尚建選、李冬等團(tuán)隊：新思路開創(chuàng)中低溫煤焦油分級分質(zhì)利用新局面

低階煤在我國煤炭儲量、產(chǎn)量中占比均超過一半，實現(xiàn)其清潔高效轉(zhuǎn)化利用，是對煤炭清潔高效利用的最大貢獻(xiàn)。以熱解為龍頭的低階煤分質(zhì)利用技術(shù)，已得到業(yè)界的廣泛認(rèn)同，被認(rèn)為是最具潛力的煤炭清潔高效低碳利用技術(shù)之一，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。

低階煤中低溫?zé)峤馑a(chǎn)出的煤焦油，富含環(huán)烷烴和芳環(huán)化合物，是一種重要的戰(zhàn)略資源，由于以往對其組成和反應(yīng)特征認(rèn)識不夠，高端利用加工技術(shù)開發(fā)滯后，中低溫煤焦油僅被加工成普通汽油、柴油調(diào)和組分使用，未能發(fā)揮其資源結(jié)構(gòu)特點優(yōu)勢。在此背景下，陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司尚建選總工程師和西北大學(xué)李冬教授團(tuán)隊，以中低溫煤焦油的綠色、低碳、高效轉(zhuǎn)化為主攻方向，提出了中低溫煤焦油的分級分質(zhì)利用新思路，以期進(jìn)一步延伸產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈。圍繞這一方向，團(tuán)隊經(jīng)過近二十年的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)，在中低溫煤焦油的組成和反應(yīng)特征方面，收獲了許多彌足珍貴的認(rèn)知和見解，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了成功的工程實踐，得到了行業(yè)和市場的廣泛認(rèn)可。

2006 年以來，尚建選、李冬、楊占彪、李穩(wěn)宏、崔樓偉、馬寶岐等團(tuán)隊骨干對中低溫煤焦油的組成、加氫反應(yīng)、重整反應(yīng)、熱聚合反應(yīng)等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，全程參與了中低溫煤焦油分級分質(zhì)利用技術(shù)的研究開發(fā)和工程實踐。團(tuán)隊相關(guān)專家學(xué)者在大量研究和論證的基礎(chǔ)上撰寫成《中低溫煤焦油結(jié)構(gòu)與反應(yīng)》（尚建選等著．北京：科學(xué)出版社，2024.5）一書，凝聚了作者的智慧和努力，成果來之不易，體現(xiàn)了作者的系統(tǒng)思維和創(chuàng)新思想。

該團(tuán)隊采用分析表征新手段和計算機分子模擬結(jié)合的方法，系統(tǒng)解構(gòu)了中低溫煤焦油及其瀝青質(zhì)重組分的分子結(jié)構(gòu)、締合體結(jié)構(gòu)、聚集體結(jié)構(gòu)等超分子結(jié)構(gòu)特點，并在此基礎(chǔ)上對其預(yù)處理過程、加氫過程、重整過程、熱聚合過程等典型轉(zhuǎn)化反應(yīng)路徑過程的動力學(xué)、熱力學(xué)和轉(zhuǎn)化機理等方面進(jìn)行了全面研究，提出了“中低溫煤焦油-預(yù)處理技術(shù)-催化級配技術(shù)-全餾分加氫技術(shù)-瀝青制備炭素材料技術(shù)”的分級分質(zhì)利用技術(shù)思路，開展了與其配套的工藝、催化劑、關(guān)鍵設(shè)備仿真和過程模擬等大量理論和實驗工作。由此凝練成的專著具有很強的理論性、指導(dǎo)性和可操作性，為中低溫煤焦油的分級分質(zhì)利用提供了很好的借鑒。

《中低溫煤焦油結(jié)構(gòu)與反應(yīng)》相關(guān)內(nèi)容源于2006 年以來的中低溫煤焦油輕質(zhì)化技術(shù)研究工作，包括中低溫煤焦油全餾分加氫制備燃料油技術(shù)、中低溫煤焦油分離提質(zhì)預(yù)處理技術(shù)、中低溫煤焦油加氫催化劑及其級配技術(shù)、中低溫煤焦油加氫石腦油深度開發(fā)技術(shù)、中低溫煤焦油瀝青質(zhì)超分子體系構(gòu)建與其分離轉(zhuǎn)化技術(shù)、中低溫煤焦油中間相機理與制備針狀焦技術(shù)。

在15項國家級項目，如國家自然科學(xué)基金項目“中低溫煤焦油瀝青質(zhì)超分子體系探索(21978237)”“基于動力學(xué)模型的中低溫煤焦油加氫反應(yīng)器模擬及其瀝青質(zhì)加氫轉(zhuǎn)化機理(21646009)”“基于動力學(xué)模型的煤焦油加氫精制催化劑級配研究及氫耗的分類計算(21206136)”，以及33項省部級項目對研究團(tuán)隊的支持下，團(tuán)隊發(fā)表相關(guān)論文150 余篇，申請專利100 余件，授權(quán)專利60 余件，擁有工業(yè)化成果3 項。

▲ 50 萬t/a煤焦油全餾分加氫制環(huán)烷基特種油品成套工業(yè)化廠區(qū)全景

基于本書研究成果開發(fā)的“煤焦油全餾分加氫生產(chǎn)清潔燃料技術(shù)”實現(xiàn)了12萬t/a(后期擴能至16.8萬t/a)的產(chǎn)業(yè)示范，鑒定結(jié)果為國內(nèi)領(lǐng)先，世界首創(chuàng)；開發(fā)的“煤焦油全餾分加氫制環(huán)烷基油技術(shù)”，建成全球首套50萬t/a示范工程，已平穩(wěn)運行三年，鑒定結(jié)果為整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平；產(chǎn)出煤焦油基航天煤油、高閃點和大比重噴氣燃料、超低凝軍用柴油及超高壓變壓器油等5大類13種特種油品；所產(chǎn)航天煤油于2020年12月成功完成了火箭發(fā)動機整機熱試車，具有比沖高、傳熱性好和抗結(jié)焦性能強等優(yōu)勢。本書研究成果的工業(yè)化轉(zhuǎn)化，為我國中低溫煤焦油分質(zhì)利用提供了重要的理論支撐和一定的科學(xué)指導(dǎo)，對于緩解我國石油資源緊張和我國環(huán)烷基原油資源嚴(yán)重不足具有重要現(xiàn)實意義。

這既是一部有著較高學(xué)術(shù)價值的專業(yè)論著，也是低階煤清潔高效轉(zhuǎn)化利用，特別是煤焦油加工行業(yè)生產(chǎn)和管理人員的實用參考書，其出版必將對中低溫煤焦油的多元化、高端化、低碳化利用產(chǎn)生重要的促進(jìn)作用。我深信此書提出的新思路、新技術(shù)、新工藝，一定能為中低溫煤焦油加工轉(zhuǎn)化的技術(shù)迭代和產(chǎn)業(yè)升級提供幫助，這也正是尚建選等作者撰寫此書和筆者為此書作序的初衷。

謝克昌       

中國工程院院士

2023 年12 月  

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本書對中低溫煤焦油的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及在多種加工過程中的反應(yīng)機理進(jìn)行系統(tǒng)介紹。首先，對中低溫煤焦油的組成、性質(zhì)、特征及分離分析方法等前沿研究進(jìn)行論述。其次，詳細(xì)地分析中低溫煤焦油的多種反應(yīng)機理，如加氫反應(yīng)、重整反應(yīng)、熱聚合反應(yīng)等，并詳細(xì)說明這些反應(yīng)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。最后，對中低溫煤焦油加工利用方面的前沿技術(shù)進(jìn)行介紹，展示不同發(fā)展方向。

本書可供煤化工領(lǐng)域，特別是從事煤焦油加工研究的科研工作者及一線從業(yè)人員閱讀，也可供高等院校煤化工相關(guān)專業(yè)師生參考。