CCTD中国煤炭市场网 |  2024-03-29 07:32 星期五
锟叫癸拷煤炭锟叫筹拷锟斤拷

包信和院士:“精准剪裁”煤分子,实现煤炭清洁利用

  清洁煤化工的未来发展之路,要摒弃野蛮的氧助气化过程,必须采用高效的催化剂和智慧的化学反应。在绿氢的帮助下,对煤炭分子进行“精准剪裁”,获得需要的化学产品,最终实现精准的“分子炼煤”。
  “在我国,80%以上的碳排放来自于能源使用,主要就是化石能源。因此,提及低碳发展,必然涉及到化石能源利用问题。大家也一直在问,未来实现碳中和目标了,以煤为代表的化石能源出路在哪里?”在近日召开的中国科学院学部第七届学术年会上,中国科学院院士、中国科学技术大学校长包信和抛出问题。
  在包信和看来,实现碳中和,意味着必须彻底颠覆以化石能源为主导的能源体系,构建以非化石能源为主体的新结构。对此,我国具备一定基础。“当前,我国一年碳排放量约100亿吨,每产生1万元GDP排放1吨二氧化碳。而在上世纪90年代,1万元GDP还对应约12吨碳排放,可见近年减碳的进展之快、变化之大。在此基础上,我国进一步提出碳达峰、碳中和目标。‘十四五’规划建议明确提出,支持有条件的地方率先达到碳排放峰值,制定2030年前碳达峰行动方案。相关研究显示,到2060年实现碳中和,我国碳排放总量将在20亿-30亿吨。”
  然而,减碳压力不容小觑。包信和坦言,我国煤炭占一次能源消费的比重虽然持续下降,但即便到2030、2060年,依然要重视煤炭优化利用的问题。“理论上说,可以通过二氧化碳捕捉与封存技术进行处理,但这件事的成本非常大。现阶段,处理1吨碳需要投入200-300美元。按照烧1吨煤排放2吨二氧化碳来算,吨煤处理费用至少在400美元,从经济性看根本不可能实现。”
  若想进一步实现二氧化碳利用,理论可行,但代价更高。包信和指出,其利用面临着存在规模不对等、分子能量低等现实阻碍。“比如,我国需求量最高的大宗化学品乙烯,目前年产量在6000万-7000万吨。即便拿出1亿吨二氧化碳来生产化学品,也只占到碳排放总量的百分之一,相比动辄百万吨的体量微乎其微。由于二氧化碳分子能量低,必须先活化、再利用,通过加氢等工艺才能完成反应。而目前,氢能基本来自以煤为主的化石能源,注入的能量比释放的能量还多,算起来也得不偿失。”
  基于上述情况,包信和提出,以煤为主的化石能源清洁低碳化是实现碳中和的路径之一。究竟怎么用?“现阶段,我国煤炭有两种主流利用方式——大量作为能源,直接燃烧发电;少量作为原料,制备化学品。电力、钢铁、建材、化工行业用煤,占比分别约为57%、16%、10%和8%。在技术成熟、成本降低的前提下,利用风、光和核等可再生能源替代煤电,逐步降低煤在发电中的比例是必然趋势。同时,我国对化学品的需求量非常大,其制备离不开‘碳’这一重要元素。我国很难像国外那样完全依赖石油化工,短期内通过生物质和二氧化碳循环利用解决碳资源问题又不现实,煤炭则成为最现实、最可靠的选项。”
  记者了解到,以煤为原料制备化学品,离不开碳、氢、氧三个元素的反应变换。也正因此,煤的结构及反应过程,决定其燃烧一定会产生二氧化碳,燃烧1吨煤大约排放3吨以上二氧化碳。煤化工项目往往又是用水大户,煤气化、合成及后续产品纯化、分离等环节均离不开水。
  “煤转化是不是一定要耗水,一定排放大量二氧化碳?”包信和表示,石油化工是通过催化、蒸馏、裂解等方式,把大分子变成小分子,从而得到烯烃、芳烃等产品。其过程无需动用很多水,也不会过多排放二氧化碳,即可将油分子吃干榨尽。“从分子式结构来看,煤和油的差别并不大,二者区别主要在于反应过程。若能换一种方式实现煤转化,将煤中的大分子像石油炼制一样直接‘剪开’,也可以少用水、少排碳,就拿到我们需要的产品。”
  实现这些构想,离不开更新、更先进的催化剂,同时还需摒弃“野蛮”的氧助气化过程。包信和建议,通过高效催化剂及相关化学反应过程,在绿氢的帮助下,对煤炭分子进行“精准剪裁”。“也就是说,煤化工并不是一定要排放二氧化碳。”
  此外,针对当前备受关注的氢能产业,包信和给予了充分肯定。“氢能利用效率高、无污染,还可与多种能源耦合,可以说是实现碳中和目标的关键。当今能源体系是由化石能源产生电力、液体燃料,再到达最终用户。在未来能源构架中,氢能将与电力一起居于核心位置,为终端用户供能。而最大问题在于,氢不是一次能源,需要通过转化实现。在制备、储存、供给、应用等体系中,制氢是重中之重。”
  据包信和介绍,目前全球每年消耗氢气5000万吨左右,其中96%来自化石能源,很大一部分又是通过煤转化,仅4%来自电解水,而且所用电能也非全部来自可再生能源。“煤制氢价格最便宜,但碳排放最强。从城市发电得到氢气,目前成本每公斤为40-50元,价格最高。除了电价,多少度电产出1方氢也是决定其成本的关键。从原理看,只要是用碳作为能源和还原剂的地方,最终都能用氢替代,从而降低二氧化碳排放。”
 

发布人:CCTD-周杰

中国煤炭市场网或与合作机构共同发布的全部内容及材料拥有版权等知识产权,受法律保护。未经中国煤炭市场网书面许可,任何单位及个人不得以任何方式对上述产品、信息进行使用、复制传播或与其它产品捆绑销售。

免责声明:网站刊登CCTD认为可靠的已公开信息,对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。CCTD所提供的信息,只供参考之用,不构成对任何人的投资建议。网站会员不应以此取代自己的独立判断,网站会员做出的任何决策与CCTD无关, CCTD及其雇员不对使用网站信息及其内容所引发的任何直接或间接损失负任何责任。

相关阅读:

CCTD是谁 数据服务 智能数字矿山 品牌会议 运销管理软件
关于CCTD 数据定制 数据融合 全国煤炭交易会 煤炭运销管理信息系统
研究团队 产业数据库 算法研究 电话视频会议 无人值守磅房
年度指数报告 周期类刊物和分析报告 系统集成 筒仓远程装车
咨询服务 智能化自动装车
考察活动 智慧营销支持

关注CCTD

    总部:010-64464669
    太原:0351-2167804、2167813
    秦皇岛:13780353903

    cctd@vip.sina.com


CCTD中国煤炭市场网
官方微信公众号

CCTD中国煤炭市场网
官方微博

CCTD中国煤炭市场网
官方APP

许传坤 软件部总经理
煤炭运销软件

许文辉 市场部副总经理
无人值守磅房系统

李小龙 市场部副总经理
煤焦钢市场分析

苗纳爵 市场部高级经理
港口煤炭市场分析

马丽娜 市场部高级经理
VIP会员服务

张鑫 智慧物流事业部
智慧物流产品
  •       主办单位:北京中煤时代科技发展有限公司      CCTD中国煤炭市场网      版权所有      未经许可不得转载
CCTD中国煤炭市场网

copyright 2009 cctd.com.cn All rights Reserved

京ICP备020447号   |   京ICP证020447号   |   京公网安备11010602005267号

返回顶部

中国煤炭市场网