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构建“中国特色”煤炭利用之未来
2020-3-31 13:52:06    来源:中国科学报
       受新冠肺炎疫情的影响,全球口罩需求量急剧增长。为应对当前的形势需要,近日,越来越多的煤炭企业开始生产口罩原料,加入了这场抗“疫”战争。
  煤炭企业成为生产防疫物资的“生力军”,也让业内意识到,在碳减排压力之下,从资源能源化向原材料化利用转变,成为煤炭行业的大势所趋。
  “煤炭由能源向能源和原料并重是国家倡导的发展方向。未来,煤炭原材料化的比例会逐渐增加。”中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民对《中国科学报》指出。
  由于能源资源的禀赋特征,近年来,我国煤化工产业规模实现快速增长。我国自主研发的煤炭间接液化技术、煤制烯烃技术,以及我国率先开发的煤制芳烃技术,都处于国际领先的地位。
       未来,煤炭利用将走向何方?
  
       煤化工的多重选择
  实际上,以煤炭为原料制备口罩基本原料的工艺已经成熟。山东科技大学化学与环境工程学院教授梁鹏介绍说,煤制烯烃是现代煤化工产业中的一项重要技术,通过烯烃分离可以获得高纯度的丙烯,丙烯用于生产口罩所用的主要基本材料——PP熔喷布、PP纺粘布等,其中,PP熔喷布是口罩中起关键作用的过滤层。
  梁鹏指出,煤炭企业可以利用基本原料优势(丙烯),进入熔喷布生产领域,进而生产口罩,延长产业链。“此外,煤化工的煤制乙烯技术,还可生产大量聚乙烯,用于生产医用防护服面料。”
  中国石油大学(北京)新能源研究院院长周红军则介绍说,口罩的原料制备,全球有两类生产路线。一条是石油化工路线,另一条则是中国独有的煤化工路线。
  “将煤炭转化为原料或材料加以利用是未来煤化工的发展趋势,同时会对煤炭行业提出更高的技术要求。”梁鹏认为,如煤沥青可以生产碳纤维用于航天、军事及民用领域,从煤中分离高附加值化学品可用于生产医药、染料等产品。
  “站在整个工业过程来讲,煤炭利用已经到天花板,物质流和能源流都要考虑。煤以后的出路就是材料化,及煤制氢等。”周红军说。
  “煤的主要成分是碳、氢、氧和少量的氮、硫或其它元素,从化学的角度讲,这些元素可以组合出非常多种类的物质。”刘中民解释说,近些年兴起的现代煤化工以煤热解、气化为基础,以一碳化学为主线,以新型催化剂和工艺过程为核心,以工艺流程装备为保障,产品主要有合成油、天然气、烯烃、乙二醇、乙醇等,人们生活中常用的塑料、合成橡胶、合成纤维等都离不开这些原料。
  
       以清洁高效为目标
  清洁化利用是煤炭行业的主基调,那么,目前的煤化工技术能否实现清洁化?梁鹏认为“完全可以”。不过,煤炭的深加工过程往往会带来设备投资大、耗水量大等问题,因此,因地制宜开发适合我国国情的现代煤化工技术,具有重要意义。
  刘中民认为,相比于燃烧,煤炭作为原料利用的方式更多、更复杂。对技术、工艺、装备的要求也更高,环保是现代煤化工产业体系构建过程中的重要问题之一。目前,污染物高效脱除技术、废水(近)零排放技术及“三废”资源化利用技术都已经得到广泛应用,污染物的排放可以降到非常低的水平。
  “从二氧化碳减排的角度,煤作为原料时,煤中的碳元素转移到新的产品中,可在一定程度上减少二氧化碳的排放。”刘中民强调说。
  周红军则指出,煤炭清洁转化的煤化工技术主要包括煤转化制取清洁燃料和煤转化制取大宗及特殊化学品两大技术方向。以清洁高效为目标,进一步提高煤炭转化效率、降低水耗及污染物排放等问题。
  如重点解决以煤/合成气/甲醇等为原料的碳氢氧原子化学键的定向调控、目标产物的化学合成新途径、催化剂的精准合成,以及目标产物的合成工艺及反应器等重大问题,最终成功开发系列煤转化制清洁燃料和化学品新技术;重点解决煤直接液化和间接液化的原料、过程匹配和产品灵活调控,以及煤直接—间接液化工艺及耦合强化问题等。

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责任编辑:李如屏