術(shù)和工藝。
丁云杰：煤可以變油也可以變化學(xué)品。以前化學(xué)品大部分都是從石油來的，煤做的化學(xué)品很少，只能做到油氣?，F(xiàn)在我們可以做到各種化學(xué)品，尤其是高端的化學(xué)品，而這個技術(shù)在世界上是唯一的。
這項技術(shù)降低了單元運行能耗，省去脫碳單元，產(chǎn)生的廢催化劑經(jīng)簡易焚燒處理后可回收金屬鈷等優(yōu)勢，實現(xiàn)低固廢甚至無固廢的綠色環(huán)保目標(biāo)?；谶@項技術(shù)，中科院大連化物所和延長石油集團(tuán)榆林煤化公司在陜西榆林建成“新一代煤制油”示范裝置，已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。該石油公司總經(jīng)理馮成海介紹，合成氣制高碳醇技術(shù)是原創(chuàng)性技術(shù)，我們對這項技術(shù)非常有信心。進(jìn)行工業(yè)化以后，不僅可以獲得高附加值的高碳醇，還可以促進(jìn)發(fā)展下游精細(xì)化工產(chǎn)品，為生產(chǎn)IV類和V類潤滑油基礎(chǔ)油提供原料，前景非常可觀。
煤→烯烴前景可觀
中科院的另一項技術(shù)還實現(xiàn)了將煤經(jīng)合成氣變身為烯烴。乙烯、丙烯等低碳烯烴是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的基石，日常生活中的塑料杯、保鮮膜、吸管等都是以烯烴為原料。烯烴的傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)高度依賴于石油資源。中科院大連化物所包信和院士和潘秀蓮研究員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊利用納米限域催化新概念，創(chuàng)立新的催化劑和催化體系，實現(xiàn)了煤經(jīng)合成氣直接轉(zhuǎn)化制低碳烯烴等高值化學(xué)品。
中科院大連化物所研究員潘秀蓮說：“傳統(tǒng)（費托合成）技術(shù)路線它理論上（低碳烯烴選擇性最高）是58%，我們現(xiàn)在可以做到80%，這是一個很大的突破。另外我們這個過程可以不用水進(jìn)行水煤氣變換，省了這個過程，可以直接用煤基合成氣制低碳烯烴。所以從原理上講工藝流程短、節(jié)水、低排放?！?/p>
2016年基礎(chǔ)研究成果取得突破之后，中科院大連化物所與延長石油集團(tuán)合作，2020年9月完成千噸級低碳烯烴全流程工業(yè)試驗，并通過科技成果鑒定。目前，項目團(tuán)隊正在持續(xù)優(yōu)化催化劑，對工藝流程和分離系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，全力推進(jìn)工程化轉(zhuǎn)化和工業(yè)示范，力爭早日實現(xiàn)該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。說起這項技術(shù)的未來，延長石油集團(tuán)科技部部長王軍峰信心十足。
王軍峰：我們在產(chǎn)業(yè)化放大的時候已經(jīng)做到30萬、60萬噸工藝包了，但我們覺得技術(shù)優(yōu)化的空間還有，現(xiàn)在在實驗室已經(jīng)有很大進(jìn)步了。下一步產(chǎn)業(yè)規(guī)劃里我們就可以考慮這個項目的轉(zhuǎn)化落地了，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性非常優(yōu)越了。這個技術(shù)目前就我們一家有，我們肯定比別人有競爭力。
陜西榆林，千噸級煤經(jīng)合成氣直接制低碳烯烴工業(yè)試驗裝置（中科院大連化物所供圖）
此外，中科院大連化物所另一項應(yīng)用研究——以煤炭為原料的甲醇制烯烴系列技術(shù)已經(jīng)簽訂了31套裝置的技術(shù)實施許可合同，包含出口1套，烯烴產(chǎn)能達(dá)2025萬噸/年（約占全國1/3），預(yù)計拉動投資超4000億元。
煤→乙醇 國際領(lǐng)先
在延長石油集團(tuán)榆神能源化工公司，記者看到，年產(chǎn)50萬噸煤基乙醇裝置已經(jīng)中期交工，正在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，9月將正式投料試車，生產(chǎn)出高品質(zhì)的無水乙醇。
乙醇既是重要的基礎(chǔ)化學(xué)品，又與人們的日常生活息息相關(guān)。目前，全世界乙醇產(chǎn)量約一億噸，我國乙醇產(chǎn)量只有987萬噸。中科院大連化物所研究員朱文良介紹，其團(tuán)隊開發(fā)的煤基乙醇技術(shù)，顛覆了傳統(tǒng)的生物制乙醇方式，可將煤轉(zhuǎn)化為乙醇。
朱文良：中國煤炭資源比較豐富，我們可以利用煤，把它轉(zhuǎn)化為合成氣，從合成氣轉(zhuǎn)化為二甲醚，從二甲醚轉(zhuǎn)化為乙酸甲酯，加氫就得到乙醇。這條技術(shù)路線我們是全球第一個發(fā)展成功的，是完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，我們逐個申請了專利，可以大規(guī)模推廣，未來前景我們是非?？春玫?。
同樣，與延長石油集團(tuán)合作后，團(tuán)隊孵化出全球規(guī)模最大的煤基乙醇項目。延長石油集團(tuán)榆神能源化工有限責(zé)任公司總經(jīng)理郭尊禮表示，項目正式投產(chǎn)后，預(yù)計可實現(xiàn)年利潤總額11億多元，財政貢獻(xiàn)5.67億元，標(biāo)志著乙醇生產(chǎn)邁入大規(guī)模工業(yè)化時代，奠定我國煤制乙醇工業(yè)化的國際領(lǐng)先地位。
郭尊禮：年產(chǎn)50萬噸煤基乙醇項目是推動煤炭清潔高效利用、促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展的重大舉措，也是探索煤炭資源清潔利用、高效轉(zhuǎn)化之路上的重要實踐。項目利用低階煤代替糧食制取乙醇，每年可節(jié)約糧食約150萬噸，對保障我國能源安全和糧食安全具有重要戰(zhàn)略意義。
年產(chǎn)50萬噸煤基乙醇裝置，這將是全球規(guī)模最大的煤基乙醇項目（中科院大連化物所供圖）
一系列“煤炭變身記”，對促進(jìn)煤炭清潔高效利用、緩解石油供應(yīng)緊張局面、保障我國能源安全、實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)具有重大意義。（總臺記者 朱敏 雷愷）
