“所企联姻”技术研发 保障国家能源安全

■本报实习生韩阳梅，本报实习记者高雅丽

“煤制天然气技术的研发是为了应对‘明天’的潜在危机。天然气越充足越便宜，技术研发的速度就越慢。只有这样，中国才能在能源市场上占据主动。”中国科学院山西煤化学研究所(以下简称山西煤化学研究所)研究员、新奥能源研究所首席煤气化科学家毕坚定地告诉《中国科学日报》记者。

中国的能源消费结构长期处于“多煤、少油、少气”的不平衡状态。一方面，煤炭的大量利用导致了严重的环境污染；另一方面，过度依赖石油和天然气进口不利于中国的能源安全。

“从全球角度来看，中国非常需要‘煤制天然气’技术来清洁利用煤炭。”新奥能源控股有限公司(以下简称新奥集团)董事长王玉锁在接受采访时强调。这一概念与毕和他的团队进行的研究非常一致。山西煤化集团、新奥集团提供的研发思路搭建了研发平台，双方“联姻”，共同推进煤基天然气产业化，真正实现科技成果的“落地生根”。

联系:理念和技术的结合

新奥集团是一家私营企业，主要业务是提供城市燃气。为了应对激烈的市场竞争和天然气短缺危机，新奥集团必须有一个独立可靠的气源。2004年，新奥集团正式提出开发“煤制天然气”技术，预计投资20亿元。

起初，新奥集团采用了由美国大平原工厂鲁奇气化器牵头的煤制天然气工艺。然而，由于技术本身的许多不足，它经历了一段探索时期。

那么，如何改变现状呢？谁将“领导”研发团队？他们找到了在煤炭转化技术方面有数十年研发经验的毕，并聘请他担任煤基低碳能源国家重点实验室副主任和新奥集团煤气化首席科学家。

“早在20世纪20年代，煤催化气化生产天然气的概念就已发展起来，但由于多种因素，它长期停留在实验室研究阶段。”2009年，毕带领山西省煤炭化学研究所的6人团队前往河北省廊坊市新奥集团煤基天然气研发基地。合资企业申请国际科技支持计划和“973”计划，以开发“煤催化气化生产天然气技术”和“煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术”。

针对美国鲁奇炉煤制天然气技术和工艺中存在的问题，毕带领团队和企业在原有催化气化概念的基础上，找到了一条创新之路，显著提高了能源利用效率，引入了氧气燃烧难以气化的顽固碳，通过分散吸氧避免了气化炉结渣，形成了具有自主知识产权的“煤催化气化制天然气技术”。

“这项技术使日处理能力为5吨煤的催化气化装置在世界上首次投入运行。”毕告诉记者，该技术正在内蒙古达拉特旗新能源化工园区建设1500吨/日喷煤和2亿立方米/年天然气产业化示范工厂。主要设备已经吊起，预计今年7月进行一次注煤试验。

毕表示，与现有鲁奇炉煤制天然气技术相比，煤催化气化技术可节省1/5的投资，降低1/4的成本，提高10%左右的能源转换效率。

合作:宽松的R&D环境很重要

“煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术”是一种更有效的煤制天然气技术。

毕曾在大阪煤气公司工程部从事煤气化技术的研发。他知道，通过向气化炉中同时加入煤粉和氢气，富甲烷气体和轻质焦油将通过氢气的作用获得，“该工艺简单，投资成本低，工艺热效率高”。

在毕的建议下，他们再次联合申请国家“863”计划，开始开发“煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术”。该技术已经过中试和PDU研发过程，目前正在内蒙古达拉特旗进行400吨/天的中试。预计将于今年7月投入使用。

技术突破与新奥集团和谐的研发氛围密切相关。毕在接受采访时强调，山西煤化工研究院与新奥集团的合作堪称典范。到目前为止，他还记得技术研发之初的困难时期，“科学研究的困难比预期的要大得多，每个人每天都在黑暗中摸索。”这时，王玉锁代表新奥集团给了他们一颗“镇定剂”。他告诉毕:第一，不要怕花钱，第二，不要怕失败，第三，拿出一个团队。

“有了宽松的环境和良好的平台，合作将会顺利进行，技术研发将会加快。”毕季承说。

碰撞:科研思维与工程思维的融合

如果工程和科学研究之间有矛盾怎么办？毕回答说:“工程有工程思维，科学研究有科学研究思维。两者需要碰撞和融合。”

“有冲突是正常的，但我们没有冲突。”毕指出，科研人员正在考虑如何按照原来的实验方案实现高效率和高指标，而工程技术人员则关心设备制造的可行性。他说:“我们有相同的目标，出发点是按照客观规律行事。”

科学研究人员在工程建设的早期阶段发挥着重要作用。在内蒙古达拉特旗工业示范厂建设初期，毕及其团队成员仅用三年时间就迅速实现了基础实验室研究、小试和中试的重点突破，提供了工艺和气化炉设计、风险分析等初步成果和数据。

建成后，该1500吨给煤工业示范装置将成为世界上最大的完全自主知识产权的煤催化气化制甲烷工业示范装置。

山西煤化工研究所与新奥集团的合作已近十年。毕认为，“新奥是一家民营企业，但它有很强的危机感。”他强调，要真正解决煤化工高能耗、高排放的问题，必须正视困难，加快技术创新、集成和优化，开发更先进、更实用、更环保的新技术。

“虽然我们的技术现在似乎领先，但几年后可能就不会领先了。”毕指出，今后，他希望与新奥集团进一步开展合作。一方面，加快煤催化气化产业化示范工程建设，稳步推进其应用。另一方面，他将加快研发效率更高、成本更低的煤气化制甲烷新技术，实现煤的高效清洁利用。

《中国科学报》(第六版，2018年1月15日)