2011年第2期（总第65期）2011年2月收稿日期：2010-11-22作者简介：谢克昌，1946年生，男，山西五台人，1981年毕业于太原工学院化学工程专业，获工学硕士学位，1999年获日本信州大学工学博士学位，中国工程院院士。曾作为访问学者访问美国南卡大学工学院，曾任太原理工大学校长、教授和博士生导师，煤科学与技术教育部重点实验室主任。煤化学工程专家。院士论坛科学认识煤化工大力推进煤的清洁高效利用谢克昌（中国工程院，北京100088）摘要：叙述了煤炭在中国能源结构中的地位和特点，中国在世界煤化工产业中的地位，指出，煤的清洁高效利用是未来能源产业发展的必然趋势，煤化工学科是煤清洁高效利用的重要理论和技术支撑。关键词：煤炭；煤化工；清洁能源；高效利用中图分类号：TK01文献标识码：A文章编号：2095-0802-（2011）02-0001-02ScientificCognitiononCoalChemicalProcessingVigorouslyAdvanceCleanandEfficientUseofCoalXIEKe-chang（ChineseAcademyofEngineering，Beijing100088，China）Abstract：ThepositionandcharacteristicsofcoalinChina'senergystructure，andthepositionofChinaintheworldcoalchemicalprocessingindustryweredescribedinthispaper．Pointedoutthatenergyindustrydevelopmenttrendinfutureiscleanandefficientuseofcoal，coalchemicalprocessingsubjectisimportanttheoreticalandtechnicalsupportofcleanandefficientuseofcoal．Keywords：coal；coalchemicalprocessing；cleanenergy；efficientuse0引言煤是中国的主体和基础能源。世界各国的能源结构中化石能源平均占了80%，煤占28%。而中国的化石能源占到93%，煤占到70%左右。按照“十一五”规划，2010年度中国的能源消耗是27×108t标准煤，但是，到目前为止，仅煤炭已超过32×108t。据2010年6月出版的《世界能源报告》数据，2009年中国煤炭消耗占了世界的46.9%，这一现实值得我们高度关注。一方面，由于禀赋特点是能源资源的主要提供者，另一方面，因为技术落后又是环境生态的主要污染源。煤炭对中国是棘手的两难选择，煤的清洁高效利用是唯一出路。加强煤的清洁高效综合利用技术开发，推进传统能源清洁高效利用应该是国家能源战略的重中之重。目前，世界煤化工的主战场在中国，煤炭能源化工是现代煤化工的重要表现。针对曾经出现的煤化工热，国家早就提出要科学规划、有序发展煤化工，结果，不但没有冷下去，还遍地开花。根据中国的能源结构和产业结构，近、中期，中国能源发展战略的重点应该是煤的清洁高效和低碳化利用。煤化工和煤的高效清洁利用是什么关系，煤化工过热是不是限制了煤炭洁净高效利用发展和推广。我认为，煤化工是煤炭能源清洁高效利用技术开发的重要学科支撑，但是，煤化工应以煤的清洁高效利用为前提，循环经济型煤炭能源化工是实现煤炭清洁高效利用的重要途径，必须科学认识煤化工，大力推进煤的清洁高效利用。1中国是世界煤化工的主战场传统的煤化工路线包括煤炭焦化、煤气化—合成氨—化肥、煤—电石—乙炔—聚氯乙烯，以中国为主，产量占世界的1/3以上，对中国GDP贡献约3%。煤化工的特点表现在基础研究多学科、工程开发多技术、工业生产多投资、经济效益多因素、高碳排放高水耗。传统煤化工已形成了中国煤化工的产业链。新一代煤化工是指以煤气化为龙头，以一碳化学为基础，合成各种替代液体燃料及化工产品。中国神华100×104t级直接液化装置已成功开车、运行基本正常；兖矿100×104t间接液化示范项目进入核准阶段；2套16×104t/a间接液化和1套10×104t/a甲醇制汽油装置都已运行。总体来说，中国已经基本掌握煤直接、间接液化技术。但是，工业化示范有待完善。而国外则规划多，落实少。对于煤制甲醇路线，国外以天然气为主要原料，国内则以煤系原料为主，可是，建设未尽落实、生产不太景气，2008年产量仅为产能的54%。但甲醇作为替代·1·2011年第2期2011年2月燃料兴旺，MTO，MTP，MTG，MTA研发蓬勃。煤制二甲醚国外很少，中国2008年产能600×104t，产量仅有200×104t，开工率30%。2010年预计车用二甲醚需求仅仅20×104t，15%替代液化石油气450×104t，仍然供大于求。煤制天然气能量转化率较高，可达约53%，是目前从能效、水耗、煤耗和投资上都较好的1条技术路线，因此，成为引起广泛关注的新一代煤化工项目。1984年美国GreatPlains公司以褐煤为原料的389×104m3/d装置仍在运行，450×104t/a煤制合成气和1×104t/d投煤量的天然气—发电项目正在建设。中国国内煤制天然气可研规划已经达到950×108m3/a，其中，伊犁规划总量500×108m3/a，其他在建的8个有180×108m3/a。以煤为原料的甲醇制烯烃、合成气制乙二醇技术开发中国领先，目前，仍处于工业化示范阶段。采用中国科学院大连化学物理研究所等单位历经30年研发DMTO-Ⅰ技术，设计的世界首套甲醇制低碳烯烃60×104t/a装置，2010年8月在神华包头投料运行一次成功，采用DMTO-Ⅱ技术的70×104t/a的工业化示范项目许可也于2010年10月签约。综观中国国内外煤化工现状，可以看出，国外不景气、国内过热；国外小试、中试，国内引进、放大；国内外基本都是项目规划多、落实少、产能大、产量小；中国国内现阶段以技术储备为重，工业示范为主。煤气化是煤化工的基础和关键过程，其技术的主要选择依据是煤质、产品、效率、环境等特定条件，以适宜为准。技术创新和水资源是制约中国现代煤化工发展的瓶颈。2煤的清洁高效利用是必然面临着以高碳排放煤炭为主的能源结构和以能耗大、污染重的重化工业为主的产业结构，与绿色、低碳发展迫切需求之间的矛盾，中国必须“加快发展高碳能源低碳化利用和低碳产业”（2009年《全国人民代表大会常务委员会关于积极应对气候变化的决议》），“大力发展低碳技术，努力建设以低碳排放为特征的产业体系和消费模式”（2010年《政府工作报告》），“加强煤的清洁高效综合利用、煤转天然气、煤制重要化学品技术研发”（胡锦涛，2010年6月7日在两院院士大会上的讲话），“推进传统能源清洁高效利用”（中共中央关于制定“十二五”规划的建议）。在国家能源局列出的低碳能源技术中，化石能源清洁高效利用技术排在第一位，当然，主要是指煤炭的清洁高效利用。我认为，煤炭的清洁高效利用应该包括煤的安全、高效、绿色开采，煤利用前的预处理，煤利用中的污染控制与净化，新型清洁煤燃烧，先进燃煤发电，先进输电，煤洁净高效转化，煤基多联产和煤利用过程中的节能减排。其中，煤洁净高效转化技术主要指现代煤化工，即以煤热解、气化为基础，以一碳化学为主线，以单元过程优化集成为途径，生产各种替代燃料和化工产品，如，天然气、甲醇、二甲醚、合成油、烯烃、精细化学品等。3煤化工学科是煤清洁高效利用的重要支撑煤化工和煤的清洁高效利用是什么关系？我认为煤化工的学科基础、技术进步、发展方向均与煤的清洁高效利用，特别是与煤燃烧、煤转化、污染物控制、净化和利用等密切相关。比如，煤化工的学科与科技进步主要有几个方面，如，原子经济性反应、原料路线选择优化、单元过程优化集成、新型分离技术组合以及定向反应与合成，对应可指导煤的清洁高效利用中C，H，O有效组分高效转化，S，N等污染组分联合脱除；富C，富H原料充分利用，劣质煤与生物质综合利用；提高物料转化效率，实现能量梯级利用；高温气体净化分离，反应分离一体化；新型清洁煤燃烧、低碳产品合成与低碳排放过程。所以说，煤化工从学科和本身的科技进步上对煤的洁净高效利用有很重要的直接支撑作用。由太原理工大学等单位承担的国家“973”项目，利用气化煤气中的CO2和焦炉煤气中富含的CH4，通过它们在特定条件下的重整反应制取合成气进而生产醇醚燃料和电力，不仅可以使煤中C，H，O达到原子经济性利用，且有助于CO2的源头减排和节水。由于通过集成优化，可使能量流、物质流梯级利用，煤基热电化多联产，集资源、能源、环境为一体化能源系统。这已被专家认为是“综合解决中国能源问题的重要方案”。如果将这一认识拓宽至从煤的开采、洗选，通过焦化、气化、液化等组成的化工产品链，与发电、供热、污水处理、建材等集成优化，就可以形成循环经济型的煤炭能源化工，全面实现煤的清洁高效利用。4结语煤化工是煤的清洁高效利用技术的重要支撑，其发展趋势是单元技术的新型化、生产技术的绿色化和工艺过程的集约化。我们应根据煤化工的特点、作用和趋势，“以低碳绿色为目标，以原料资源为基础，以市场效益为前提，以生产技术为关键”科学规划、有序发展循环经济型煤炭能源化工。（责任编辑：李妍彬）·2·