摒棄傳統(tǒng)的煤化工和所謂的“現(xiàn)代煤化工”，大力發(fā)展精細(xì)煤化工，利用少量的煤炭創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)該是我國(guó)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀和真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重大舉措。

　　2010年12月24日，科技部組織專家在上海對(duì)煤液化及煤化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行建設(shè)驗(yàn)收。據(jù)了解，煤液化及煤化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將為我國(guó)煤炭清潔利用和能源多元化發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施提供有效的技術(shù)支撐。

　　從目前來看，雖然我國(guó)煤液化技術(shù)已得到相應(yīng)發(fā)展，但與此同時(shí)，煤液化殘?jiān)�的高效利用問題卻日益突顯，并成為煤液化需要解決的關(guān)鍵問題。煤液化殘?jiān)�是一種高炭、高灰和高硫的物質(zhì), 主要由未轉(zhuǎn)化的煤、無機(jī)礦物質(zhì)以及煤液化催化劑組成。在煤液化過程中都會(huì)產(chǎn)生占液化原煤量30%左右的液化殘?jiān)�，煤液化殘�(jiān)�有無經(jīng)濟(jì)價(jià)值？其在中國(guó)應(yīng)用情況如何？我們可以通過哪些方式高效利用煤液化殘?jiān)�？帶著這些問題，記者采訪了中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授魏賢勇。

　　煤液化殘?jiān)�盈利性高過“煤變油”

　　中國(guó)能源報(bào)：在此前舉辦的“2010年中國(guó)清潔煤大會(huì)”上，您曾公開表示“煤間接液化的盈利性在于生產(chǎn)有附加值的化工品，而非‘煤變油’本身”，您能詳細(xì)介紹下相關(guān)情況嗎？

　　魏賢勇：第二次世界大戰(zhàn)后數(shù)十年，南非一直實(shí)行種族主義制度，由此他們受到國(guó)際社會(huì)的制裁，包括石油禁運(yùn)。為擺脫這種困境，南非只好利用本國(guó)比較豐富的煤炭資源解決能源問題。在國(guó)家的大力支持下，經(jīng)過數(shù)十年的努力，南非的煤間接液化技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。

　　煤液化如果僅獲得液體燃料，即所謂的“煤變油”，則得不償失。煤中有機(jī)質(zhì)主要由富含縮合芳環(huán)（編者注：縮合芳環(huán)類似于石墨的結(jié)構(gòu)，碳原子都處在同一個(gè)平面上，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）的大分子構(gòu)成。從理論上講，破壞縮合芳環(huán)需要提供較高的能量。煤間接液化首先是在高溫和氣化劑的作用下把結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的大分子轉(zhuǎn)化成最小的分子，然后把小分子合成為較大的分子，這樣就走了一條彎路，付出了很大的代價(jià)，只有得到高附加值的化學(xué)品才能彌補(bǔ)其所付出的代價(jià)。南非以所得合成氣為原料，利用一碳化學(xué)的方法合成了一系列高附加值的有機(jī)化學(xué)品，以此彌補(bǔ)“煤變油”的虧損。

　　煤液化殘?jiān)�利用尚未�?shí)際應(yīng)用

　　中國(guó)能源報(bào)：煤液化殘?jiān)�利用目前在中�?guó)的情況如何？

　　魏賢勇：迄今為止，我國(guó)有關(guān)煤液化殘?jiān)�利用的研究涉及氣化、制備筑路瀝青的添加劑和直接蒸餾或通過催化加氫獲取輕質(zhì)油品等，但均未進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。

　　煤炭占我國(guó)能源消耗量的70%，而煤炭占全球能源消耗量不足30%。我國(guó)每年采煤死亡礦工數(shù)千人；煤矸石堆積和因采煤造成的土地塌陷占用了大量的可耕地；采煤過程對(duì)地表和地下水都造成嚴(yán)重的破壞，加劇了我國(guó)水資源的短缺；因抽排放瓦斯還加劇了溫室效應(yīng)；燃煤造成的環(huán)境污染更是觸目驚心。因此，國(guó)家應(yīng)該大力開發(fā)非化石能源，應(yīng)該盡快改變以煤作為主要能源的不利局面。

　　我認(rèn)為煤炭資源的高效利用必須是潔凈、有限度和高附加值利用，核心是高附加值利用。長(zhǎng)期以來，我國(guó)片面強(qiáng)調(diào)所謂的“潔凈煤技術(shù)”，忽視了煤炭資源的高附加值利用。值得注意的是，我國(guó)近年來上馬的大多數(shù)煤化工產(chǎn)業(yè)處于嚴(yán)重虧損狀態(tài)。我國(guó)不能繼續(xù)以大量消耗資源和破壞環(huán)境換取有限的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。摒棄傳統(tǒng)的煤化工和所謂的“現(xiàn)代煤化工”，大力發(fā)展精細(xì)煤化工，利用少量的煤炭創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)該是我國(guó)落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀和真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重大舉措。

　　因此，充分運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，從分子水平上了解煤的組成結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑分子煤化學(xué)的理論體系；開發(fā)溫和條件下定向轉(zhuǎn)化煤及其衍生物為高附加值的有機(jī)化學(xué)品和高端高性能炭材料（特別是炭纖維），最終形成精細(xì)煤化工的產(chǎn)業(yè)鏈便成為了我們的奮斗目標(biāo)。精細(xì)煤化工應(yīng)該是我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。

　　精細(xì)煤化工產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)俏磥戆l(fā)展方向

　　中國(guó)能源報(bào)：煤液化殘?jiān)�利用有何積極意義？

　　魏賢勇：煤液化殘?jiān)�是煤直接液化過程中通過閃蒸得到的殘留物。據(jù)我們了解，目前神華煤直接液化示范工程產(chǎn)生的煤液化殘?jiān)�主要用于燃燒發(fā)電。煤液化殘?jiān)�中的硫含量超過2%，燃燒發(fā)電污染嚴(yán)重。

　　目前國(guó)內(nèi)外諸多研究者錯(cuò)誤地認(rèn)為煤液化殘?jiān)�是未反�?yīng)的煤與催化劑的混合物。實(shí)際上，在經(jīng)歷了450攝氏度以上的催化加氫裂解和加氫，煤中絕大部分有機(jī)質(zhì)不可能保留原來的組成。我們分別用二硫化碳和甲醇萃取了神府原煤及其液化殘?jiān)�，發(fā)現(xiàn)原煤的萃取率微不足道，而液化殘?jiān)�在兩種溶劑中的萃取率分別達(dá)到85%和41%，對(duì)勝利褐煤及其液化殘?jiān)�的萃取也得到類似的結(jié)果。這說明就有機(jī)質(zhì)而言，煤與其液化殘?jiān)�的組成結(jié)構(gòu)大相徑庭。煤本身很寶貴，通過加氫液化又付出很大代價(jià)，所得液化殘?jiān)鼞?yīng)該更寶貴，用于燃燒發(fā)電太可惜。

　　無論是從改善煤直接液化工藝經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)考慮，還是從資源利用和環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)煤液化殘?jiān)�的高效利用都十分必要。�?shí)現(xiàn)溫和條件下的定向轉(zhuǎn)化，通過精細(xì)加工轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)品為高附加值的終端產(chǎn)品，形成精細(xì)煤化工的產(chǎn)業(yè)鏈，這亦是我國(guó)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要體現(xiàn)。

　　中國(guó)能源報(bào)：煤液化殘?jiān)�利用產(chǎn)業(yè)的前景如何？

　　魏賢勇：根據(jù)我們的研究，煤液化殘?jiān)�通過后續(xù)的處理可以制備諸多高性能的炭材料。

　　例如，用于制備針狀焦可以作為生產(chǎn)超高功率電極的原料，促進(jìn)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展；用于制備炭微球，可以作為催化劑載體、高效液相色譜的固定相和鋰離子電池負(fù)極材料。更重要的是制備高端高性能炭纖維。高性能炭纖維可用于飛機(jī)主翼、尾翼、機(jī)體和剎車片；火箭的助推器、防護(hù)罩和發(fā)動(dòng)機(jī)罩；人造衛(wèi)星、飛船、運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈殼體；風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪、多種體育器材、高速列車的車體、轎車的外殼和底盤等，是我國(guó)發(fā)展國(guó)防和諸多民用工業(yè)急需的材料。世界90%以上的炭纖維的原料是價(jià)格昂貴的聚丙烯腈，2.5噸聚丙烯腈才能生產(chǎn)1 噸炭纖維，排放的氫氰酸等嚴(yán)重污染環(huán)境。

　　我國(guó)近年才實(shí)現(xiàn)T300炭纖維的規(guī)�；�生產(chǎn)，落后于日本接近40年。欣悉我國(guó)研制成功了堪與國(guó)外最新型戰(zhàn)機(jī)比肩的J-20戰(zhàn)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了航空技術(shù)的重大跨越。利用煤液化油生產(chǎn)高性能噴氣燃料，以煤液化殘?jiān)鼮樵�料生產(chǎn)高端高性能炭纖維可以為我國(guó)研制批量生產(chǎn)更尖端的戰(zhàn)機(jī)提供重要的支撐。

　　理論上，與以聚丙烯腈為原料相比，以縮合程度很高的芳烴為原料可以制備性能更高的炭纖維，關(guān)鍵是如何切割煤液化殘?jiān)鼮檎�餾分和完全除去無機(jī)質(zhì)。我們課題組長(zhǎng)期從事煤及其衍生物的溶劑萃取和萃取物的分析，研制了煤焦油精細(xì)分離的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，已經(jīng)掌握了通過溶劑萃取切割重質(zhì)有機(jī)混合物為窄餾分的技術(shù)，用所得煤焦油瀝青成功地制備了長(zhǎng)絲炭纖維。去年，我們課題組與棗莊礦業(yè)集團(tuán)合作成功地建立了煤焦油萃取分離的中試裝置，為大規(guī)模萃取煤焦油和煤液化殘?jiān)�等重質(zhì)有機(jī)混合物進(jìn)而制備高端高性能炭纖維奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　目前，煤液化殘?jiān)�被認(rèn)為是難以處理的副產(chǎn)物，國(guó)內(nèi)也沒有成熟的技術(shù)。然而，就像之前所談到的，以煤液化殘?jiān)鼮樵�料通過精細(xì)加工可以得到我國(guó)發(fā)展國(guó)防和諸多民用工業(yè)急需的材料，對(duì)支撐我國(guó)國(guó)防和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展舉足輕重。雖然目前殘?jiān)�利用未形成產(chǎn)業(yè)化，但經(jīng)我們研究，其資金投入遠(yuǎn)低于其產(chǎn)出價(jià)值。因此，煤液化殘?jiān)�的利用價(jià)值高于液體燃料，其前景也是非�？捎^的。

來源：中國(guó)能源報(bào)