摒棄傳統的煤化工和所謂的“現代煤化工”，大力發展精細煤化工，利用少量的煤炭創造巨大的經濟效益應該是我國落實科學發展觀和真正實現經濟結構轉型的重大舉措。

　　2010年12月24日，科技部組織專家在上海對煤液化及煤化工國家重點實驗室進行建設驗收。據了解，煤液化及煤化工國家重點實驗室將為我國煤炭清潔利用和能源多元化發展戰略實施提供有效的技術支撐。

　　從目前來看，雖然我國煤液化技術已得到相應發展，但與此同時，煤液化殘渣的高效利用問題卻日益突顯，并成為煤液化需要解決的關鍵問題。煤液化殘渣是一種高炭、高灰和高硫的物質, 主要由未轉化的煤、無機礦物質以及煤液化催化劑組成。在煤液化過程中都會產生占液化原煤量30%左右的液化殘渣，煤液化殘渣有無經濟價值？其在中國應用情況如何？我們可以通過哪些方式高效利用煤液化殘渣？帶著這些問題，記者采訪了中國礦業大學教授魏賢勇。

　　煤液化殘渣盈利性高過“煤變油”

　　中國能源報：在此前舉辦的“2010年中國清潔煤大會”上，您曾公開表示“煤間接液化的盈利性在于生產有附加值的化工品，而非‘煤變油’本身”，您能詳細介紹下相關情況嗎？

　　魏賢勇：第二次世界大戰后數十年，南非一直實行種族主義制度，由此他們受到國際社會的制裁，包括石油禁運。為擺脫這種困境，南非只好利用本國比較豐富的煤炭資源解決能源問題。在國家的大力支持下，經過數十年的努力，南非的煤間接液化技術處于世界領先水平。

　　煤液化如果僅獲得液體燃料，即所謂的“煤變油”，則得不償失。煤中有機質主要由富含縮合芳環（編者注：縮合芳環類似于石墨的結構，碳原子都處在同一個平面上，形成平面的網狀結構）的大分子構成。從理論上講，破壞縮合芳環需要提供較高的能量。煤間接液化首先是在高溫和氣化劑的作用下把結構比較穩定的大分子轉化成最小的分子，然后把小分子合成為較大的分子，這樣就走了一條彎路，付出了很大的代價，只有得到高附加值的化學品才能彌補其所付出的代價。南非以所得合成氣為原料，利用一碳化學的方法合成了一系列高附加值的有機化學品，以此彌補“煤變油”的虧損。

　　煤液化殘渣利用尚未實際應用

　　中國能源報：煤液化殘渣利用目前在中國的情況如何？

　　魏賢勇：迄今為止，我國有關煤液化殘渣利用的研究涉及氣化、制備筑路瀝青的添加劑和直接蒸餾或通過催化加氫獲取輕質油品等，但均未進入實際應用階段。

　　煤炭占我國能源消耗量的70%，而煤炭占全球能源消耗量不足30%。我國每年采煤死亡礦工數千人；煤矸石堆積和因采煤造成的土地塌陷占用了大量的可耕地；采煤過程對地表和地下水都造成嚴重的破壞，加劇了我國水資源的短缺；因抽排放瓦斯還加劇了溫室效應；燃煤造成的環境污染更是觸目驚心。因此，國家應該大力開發非化石能源，應該盡快改變以煤作為主要能源的不利局面。

　　我認為煤炭資源的高效利用必須是潔凈、有限度和高附加值利用，核心是高附加值利用。長期以來，我國片面強調所謂的“潔凈煤技術”，忽視了煤炭資源的高附加值利用。值得注意的是，我國近年來上馬的大多數煤化工產業處于嚴重虧損狀態。我國不能繼續以大量消耗資源和破壞環境換取有限的經濟發展。摒棄傳統的煤化工和所謂的“現代煤化工”，大力發展精細煤化工，利用少量的煤炭創造巨大的經濟效益應該是我國落實科學發展觀和真正實現經濟結構轉型的重大舉措。

　　因此，充分運用現代科學技術，從分子水平上了解煤的組成結構，構筑分子煤化學的理論體系；開發溫和條件下定向轉化煤及其衍生物為高附加值的有機化學品和高端高性能炭材料（特別是炭纖維），最終形成精細煤化工的產業鏈便成為了我們的奮斗目標。精細煤化工應該是我國戰略性新興產業的重要組成部分。

　　精細煤化工產業鏈是未來發展方向

　　中國能源報：煤液化殘渣利用有何積極意義？

　　魏賢勇：煤液化殘渣是煤直接液化過程中通過閃蒸得到的殘留物。據我們了解，目前神華煤直接液化示范工程產生的煤液化殘渣主要用于燃燒發電。煤液化殘渣中的硫含量超過2%，燃燒發電污染嚴重。

　　目前國內外諸多研究者錯誤地認為煤液化殘渣是未反應的煤與催化劑的混合物。實際上，在經歷了450攝氏度以上的催化加氫裂解和加氫，煤中絕大部分有機質不可能保留原來的組成。我們分別用二硫化碳和甲醇萃取了神府原煤及其液化殘渣，發現原煤的萃取率微不足道，而液化殘渣在兩種溶劑中的萃取率分別達到85%和41%，對勝利褐煤及其液化殘渣的萃取也得到類似的結果。這說明就有機質而言，煤與其液化殘渣的組成結構大相徑庭。煤本身很寶貴，通過加氫液化又付出很大代價，所得液化殘渣應該更寶貴，用于燃燒發電太可惜。

　　無論是從改善煤直接液化工藝經濟性的觀點考慮，還是從資源利用和環境保護的角度出發，實現煤液化殘渣的高效利用都十分必要。實現溫和條件下的定向轉化，通過精細加工轉化中間產品為高附加值的終端產品，形成精細煤化工的產業鏈，這亦是我國發展循環經濟的重要體現。

　　中國能源報：煤液化殘渣利用產業的前景如何？

　　魏賢勇：根據我們的研究，煤液化殘渣通過后續的處理可以制備諸多高性能的炭材料。

　　例如，用于制備針狀焦可以作為生產超高功率電極的原料，促進鋼鐵工業的發展；用于制備炭微球，可以作為催化劑載體、高效液相色譜的固定相和鋰離子電池負極材料。更重要的是制備高端高性能炭纖維。高性能炭纖維可用于飛機主翼、尾翼、機體和剎車片；火箭的助推器、防護罩和發動機罩；人造衛星、飛船、運載火箭和導彈殼體；風力發電機的葉輪、多種體育器材、高速列車的車體、轎車的外殼和底盤等，是我國發展國防和諸多民用工業急需的材料。世界90%以上的炭纖維的原料是價格昂貴的聚丙烯腈，2.5噸聚丙烯腈才能生產1 噸炭纖維，排放的氫氰酸等嚴重污染環境。

　　我國近年才實現T300炭纖維的規模化生產，落后于日本接近40年。欣悉我國研制成功了堪與國外最新型戰機比肩的J-20戰機，實現了航空技術的重大跨越。利用煤液化油生產高性能噴氣燃料，以煤液化殘渣為原料生產高端高性能炭纖維可以為我國研制批量生產更尖端的戰機提供重要的支撐。

　　理論上，與以聚丙烯腈為原料相比，以縮合程度很高的芳烴為原料可以制備性能更高的炭纖維，關鍵是如何切割煤液化殘渣為窄餾分和完全除去無機質。我們課題組長期從事煤及其衍生物的溶劑萃取和萃取物的分析，研制了煤焦油精細分離的實驗系統，已經掌握了通過溶劑萃取切割重質有機混合物為窄餾分的技術，用所得煤焦油瀝青成功地制備了長絲炭纖維。去年，我們課題組與棗莊礦業集團合作成功地建立了煤焦油萃取分離的中試裝置，為大規模萃取煤焦油和煤液化殘渣等重質有機混合物進而制備高端高性能炭纖維奠定了堅實的基礎。

　　目前，煤液化殘渣被認為是難以處理的副產物，國內也沒有成熟的技術。然而，就像之前所談到的，以煤液化殘渣為原料通過精細加工可以得到我國發展國防和諸多民用工業急需的材料，對支撐我國國防和經濟的發展舉足輕重。雖然目前殘渣利用未形成產業化，但經我們研究，其資金投入遠低于其產出價值。因此，煤液化殘渣的利用價值高于液體燃料，其前景也是非常可觀的。

來源：中國能源報