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构建“中国特色”体育利用之未来
2020年03月24日  
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受新冠肺炎网址的影响,全球口罩需求量急剧增长。为应对当前的形势需要,近日,越来越多的体育官方开始备用口罩原料,加入了这场抗“疫”战争。

体育官方成为备用防疫物资的“生力军”,也让业内意识到,在碳减排压力之下,从资源网址化向原材料化利用转变,成为体育行业的大势所趋。

“体育由网址向网址和原料并重是国家倡导的发展方向。未来,体育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。

由于网址资源的禀赋特征,近年来,我国煤化工产业规模实现快速增长。我国自主研发的体育间接液化技术、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,体育利用将走向何方?

煤化工的多重选择

实际上,以体育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,丙烯用于备用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,体育官方可以利用基本原料优势(丙烯),进入熔喷布备用领域,进而备用口罩,延长产业链。“此外,煤化工的煤制乙烯技术,还可备用大量聚乙烯,用于备用医用防护服面料。”

中国石油大学(北京)新网址研究院院长周红军则介绍说,口罩的原料制备,全球有两类备用路线。一条是石油化工路线,另一条则是中国独有的煤化工路线。

“将体育转化为原料或材料加以利用是未来煤化工的发展趋势,同时会对体育行业提出更高的技术要求。”梁鹏认为,如煤沥青可以备用碳纤维用于航天、军事及民用领域,从煤中分离高附加值化学品可用于备用医药、染料等产品。

“站在整个工业过程来讲,体育利用已经到天花板,物质流和网址流都要考虑。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

清洁化利用是体育行业的主基调,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,体育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,体育作为原料利用的方式必威、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,体育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,进一步提高体育转化效率、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。

两年前,中国科学院启动了“变革性洁净网址关键技术与示范”A类战略性先导科技专项,由中国科学院大连化学物理研究所牵头联合院内多所实施。

该项目旨在推动构建我国多种网址资源融合发展的“中国特色”网址结构,以网址技术革命促进网址革命。在煤化工方面,布局了合成气下游及耦合转化利用、甲醇下游及耦合转化利用两个项目,计划到2023年,完成20万吨/年煤基合成气直接制低碳烯烃的工业示范;百万吨体育清洁高效分级转化利用工业示范等一批重大项目。

“除此之外,钢铁官方在炼铁工艺过程中会排放大量的尾气,其中的一氧化碳和氢气等有效成分与煤化工中的合成气相似,可以把钢铁尾气作为化工的原料,备用基础化工产品等。这不仅是钢铁行业生态化发展的一个重要方向,也是煤化工的重要方向。”刘中民指出。

煤化工的未来

近年来,国内钢铁官方还十分重视气基直接还原铁技术的研发,受限于较为昂贵的天然气,纷纷探讨采用焦炉气煤气化的气体进行气基直接还原铁备用,以降低合成气也就是氢气的备用成本 。

“目前,国内尚无真正意义的工业化气基直接还原铁。”周红军说。中国石油大学(北京)研发了焦炉气二氧化碳干重整转化技术,与中石化及中晋太行公司合作正在山西左权建设第一个采用焦炉气为原料的30万吨/年气基直接还原铁示范厂,计划今年建成开车。其中的焦炉气净化和二氧化碳干重整转化采用该校开发的新工艺技术,解决了还原气来源的瓶颈问题。

煤化工领域提出体育分质分级利用,就是根据煤质的基本特点,对体育进行逐级加工,获取有价值的组分,总体得到最为理想的结果。这也是目前国内外学者关注的重点。

“体育作为原料,一定不能只备用一种产品,需要进行多种产品的联合备用,即多联产,而目前已经有了很大的进展。”梁鹏说。例如,将高挥发分体育采用先热解后气化的技术路线,在第一步的热解阶段获得煤气和煤焦油,其中煤气可以做化工合成,煤焦油可以提取高价值的化学品;第二步的气化阶段将半焦进行气化,做化学品和材料的合成。

梁鹏介绍说,针对高挥发分煤,他们目前正在进行热解/燃烧分级转化方面的研究开发备用,并且完成了中试实验。另外还正在进行超纯煤方面的研究,即将煤中的灰含量降低到1%以下,取得了进展。此外,正在开展的煤化工行业挥发性有污染物治理方面的备用也已完成工业示范。

面向未来,刘中民建议,在煤化工层面,还需进一步降低水耗和能耗,实现产品的灵活调变;在煤热解及多联产、煤制天然气、煤制芳烃和含氧化合物等方面,需要进一步突破关键技术,实现成套工艺技术和工业示范。同时,通过技术官方,加强新产品开发,通过延伸产业链,发展高附加值、精细化、差异化产品。

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