目前被投入大量人力和物力的煤化工重點(diǎn)課題,基本是這樣幾類:
一類催化劑。如費(fèi)托合成鐵基催化劑、甲醇裂解制低碳烯烴催化劑等,都已經(jīng)進(jìn)行了幾十年,現(xiàn)在已經(jīng)取得成功,以它為核心建成了一個(gè)個(gè)大裝置,還有一些正在突破之中,如芳烴合成等。
另一類是工藝單元。如煤氣化工藝。由于煤質(zhì)的不同,煤氣化工藝也可能不同。國內(nèi)近年來成功開發(fā)了許多煤氣化工藝,如多噴嘴、航天爐、兩段爐、清華爐等,在不同的裝置中得到應(yīng)用。目前,國內(nèi)有名氣的煤氣化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到約25種,新品種還在不斷出現(xiàn)。
以上這些對(duì)煤化工起到很大的作用,它們也可以稱為煤化工科研的“大題”。這些題目的重要性是無與倫比的,它們是未來工藝裝置中的核心單元,因此受到國家的科研院所和企業(yè)的科研院所的高度重視,爭(zhēng)相立題研究。往往一個(gè)題目很多單位在做。大量重復(fù)研究,被稱為同質(zhì)化研究,耗費(fèi)了大量人力物力。以煤氣化為例,粉煤氣化技術(shù),包括引進(jìn)的有10來種。它們之間無非是上行與下行、后續(xù)廢鍋和激冷流程的區(qū)別,其它出入不大。就是有專利的噴嘴,也并沒有質(zhì)的突破。而研究單位爭(zhēng)相投入,導(dǎo)致科研同質(zhì)化,是這類“大題”進(jìn)步緩慢的根本原因之一。
然而,一些“小題”,卻被人冷落或者開發(fā)單位很少,國家難以立項(xiàng)、企業(yè)不愿意開展,開發(fā)者訴言推廣艱難。原因很簡(jiǎn)單,“小題”似乎成不了大氣候。
比如,褐煤是煤化程度最低的煤。中國褐煤量約占全國煤炭總資源量的13%,主要分布在內(nèi)蒙古東部、云南東部。褐煤的燃燒值低,做燃料不合適,當(dāng)?shù)睾芟M盟鼇戆l(fā)展煤化工。
水煤漿造氣是煤制油最理想的氣化方法,但褐煤能否制漿?回答當(dāng)然是可以的,但是漿體中煤的濃度很難達(dá)到60%,通常在49%~55%之間。原因是褐煤的內(nèi)水不容易分離出來進(jìn)入漿體中,F(xiàn)在有的單位聲稱開發(fā)的技術(shù)可以將褐煤的內(nèi)水?dāng)D出來一起制漿,再加上適當(dāng)?shù)姆稚、穩(wěn)定劑等添加劑,進(jìn)行深度研磨,可以提高褐煤的制漿濃度3~5個(gè)百分點(diǎn)。
因此,個(gè)別褐煤可以制成接近60%的水煤漿,但是實(shí)際上大部分褐煤達(dá)不到這個(gè)界限。而且煤化工企業(yè)難以接受,原因是穩(wěn)定性方面沒有徹底解決。也就是說,這個(gè)技術(shù)不完善。要想使褐煤能夠做成工業(yè)上可以使用的水煤漿,還需要進(jìn)一步創(chuàng)新。
褐煤制漿,在煤化工科研中算是個(gè)小題目。這個(gè)從燒杯到小高壓釜開始試驗(yàn)的課題,能申請(qǐng)上十萬八萬課題經(jīng)費(fèi)就不錯(cuò)了,究竟能起多大作用?
目前,煤化工的原料多數(shù)還是采用煙煤,真正要采用褐煤是有困難的,問題在于褐煤氣化上,這類煤很難采用氣流床。這個(gè)問題一直困擾著這個(gè)行業(yè)的發(fā)展。而國內(nèi)實(shí)際情況是希望用褐煤作為原料,原因是這種煤在其他工業(yè)上的利用價(jià)值比較低,沒有很好的出路。
以煤制天然氣為例,褐煤制天然氣的傳統(tǒng)方法是魯奇爐。這個(gè)工藝在美國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)30年,有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。魯奇爐采用的固定床技術(shù),原料是碎煤,技術(shù)已經(jīng)很成熟。因此,國內(nèi)被批準(zhǔn)建設(shè)的4個(gè)煤制天然氣裝置,3個(gè)規(guī)模大的采用魯奇爐。但是,近期國內(nèi)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán),魯奇爐的污水處理很困難。此外還有一些其他缺點(diǎn)難以克服,如對(duì)原料煤的規(guī)格要求高等。因此要求改變煤制天然氣中煤氣化工藝的呼聲越來越高。
解決的辦法就是褐煤制漿,即采用新的手段將褐煤中的內(nèi)水?dāng)D出來,制成濃度為60%左右的水煤漿。用水煤漿制成甲烷,不僅能夠解決魯奇爐的問題,而且還成為現(xiàn)代煤化工中工藝最簡(jiǎn)單的流程,看起來成本高一些,實(shí)際上環(huán)保簡(jiǎn)單得多,利大于弊。
所以,褐煤制漿雖然在煤化工科研中算是個(gè)小題目,但也是具有很大意義的。未來有20來個(gè)大型煤制天然氣項(xiàng)目排著隊(duì)在建和擬建,投資幾千億。試想一旦在這個(gè)問題上來個(gè)大翻身,用褐煤制漿代替魯奇爐工藝,未建的項(xiàng)目從頭開始重新設(shè)計(jì),難道不是煤化工戰(zhàn)線上的一場(chǎng)重大變革嗎?
歷史上一些小項(xiàng)目科研成果起到了很大作用的事例常有發(fā)生。例如在80年代以前,合成氣中脫除二氧化碳采用各種各樣的溶劑,如水、苯菲爾溶液、胺堿液、碳酸丙烯脂、砷堿液等,效果不是很好。自從人們了解二氧化碳在甲醇中的溶解度較大而發(fā)明低溫甲醇洗工藝后,將其他方法一掃而光。現(xiàn)在煤化工的大中型項(xiàng)目中的脫碳流程,幾乎全部是低溫甲醇洗,而此后就沒有多大進(jìn)展。
所以,類似褐煤制漿這樣的“小題”,確實(shí)值得大做。(《