黨的二十大報告提出，我國將積極穩妥推進碳達峰碳中和，立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動;深入推進能源革命，加強煤炭清潔高效利用，加快規劃建設新型能源體系，確保能源安全。

　　近年來，陜西煤業化工集團(下稱陜煤集團)在煤炭清潔高效利用方面取得一系列亮眼成就，為推動我國煤化工行業高質量發展，保障我國核心戰略材料自主化供給作出重要貢獻。為探索陜煤集團的科技創新之路，近日，記者專訪了陜煤集團總工程師、國家能源煤炭分質清潔轉化重點實驗室主任、煤炭綠色安全高效開采國家地方聯合工程中心主任尚建選。

陜煤集團總工程師、國家能源煤炭分質清潔轉化重點實驗室主任、煤炭綠色安全高效開采國家地方聯合工程中心主任尚建選
 

發揮“壓艙石”作用

實現煤炭分質利用是核心

　　我國是煤炭資源大國。在全國已探明的化石能源資源儲量中，煤炭占比94%，是我國能源安全的“壓艙石”和“穩定器”。統計數據顯示，我國煤炭消費占一次能源消費的56%左右，產生的碳排放量占能源消費排放的70%左右(2021年數據)。

　　“煤炭是我國能源綠色低碳化轉型的重要橋梁。未來很長一段時間內，煤炭消費量將在安全區間內波動，以支撐新能源的發展和油氣的波動。在此形勢下，煤炭清潔高效利用必將成為我國能源轉型的重要立足點。”尚建選向記者表示，立足煤化工行業實際，探索一條符合我國國情的生態優先、綠色低碳的高質量發展道路是當務之急。

　　作為陜煤集團的總工程師，并同時兼任國家能源煤炭分質清潔轉化重點實驗室主任、煤炭綠色安全高效開采國家地方聯合工程中心主任，尚建選一直在陜煤集團主持并推進實施煤炭清潔利用相關工作。在采訪中，尚建選向記者強調了低階煤資源高效利用的重要性。他談到，我國煤炭行業應當充分發揮煤炭作為能源和有機質雙重載體的屬性，探索過程高效、產品高端、工藝低碳的清潔高效轉化路徑。

　　尚建選介紹說，我國低階煤資源豐富，隨著煤炭主產區西移，未來低階煤產量會越來越大。然而，目前90%以上的低階煤直接燃燒用于發電、工業鍋爐和民用燃料，資源利用效率低、環保成本高。

　　尚建選認為，分質利用路線耗水低、排放少、能效高，可最大限度利用原煤的高值組分與化學能，是合理的煤化工方向。多年來，他帶領陜煤集團技術團隊，立足低階煤的工業組成及有機質結構等特質，開發出一系列低階煤低耗能、低碳排的綠色高效分質轉化利用工程技術。

　　談及“分質利用”的核心思想，尚建選介紹說，低階煤的分質利用是指通過中低溫熱解，使低階煤大小結構單元間發生交聯鍵斷裂和產物重組，先分質轉化為氣(熱解氣)、液(煤焦油)、固(半焦)三種形態，再對熱解氣、煤焦油、半焦進一步分質轉化利用，從而經濟環保地獲得煤基特種燃料、高端工藝油品、稀缺化工原材料及氫氣、甲烷和熱、電清潔能源。

　　“相對于燃燒、氣化、液化等工藝，低階煤分質利用技術反應條件溫和，能耗低;碳氫氧元素轉化利用效率高，碳排低;煤的結構單元未過度拆分，液體產物主要為環烷烴;硫、氮等雜質大多進入煤氣部分，利于資源化回收利用;煤中水分干燥段回收，水耗低且污水產生少，是一條低能耗、低碳排、低物耗的煤炭清潔高效利用重要路徑。”尚建選說。

　　近年來，低階煤分質利用已上升為國家戰略需求。國家陸續出臺了多項涉及煤炭分質利用的規劃及行動計劃。“目前，我國已規劃布局了陜西榆林、新疆準東等四個現代煤化工產業示范區，穩妥推進陜西榆林、內蒙古鄂爾多斯等煤油氣戰略基地建設，建立產能和技術儲備，鼓勵低階煤技術研發和示范，推廣低階煤產地分級提質，對于粉煤熱解、焦油分質轉化、半焦利用等關鍵技術進行集中攻關，推進煤炭分質分級梯級利用。”尚建選向記者介紹說。

圖為尚建選（左一）在國家能源煤炭分質清潔轉化重點實驗室進行實驗指導
 

　　潛心自主研發之路

　　打通低階煤高效熱解通道

　　陜煤集團是我國西部地區國有特大型能源化工企業，經過19年的改革發展，已成長為陜西乃至全國的能源化工骨干企業。尚建選介紹說，陜煤集團立足陜北儲量豐富的低階煤資源，成立之初就系統性地提出低階煤分質清潔轉化多聯產利用的理念。

　　多年來，陜煤集團創立了低階煤分質清潔高效轉化技術開發系統，先后搭建了一批科研平臺，并以“以企業為主體的產學研結合”為支撐，開展了大量關鍵核心技術攻關，按階段、分步驟穩妥推進工程化開發，建成一批工業示范項目，取得了一系列科技成果。

　　在這些成就當中，尤為值得一提的是布局了以“低階煤高效熱解和煤焦油定向高端轉化”為核心的技術開發體系(如下圖所示)。

　　在這個核心體系中，如何將低階煤進行高效熱解是一個需要突破的關鍵點。尚建選告訴記者，近年來，陜煤集團為實現低階煤“分子適度裁剪和結構單元定向轉化”，自主研發了一系列適用于不同粒徑的分級高效熱解技術，實現了關鍵技術創新方面的重大突破。

　　據介紹，針對塊煤，陜煤集團開發了新型內熱式直立爐熱解技術(SM-DXY)。該技術實現了寬粒徑清潔高效熱解，單位產品綜合能耗降低30%以上，廢水產量減少50%以上。目前此項技術已進入規模化商業運行階段。

　　針對粒煤，集團開發了蓄熱式富氫煤氣熱載體熱解技術(SM-GF)，該技術解決了粒煤透氣性差、換熱效率低等難題;較傳統工藝，煤氣中有效組分提高85%，噸煤水耗降低70%，能耗降低25%。

　　此外，集團還開發了針對粒煤熱解的低階煤回轉熱解技術(SM-TY)。該技術先后攻克設備放大、管道堵塞、油氣中粉塵含量高、運行周期短、設備結焦、油水分離等系列難題，并于2019年通過了中國石油和化學工業聯合會的技術鑒定。參與鑒定的謝克昌、倪維斗、楊啟業、李洪鐘等9位中科院院士及專家一致認為，該項技術整體水平達到國際領先水平。

　　針對粉煤，集團公司開發了低階粉煤氣固熱載體雙循環快速熱解技術(SM-SP)，并于2022年建成世界首套“120萬噸/年粉煤快速熱解示范工程”，一次投料試車成功，運行良好。尚建選表示，該技術突破了裝置規模放大、焦油收率提升、高溫油塵氣在線分離等重大難題，平均焦油收率17.53%，突破葛金試驗理論值1.5倍，實現了低階煤大規模快速高效熱解。

　　此外，陜煤集團還開發了針對粉煤熱解的輸送床粉煤快速熱解技術。這項技術與燃煤發電耦合，能夠有效推進煤炭與發電產業鏈價值提升，助推煤炭清潔高效利用及傳統煤電的轉型升級。目前，該技術已完成萬噸級工業化試驗，正在開展百萬噸級工藝包開發。

　　尚建選透露，目前陜煤集團已實現塊煤熱解產能1000萬噸/年、粒煤熱解產能110萬噸/年、粉煤熱解產能120萬噸/年。

圖為尚建選（右三） 陪同彭蘇萍院士（左三）及業內專家現場考察120萬噸每年粉煤熱解、50萬噸每年煤焦油制特種油品兩個國家重大示范工程
 

　　瞄準“定向高端轉化”

　　實現核心材料自主化生產

　　當前，我國關鍵核心材料自主化生產仍有空白領域。尚建選帶領陜煤集團技術團隊，瞄準低階煤“定向高端轉化”，自主研發了一系列突破性技術，填補了多項國內空白。

　　煤焦油是低階煤熱解過程中的主要產物，尚建選表示，高效利用煤焦油，是實現低階煤高效清潔利用的關鍵點。近年來，陜煤集團針對熱解產品中的低溫煤焦油，構建了3條加氫分質及1條分離精制路線，在綠色生產及實現產品高附加值跨越方面取得新的重大突破。

　　記者了解到，目前，陜煤集團油品加工能力達267萬噸/年，其中不乏附加值很高的特種產品。“在提高產品附加值方面，陜煤集團開發了中低溫煤焦油全餾分加氫制環烷基特種油品成套工業化技術(SM-FU)，這一技術生產的產品已應用于航空航天、特種軍工等領域，真正實現了煤炭的高端轉化。”尚建選介紹說，這一技術體系首次構建了煤焦油基高端化10大類23種系列產品體系，率先實現了中低溫煤焦油制取煤基航天煤油、軍用柴油、高閃點噴氣燃料、大比重噴氣燃料等特種油品，全系列產品性能指標均達到或優于相應國標/軍標要求。

　　利用該項技術，陜煤集團建成全球首套“50萬噸/年煤焦油制環烷基油品示范工程”，所生產的焦油基航空煤油先后完成了2次大推力火箭發動機的長程試車，均取得圓滿成功。數據表明，該航天煤油具有比沖高、傳熱性能和結焦性能優越等特點;取得了國家武器裝備質量管理體系認證，通過了新一代運載火箭應用評審，開辟了煤基航空航天及軍用特種燃料新路徑。

　　此外，陜煤集團還開發了煤焦油制芳烴及高密度燃料技術;自主研制出高效加氫改制、貴金屬臨氫異構降凝等系列催化劑，攻克了煤焦油重質組分轉化難題，為我國實現芳烴生產原料的多元化提供了強有力的技術支撐。

　　除了對關鍵技術進行“點”的突破外，尚建選還將目光聚焦于“鏈”的問題。圍繞產業鏈部署創新鏈，是他帶領集團技術團隊推進實施的又一項重點工作。尚建選介紹說，陜煤集團以“物質的循環利用”及“能量的梯級利用”為原則，形成了低階煤分質轉化系統方案。在攻關高效熱解和焦油定向轉化核心技術的同時，通過礦業、化工、熱能、環境等多學科交叉和跨領域融合創新，又相繼開發了低階煤熱解-半焦氣化/發電一體化、聚烯烴彈性體、高強高模碳纖維等產品鏈高值高端化延伸技術。

　　“集團開發了低階煤熱解氣化一體化、半焦發電、煤氣制氫、煤焦油制芳烴及精細化學品、余熱余氣余能利用、污染物資源化、礦井水利用與生態重建等關鍵技術，形成了以低階煤分質轉化為核心的全產業鏈技術體系。”尚建選表示。

　　我們在采訪中了解到，以全產業鏈技術體系為依托，陜煤集團開發了一系列產品鏈高值化、高端化延伸項目。這些項目打破了國外技術壟斷，實現了一批核心戰略材料自主化生產。如3萬噸/年聚烯烴彈性體項目，實現了對傳統乙丙橡膠的顛覆性替代，打破國外技術壟斷;5000噸/年二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI、TDI)項目，采用非光氣路線綠色合成技術，替代原有的高毒性、高污染光氣法工藝，大幅降低產品對外依存度，實現國產化替代;1000噸/年超級活性炭項目，有望打破國內超級電容器用超級活性炭的對外依賴;百噸級T1100級碳纖維項目開發出強度7000MPa、模量324GPa量級的新一代超高強度碳纖維產品，實現了核心材料國產化自主保障。

尚建選（右二）在百萬噸級熱解裝置生產現場指導工作
 

　　煤化工轉型時不我待

　　低階煤分質利用大有可為

　　“煤化工產業潛力巨大、大有前途，要提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進煤化工產業高端化、多元化、低碳化發展，把加強科技創新作為最緊迫任務，加快關鍵核心技術攻關，積極發展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等產品。”進入采訪的尾聲，尚建選對我國煤化工行業的發展進行了這樣的總結和展望。

　　談及低階煤分質利用的發展前景，他為記者提供了這樣一組數據：

　　若就地轉化2億～4億噸低階煤(低階煤產量的10%～20%)，至少可產出約2000萬～4000萬噸中低溫煤焦油。通過煤焦油定向轉化技術，可至少生產出1000萬～2000萬噸特種軍用及航空航天燃料及1000萬～2000萬噸高性能工藝油品和環己烷類精細化學品。

　　若在西部礦區就地轉化10億噸原料煤，可生產油品能源1.5億噸，可使我國原油對外依存度由71.2%降至50.2%左右(2022年數據);同時，向市場提供基礎化工原料6000萬噸，緩解化工原料對石油的消耗;向發電、化工、民用提供清潔半焦近5億噸，減輕下游環保壓力。

　　可以看出，推動低階煤分質利用，對我國實現能源綠色轉型，穩妥達成“雙碳”戰略目標具有重要意義。此外，低階煤分質利用路線耗水低、能源轉化效率高，還是促進西北富煤缺水地區經濟社會高質量發展的重要路徑。

　　推動煤化工行業向綠色高端化轉型時不我待。尚建選呼吁，應將煤炭分質清潔高效利用技術列為國家能源新技術對待。“建議將基礎研究和前沿技術納入國家實驗室研究體系，支持開展具有前瞻性、先導性和‘卡脖子’的重大技術及裝備攻關，給予煤炭分質清潔高效利用工業化示范支持政策。”他表示。

　　此外，尚建選還提出“考慮煤制油產業的特殊性，酌情減免煤制油品消費稅”“鼓勵煤炭清潔高效轉化與新能源、電力等多行業協同耦合發展”等發展建議。

　　尚建選介紹，下一步，陜煤集團將用開發出的先進技術全面提升榆林蘭炭產業，建立以中低溫煤焦油和熱解煤氣為主體原料的新化工體系，同時推動潔凈半焦對商品煤的“應替盡替”。同時，基于資源技術優勢和產業基礎，陜煤集團規劃在陜西榆林、內蒙古鄂爾多斯、新疆吐哈等地分別建設大型低階煤分質利用基地，構建低階煤分質利用資源開發、技術標準和產業發展體系。

　　“以煤為基、能材并進、技融雙驅、零碳轉型，矢志躋身世界一流企業”，這不僅是陜煤集團的發展愿景，也是尚建選作為集團技術主帥所肩負的重任。近年來，國際形勢錯綜復雜，而我國能源化工行業正是因為有了像尚建選一樣潛心自主創新、孜孜不倦求取科技進步的專家存在，才能不斷跨越一座又一座科研險峰，突破一個又一個科技屏障，在日益激烈的國際競爭中，站穩大國位置，實現長足發展。