12月28日，CCTV-2央視財(cái)經(jīng)頻道《中國經(jīng)濟(jì)大講堂》特邀中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長、中國科學(xué)院院士包信和為您深度解讀。
嘉賓簡介
包信和，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長、中國科學(xué)院院士。他長期從事催化基礎(chǔ)理論研究和新型催化材料的創(chuàng)制，以及能源清潔高效轉(zhuǎn)化過程的研發(fā)，在納米催化基礎(chǔ)、天然氣和煤基合成氣高效轉(zhuǎn)化等方面取得了一系列重要研究成果，多次獲得國內(nèi)外學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)。面對(duì)我國“貧油、少氣、相對(duì)富煤”的狀況，他立志未來能夠像加工石油那樣加工煤炭。為了這個(gè)目標(biāo)，他偏于一隅，甘坐15年冷板凳。研究成果顛覆了90多年來煤化工一直沿襲的傳統(tǒng)路線，有望使煤化工水耗和能耗大幅降低，被業(yè)界譽(yù)為煤轉(zhuǎn)化領(lǐng)域“里程碑式的重大突破”。
我們?nèi)绾纬浞职l(fā)掘煤炭的潛力，保障能源安全?
世界上能源結(jié)構(gòu)的比例是三分之一左右是煤，三分之一左右是石油，再三分之一左右是天然氣，大概還有一部分是可再生能源。但是對(duì)于中國來說，情況就不一樣了。
中國在能源結(jié)構(gòu)中長期以來一直是以煤為主導(dǎo)的，甚至有些地方的煤可以達(dá)到80%。但通過現(xiàn)在這幾年的變化，我們使用煤的情況在能源結(jié)構(gòu)里面的占比逐步降低了，去年煤的使用大概就占到60%左右。按照現(xiàn)在石油開采的量，中國探明的可開采的石油大概可以采十二年，天然氣大概是三十年左右，煤多一點(diǎn)，大概就是四、五十年的樣子，或者是更多一點(diǎn)。
而從對(duì)外依存度來看，比如現(xiàn)在我去加一箱油，70%左右是進(jìn)口的，30%是我們中國自己開出來的;天然氣大概45%左右是進(jìn)口的， 50%左右是我們自己開出來的。中國的能源強(qiáng)度非常高，能源強(qiáng)度是什么意思呢?一萬美元的GDP(國內(nèi)生產(chǎn)總值)，我們中國消耗的能源跟國外消耗的能源不是可比的。本世紀(jì)初的時(shí)候，我們消耗的能源大概是日本的8—10倍。也就是說，我們生產(chǎn)一萬美元的GDP(國內(nèi)生產(chǎn)總值)，我們消耗比如說是8份的煤，日本人可能就消耗1份的煤。所以我們的效率確實(shí)是非常之差的，再加上由于燒煤這個(gè)事兒，對(duì)我們的空氣、水的污染非常之大。
到底中國怎么發(fā)展?從2000年到2018年中國石油、天然氣的對(duì)外依存度數(shù)據(jù)來看，所謂依存度，就是我們到底要進(jìn)口多少?2018年我們進(jìn)口的天然氣大概是45%，進(jìn)口的石油依存度大概是70%。但我們現(xiàn)在一年開發(fā)多少油呢?大概最大的產(chǎn)出量不到2億噸，現(xiàn)在差不多1.9億噸這個(gè)樣子，但我們要用到6億噸這樣的油。接下來我們肯定是開發(fā)不了這么多，但對(duì)于中國來說，真正資源占比比較大的，相對(duì)來講就是煤。
自然界有它的一個(gè)安排，中東那一塊油多，中國這一塊相對(duì)來講就是煤多。有些煤礦里面，十幾米全是煤，就堆在那個(gè)地方，我們?cè)儆脵C(jī)器去把它挖出來就是煤，而且就是好煤。所以對(duì)我們中國來講，有一件事情是很有必要做的，而且是戰(zhàn)略性的，就是怎么把我們已有的資源，把我們的煤變成我們少有的油、天然氣或者我們的化學(xué)品。這塊東西美國人不做，因?yàn)樗麄兊挠?、天然氣很多，它根本不?huì)要用煤來做這個(gè)事兒。歐洲人做不做呢?歐洲人也不做。所以實(shí)際上這一塊東西，就是非常有中國特色的，我們是一定要將此作為我們戰(zhàn)略的儲(chǔ)備。
但做完以后是不是馬上就開成工廠大量生產(chǎn)?這個(gè)不一定，要看經(jīng)濟(jì)情況。經(jīng)濟(jì)有需求我就用它，經(jīng)濟(jì)沒有需求我就不去用，但是我們一定要知道怎么做能把煤變成油，或者變成化學(xué)品，這個(gè)是我們一直在做的。我想我們?cè)谧目赡芤灿泻芏嗳艘苍谧鲞@件事，而且這件事情還是中國人做得最好。比如煤制油這一塊，我們中國16萬噸年產(chǎn)量，煤制油做了好多，我們中國最大的一個(gè)煤制油的工廠在寧夏的寧東這塊地方。最大的一個(gè)裝置一年可以供我們生產(chǎn)400萬噸油，這個(gè)量就是很大的。
中國還做了一件事就是把煤先變成甲醇，然后再把甲醇變成烯烴。烯烴是一種碳和氫組成的化合物，它是重要的化工基礎(chǔ)原料。廣泛用于生產(chǎn)塑料、橡膠、服裝、汽車、家具、裝飾材料、包裝材料等多種產(chǎn)品。在工業(yè)上，烯烴主要通過石油裂解來生產(chǎn)，也可以通過甲醇、乙醇等其他原料等制取。如果能直接利用煤生產(chǎn)烯烴，可以大大降低石油的消耗。
煤變成甲醇以后，再把甲醇變成烯烴，然后再把它變成聚烯烴，整個(gè)這是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。以前烯烴我們都是怎么來的呢?都是煉油過程當(dāng)中產(chǎn)生的石腦油，把石腦油裂解變成烯烴。10噸的原油大概可以煉3噸的石腦油，3噸的石腦油可以煉一噸的烯烴，10噸的原油才能搞出一噸烯烴來。我們中國大概一年消耗烯烴大概就4000萬噸左右，也就是說煉油能力就要到4億噸才能夠做這樣一件事?，F(xiàn)在大家可以看到，有1000多萬噸我們可以從煤中來，這解決了很大的一個(gè)問題了，所以這個(gè)對(duì)中國人來說是很重要的。
但是一談到煤這件事，好多地方都打怵，為什么打怵呢?因?yàn)槊阂粋€(gè)是有污染，一個(gè)就是中國還缺水。大家都知道，可能有些人對(duì)這個(gè)煤化工了解，要搞煤化工一定要用水。我們到底怎么來解決這樣一個(gè)問題?我先給大家看一看煤是一個(gè)什么樣的東西，別以為煤就是個(gè)炭，不是的。你要把煤仔細(xì)看到里面，它有很多分子。自然界經(jīng)過光合作用，把二氧化碳跟水什么東西弄在一起，氫同碳弄在一起就變成不同的芳烴。這樣一個(gè)烴的分子后面再埋在地下去以后，這些分子慢慢就在這個(gè)里面了，這些分子好多都是我們需要的。
那么大家在想，有沒有可能直接把煤用催化劑把它像剪刀一樣剪下來，變成我們需要的東西呢?大家知道，石油煉制它是用催化劑把這個(gè)油品剪斷以后，拿出我們需要的東西來。那么那一天有沒有可能這個(gè)煤也找到一個(gè)催化劑，或者怎么樣把它剪斷，不就是我們需要的東西了嗎?
1924年，有兩個(gè)德國人，一個(gè)叫弗朗茲·費(fèi)歇爾，一個(gè)叫漢斯·托羅普施，他們就把這個(gè)過程弄出來，叫“費(fèi)托過程”。九十多年來，一直是這樣一個(gè)過程。“費(fèi)托過程”是怎么做的呢?是用一個(gè)水跟一氧化碳反應(yīng)，變成了氫氣加二氧化碳，就是水煤氣變化反應(yīng)。接下來再用氫氣把一氧化碳的氧給拿掉，變成了水，一氧化碳跟氫反應(yīng)就變成了CH2(低碳烯烴)。我們現(xiàn)在做了個(gè)什么事呢?這十幾年我們就做了一件事兒，就是不用費(fèi)托反應(yīng)這個(gè)催化劑了，而用另外一種氧化物作為催化劑，直接用催化劑把這個(gè)一氧化碳跟這個(gè)氧反應(yīng)，變成了二氧化碳，這個(gè)碳跟這個(gè)氫反應(yīng)變成了這個(gè)東西。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是不用水了，再循環(huán)是沒有了;還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是把這三步的反應(yīng)最后變成一步了。
現(xiàn)在世界上做得最好的，比如做烯烴，也就做到58%的轉(zhuǎn)化率。我們就用這個(gè)反應(yīng)去做，因?yàn)樗x擇性高了，它一下可以做到百分之九十幾的轉(zhuǎn)化率。大家知道，這個(gè)百分五十八同百分九十幾可是差別很大了。這件事情出來以后，我們不光是就做這樣一個(gè)反應(yīng)，我們把這個(gè)概念進(jìn)一步推廣，它實(shí)際上是一個(gè)平臺(tái)，最起碼可以少用水，少排二氧化碳，少耗能，因?yàn)檫@個(gè)過程就節(jié)能，而且它的反應(yīng)選擇性高。所以這個(gè)過程也就是一個(gè)綠色的過程，我為什么講催化能夠來支撐綠色發(fā)展呢?支撐這個(gè)協(xié)調(diào)發(fā)展呢?那這個(gè)也就是我們做的一件事，就通過催化在煤化工當(dāng)中來支撐綠色發(fā)展這樣一件事。
