نظرة عامة على إنجازات الابتكار التقني في صناعة الكيماويات النفطية خلال السنوات الأخيرة

Thread Content

مراجعة لإنجازات الابتكار التقني في صناعة الكيماويات النفطية في السنوات الأخيرة
الكاتب/المصدر: تاريخ النشر: 2016-06-01
عدد المرات التي تم فيها النقر على المقال: 15
إما الابتكار، وإما الزوال… هذا المثل الذي قاله العالم الأمريكي في مجال الابتكار، بيل سابوريتو، يبدو أنه مُصمم خصيصًا لصناعة الكيماويات النفطية في الصين في الوقت الحالي. في السنوات الأخيرة، وفي ظل ظروف بالغة الصعوبة مثل تشديد القيود البيئية، وعدم استقرار السياسات، وتراجع الميزة التنافسية من حيث التكاليف نتيجة الانخفاض الحاد في أسعار النفط، وزيادة الانتقادات من مختلف الأطراف، وتباطؤ الاستثمار في المشاريع؛ لاحظ الصحفيون أنه في مواجهة هذه التحديات، لم يتراجع قطاع الكيماويات والفحم في بلادنا، بل واجه الصعاب بشجاعة. لقد ساهمت الابتكارات التقنية المستمرة في حل مشكلة تلو الأخرى التي كانت تعيق التطور الصحي للصناعة، وأصبحت الركيزة الأساسية التي تدعم تطور صناعة الكيماويات القائمة على الفحم في الصين. ابتكارات تقنية تحويل الفحم متعددة، ففي 4 مارس 2016، كشف باو شينهي، أحد المندوبين في المؤتمر الوطني ** وعضو أكاديمية العلوم الصينية، عن أن الفريق الذي يقوده قد طور بطريقة مبتكرة تقنية لإنتاج الأوليفينات منخفضة الكربون عبر تفاعل واحد ذو انتقائية عالية لإنتاج الغاز السينثيتيك. أثارت هذه الأخبار اهتمامًا كبيرًا على الفور في الأوساط الكيميائية والأكاديمية وقطاع الطاقة، سواء محليًا أو دوليًا. يعتقد الخبراء في هذا المجال بشكل عام أن هذا الاختراع يمثل “إنجازًا كبيرًا ومهمًا في مجال تحويل الفحم”， وأنه سيؤدي إلى تغيير طريقة التصنيع باستخدام عملية فريتو، والتي استُخدمت لأكثر من 90 عامًا. أشار خبراء ذوو صلة إلى أن الحصول على هذا التقييم المرتفع يعود إلى استخدام هذه التقنية بشكل مبتكر لأكسيد مركب جزئياً مختزل كعامل حفاز. يتمتع هذا العامل المسرع بوظيفتين في نفس الوقت، وهما وظيفة العامل المسرع المعدني ووظيفة المنخل الجزيئي. خلال عملية التفاعل، يمكن لجزيئات أول أكسيد الكربون أن تترسب على مواقع النقص في الأكسجين الموجودة على سطح العامل المسرع وتتفكك، بينما تتفاعل جزيئات الهيدروجين في الحالة الغازية بشكل انتقائي مع ذرات الكربون الناتجة عن التفكك، مما يؤدي إلى تكوين جذور حرة من نوع الميثيلين. أما ذرات الأكسجين الناتجة عن تفكك أول أكسيد الكربون على سطح العامل المسرع، فإنها تميل إلى التفاعل مع جزيئات أول أكسيد الكربون الأخرى، مما يؤدي إلى تكوين ثاني أكسيد الكربون. لا يستقر الجذور الحرة للميثيلين على سطح المحفز ولا تحدث عليه تفاعلات بوليمرة سطحية، بل تدخل بسرعة في مسام المنخل الجزيئي حيث تجري تفاعلات اقتران انتقائية الشكل في بيئة محدودة المساحة داخل المسام، مما يؤدي إلى تكوين الأوليفينات منخفضة الكربون بشكل موجه. نظرًا لاستخدام أول أكسيد الكربون بدلاً من الهيدروجين للتخلص من الأكسجين الزائد في تكوين الهيدروكربونات، فإن هذه التقنية تلغي تفاعل تحويل غاز الماء إلى غاز الهيدروجين في عملية فرتو، دون التأثير على إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. وبذلك، تفتح هذه التقنية طريقًا جديدًا لتحويل الفحم بطريقة نظيفة وفعالة، مع استهلاك أقل للمياه والطاقة. ووفقًا لما علمه الصحفيون، فإن تقنيات مبتكرة لتحويل الفحم، والتي أثارت ضجة في الداخل والخارج، ظهرت بشكل متزايد في مجال الكيماويات القائمة على الفحم في بلادنا خلال السنوات الأخيرة. في 8 أغسطس 2010، نجح مشروع شينهوا باوتوو لإنتاج الأوليفينات ذات الكربون المنخفض من الميثانول، بطاقة إنتاجية 600 ألف طن سنويًا، في تشغيله بنجاح. وقد تم تطوير هذه التقنية بالتعاون بين معهد داليان للكيمياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم وغيره من المؤسسات. وبذلك، تجاوزت الصين في تقنيات إنتاج الأوليفينات ذات الكربون المنخفض من الميثانول الشركات العالمية مثل روش الألمانية وUOP الأمريكية، لتصبح في مقدمة الدول المتقدمة في هذا المجال. ووفقًا للعالم الرائد في تقنية تحويل الميثانول إلى أوليفينات منخفضة الكربون، ونائب مدير معهد داليان للكيمياء، وعضو أكاديمية الهندسة الصينية، ليو زونغمين، فإن أبحاثهم لم تتوقف خلال السنوات الأخيرة. وبعد تطوير التقنيات الأولى والثانية لتحويل الميثانول إلى أوليفينات منخفضة الكربون، نجح الباحثون في المعهد في تطوير تقنيات جديدة مثل تحويل الميثانول والتولوين إلى البارا-كسيلين، وتحويل الميثانول إلى البارا-كسيلين مع إنتاج أوليفينات منخفضة الكربون في نفس الوقت، بالإضافة إلى تحويل البروبين وحمض الخليك إلى الإيثانول والإيزوبروبانول، واستخدام محفزات على أساس الكوبالت في تصنيع الزيوت عبر عملية فرتو، وكذلك تحويل الفحم إلى ميثانول ثم إلى الإيثانول عبر استخدام الديميثيل إيثر. في مارس 2013، خضعت تقنية إنتاج الهيدروكربونات العطرية باستخدام سرير التدفق للميثانول، والتي تم تطويرها بالتعاون بين جامعة تسينغهوا ومجموعة هواديان لصناعة الفحم والكيماويات، لتقييم فني من قبل الاتحاد الصيني لصناعة النفط والكيماويات. وخلصت لجنة الخبراء إلى أن “هذه التقنية تصل إلى مستوى رائد على المستوى الدولي في هذا المجال”. كما يُعتقد أن هذه التقنية تستخدم محفزًا لتحقيق تحويل فعال للميثانول إلى الهيدروكربونات العطرية، وكذلك تحويل الهيدروكربونات الخفيفة إلى الهيدروكربونات العطرية، بالإضافة إلى تعديل البنزين والتولوين والميثانول. كما أن هذه التقنية تتمتع بقدرة عالية على اختيار الهيدروكربونات العطرية، وهو ما يساعد في تحقيق الخطوة الأساسية في تحويل الفحم إلى هيدروكربونات عطرية، وهي عملية تحويل الميثانول إلى هيدروكربونات عطرية. وقد تم تطوير تقنية صناعية كاملة لتحويل الميثانول إلى هيدروكربونات عطرية باستخدام تقنية السرير السائل، وتصل نسبة تحويل الميثانول في هذه العملية إلى 99.99%، بينما تشكل الهيدروكربونات العطرية 74.47% من المنتج النهائي. من بينها، يشكل الديكستيلين أكثر من 50%. كما أنها أول تقنية صناعية في العالم تستخدم الميثانول كمادة خام وحيدة لإنتاج الهيدروكربونات الأروماتية، مما يفتح عصرًا جديدًا لتنويع مصادر هذه المواد. في الوقت الحالي، تم بدء تنفيذ مشروع تجريبي صناعي لإنتاج المركبات الأروماتية باستخدام طريقة السرير المتدفق القائم على الفحم، كما يوجد أكثر من 5 مشاريع صناعية كبيرة في مرحلة التخطيط. بعد أن طورت شركة “زونغكه لتقنيات الزيوت الاصطناعية” تقنية إنتاج الزيت من الفحم باستخدام محفزات حديدية في أسرّة على شكل هلام، وتمكنت من تطبيق هذه التقنية على نطاق صناعي، فقد نجحت في تطوير معدات كبيرة الحجم قادرة على إنتاج 500 ألف طن سنويًا باستخدام مفاعل واحد. وحدة إنتاج الزيت من الفحم بطاقة مليون طن سنويًا، التابعة لشركة شانشي فيوتشر إنرجي كيميكال المحدودة والتي بدأ تشغيلها في يونيو 2015، تستخدم تقنية التخليق الكيميائي فاشر-تروبش عند درجات حرارة منخفضة التي طورتها مجموعة يانشان للمناجم بشكل مستقل؛ وتعتبر طاقتها الإنتاجية البالغة 1.14 مليون طن/سنة لكل خط إنتاج هي الأعلى على المستوى المحلي. بالإضافة إلى تقنية التسييل المباشر للفحم التي طورتها مجموعة شينهوا وتم التحقق من فعاليتها عبر التطبيق الصناعي، وتقنية التكرير المشترك للفحم والنفط التي طورتها مجموعة يانتشانغ للبترول في شنشي، فإن المستوى العام لتقنيات إنتاج النفط من الفحم في الصين يتصدر العالم. أما في مجال تقنية تحويل الغاز، وهو مجال يحظى باهتمام كبير في الصناعة، فقد نجحت بلادنا، بفضل الجهود المستمرة، ليس فقط في التخلص من الاعتماد على التقنيات الأجنبية وإنهاء عملية استيراد التقنيات واستيعابها، بل أيضًا في تحقيق الاستقلال التقني الكامل، كما وصلت مستويات التقنية لدينا إلى مستويات رائدة على مستوى العالم. تقنية تحويل الفحم إلى غاز باستخدام عدة فوهات متقابلة، والتي تم تطويرها بالتعاون بين جامعة هوادونغ للعلوم والتكنولوجيا ومجموعة يانكوان في شاندونغ، تسمح بمعالجة 3000 طن من الفحم يوميًا في كل فرن. حاليًا، هناك 55 فرنًا لتحويل الفحم قيد الاستخدام، بالإضافة إلى 113 فرنًا تم التعاقد على تركيبها. كما تم تطوير أفران أخرى في الصين مثل فرن تشينغهوا، وفرن الفضاء، وفرن تحويل الفحم إلى غاز باستخدام مسحوق جاف، بالإضافة إلى فرن تحويل الفحم الخالي من الدخان بكفاءة عالية، وقد تم تطبيق هذه الأفران في الصناعة. أما مجموعة يانشان للنفط في شنشي، فهي تقوم حاليًا بتركيب فرن تحويل الفحم الكبير من نوع KSY، وعندما يبدأ هذا الفرن في العمل، سيكون بإمكانه معالجة 5000 طن من الفحم يوميًا، مما يجعله أكبر فرن لتحويل الفحم في التاريخ العالمي. بالإضافة إلى ذلك، فقد تم أيضًا اختبار التقنيات المتقدمة على مستوى العالم، مثل تقنية تحويل الفحم إلى هيدروجين التي طورتها مجموعة هيبي شينآو بالتعاون مع معهد الكيمياء الفحمية في شانشي التابع لأكاديمية العلوم الصينية، وتقنية تحويل الفحم تحت الأرض التي طورها فريق الدكتور ليانغ جيه من جامعة الصين للتعدين (بكين). ومن المقرر بناء محطات تجريبية كبيرة لاستخدام هذه التقنيات في الصناعة. كما أن الابتكارات في مجال تحلل الفحم الحراري تستحق الذكر أيضًا. في عام 2015 وحده، تمت الموافقة على تقنيتين من حيث الجودة التقنية؛ الأولى هي تقنية التحويل إلى غاز مع تحلل الفحم منخفض الجودة، والتي تم تطويرها بالتعاون بين شركة “شانميهوا لأبحاث التكنولوجيا” وشركة “بكين كولينزدا لتطوير التكنولوجيا”. أما الثانية فهي تقنية تحويل الفحم المسحوق منخفض الجودة إلى فحم خالٍ من الدخان، وقد تم تطويرها بالتعاون بين شركة “شينمو تيانيوان للصناعات الكيميائية” وشركة “هوالو للهندسة والتكنولوجيا”. كما تم إنشاء أجهزة توضيحية على نطاق صناعي لتقنية التحلل الحراري باستخدام سرير دوار للفحم منخفض الجودة، والتي طورتها مجموعة هينان لونغتشنغ؛ وتقنية التحلل الحراري السريع باستخدام حاملات حرارية صلبة من الفحم المسحوق، والتي طورتها شركة شينمو فويو لتكنولوجيا الطاقة بالتعاون مع المعاهد البحثية ذات الصلة؛ وتقنية التحلل الحراري باستخدام سرير دوار يعتمد على تخزين الحرارة دون الحاجة إلى حامل حراري، والتي طورتها مجموعة بكين شينوو. ومتى نجحت تقنية التكسير الحراري والتحلل الغازي المتكاملة للفحم (CCSI)، التي طورتها مجموعة شانشي يانلانغ للبترول والتي بدأ تشغيلها التجريبي بالفعل، فإنها ستسمح بالربط المتكامل بين عمليتي التحلل الحراري والتحويل إلى غاز، كما أن كفاءتها في استخدام الطاقة ستكون من بين الأعلى في الصناعة. شهدت تقنيات المعالجة المتقدمة تطورًا كبيرًا؛ فبالإضافة إلى تقنيات تحويل الفحم، فإن الابتكارات في التقنيات الأخرى المستخدمة في معالجة الفحم قد شهدت أيضًا تطورًا كبيرًا خلال السنوات الأخيرة. في مجال معالجة الزيوت ذات الجودة المنخفضة، بما في ذلك قطران الفحم، طورت شركة “شانشي كوايهوا” لتكنولوجيا الطاقة في منطقة شينمو تقنية صناعية لهدرجة قطران الفحم عند درجات حرارة منخفضة باستخدام سرير ثابت، وذلك في عام 2012. أما شركة “شانغهاي شينيو لتكنولوجيا الطاقة”، فقد طورت تقنية لمعالجة الزيوت ذات الجودة المنخفضة باستخدام سرير يعمل بالغليان، وفي نفس العام، طورت مجموعة “شانشي يانغان للنفط” تقنية الهدرجة باستخدام سرير عائم. وفي عام 2015، تعاونت شركة “بكين سانمو للمواد البيئية الجديدة” مع شركة “بكين هواشي لتكنولوجيا الطاقة المشتركة” لتطوير تقنية معالجة باستخدام سرير عائم متقدم. وقد تم تطبيق جميع هذه التقنيات على نطاق صناعي، وقد ساعدت في حل العديد من المشاكل العالمية، مما جعل تقنيات معالجة الزيوت ذات الجودة المنخفضة في بلادنا من بين الأفضل في العالم. في ديسمبر 2014، تم تقييم التقنية المستخدمة في تحويل الميثانول إلى بولي ميثوكسي دايميثيل إيثر، والتي تم تطويرها بالتعاون بين شركة شاندونغ يوهوانغ للكيماويات وجامعة تسينغهوا، من قبل الاتحاد الصيني لصناعة النفط والكيماويات على أنها “تصل إلى مستوى رائد عالميًا”. واستغلت مجموعة يانتشانغ للنفط خصائصها المتمثلة في امتلاكها كميات كبيرة من النفط والغاز والفحم، وقامت بدمج صناعة الكيماويات القائمة على الفحم مع صناعة الكيماويات القائمة على الغاز الطبيعي والنفط، لإنشاء أول مشروع عالمي لاستخدام الفحم في إنتاج الإيثيلين جلايكول. وبعد تحسينات مستمرة، نجحت شركة تونغلياو جينمي للكيماويات في منغوليا الداخلية في استخدام التقنية التي طورها معهد فوجيان لعلوم المواد التابع لأكاديمية العلوم الصينية لإنتاج الإيثيلين جلايكول من الفحم، وقد بدأ هذا المشروع في العمل بكامل طاقته منذ النصف الثاني من عام 2015، والمنتجات الناتجة تلبي بشكل كامل متطلبات جودة صناعة البوليستر، مما يدل على أن تقنية إنتاج الإيثيلين جلايكول من الفحم في بلادنا وصلت إلى مستوى رائد عالميًا. لعبت مجموعة تيانيه في شينجيانغ، الواقعة في الحدود الشمالية الغربية، دورًا بارزًا في تطوير صناعة الكلور والقلويات. في عام 2011، استطاعت الشركة، في مواجهة مشكلة تلوث المحفزات الزئبقية في عملية إنتاج البولي فينيل كلوريد بطريقة الكاربيد، تطوير محفزات منخفضة الزئبق وتطبيقها على نطاق صناعي، مما مكن شركات الكلور والقلويات الصينية من التعامل بسهولة مع القيود والتأثيرات الناجمة عن «اتفاقية ميناماتا». استطاعت المجموعة، باستخدام غازات عادم أفران الكربيد، أن تنشئ تدريجياً قدرة إنتاجية للإيثيلين جلايكول تبلغ 200 ألف طن/سنة، وتلبي جودة المنتج متطلبات صناعة البوليستر، مما يمثل بداية استخدام غازات عادم أفران الكربيد في إنتاج المواد الكيميائية عالية الجودة. كما تعاونت الشركة مع عدة معاهد بحثية لتطوير تقنية تحويل الفحم إلى أسيتيلين باستخدام البلازما، وقد تم بالفعل بناء جهاز تجريبي بقدرة 5 ميغاواط، وهو يعتبر الأفضل من حيث الحجم والتقنية على مستوى العالم. في مايو 2009، طور فريق البروفيسور هان هونغجون من جامعة هاربين للتكنولوجيا تقنية المعالجة البيوكيميائية متعددة المراحل (EBA). تدمج هذه التقنية بين تقنية الأكسدة اللاهوائية ذات الدورة الخارجية، وتقنية التركيز البيولوجي، وتقنية إزالة النيتروجين اللاهوائية/الهوائية المتعددة المراحل، مع دعم من تقنيات الترسيب عالي الكثافة، والأكسدة المتقدمة، والمرشحات البيولوجية المُهواة، وتقنية التبخير متعدد الفعاليات، مما يسمح بمعالجة عميقة لمياه الصرف الناتجة عن صناعة الفحم، ويحقق في الأساس خلوًا تامًا من انبعاثات المياه العادمة. باستخدام هذه التقنية، تم بالفعل إنشاء مركزين نموذجيين، وهما شركة “تشونغمي لونغهوا هاربين للصناعات الكيماوية القائمة على الفحم”، وشركة “تشونغمي توكو لإنتاج الأسمدة الكيماوية بدون انبعاثات”. أما شركة بكين ووتر تكنولوجي للمياه المساهمة المحدودة، فقد طورت تقنية النفاذ الإيجابي ذات النطاق التطبيقي الواسع. لمواجهة مشكلة فصل أملاح البلورات في مياه الصرف الناتجة عن صناعة الكيماويات النفطية، والتي تشكل عائقًا أمام تحقيق هدف الإفراز الصفري للمياه الملوثة، قامت شركة شنتشن للاستغلال الشامل للموارد الطاقية بالتعاون مع شركة شانغهاي جينغيو لهندسة البيئة بتطوير تقنية لاستغلال مياه الصرف الناتجة عن صناعة الكيماويات النفطية. وقد نجحت هذه التقنية بعد إجراء اختبارين صغيرين في الموقع، بالإضافة إلى اختبار واحد باستخدام جهاز متوسط الحجم لفصل الأملاح. في 18 يناير 2016، فازت شركة شنتشن للاستخدام الشامل لموارد الطاقة المحدودة بعقد مشروع تبخير وتكرير المياه ذات التركيز العالي في مصنع إيتاي للكيماويات الفحمية في منغوليا الداخلية، والذي يتضمن إنتاج 1.2 مليون طن سنويًا من المنتجات الكيميائية المتخصصة، وذلك في إطار عقد EPC الشامل. ووفقًا للسيدة وو تشونليان، مديرة قسم مياه الصرف الناتجة عن صناعة الكيماويات النفطية في الشركة، فإنه سيتم استخدام موارد الطاقة العميقة والتقنيات الأساسية التابعة لشركة جينغيو للبيئة، من خلال عمليات مثل التخفيف الكيميائي والترسيب، ثم التركيز العالي، ثم عمليات التنقية، ثم التبخير والتركيز، ثم التبلور المتدرج، وأخيرًا التجفيف والتعبئة. وذلك بهدف إنشاء أول مشروع نموذجي في صناعة الكيماويات النفطية في بلادنا، يمكنه تحقيق خفض كامل في كميات مياه الصرف، بالإضافة إلى فصل الأملاح وتنقيتها واستغلالها كموارد. كما تُعرف، فإن التقنية المتطورة التي طورتها شركة شانغهاي آنسي لتكنولوجيا الحماية البيئية، والتي تعتمد على استخدام ألواح خاصة بالإضافة إلى ألياف مرنة لإزالة الضباب والغبار، تسمح بتحقيق معايير إزالة الغبار في الغازات الناتجة عن عملية إزالة الكبريت باستخدام الكالسيوم، بحيث يكون مستوى الغبار أقل من 5 ملليغرام لكل متر مكعب. وعلاوة على ذلك، فإن تكلفة تشغيل هذه التقنية أقل من تكلفة استخدام الطرق التقليدية في محطات توليد الطاقة. لقد أجرت مجموعة شانشي يانغان للنفط تعاونًا مع جامعة الشمال الغربي ومعهد شانشي لأبحاث الطاقة والكيماويات، في مجال تقنيات استخلاص ثاني أكسيد الكربون واستخدامه في ضخ النفط. وقد تم إجراء تجارب تجريبية في حقول النفط في جينغبيان وووتشي بشمال شانشي، وقد أظهرت هذه التجارب نتائج ملحوظة. ونتيجة لذلك، تم إدراج هذا الإنجاز في “تقرير فريق العمل المشترك بين الصين والولايات المتحدة حول تغير المناخ المقدم في الجولة السابعة من الحوار الاستراتيجي والاقتصادي بين البلدين”. يُعد مشروع تحويل الفحم إلى سوائل في أوردوس، الذي تديره مجموعة شينهوا، أول مشروع تجريبي صناعي في الصين لاستخلاص وتخزين ثاني أكسيد الكربون بطاقة 100 ألف طن سنويًا. وحتى أبريل 2015، تم حقن 302.365 ألف طن من ثاني أكسيد الكربون في هذا المشروع، كما تم استخلاص حوالي 180 مليون متر مكعب من الغازات الناتجة عن عمليات التصنيع. وقد قيّم اتحاد الصناعات البتروكيماوية هذا المشروع بأنه “مشروع مبتكر للغاية، ويصل إلى مستوى متقدم عالميًا، خاصة في مجال تقنيات تخزين ثاني أكسيد الكربون في طبقات المياه المالحة ذات النفاذية المنخفضة”. تقنية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى طاقة، التي طورها فريق شيه هيبينغ، عضو أكاديمية الهندسة الصينية ورئيس جامعة سيتشوان، تعتمد على حدوث تفاعل كيميائي بين ثاني أكسيد الكربون وخبث الكالسيوم، والنفايات القلوية العضوية، وغبار الأسمنت، بالإضافة إلى خبث الصلب وغيرها من النفايات القلوية الصناعية. ومن خلال هذا التفاعل، يتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون، كما يتم تحويل الطاقة الكيميائية الناتجة عن هذه العملية إلى طاقة كهربائية، بالإضافة إلى إنتاج بيكربونات الصوديوم ذات القيمة المضافة العالية. طورت معاهد مثل معهد الطاقة الحيوية والعمليات البيولوجية في تشينغداو التابع لأكاديمية العلوم الصينية، بالإضافة إلى مجموعة شينآو في خبي، تقنيات لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتج عن صناعة الكيماويات النفطية باستخدام الطحالب الدقيقة، كما تم إنشاء مراكز لاختبار هذه التقنيات. مع التقدم المستمر في التكنولوجيا وزيادة مساحة الطحالب الدقيقة، من المتوقع أن يتم في المستقبل إنشاء سلسلة صناعية تربط بين ثاني أكسيد الكربون والطحالب الدقيقة والديزل الحيوي، وذلك لاستغلال ثاني أكسيد الكربون بشكل فعال… كما أن الابتكارات التكنولوجية في مجال صناعة الفحم تفيد أيضًا مجالات أخرى. في أكتوبر 2015، اختارت مجلة “الطاقة” الأمريكية أفضل محطات توليد الطاقة الحرارية في العالم لعام 2015، وكانت شركة شنغهاي وايغاوتشياو لتوليد الطاقة المحدودة هي الشركة الصينية الوحيدة التي فازت بالجائزة. والسبب في ذلك هو أن هذه الوحدة، من خلال سلسلة من الابتكارات والتحسينات التقنية مثل استغلال الحرارة المتبقية في الغازات الناتجة عن الاحتراق، وإعادة التسخين الشامل، وتحسين عملية إعادة تسخين الماء المستخدم في التبريد، وتحسين طريقة تشغيل الغلايات، والوقاية من تآكل المواد الصلبة، بالإضافة إلى تطبيق إجراءات صارمة للتخلص من الكبريت والأكاسيد النيتروجينية والغبار، قد حققت كفاءة صافية تزيد عن 45% في وحدتي توليد الطاقة الفحمية فائقتي الحرجية بقدرة 1000 ميجاواط لكل منهما، وهو مستوى رائد عالمياً. كما أن مؤشرات مثل أكاسيد النيتروجين، وثاني أكسيد الكبريت، والغبار، ومؤشر هيرمان، كلها أقل من المؤشرات الخاصة بمحطات توليد الطاقة التي تعمل بالغاز الطبيعي، مما يجعل هذه الوحدة نموذجاً يُحتذى به في صناعة توليد الطاقة من الفحم على مستوى العالم. إذا عدنا إلى الأصل، فإن جزءًا كبيرًا من التقنيات المذكورة يأتي من الممارسات في مجال الكيماويات النفطية. في مجال الغلايات الصناعية، تستخدم شركة شانشي للطاقة الجديدة في مجال الفحم والكيماويات تقنياتها الخاصة وعمليات المعالجة المتخصصة، لتحويل الفحم عالي الجودة الموجود في منطقة شينمو إلى مسحوق فحم دقيق جدًا بحجم حبيبات يتراوح بين 20 و30 ميكرومترًا. كما تتعاون الشركة مع شركات الغلايات والمعاهد البحثية لتطوير غلايات تعمل بمسحوق الفحم بكفاءة عالية. عند استخدام الاثنين معًا، وبفضل صغر حجم جزيئات الفحم الدقيقة وارتفاع مساحتها السطحية النسبية، فإنها عندما تُرش في فرن الغلايات ذات كفاءة عالية على شكل ضباب وتتلامس بشكل كامل مع الهواء، يمكن أن تحدث عملية احتراق سريعة عند درجات حرارة منخفضة. وهذا بدوره يقلل بشكل كبير من احتمالية أكسدة النيتروجين إلى أكاسيد النيتروجين عند درجات الحرارة العالية، كما يزيد بشكل ملحوظ من معدل احتراق الفحم وكفاءة الغلاية الحرارية. وقد وجدت الجهات البيئية المختصة، بعد مراقبة عدة مراجل فحم فعّالة الصنع والتشغيل من قبل هذه الشركة، أن معدل احتراق الفحم فيها يتجاوز 98%، وأن كفاءتها الحرارية تتجاوز 90%. وهذه النسب أعلى بـ 30% و25% على التوالي من المراجل التقليدية ذات السلسلة، كما تؤدي إلى توفير في استهلاك الفحم بنسبة تزيد عن 30%. وعلاوة على ذلك، فإن تركيزات انبعاثات الجسيمات الدقيقة وأكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين لا تقل عن الحدود المسموح بها لانبعاثات الملوثات من المراجل التي تعمل بالفحم وفقاً للمعيار GB13271-2014 "معايير انبعاث الملوثات الجوية من المراجل" فحسب، بل إنها أقل حتى من "الحدود الخاصة لانبعاث الملوثات الجوية من المراجل التي تعمل بالغاز في المناطق الرئيسية"، وهي الأكثر صرامة ضمن هذا المعيار. يمثل هذا الإنجاز دليلاً لتحسين كفاءة استهلاك الطاقة في المراجل الصناعية التي تعمل بالفحم والتي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة وتنتج انبعاثات وتلوثًا عاليًا في بلادنا، وقد وصفه الخبراء في المجال بأنه طريق جديد لاستغلال الفحم بطريقة نظيفة وفعالة. وبعد 3 سنوات من البحث المشترك بين مجموعة شينهوا والقوات الجوية، تم بنجاح إطلاق وقود الطائرات القائم على الفحم في أغسطس 2015. يمثل هذا الإنجاز ليس فقط دليلاً على أن بلادنا قد وصلت إلى مستوى رائد عالمياً في مجال أبحاث الوقود النفاث المستخلص من الفحم، بل إن كثافة الوقود المستخلص من الفحم العالية تسمح بتخزين كميات أكبر من الوقود في نفس الحجم، مما يساعد طائراتنا القتالية على الطيران على ارتفاعات أعلى ولمسافات أطول، وهو أمر ذو أهمية استراتيجية كبيرة. في بداية عام 2016، نجحت مجموعة شينهوا نينغمي في إنتاج نموذجي تجريبيين لمنتجات البوليبروبيلين المتجانس ذات مؤشر الذوبان المتوسط والعالي، وهما الطرازان 1101SC و1148TC. النوع الأول هو مادة مخصصة للأقمشة غير المنسوجة، بينما النوع الثاني هو مادة للحقن بالقوالب ذات الجدران الرقيقة، وبذلك انتهى التاريخ الذي كان فيه مصنع الشركة لإنتاج البوليبروبيلين من الفحم قادرًا فقط على إنتاج المواد العامة. الابتكار يجلب حيوية لا حدود لها؛ فالتطورات التكنولوجية المتلاحقة أحدثت تغييرات هائلة في صناعة الكيماويات من الفحم في الصين. من حيث الفوائد الاقتصادية والاجتماعية، فإن صناعة الكيماويات النفطية اليوم أصبحت تستحق الإعجاب، مقارنةً بحالتها في بداياتها قبل 10 سنوات. على سبيل المثال، من خلال استخدام تقنية تحويل الميثانول إلى بولي ميثوكسي دايميثيل إيثر، أظهرت اختبارات المحركات التي تعمل بالديزل والاستخدامات التجريبية على نطاق صغير أن إضافة 20% من هذه المادة إلى الديزل التقليدي يمكن أن يقلل من كمية الدخان الناتج عن المحركات بنسبة تتراوح بين 70% و90%. وفي حال تطبيق هذه التقنية في بلادنا، فإن ذلك سيساعد على توفير أكثر من 30 مليون طن من الديزل سنويًا، كما سيقلل من انبعاثات المركبات بنسبة تتراوح بين 12% و20%. على سبيل المثال، يمكن من خلال استخدام مسحوق الفحم فائق النعومة وتقنيات الغلايات التي تستخدم هذا المسحوق، تحسين كفاءة الغلايات الصناعية الصغيرة والمتوسطة الحالية المعتمدة على الفحم. وهذا سيؤدي إلى توفير 170 مليون طن من الفحم سنويًا، بالإضافة إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 417 مليون طن، وانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت بمقدار 4.35 مليون طن، وانبعاثات أكاسيد النيتروجين بمقدار 730 ألف طن. لو طبقت جميع وحدات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم في البلاد تقنية الانبعاثات المنخفضة للغاية المستخدمة في محطة وايغاوقيو الثالثة للطاقة في شنغهاي، فإن التلوث الناتج عن انبعاثات الفحم في قطاع الكهرباء يمكن أن ينخفض بنسبة 90% مقارنة بعام 2013؛ وإذا تم تعميم استخدام هذه التقنية في جميع محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم على مستوى العالم، فسيتم خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 4 مليارات طن سنويًا، وتوفير 730 مليون طن من الفحم القياسي. على سبيل المثال، فإن وحدة التسييل المباشر للفحم التابعة لشركة شينهوا، من خلال التحسينات التقنية المستمرة وتحسين العمليات وتعزيز الإدارة الداخلية، انخفض استهلاكها من المنتجات البترولية من 10 أطنان عند التصميم إلى 5.8 أطنان، وقد وصل في أفضل الحالات إلى 5 أطنان. من خلال تدابير مثل فصل المياه النظيفة عن المياه الملوثة، ومعالجة المياه الملوثة بشكل منفصل، واستخدام المياه بأكثر من طريقة، والاستفادة الذكية من مياه المناجم، تم تقليل استغلال المشروع للموارد المائية المحلية إلى أدنى حد، مع تحقيق فوائد كبيرة في الوقت نفسه. في عام 2015، حققت وحدة الكيماويات الفحمية التابعة لشركة شينهوا إيرادات تشغيلية بلغت 5.55 مليار يوان، وربحاً قدره 649 مليون يوان. حتى فبراير 2016، كان هناك 19 مشروعًا لإنتاج الأوليفينات من الفحم في الصين (بما في ذلك إنتاج البوليبروبيلين من الفحم وإنتاج الأوليفينات من الميثانول المستورد)، بطاقة إنتاجية إجمالية تبلغ 8.41 مليون طن من الأوليفينات؛ كما يوجد 13 مشروعًا قيد الإنشاء، بطاقة إنتاجية إجمالية تبلغ 8.14 مليون طن من الأوليفينات. من المتوقع أن يتجاوز الإنتاج الإجمالي للأوليفينات المصنوعة من الفحم في بلادنا (بما في ذلك البولي بروبيلين المصنوع من الفحم، والأوليفينات المصنوعة من الميثانول المستورد) 17 مليون طن بحلول نهاية الخطة الخمسية الثالثة عشرة، وذلك ليشكل 23% من إجمالي القدرة الإنتاجية للأوليفينات في البلاد في ذلك الوقت. ليس فقط يساهم ذلك في تعزيز القدرة التنافسية للمنتجات المحلية من الأوليفينات ومشتقاتها في السوق الدولية، بل يخلص أيضًا صناعة الإيثيلين في بلادنا من معاناة ارتفاع أسعار النفتا ونقص توافرها، مما يؤدي إلى توفير 170 مليون طن من النفط الخام سنويًا. والأمر الأكثر إشراقًا هو أن مجموعة من التقنيات الأكثر إبداعًا والقادرة على تحقيق فوائد اقتصادية واجتماعية، يتم حاليًا تطويرها وابتكارها. “يمكن تحويل ثاني أكسيد الكربون بتركيزات مختلفة إلى كهرباء عبر عملية التعدين مباشرة، دون الحاجة إلى عملية احتجاز ثاني أكسيد الكربون؛ فتحويل طن واحد من ثاني أكسيد الكربون يؤدي إلى توليد 140 كيلوواط/ساعة من الكهرباء بشكل مستقر، بالإضافة إلى إنتاج 1.91 طن من بيكربونات الصوديوم التي يتجاوز سعرها 1500 يوان للطن الواحد. متى ما تم تطبيق تقنية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى طاقة على نطاق واسع في الصناعة، فإن الفوائد الاقتصادية والبيئية وكذلك فوائد توفير الطاقة ستكون هائلة للغاية. ”هكذا قال شيه هيبينغ. يدعم البروفيسور فو بنغتشنغ من كلية علوم وتقنيات الحياة في جامعة بكين للكيماويات تطوير تقنيات الطحالب الدقيقة وتطبيقها كاتجاه رئيسي. قال إن نسبة الدهون في الطحالب الدقيقة تصل إلى 20% إلى 70%، وهو ما لا يمكن مقارنته بالنباتات البرية. خلال فترة النمو التي تستغرق عامًا واحدًا، يمكن لهكتار واحد من محاصيل الذرة وفول الصويا وبذور اللفت وأشجار النخيل أن ينتج كل منها 172 لترًا و446 لترًا و1190 لترًا و5950 لترًا من الديزل الحيوي على التوالي، بينما يمكن لهكتار واحد من الطحالب الدقيقة أن ينتج 95000 لتر من الديزل الحيوي. إذا تم استخدام 14% من الأراضي المالحة في الصين لزراعة الطحالب الدقيقة، فإن كمية الديزل التي يمكن إنتاجها ستكون كافية لتلبية 50% من احتياجات البلاد من الديزل. ليس هذا فحسب، فعندما تمتص الطحالب الدقيقة ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين عبر التمثيل الضوئي، فإن الديزل الحيوي المنتج منها يحتوي على نسبة أكسجين تزيد عن 10%. وبالتالي، فإن كمية الأكسجين المطلوبة لعملية الاحتراق فيه أقل مقارنة بالديزل المستخلص من البترول، كما أن خصائص احتراقه وإشتعاله أفضل منه. ونتيجة لذلك، ينخفض إنتاج أول أكسيد الكربون أثناء احتراقه بنسبة 10% مقارنة بالديزل المستخلص من البترول. بالإضافة إلى ذلك، فإن قدرة الطحالب الدقيقة على امتصاص وتحويل ثاني أكسيد الكربون تعادل 10 إلى 50 مرة قدرة الغابات ذات المساحة نفسها، ومتى تم تطوير استخدامها صناعيًا، فإن الفوائد الاقتصادية والبيئية وكذلك فوائد توفير الطاقة ستكون هائلة. كشف ليو تشونغمين أن فريقه يعمل على تطوير الجيل الثالث من التقنية التي تحول الميثانول إلى أوليفينات منخفضة الكربون، والتي تتميز بقدرتها على معالجة 3 ملايين طن من الميثانول سنويًا؛ كما يمكن من خلال تحسين العامل الحفاز وتصميم العمليات وهيكل المفاعل رفع معدلات استخلاص الإيثيلين والبروبيلين وكفاءة المصنع والعائد على الاستثمار بشكل كبير. بعد التنفيذ، سيتم تعزيز القدرة التنافسية للإيثيلين المُنتج من الفحم، وترسيخ المكانة الرائدة لتقنيات إنتاج الإيثيلين من الفحم في بلادنا على مستوى العالم. كما يعمل فريق البروفيسور وانغ جينفو في جامعة تسينغهوا على تطوير تقنيات جديدة لحل مشكلة فصل الزيوت والغبار الناتج عن تحلل الفحم الحجري، بهدف تطبيق هذه التقنيات صناعيًا خلال الخطة الخمسية الثالثة عشرة. أما مجموعة شانشي لتكرير الفحم، فإن تركيزها في الأبحاث المستقبلية سيكون على حل مشكلة فصل الزيوت والغبار بكفاءة وبتكلفة منخفضة في المنشآت الصناعية المخصصة لتحلل الفحم الحجري، وذلك لتحسين استخدام الفحم بطريقة أفضل. كما تعمل مجموعة شانشي يانليانغ للنفط بالتعاون مع جامعة شمال غرب الصين على تطوير تقنيات لإنتاج الهيدروكربونات عن طريق تحويل الميثان إلى هيدروكربونات في بيئة خالية من الأكسجين. أما مجموعة شاندونغ يانكوان ومجموعة شانشي لوآن للتعدين، فقد بدأتا في تطوير منتجات كيميائية ذات قيمة عالية، مثل الهيدروكربونات ذات الكربون العالي، والألكينات، والبولي ألكينات، و1-هكسين، و1-أوكتين، بالإضافة إلى زيوت التشحيم الصناعية، والكحولات المختلطة، والكحولات ذات الكربون العالي، والألكيل بنزين، والألكيل فينول، والشمع المؤكسد، والشمع المسحوق، والشمع المنقى، وزيوت الطهي، وزيوت التشحيم الأساسية، والشمع ذو نقطة انصهار عالية، والمواد المنظفة. وذلك بهدف تجنب المنافسة مع صناعة تكرير النفط في سوق المنتجات النفطية، وتعزيز قدرة مشاريع تحويل الفحم إلى نفط. إن رؤية باو شينهي أكثر تركيزًا وأكثر إلهامًا. وقال إنه في السنوات القادمة، بالإضافة إلى مواصلة فريقه للبحوث الأساسية في مجال المحفزات، سيركز أيضًا على تعزيز التطبيق الصناعي للإنجازات التقنية الحالية، بما في ذلك إنتاج الأوليفينات من الغاز الاصطناعي، وإنتاج الأوليفينات والمركبات العطرية والهيدروجين بدون أكسجين من الميثان، وذلك لتحويل هذه الإنجازات إلى تطبيقات صناعية في أقرب وقت ممكن وتحويلها إلى قوة إنتاجية. في الوقت نفسه، سيتم القيام بأبحاث نظرية لتحليل الفحم بطريقة معتدلة من أجل إنتاج منتجات سائلة ومنتجات هيدروكربونية، بهدف التغلب على التحديات المتعلقة بذلك، وتحقيق في النهاية هدف معالجة الفحم بطريقة فعالة ونظيفة، تشبه طريقة معالجة النفط. في اجتماع العمل المتعلق بالتكنولوجيا الذي عُقد في تشينغداو يومي 21 و22 أبريل من هذا العام، والذي نظمته الرابطة الصينية لصناعة النفط والكيماويات، أشار هو تشيانلين، نائب الأمين العام للرابطة والأمين العام للجنة المختصة بصناعة الكيماويات القائمة على الفحم، إلى اتجاهات الابتكار المستقبلية في هذه الصناعة. قال إنه خلال الخطة الخمسية الثالثة عشرة، يجب أن تركز تقنيات الصناعات الكيميائية المعتمدة على الفحم على خمسة اتجاهات رئيسية: أولاً، تحسين ظروف الإنتاج وتصميم العمليات في هذه الصناعات، من أجل تعزيز استقرار المشاريع التجريبية القائمة؛ ثانياً، تطوير مجموعة من التقنيات والمنتجات الجديدة؛ ثالثاً، إنشاء مجموعة من المشاريع التجريبية الجديدة؛ رابعاً، تطوير تقنيات للاستخدام الفعال للفحم من الدرجة المنخفضة، والذي يشكل أكثر من 55% من احتياطيات الفحم؛ خامساً، تطوير تقنيات لمعالجة وإعادة استخدام “النفايات الثلاثة” الناتجة عن صناعات الفحم.