煤炭，如何完成從“黑”到“白”的華麗轉(zhuǎn)型？

編者按：千萬(wàn)IP創(chuàng)科普，共筑科技強(qiáng)國(guó)夢(mèng)。為普及科學(xué)知識(shí)，弘揚(yáng)科學(xué)精神，提高全民科學(xué)文化素質(zhì)，助力實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)，中國(guó)科協(xié)科普部與人民網(wǎng)聯(lián)合策劃推出“見(jiàn)證科技之路”主題報(bào)道，聚焦國(guó)家科技戰(zhàn)略政策、重要科技獎(jiǎng)項(xiàng)、“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)等，深入基層一線開(kāi)展采訪調(diào)研，推出一批生動(dòng)鮮活的科普精品，大力弘揚(yáng)科學(xué)家精神，為建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)匯聚磅礴力量。

在全球環(huán)境危機(jī)日益嚴(yán)峻、綠色轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行的背景下，中國(guó)正以前所未有的決心和行動(dòng)力，推動(dòng)能源和化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。位于黃土高原腹地的陜西省榆林市，既是豐富的資源寶庫(kù)，也是生態(tài)極其脆弱的地方。在這里，煤炭不僅僅是一種能源，更是驅(qū)動(dòng)能源轉(zhuǎn)型與環(huán)境保護(hù)雙重發(fā)展的重要生命線。近日，記者走進(jìn)榆林工業(yè)園區(qū)，看科技工作者們?nèi)绾斡每萍嫉牧α浚V寫(xiě)煤炭從“黑”到“白”的華麗轉(zhuǎn)型。

煤制乙二醇

108小時(shí)的神奇轉(zhuǎn)變

煤，在我們的認(rèn)知中往往是作為能源而存在，但在現(xiàn)代化工領(lǐng)域，它還能化身為重要的化工原料——乙二醇。作為一種多功能化合物，乙二醇的獨(dú)特性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)性，使其成為許多產(chǎn)品和工藝中不可或缺的成分，為我們的生活增添了諸多便利和可能。

“乙二醇的作用主要有兩塊，第一是做聚酯樹(shù)脂，第二是聚酯纖維?！眹?guó)能榆林化工有限公司新材料分廠乙二醇裝置經(jīng)理徐偉偉介紹道，聚酯樹(shù)脂有光學(xué)性能好的特點(diǎn)，比如說(shuō)我們的眼鏡片、醫(yī)藥的注射器。聚酯纖維的下游主要是做紡織，它有一些優(yōu)異的特性，在紡織材料里添加一定量的乙二醇聚酯纖維，那么它的面料不容易壓皺。

榆林工業(yè)園區(qū)。受訪者供圖

從煤到乙二醇，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程只需要108個(gè)小時(shí)，但技術(shù)的研發(fā)卻耗時(shí)數(shù)年。2021年11月，榆林化工40萬(wàn)噸/年乙二醇項(xiàng)目一次打通全流程，成功產(chǎn)出合格乙二醇產(chǎn)品，該項(xiàng)目巧妙利用已經(jīng)建成投產(chǎn)的煤制甲醇項(xiàng)目的富余合成氣及公用設(shè)施，并將乙二醇裝置產(chǎn)生的尾氣作為煤制甲醇項(xiàng)目的原料進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)煤炭循環(huán)清潔利用，經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保效應(yīng)顯著提升。

依托乙二醇項(xiàng)目，榆林化工還對(duì)部分中間產(chǎn)品進(jìn)行深加工，新建PGA項(xiàng)目生產(chǎn)聚乙醇酸可降解材料，進(jìn)一步延伸產(chǎn)業(yè)鏈、提升價(jià)值鏈。這種材料具有全生物降解、高生物相容性、高機(jī)械性能及高阻隔性能等諸多優(yōu)點(diǎn)，可在土壤、海水等環(huán)境中完全無(wú)害降解，可廣泛應(yīng)用于一次性塑料袋、餐盒、吸管等食品包裝領(lǐng)域，還可用于醫(yī)用手術(shù)縫合線、骨骼支架材料領(lǐng)域，為我國(guó)治理白色污染、服務(wù)民生需求和攻關(guān)“卡脖子”技術(shù)提供了新的路徑，促進(jìn)國(guó)家煤化工產(chǎn)業(yè)向高端化、多元化、低碳化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

從“零”開(kāi)始

綠色科技讓廢水“重生”

如果說(shuō)煤制乙二醇是由“黑”變“白”，水處理就是由污變清的神奇過(guò)程。煤化工廢水排放量大，水質(zhì)成分復(fù)雜，且含有大量的污染物。在西北生態(tài)脆弱地區(qū)發(fā)展煤化工，不僅會(huì)污染當(dāng)?shù)氐乃Y源，還會(huì)加劇水資源的短缺。“水門關(guān)”也就成了煤化工必須闖過(guò)去的一道難關(guān)，廢水零排放成為解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵途徑。

分鹽結(jié)晶預(yù)處理廠房。受訪者供圖

在廢水零排放技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，如何將高鹽廢水中的主要鹽分提取出來(lái)，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶混合鹽的減量化和資源化循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用，成為難點(diǎn)與重點(diǎn)。

“我們通過(guò)自主創(chuàng)新，研發(fā)出低溫臨界冷凍加真空熱法分鹽技術(shù)，通過(guò)低溫冷凍結(jié)晶過(guò)程分離出純度高的鹽類，同時(shí)通過(guò)熱法回收過(guò)程中的熱量，實(shí)現(xiàn)能源的再利用，大幅降低了運(yùn)行成本。”國(guó)能榆林化工有限公司環(huán)儲(chǔ)廠副經(jīng)理胡華貴說(shuō)道。

分鹽結(jié)晶裝置產(chǎn)出合格氯化鈉且實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，不僅實(shí)現(xiàn)了低溫臨界冷凍加真空熱法分鹽技術(shù)在煤化工廢水處理上“零”的突破，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白，還帶來(lái)了顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益，每年可節(jié)水294萬(wàn)噸，節(jié)省費(fèi)用0.25億元，減少雜鹽產(chǎn)生量約3.2萬(wàn)噸，節(jié)約危廢處置費(fèi)用約1.1億元。這些顯著成果，見(jiàn)證了我國(guó)在追求綠色低碳發(fā)展道路上邁出的重要一步，激勵(lì)更多人投身于這場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展大計(jì)中。

硅的克星

青年科研團(tuán)隊(duì)****解鎖神奇凈化術(shù)

在煤化工產(chǎn)生的廢水中，難以去除的常見(jiàn)雜質(zhì)，除了鹽還有硅，它主要以二氧化硅的形式存在于廢水中。硅的去除對(duì)于煤化工廢水零排放至關(guān)重要，它能大大減緩反滲透膜和蒸發(fā)器等關(guān)鍵設(shè)備結(jié)垢情況，確保后續(xù)處理工藝的高效運(yùn)行。然而，去除廢水中的硅并不容易，需要精準(zhǔn)控制化學(xué)反應(yīng)條件，以避免藥劑不適用或過(guò)量添加化學(xué)品導(dǎo)致新的問(wèn)題。面對(duì)這一難題，“全國(guó)技術(shù)能手”95后的盧超超和他的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了反復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究。

盧超超在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄。受訪者供圖

“在偏鋁酸鈉除硅過(guò)程中，我們做的最重要的一個(gè)工作也是最難的工作，就是研究它的反應(yīng)pH，我們從酸性pH3直到pH14做了一個(gè)pH梯度，通過(guò)前期的燒杯實(shí)驗(yàn)研究確定它的反應(yīng)條件、水力條件，包括投加藥順序，來(lái)確定它的最佳pH。最后我們研究出來(lái)最佳pH值是8.5左右，除硅效果最好?！眹?guó)能榆林化工有限公司環(huán)儲(chǔ)廠水處理裝置環(huán)保一班班長(zhǎng)盧超超告訴記者。

在這個(gè)過(guò)程中，科研團(tuán)隊(duì)不僅解決了技術(shù)上的挑戰(zhàn)，也深刻體會(huì)到自己工作的意義所在。在這些年輕的科技工作者看來(lái)，每天與廢水打交道，讓廢水在自己的參與中重新恢復(fù)清澈，不僅是他們個(gè)人價(jià)值的實(shí)現(xiàn)，更是為實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)貢獻(xiàn)一份力量?！懊夯どa(chǎn)的黑水，經(jīng)過(guò)我們工藝的處理，變成了優(yōu)質(zhì)再生水回用給我們廠作為生產(chǎn)水使用，對(duì)我來(lái)說(shuō)非常自豪?！北R超超說(shuō)道。

榆林，這個(gè)因煤而興的城市，正通過(guò)科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)自身的華麗轉(zhuǎn)型。從煤變乙二醇的技術(shù)革新，到聚乙醇酸可降解材料的工業(yè)化生產(chǎn)，再到煤化工廢水的零排放處理，這一條綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展之路，見(jiàn)證著榆林化工正以實(shí)際行動(dòng)，在切實(shí)保障國(guó)家能源安全的同時(shí)，推動(dòng)煤化工產(chǎn)業(yè)向“高端化、多元化、低碳化”轉(zhuǎn)型升級(jí)，“綠色”已注入了煤化工發(fā)展基因，讓煤炭消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)之路越走越實(shí)，也向世界展示綠色化工、綠色未來(lái)的無(wú)限可能。