方德魏：能源化工的发展和前景
绿色焦点
igea
2015-11-12
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方德魏：我想就能源化工的发展，前景的问题谈一下，现在看起来节能减排对于历史问题关键是我们能源战略问题。现在看来到了后石油时代了，刚才讲到取之不尽用之不竭能源的到来，现在看来是指日可待了，并不是空穴来风，现在35年已经过去5年。可供核聚变跟我们讲的氢弹不同的就是氢氘氚，原子量一二三，真正的核燃料是氚，氘要经过一个锂的交换，很小的质量得到很大的能量。按照原计划这个合作社是35年之内，可供核聚变系统加上发电。那么原子弹起燃得到2000度以上的高温，就是小分子聚变成亥，模拟太阳的能量。
刚才张秘书长也谈到核聚变的问题，核聚变跟核裂变不同的，基本没有核废物的，一升海水三百升汽油的能量，应该说到了那个时代，海水是喝不光的，那么35年再加上20年再加30年，世界上应该到了取之不尽用之不竭能源的时代了。问题是过渡时期能源怎么办？现在到未来，这个时间怎么办？真正要从再生能源带解决。
我们国家这些年来算了很多帐，当然，再生能源是好，非化石能源，再加上核能，核能这次通过福岛的事情我们也很清楚了，还是存在很大的问题，不是没有问题。问题就是核废物以后后事怎么办？一旦问题来了怎么办？那么现在的问题就是过渡时期用什么能源？实际上上世纪两次世界危机已经非常明确，只能用化石能源本身的替代才可以解决量大面广的问题，客观上也如此。当时也深入分析了各种能源，再生能源，化石能源，不可能短期内解决替代问题，只有化石能源本身的替代，石油不行了，天然气和煤。上世纪70年代两次危机当中专家学者得出的结论，今天看起来还是这个结论。但是我们现在可以看到核聚变的替代了，等离子体稳定的可控的产生热能，得到聚变，合肥科大本地中心现在可以达到1800万度，当然要达到稳定可供持续还需要研究，但是35年，40年应该可以突破。
对中国来讲，怎么办？必然立足于多元发展以煤为主的原则，这是替代不了的。我们 花了很大的工夫，非化石能源到2015才解决15%，到2050年30%，所以现在问题就是狠下心，怎么把我们化石能源，高效低碳可持续，这个问题是很大的问题。但是我可以说，现在已经基本上解决了。就靠两条，化工部从小平复苏以后就干这个事情，干了三十年，到今天为止，应该说中国在化石能源高效低碳的利用已经走在世界前面了。
现在看起来，全新体系四条，第一条，就是以能量的高效和物质的高效多联产体系。刚才我讲到了，现在的形势，技术突破，时代变迁，不能够用常规的办法，还保留过去产业格局，那样一个结构没有办法解决技术新突破的问题，必须随着新的形势发展，要改变现在的产业结构，产品结构，技术结构。只有从这方面才可以做到高效、低碳，能量的高效，物质的高效。如果物质可以高效，能量也可以高效了，那环境生态问题自然解决。
比如我们现在就拿涉及到石油，涉及到天然气，涉及到煤，能不能高效？完全可以。第一个问题就是发电，目前来看，我们燃煤直接发电，不可能再持续下去，这几天大家吵的沸沸扬扬PM2.5，这的确是电占了我们用煤量的接近60%。刚才金涌院士也讲了，化工，煤化工只占了5%，大量在发电问题。所以发电的转方式，发电怎么做到低碳高效？这是最根本的问题，量大面广，不解决这个问题是不行的。途径就是多联产，物质高效，能量高效体系，完全可以解决。我们06年就在兖矿国泰建立这么一个样板，就是一个突破，到现在经过了六年时间，进一步在这个体系上突破了九大关键技术。其实很简单，常规发电只用了能量，这个能量是多少呢？一般发电效率是33，超龄件40，但是碳物质全部外排，如果把这部分物质拿下来，通过这么一个系统，我们把它转化为产品，用这部分碳做成甲醇，其结果怎么样呢？甲醇的能源转化率是多少？53，53加上33，这就是总的体系。利用率就提高了好多倍，这也是可以做到的。
我们进一步来看，现在我们可以用好几个方案，在工程院体系里也做了认真计算和分析。我们从原来兖矿这个情况，大致上60%多利用率，在09年通过八大技术的时候，那是82%，最近我们算了一个新的，把第九项技术用上去以后，90接近91。二氧化碳的排放，我们在计划过程当中，大家很清楚，我们用我们水煤浆计划，它从煤转化为合成气，它的成分多少？一氧化碳和氢气85，二氧化碳占15，这15吨二氧化碳全部拿下来以后，我们碳业化工利用还不够，还要从燃气轮机这一块当中去拿一部分二氧化碳来满足化工多联产系统的要求。而且我们可以在甲醇的尾气去还原，或者还原做合成氨，或者做有色金属的还原，或者多晶硅单晶硅的还原，这是一个方面。
在这样的情况下，化工碳利用率完全可以达到95以上，基本上可以做到不排碳，但是不排是不行的，客观上，你开车过程当中会有排放，但基本上是不排放，就是把物质高效，能源高效做到。
能量高效就是梯级利用，第一级100公斤超超龄件，第二级200公斤，第三级三四百公斤，跟城市化结合。那么化工产品，甲醇拿到以后，王书记对于甲醇经济，甲醇高效利用方面做了大量工作，现在看起来，甲醇是一个平台产品，它并不是最终产品，只有通过这么一个化合物，它才能够全面替代石油化工，全面做到不排放，不排污，或者基本上不排污这样的条件。甲醇我们再进一步把它利用，刚才讲到了三烯三苯替代石油化工，包括航空燃料，太空燃料。
方德魏：如果甲醇全面替代石油化工，而且还是走在一个工艺路线，既可以由甲醇的碳转化到95%以上，天然气做成碳制品进去也可以达到95%以上，就完全通过煤气能源化工发展，已经把煤化工，天然气化工，碳高效利用突破了。就不存在这三家的问题，就是碳的高效利用了。石油化工能做到的产品，通过甲醇一样能做到，而且有一部分石油化工做的不积极的，碳化工还能做。
也就是说到今天为止，中国才真正实现能源和能量的高效利用，已经完全可以解决，可以产业化，已经有我们一个样板了，而且这个样板到今天为止，已经是一步一步在提高。可以说中国在低碳高效，物质的高效利用，能量高效利用，实现了两大守恒，物质守恒和能量守恒，今天可以做到。而且在这个基础上，我们对于煤炭的结构化合物，我们金涌院士讲到结构模型，就是多环芳烃，一环两环多环杂环，煤就是这么立体的三维空间化合物，如果我们把这个化合物完全作为燃料就太可惜了。所以芳烃化合物是天赐给人类世界的最好的宝库，所以今后我们有两个东西，一个是煤炭的高效利用，得到能量和物质。另外一个就是芳烃化合物，这是今后高端化合物对生命科学，对于守信化合物这些高端物质的特殊功能材料都要有化合物，和三烯三苯的延伸物的世界。
所以今后一个靠碳高效利用，一个靠结构化合物的高效利用，任何别的东西都不可能达到这个要求，所以最后过渡到人类取之不尽用之不竭能量的时候，那个时候氢氘氚，这是取之不尽用之不竭能量的源泉。我们现在有多少煤呢？将近12万亿到13万亿吨煤，我们除了充分把二氧化碳利用，来走出我们物质发展的方向之外，氢和碳就是我们物质世界的基本元素。只要有了氢有了碳，天然物质有了，人造物质就继续下去。所以碳，中国占11%，美国占26%，前苏联是22%，剩下20多就是其他国家了。所以说碳完全可以跟今后取之不尽用之不竭的能量结合起来，造成物质世界持续发展的基础。
现在归根到底的问题，我们要在正确路线上。PM2.5的问题是在什么产生的？就是芳烃化合物，如果你用不好就严重的污染环境，你用好了可以让它发挥巨大的效益，那么我们现在问题在哪里？传统煤化工是不可能的。多环芳烃化合物是200度到800度，如果有热源，在这个温度下它就升华，大量是发电造成的，发电是1000度以上的高温，它煤炭直接燃烧，首先温度导致它升华，造成很大的影响。我们中国一定要重视它，不能走雾伦敦的道路，雾伦敦就是工业革命期间，他完全用的煤的中低温干馏得到燃碳，这样的焦油是污染很严重的，产生的焦气就点路灯，在那个时候就是由于多环芳烃的关系，在种种条件下的产生，这样才造成了2.5PM这个问题的产生。
我们中国如果有这样的情况，那比二氧化碳严重的多，这个东西对人身致癌，造成妇女不生育是最大的问题。所以现在问题在哪里？必须找到根源，第一燃烧，第二干馏，都会产生。如果说我们把它加氢转化了，但是结构跟我们常规的石油油品是不一样的，结构变不了，所以我们搞化工，这六十年，三十年改革开放，也吸取了国际商很多对路线的认识，所以现在我们问题在哪里？能源化工的技术路线，涉及到技术结构，所以必须三大结构要调整，产品结构，技术结构，要很好的全面调整。这样的调整必须要打破固有的很多坛坛罐罐，你还保留发电体制，化工体制，煤炭体制，那不行，必须要新的产业结构，产品结构，才可以保证我们的转变发展方式，必须在物质能量的高效利用，环境生态友好，可持续，有了这样的结构，给我们新技术的突破来调整我们产业结构，谢谢大家。
