當傳統(tǒng)能源遇上硬核科技，會迸發(fā)出怎么樣的變革力量？今天我們走進中國科學院山西煤炭化學研究所煤炭高效低碳利用全國重點實驗室。
納米級催化劑重構(gòu)了煤炭基因密碼，機械臂成為實驗室打工人，作為我國能源革命的重要戰(zhàn)略支撐，這個實驗室正在以零到一的原始創(chuàng)新突破行業(yè)天花板，以自主技術(shù)保障國家能源安全。
煤除了可以燃燒，還能干什么呢？
在記者的手上，左手一塊煤，右手一管煤制油。
煤炭可以制造汽油、柴油、航空燃油以及高端化學品等上百種產(chǎn)品。在中國科學院山西煤炭化學研究所煤炭高效低碳利用全國重點實驗室，一塊煤可以完成綠色“72變”。
在實驗室里，這些長方形的反應器就是轉(zhuǎn)化煤炭的“魔法瓶”。
簡單來講，把煤炭變成油，需要兩大步，先把煤氣化得到合成氣，然后經(jīng)過催化反應轉(zhuǎn)化為油品，其中催化劑的作用至關重要。中國科學院山西煤炭化學研究所研究員董梅表示，中間的地方裝著催化劑，把甲醇置于一定的溫度和壓力下，轉(zhuǎn)變成液體燃料和化學品。
傳統(tǒng)煤化工通過煤炭氣化制造甲醇，但缺乏甲醇高效轉(zhuǎn)化技術(shù)，而實驗室深耕了7年甲醇定向催化制芳烴烯烴技術(shù)，自主研發(fā)出了納米級的催化劑。如同在分子世界里，搭建起立體交通網(wǎng)，讓傳統(tǒng)工藝中橫沖直撞的碳氫分子實現(xiàn)有序通行和高效轉(zhuǎn)化，精準合成出三苯或三烯產(chǎn)品。
董梅表示，一噸催化劑我就要進一噸的甲醇，出來的產(chǎn)品大概是400多公斤的烴類產(chǎn)品，300多公斤是三烯產(chǎn)品。
黑色烏金煤炭搖身一變成為了三苯三烯產(chǎn)品，用于生產(chǎn)塑料制品、化學纖維、特種橡膠等高端材料，不僅讓煤炭身價倍增，而且煤基原料成本較石油基材料降低了30%，應用前景十分廣闊。
董梅表示，現(xiàn)在已經(jīng)在和浙江的一些石化企業(yè)洽談，把煤化工的技術(shù)進一步拓展到千萬噸級的石化行業(yè)。
前沿的納米級催化劑技術(shù)，離不開這個擁有“智慧大腦”的實驗室，自動化平臺24小時運轉(zhuǎn)，超算中心提供數(shù)據(jù)支持，單日研發(fā)效率是5名研發(fā)人員的總和。
中國科學院山西煤炭化學研究所副研究員劉星辰表示，大概1-2年之后，該設施就可以讓不同煤轉(zhuǎn)化領域的研究人員去使用。
近年來，這個實驗室讓我國煤基高端材料領域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到領跑，首創(chuàng)了高溫漿態(tài)床費托合成工藝、研制出全球最大的80萬噸級反應器，開發(fā)了大型煤間接液化系統(tǒng)集成及清潔運行成套工藝技術(shù)，支撐建成了年產(chǎn)400萬噸全球最大煤制油裝置，使我國成為唯一掌握兩種煤制油工藝的國家。從基礎燃料到化學纖維、特種橡膠，一塊煤正在解鎖108種高端材料形態(tài)，山西煤化所正以科技創(chuàng)新的反應器催化著能源革命的深層變革。
煤炭高效低碳利用全國重點實驗室副主任白進表示，我們將為煤炭高效低碳利用提供核心技術(shù)和系統(tǒng)解決方案，助力“雙碳”背景下煤化工的可持續(xù)發(fā)展，保障國家能源戰(zhàn)略安全。
來源：中國科學院山西煤炭化學研究所
