بررسی دستاوردهای نوآوری فناورانه در صنعت شیمی زغال‌سنگ در سال‌های اخیر

Thread Content

بررسی دستاوردهای نوآوری فناورانه در صنعت شیمی زغال‌سنگ در سال‌های اخیر؛ نویسنده/منبع: تاریخ: ۰۱-۰۶-۲۰۱۶؛ تعداد کلیک‌ها: ۱۵. «یا نوآوری، یا نابودی» – این جمله بیل ساپوریتو، پژوهشگر نوآوری در آمریکا، گویی به‌طور ویژه برای صنعت شیمی زغال‌سنگ در چین امروز نوشته شده است. در سال‌های اخیر، در شرایط بسیار نامساعدی مانند محدودیت‌های زیست‌محیطی فزاینده، سیاست‌های پرتلاطم، کاهش سریع قیمت نفت که منجر به کاهش مزیت‌های هزینه‌ای شده است، انتقادات فزاینده از سوی طرف‌های مختلف، و کاهش سرمایه‌گذاری در پروژه‌ها، خبرنگاران دریافتند که صنعت شیمی زغال‌سنگ کشورمان در برابر این مشکلات نه تنها عقب‌نشینی نکرده، بلکه با رویارویی با چالش‌ها پیشروی کرده است. نوآوری‌های مداوم فناورانه، مشکلات پی در پی را که مانع رشد سالم این صنعت بودند، برطرف کرده و به ستون فقرات توسعه صنعت شیمی زغال‌سنگ در چین تبدیل شده‌اند. نوآوری‌های فناورانه در تبدیل زغال‌سنگ افزایش یافته است. در تاریخ ۴ مارس ۲۰۱۶، باو شین‌هه، نماینده کنفرانس ملی «**» و عضو آکادمی علوم چین، اعلام کرد که تیمی که تحت رهبری او فعالیت می‌کند، به طور خلاقانه فناوری‌ای برای تولید الکن‌های کربنی کم با استفاده از واکنش یک‌مرحله‌ای گاز سنتزی توسعه داده است. این خبر بلافاصله توجه زیادی را در حوزه‌های شیمی، دانشگاهی و انرژی در داخل و خارج کشور برانگیخت. در میان کارشناسان، این اختراع به عنوان «یک پیشرفت بزرگ و نقطه عطف در زمینه تبدیل زغال‌سنگ» شناخته می‌شود؛ همچنین قرار است روش سنتی سنتز فیتو که بیش از ۹۰ سال است مورد استفاده قرار می‌گیرد، را دگرگون کند. کارشناسان مرتبط اشاره کرده‌اند که دلیل دریافت چنین ارزیابی بالایی، استفاده خلاقانه از اکسیدهای ترکیبی نیمه‌احیاشده به عنوان کاتالیزور است. این کاتالیزور دارای عملکرد دوگانه‌ای مشابه کاتالیزورهای فلزی و الکترولیت‌های مولکولی است؛ در طول واکنش، مولکول‌های کربن مونوکسید روی نقاط کمبود اکسیژن موجود در سطح کاتالیزور جذب شده و تجزیه می‌شوند. مولکول‌های هیدروژن در حالت گازی، به طور انتخابی با اتم‌های کربن تولید شده واکنش داده و رادیکال‌های متیلن را تشکیل می‌دهند؛ در حالی که اتم‌های اکسیژن حاصل از تجزیه کربن مونوکسید در سطح کاتالیزور، تمایل دارند با یک مولکول کربن مونوکسید دیگر واکنش داده و دی‌اکسید کربن را تشکیل دهند. رادیکال‌های متیلن بر روی سطح کاتالیزور ماندگار نمی‌شوند یا واکنش‌های پلیمری روی سطح اتفاق نمی‌افتد؛ بلکه به سرعت وارد مجاری الیاف مولکولی می‌شوند و در محیط محدود شده آن مجاری، واکنش‌های اتصال انتخابی رخ داده و اولفین‌های کم‌کربنی تولید می‌شوند. از آنجایی که برای حذف اتم‌های اکسیژن اضافی در تشکیل هیدروکربن‌ها، از مونوکسید کربن به جای هیدروژن استفاده می‌شود، این فناوری با بدون تغییر در میزان کل گازهای گلخانه‌ای تولید شده، واکنش تبدیل گاز آبی را در فرآیند فتو حذف کرده و از نظر اصولی، راهکاری جدید برای تبدیل پاک و کارآمد زغال‌سنگ با مصرف کم آب و انرژی ایجاد کرده است. به گفته خبرنگار، فناوری‌های نوآورانه مشابه برای تبدیل زغال‌سنگ که در سراسر جهان توجهات را به خود جلب کرده‌اند، در سال‌های اخیر در حوزه صنایع شیمیایی زغال‌سنگ کشور ما به طور مداوم پدیدار شده‌اند. در تاریخ ۸ آگوست ۲۰۱۰، پروژه تولید اولفین‌های کم‌کربن از متان در کارخانه شنهوا بائوتوو با ظرفیت ۶۰۰ هزار تن در سال، که با استفاده از فناوری صنعتی توسعه‌یافته توسط مؤسسه شیمی دالیان زیرمجموعه آکادمی علوم چین و سایر موسسات ساخته شده بود، موفقیت‌آمیز راه‌اندازی شد. این امر باعث شد که فناوری صنعتی تولید اولفین‌های کم‌کربن از متان در کشورمان، به طور یکپارچه از شرکت‌هایی مانند لوچ در آلمان و UOP در ایالات متحده پیشی بگیرد و به سطح پیشرو جهانی برسد. به گفته لیو ژونگمین، اولین دانشمند در زمینه فناوری تولید الکن‌های کربنی پایین از متان، معاون مؤسسه شیمی دالیان و عضو آکادمی مهندسی چین، تحقیقات آن‌ها در سال‌های اخیر متوقف نشده است. پس از فناوری‌های نسل اول و دوم تولید الکن‌های کربنی پایین از متان، پژوهشگران این مؤسسه موفق به توسعه فناوری‌های جدیدی شده‌اند؛ از جمله تولید پارا-دی‌متیل‌فنول از متان و تولوئن، تولید همزمان پارا-دی‌متیل‌فنول و الکن‌های کربنی پایین از متان، تولید اتانول و ایزوپروپانول از آکریلن و استیک اسید، تولید روغن از طریق واکنش فرتو با استفاده از کاتالیزورهای مبتنی بر کبالت، و تولید اتانول از متان تولید شده از زغال‌سنگ از طریق دی‌متیل‌اوره. در مارس ۲۰۱۳، فناوری تولید آروماتیک‌ها از طریق بستر جریانی متان، که توسط دانشگاه چینگهوا و گروه صنعتی هوادیان برای صنایع زغال‌سنگ و شیمیایی توسعه یافته بود، مورد ارزیابی فنی توسط اتحادیه صنایع نفت و شیمیایی چین قرار گرفت. کمیته کارشناسان نتیجه گرفتند که «این فناوری در سطح پیشروی جهانی در میان فناوری‌های مشابه قرار دارد». همچنین معتقدند که این فناوری با استفاده از یک کاتالیزور، تبدیل کارآمد متان به آروماتیک‌ها، تبدیل هیدروکربن‌های سبک به آروماتیک‌ها و الکیل‌سازی بنزن و تولوئن را امکان‌پذیر می‌سازد؛ همچنین دارای انتخاب‌پذیری بالایی برای تولید آروماتیک‌ها است. این فناوری، مرحله کلیدی تولید آروماتیک‌ها از زغال‌سنگ، یعنی فرآیند تبدیل متان به آروماتیک‌ها، را فراهم کرده است؛ در نتیجه، یک مجموعه فناوری صنعتی برای تولید آروماتیک‌ها از متان، با حقوق مالکیت فکری کاملاً مستقل، ایجاد شده است. در کل، نرخ تبدیل متان در این فرآیند به ۹۹.۹۹٪ می‌رسد و آروماتیک‌ها ۷۴.۴۷٪ از محصولات تولید شده را تشکیل می‌دهند. در میان آن‌ها، دی‌متیل‌بنزن بیش از ۵۰ درصد را تشکیل می‌دهد. این همچنین اولین فناوری صنعتی در جهان است که با استفاده از متان به تنهایی، آروماتیک‌ها تولید می‌شوند و دوران جدیدی از تنوع منابع مواد اولیه آروماتیک‌ها را آغاز کرده است. در حال حاضر، پروژه نمونه‌ای صنعتی تولید آروماتیک‌ها از طریق بستر جریانی متانول مبتنی بر زغال‌سنگ راه‌اندازی شده است و بیش از ۵ پروژه صنعتی بزرگ در مراحل مقدماتی اجرا هستند. شرکت فناوری روغن‌های سنتزی چین، پس از معرفی فناوری تولید روغن از زغال‌سنگ با استفاده از کاتالیست‌های آهنی در واحدهای نوع پلت و کاربرد صنعتی آن، موفق به توسعه یک دستگاه بزرگ با ظرفیت ۵۰۰ هزار تن در سال در یک راکتور شده است. واحد تولید روغن از زغال‌سنگ به صورت غیرمستقیم، متعلق به شرکت «شانشی فیوچر انرجی کمیکالز» که در ژوئن سال ۲۰۱۵ راه‌اندازی شد، دارای ظرفیت تولید سالانه یک میلیون تن است. این واحد از فناوری سنتز فیتو در دمای پایین، که توسط گروه یانکوانگ توسعه یافته است، استفاده می‌کند؛ ظرفیت تولید هر سری از این واحد ۱٫۱۴ میلیون تن در سال است که بالاترین میزان در کشور محسوب می‌شود. با افزودن فناوری تبدیل مستقیم زغال‌سنگ که پیش‌تر توسط گروه شنهوا توسعه یافته و از نظر صنعتی مورد آزمایش قرار گرفته، همچنین فناوری تولید روغن از زغال‌سنگ که توسط گروه نفت شانشی یانگان توسعه یافته است، سطح کلی فناوری تولید روغن از زغال‌سنگ در کشور ما در سطح جهانی پیشرو است. در زمینه فناوری گازسازی که همواره مورد توجه صنعت بوده است، کشور ما با تلاش‌های بی‌وقفه، نه تنها از وابستگی به فناوری‌های خارجی رهایی یافت و فرآیند واردات، هضم و جذب آن‌ها را به پایان رساند و به خودکفایی کامل دست یافت، بلکه سطح کلی فناوری آن نیز به سطح پیشرو جهانی رسیده است. فناوری گازسازی سوپراگرید آبی با دهانه‌های متعدد و مقابل هم، که توسط دانشگاه علوم فنی شرق چین و گروه صنعتی یانکوان در استان شاندونگ به طور مشترک توسعه یافته است، قادر به پردازش ۳۰۰۰ تن زغال سنگ در روز برای هر کوره است. در حال حاضر ۵۵ کوره گازسازی در حال استفاده هستند و قراردادهایی برای ساخت ۱۱۳ کوره دیگر نیز منعقد شده است؛ کوره‌هایی مانند کوره تسینگهوا، کوره فضایی، کوره گازسازی پودر خشک دومرحله‌ای و کوره تبدیل کارآمد زغال سنگ بدون دود، که به طور مستقل توسط چین توسعه یافته‌اند، همگی در صنعت مورد استفاده قرار گرفته‌اند؛ کوره‌های بزرگ گازسازی نوع KSY که توسط گروه نفتی یانچانگ در استان شانشی در حال نصب و تنظیم هستند، پس از راه‌اندازی، قادر خواهند بود ۵۰۰۰ تن زغال سنگ در روز پردازش کنند و به یکی از بزرگترین کوره‌های گازسازی در تاریخ جهان تبدیل شوند. علاوه بر این، فناوری‌های پیشرفته جهانی مانند فناوری گازسازی زغال‌سنگ با هیدروژن که توسط گروه شین‌آو در استان هبئی و موسسه تحقیقات زغال‌سنگ در استان شانشی، زیر نظر آکادمی علوم چین، به صورت مشترک توسعه یافته است، و همچنین فناوری گازسازی زیرزمینی زغال‌سنگ که توسط تیم دکتر لیانگ جیه از دانشگاه معدن چین (پکن) ابداع شده است، در مرحله آزمایش‌های صنعتی قرار دارند و در آینده تجهیزات نمونه‌ای بزرگ در مقیاس صنعتی ساخته خواهند شد. نوآوری‌ها در زمینه پیرولیز زغال نیز قابل توجه هستند. تنها در سال ۲۰۱۵، دو فناوری به ترتیب مورد ارزیابی فنی قرار گرفتند: فناوری یکپارچه‌سازی گازسازی و پیرولیز زغال‌سنگ با کیفیت پایین، که توسط شرکت تحقیقات فناوری زغال‌سنگ شانشی و شرکت بیجینگ کلینسدا برای توسعه فناوری تولید شده بود؛ و فناوری تولید زغال‌سنگ بدون دود، از طریق پیرولیز زغال‌سنگ پودری با کیفیت پایین، که توسط شرکت شنمو تیانیوان برای صنایع شیمیایی و شرکت هوالو برای مهندسی توسعه یافته بود. همچنین، تکنولوژی پیش‌تجزیه زغال‌سنگ درون تخت چرخان که توسط گروه لونگ‌چنگ در استان هنان توسعه یافته، تکنولوژی پیش‌تجزیه سریع با حامل جامد برای زغال‌پودری که به‌صورت مشترک توسط شرکت فویو یونگ‌نانگ انرژی و مؤسسات مرتبط توسعه یافته، و تکنولوژی پیش‌تجزیه درون تخت چرخان با ذخیره‌سازی گرما بدون حامل که توسط گروه شنو در پکن توسعه یافته، به صورت دستگاه‌های نمونه‌ای صنعتی ساخته شده‌اند. فناوری یکپارچه‌سازی گازسازی و پیرولیز با استفاده از تخت انتقال، که توسط گروه نفت شانشی یانگان توسعه یافته و در حال آزمایش است، در صورت موفقیت، امکان اتصال بدون واسطه بین فرآیندهای پیرولیز و گازسازی زغال‌سنگ را فراهم خواهد کرد و بازدهی انرژی آن به سطح پیشرو در صنعت خواهد رسید. فناوری‌های فرآوری پیشرفته به طور گسترده رشد کرده‌اند. علاوه بر فناوری تبدیل زغال‌سنگ، نوآوری‌های مربوط به فرآوری‌های پیشرفته دیگر زغال‌سنگ نیز در سال‌های اخیر به طور گسترده رشد کرده‌اند. در زمینه فرآوری روغن‌های با کیفیت پایین، از جمله نفتالن زغال‌سنگ، شرکت فناوری انرژی فویو شانشی متعلق به گروه صنایع زغال‌سنگ شانشی، در سال ۲۰۱۲ مجموعه‌ای از فناوری‌های صنعتی برای هیدروژناسیون تمام فراکسیون‌های نفتالن زغال‌سنگ در دماهای متوسط و پایین و تولید مقادیر زیادی روغن فراکسیونی را توسعه داد. شرکت فناوری انرژی شینیو در شانگهای نیز در سال ۲۰۱۴ فناوری فرآوری روغن‌های با کیفیت پایین با استفاده از روش تخت جوشان را ابداع کرد؛ در همان سال، گروه نفت یانگانگ شانشی نیز فناوری هیدروژناسیون با استفاده از روش تخت معلق را توسعه داد. در سال ۲۰۱۵، شرکت بیجینگ سانمویو برای محیط زیست و شرکت بیجینگ هواشی برای توسعه فناوری انرژی، مشترکاً فناوری فرآوری با استفاده از روش تخت معلق فوق‌العاده را ابداع کردند. تمامی این فناوری‌ها در حال حاضر در سطح صنعتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند و مشکلات متعددی در سطح جهانی را حل کرده‌اند؛ این امر باعث شده تا فناوری فرآوری روغن‌های با کیفیت پایین در کشور ما در صدر کشورهای جهان قرار گیرد. در دسامبر سال ۲۰۱۴، فناوری صنعتی تولید پلی‌متوکسی‌دی‌متیل‌اتان از متان، که توسط شرکت شاندونگ یوهوانگ برای صنایع شیمیایی و دانشگاه چینگهوا با همکاری یکدیگر توسعه یافته بود، توسط اتحادیه صنایع نفت و شیمیایی چین به عنوان «فناوری در سطح پیشرو جهان» ارزیابی شد. گروه نفتی یانچانگ، با توجه به ویژگی‌های خاص خود مبنی بر داشتن منابع فراوان نفت، گاز و زغال‌سنگ، به طور خلاقانه صنایع شیمیایی مرتبط با زغال‌سنگ، گاز طبیعی و نفت را با یکدیگر ترکیب کرد و اولین پروژه نمونه جهانی برای استفاده چندمنظوره از زغال‌سنگ را ایجاد کرد. پس از بهبودهای مداوم، شرکت شاندونگ تونگلیائو جینمی برای صنایع شیمیایی، با استفاده از فناوری تولید اتیلن گلیکول از زغال‌سنگ که توسط انستیتوی ساختارهای ماده در فوجیان توسعه یافته بود، اولین تأسیسات صنعتی نمونه جهانی برای تولید اتیلن گلیکول از زغال‌سنگ را ساخت؛ این تأسیسات از نیمه دوم سال ۲۰۱۵ به طور کامل فعال بودند و محصولات اتیلن گلیکول تولید شده، کاملاً مطابق با استانداردهای کیفی صنعت پلی‌استر بودند. این امر نشان‌دهنده رسیدن فناوری صنعتی تولید اتیلن گلیکول از زغال‌سنگ در کشور ما به سطح پیشرو جهانی است. گروه تیان‌یه در شینجیانگ، که در مرز شمال‌غربی قرار دارد، نقش بسیار مهمی در پیشرفت صنعت کلر و الکل سیانیدی ایفا کرده است. در سال ۲۰۱۱، این شرکت برای رفع مشکل آلودگی ناشی از کاتالیست جیوه‌ای در تولید پلی‌وینیل کلرید با روش کربنات کلسیم، موفق به توسعه کاتالیست‌های کم‌جیوه شد و استفاده صنعتی از آن‌ها را ممکن ساخت؛ این امر به شرکت‌های تولیدکننده مواد کلردار در چین امکان داد تا به راحتی با محدودیت‌ها و تأثیرات ناشی از «کنوانسیون ماتسوماتا» کنار بیایند. این گروه، با استفاده از گازهای خروجی کوره‌های کربنات کلسیم، به تدریج ظرفیت تولید اتیلن گلیکول را به میزان ۲۰۰ هزار تن در سال ایجاد کرد؛ کیفیت محصولات تولید شده نیز مطابق با الزامات صنعت پلی‌استر بود. این اقدام، پیشگامی بزرگی در تبدیل گازهای خروجی کوره‌های کربنات کلسیم به مواد شیمیایی با کیفیت بالا بود. این شرکت همچنین با همکاری چندین مؤسسه تحقیقاتی، فرآیند تولید آسیتیلن از زغال‌سنگ با استفاده از پلاسما را توسعه داده است؛ در حال حاضر یک دستگاه آزمایشی با توان ۵ مگاوات ساخته شده که از نظر مقیاس و فناوری در سطح جهانی پیشرو است. در مه سال ۲۰۰۹، تیم پروفسور هان هونگ‌جون از دانشگاه فناوری هاربین، فناوری پردازش بیوشیمیایی چندمرحله‌ای (EBA) را توسعه داد. این فناوری، تکنولوژی بازچرخش خارجی بی‌هوازی، تکنولوژی غلظت‌بخشی بیولوژیکی و تکنولوژی حذف نیتروژن چندمرحله‌ای بی‌هوازی/هوازی را یکپارچه می‌کند و با کمک رسوب‌دهی با چگالی بالا، اکسیداسیون پیشرفته، فیلترهای بیولوژیکی تهویه‌شده و تکنولوژی تبخیر چندمرحله‌ای، به پردازش عمیق فاضلاب‌های صنایع زغال‌سنگ می‌پردازد و عملاً منجر به صفر شدن دفع فاضلاب می‌گردد. با استفاده از این فناوری، دو پایگاه نمونه تأسیس شده‌اند: شرکت صنایع کک‌سازی و شیمیایی چونگمهی لونگهوا در هاربین، و پایگاه صفر تخلیه فاضلاب در کارخانه کودهای شیمیایی چونگمهی توکو. شرکت سهامی فناوری آب بیجینگ واتر، فناوری نفوذ مثبت با کاربردهای گسترده‌ای را توسعه داده است. برای حل مشکل جداسازی نمک‌های رسوبی در آب‌های فاضلاب ناشی از صنایع کک‌سازی، که مانع دستیابی به تخلیه کامل آب‌های فاضلاب می‌شود، شرکت «شنژن انرژی و منابع یکپارچه» با همکاری شرکت «شانگهای جینگ‌یو برای مهندسی محیط زیست»، فناوری استفاده مجدد از آب‌های فاضلاب حاوی نمک غلیظ در صنایع کک‌سازی را توسعه داد. این فناوری از طریق دو آزمایش کوچک در محیط واقعی و یک آزمایش با استفاده از دستگاهی متوسط برای جداسازی نمک، موفقیت‌آمیز بود. در تاریخ ۱۸ ژانویه ۲۰۱۶، شرکت «شنزن انرژی و منابع یکپارچه» موفق شد پروژه تبخیر و کریستالیزاسیون آب شور با غلظت بالا در پروژه صنایع شیمیایی دقیق این شرکت، با ظرفیت ۱.۲ میلیون تن در سال، را از طریق روش EPC به دست آورد. به گفته خانم وو چونلیان، مدیر بازار بخش فاضلاب‌های صنعت کک‌شیمی این شرکت، از منابع انرژی عمیق و فناوری‌های پیشرفته شرکت جینگ‌یویی استفاده خواهد شد تا از طریق روش‌هایی مانند نرم‌سازی شیمیایی و رسوب‌دادن، غلظت‌دهی، تصفیه، تبخیر و غلظت‌دهی بیشتر، تبلور مرحله‌ای و خشک‌کردن، اولین پروژه الگو در صنعت کک‌شیمی کشورمان ایجاد شود؛ پروژه‌ای که بتواند به طور واقعی باعث صفر شدن تخلیه فاضلاب، جداسازی و تصفیه نمک‌های ناخالص، و استفاده مجدد از منابع شود. همچنین مشخص شده است که فناوری «مجموعه‌ی ویژه‌ی صفحات + الیاف شل برای حذف مه و گرد و غبار»، که توسط شرکت فناوری‌های زیست‌محیطی «آن‌چی» در شانگهای توسعه یافته است، می‌تواند میزان گرد و غبار موجود در گازهای خروجی پس از حذف گوگرد با روش کلسیمی را به سطح ۵ میلی‌گرم بر متر مکعب برساند؛ علاوه بر این، هزینه‌ی عملیاتی این روش نسبت به روش‌های فعلی حذف گوگرد در نیروگاه‌های مرطوب، کمتر است. فناوری جذب دی‌اکسید کربن و استخراج نفت، که توسط گروه نفتی یانچانگ در شانشی، همراه با دانشگاه شمال غربی و مؤسسه تحقیقات انرژی و شیمی استان شانشی به صورت مشترک توسعه یافته است، در دو میدان نفتی جینگبیان و ووچی در شمال شانشی، به عنوان آزمایش‌های نمونه برای افزایش بازدهی استخراج نفت انجام شده و نتایج قابل توجهی حاصل شده است. به همین دلیل، این دستاورد در «گزارش گروه کاری تغییرات اقلیمی چین و آمریکا در چهارمین دور گفت‌وگوهای استراتژیک و اقتصادی بین دو کشور» گنجانده شد. گروه شین‌هوا، با استفاده از پروژه تبدیل مستقیم میلیون‌ها تن زغال‌سنگ در اوردوس، اولین پروژه نمونه صنعتی برای جذب و ذخیره کربن با ظرفیت ۱۰۰ هزار تن در سال را در کشور ایجاد کرد. تا ماه آوریل سال ۲۰۱۵، مجموعاً ۳۰۲٬۳۶۵ هزار تن دی‌اکسید کربن در این پروژه ذخیره شده بود و تقریباً ۱۸۰ میلیون متر مکعب گازهای خروجی جذب گردیده بود. این پروژه توسط اتحادیه صنایع پتروشیمی به عنوان «پروژه‌ای با نوآوری بالا که در کل به سطح پیشرفته بین‌المللی رسیده، و در زمینه فناوری ذخیره کربن در لایه‌های آب شور با درزهای کم، در سطح پیشرو جهانی قرار دارد» ارزیابی شده است. فناوری تولید انرژی از طریق مینرالیزاسیون دی‌اکسید کربن، که توسط تیم شیه هپینگ، عضو آکادمی مهندسی چین و رئیس دانشگاه سیچوان توسعه یافته است، از طریق واکنش مینرالیزاسیون بین دی‌اکسید کربن و پسماندهای قلیایی صنعتی مانند خرده‌های کربنات کلسیم، باقی‌مانده‌های قلیایی آلی، گرد و غبار سیمان و خرده‌های فولاد، در حالی که دی‌اکسید کربن را منعقد می‌کند، می‌تواند انرژی شیمیایی حاصل از فرآیند مینرالیزاسیون را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و همزمان سدیم بی‌کربنات با ارزش افزوده بالا تولید نماید. موسسه انرژی زیستی و فرآیندهای بیولوژیکی در چینگدائو تحت نظارت آکادمی علوم چین، گروه شین‌آو در استان هبئی و سایر موسسات، به ترتیب فناوری کاهش دی‌اکسید کربن در صنعت کک‌سازی با استفاده از جلبک‌های ریز را توسعه داده‌اند و پایگاه‌های آزمایشی مربوطه را نیز ایجاد کرده‌اند. با پیشرفت‌های بیشتر فناوری و افزایش وسعت جلبک‌های ریز، در آینده یک زنجیره صنعتی متشکل از دی‌اکسید کربن، جلبک‌های ریز و دیزل زیستی ایجاد خواهد شد تا از دی‌اکسید کربن به عنوان منبعی قابل استفاده استفاده شود... نوآوری‌های فناورانه در حوزه صنایع زغال‌سنگ، سودمندی‌هایی برای سایر حوزه‌ها نیز دارد. در اکتبر ۲۰۱۵، مجله آمریکایی «پاور مگزین» بهترین نیروگاه‌های برق‌آفرین جهان در سال ۲۰۱۵ را انتخاب کرد و شرکت محدود تولید برق شانگهای وائیگائوچیو سوم، تنها شرکت چینی بود که در این رده‌بندی موفق شد. دلیل آن این است که این نیروگاه‌ها با استفاده از گرمای باقی‌مانده دود، روش‌های مختلف بازیابی انرژی، سیستم‌های بهبودیافته برای بازیابی انرژی آب ورودی، روش‌های بهبودیافته برای راه‌اندازی کوره‌ها، و همچنین اقداماتی مانند حذف گوگرد، نیتروژن، گرد و غبار و استفاده از روش‌های کاتالیزوری برای کاهش انتشار آلاینده‌ها، باعث شده‌اند که راندمان خالص نیروگاه‌های ۲×۱۰۰۰ مگاواتی که با زغال‌سنگ کار می‌کنند، به بالای ۴۵ درصد برسد؛ این رقم در سطح جهانی پیشرو است. علاوه بر این، میزان آلاینده‌هایی مانند اکسیدهای نیتروژن، دی‌اکسید گوگرد، گرد و غبار و شاخص هگمن در این نیروگاه‌ها، کمتر از استانداردهای نیروگاه‌هایی است که از گاز طبیعی برای تولید انرژی استفاده می‌کنند؛ بنابراین این نیروگاه‌ها الگویی برای صنعت تولید انرژی از زغال‌سنگ در سراسر جهان محسوب می‌شوند. اگر به ریشه‌ها برگردیم، بخش قابل توجهی از فناوری‌های ذکر شده از تجربیات حوزه شیمی زغال‌سنگ نشأت گرفته‌اند. در زمینه کتری‌های صنعتی، شرکت «شانشی کوئی‌یه هواگونگ، شرکت نوین انرژی» با استفاده از فناوری‌های خود و روش‌های فرآوری ویژه، از زغال‌سنگ با کیفیت منطقه شنمو به عنوان ماده اولیه استفاده کرده و آن را به پودر زغال بسیار ریزی با قطر دانه‌های ۲۰ تا ۳۰ میکرومتر تبدیل می‌کند. همچنین، این شرکت با همکاری شرکت‌های تولیدکننده کتری و موسسات تحقیقاتی، کتری‌های زغال‌سوز با کارایی بالا را توسعه داده است. با استفاده همزمان از هر دو، به دلیل اندازه ذرات بسیار ریز زغال و سطح تماس نسبتاً بالای آن‌ها، هنگامی که به صورت مه در محفظه بویلرهای با کارایی بالا پاشیده شده و با هوا در تماس کامل قرار می‌گیرند، امکان احتراق سریع در دماهای پایین فراهم می‌شود. این امر باعث کاهش چشمگیر احتمال اکسید شدن نیتروژن به اکسیدهای نیتروژن در دماهای بالا می‌شود و در نتیجه، نرخ سوختن کامل زغال و بازده حرارتی بویلر به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. بررسی‌های انجام شده توسط مقامات مسئول حفاظت از محیط زیست، نشان داده است که کوره‌های بخار با کارایی بالا که توسط این شرکت ساخته و راه‌اندازی شده‌اند، دارای نرخ سوختن زغال سنگ بالاتر از ۹۸ درصد و بازدهی حرارتی بالاتر از ۹۰ درصد هستند. این میزان‌ها به ترتیب ۳۰ درصد و ۲۵ درصد بالاتر از کوره‌های سنتی است؛ همچنین میزان صرفه‌جویی در مصرف زغال سنگ بیش از ۳۰ درصد است. غلظت ذرات معلق، دی‌اکسید گوگرد و اکسیدهای نیتروژن در این کوره‌ها، نه تنها بسیار کمتر از حدود مجاز تعیین شده در استاندارد GB13271-2014 برای کوره‌های زغال‌سوز است، بلکه حتی کمتر از حدود مجاز مربوط به کوره‌های گازسوز در مناطق حساس نیز می‌باشد. این دستاورد، مسیری برای بازسازی صرفه‌جویانه کتری‌های صنعتی زغال‌سوزی که به وفور در کشورمان وجود دارند و دارای مصرف انرژی بالا، انتشار گازهای زیان‌آور فراوان و آلودگی زیاد هستند، مشخص کرده است؛ لذا توسط صنعتگران به عنوان راهکاری نوین برای استفاده پاک و کارآمد از زغال‌سنگ شناخته شده است. گروه شن‌هوا پس از ۳ سال تلاش مشترک با نیروی هوایی، در ماه اوت سال ۲۰۱۵ موفق به تولید سوخت جت مبتنی بر زغال‌سنگ شد. این دستاورد نه تنها نشان‌دهنده رسیدن کشورمان به سطح پیشروی جهانی در زمینه تحقیقات سوخت‌های جت مبتنی بر زغال‌سنگ است، بلکه به دلیل چگالی بالای سوخت‌های مبتنی بر زغال‌سنگ، امکان ذخیره مقدار بیشتری سوخت در حجم یکسان را فراهم می‌کند؛ این امر به جنگنده‌های کشورمان کمک می‌کند تا به ارتفاعات و فواصل بیشتری پرواز کنند و از اهمیت استراتژیک بالایی برخوردار است. در اوایل سال ۲۰۱۶، گروه شن‌هوا نینگمی به ترتیب محصولات پلی‌پروپیلن همگرا با دمای ذوب متوسط تا بالا با مدل‌های ۱۱۰۱SC و ۱۱۴۸TC را تولید کرد. نوع اول ماده‌ای ویژه برای پارچه‌های غیربافته است و نوع دوم ماده‌ای برای رزین‌ریزی دیواره‌های نازک؛ این امر به پایان دادن به تاریخچه‌ای که در آن تأسیسات تولید پلی‌پروپیلن این شرکت تنها قادر به تولید مواد عمومی بود، منجر شد. نوآوری، جان تازه‌ای به همراه می‌آورد. نوآوری‌های فناورانه متوالی، باعث تغییرات چشمگیری در صنعت شیمی زغال‌سنگ چین شده است. از نظر بازدهی اقتصادی و اجتماعی، صنعت شیمی زغال‌سنگ امروز، در مقایسه با زمانی که ۱۰ سال پیش تازه آغاز به کار کرده بود، واقعاً قابل تحسین است. به عنوان مثال، با استفاده از فناوری تولید پلی‌متوکسی‌دی‌متیل‌اوره از متانول، نتایج آزمایش‌های روی موتورهای دیزلی و کاربرد آن در مقیاس کوچک نشان داده است که اگر ۲۰٪ از این ماده به دیزل معمولی اضافه شود، میزان دود تولید شده توسط موتورها می‌تواند ۷۰ تا ۹۰ درصد کاهش یابد. در صورت استفاده گسترده از این فناوری در کشور ما، نه تنها سالانه بیش از ۳۰ میلیون تن دیزل صرفه‌جویی خواهد شد، بلکه میزان آلاینده‌های تولید شده توسط وسایل نقلیه نیز ۱۲ تا ۲۰ درصد کاهش خواهد یافت. به عنوان مثال دیگر، استفاده از ذرات زغال سوختی فوق‌ریز و فناوری بویلرهای ذرات زغال سوختی با کارایی بالا؛ در صورت به‌کارگیری آن برای بازسازی فناوری بویلرهای صنعتی کوچک و متوسط مبتنی بر زغال سوخت، می‌توان سالانه ۱۷۰ میلیون تن زغال سوخت را صرفه‌جویی کرد و همچنین ۴۱۷ میلیون تن دی‌اکسید کربن، ۴٫۳۵ میلیون تن دی‌اکسید گوگرد و ۷۳۰ هزار تن اکسیدهای نیتروژن را کاهش داد. اگر تمام نیروگاه‌های زغال‌سوز کشور از فناوری کاهش بسیار زیاد انتشارات نیروگاه سوم وایگائوچیای شانگهای استفاده کنند، آلودگی ناشی از دود زغال‌سنگ در صنعت برق می‌تواند ۹۰ درصد نسبت به سال ۲۰۱۳ کاهش یابد؛ همچنین، اگر این فناوری در سراسر نیروگاه‌های زغال‌سوز جهان به کار رود، می‌توان سالانه ۴ میلیارد تن دی‌اکسید کربن کاهش داد و ۷۳۰ میلیون تن زغال‌سنگ استاندارد نیز صرفه‌جویی کرد. به عنوان مثال دیگر، تجهیزات تبدیل مستقیم زغال‌سنگ شین‌هوا از طریق بهبود مداوم فناوری، بهینه‌سازی فرآیندها و تقویت مدیریت داخلی، میزان مصرف نفت خام در هر تن محصول را از ۱۰ تن در زمان طراحی به ۵.۸ تن کاهش داده است؛ در بهترین شرایط، این میزان حتی به ۵ تن نیز رسیده است. از طریق اقداماتی مانند جداسازی آب‌های پاک از آب‌های آلوده، مدیریت جداگانه آب‌های آلوده، استفاده چندمنظوره از آب، و استفاده هوشمندانه از آب‌های معدنی، استخراج منابع آبی محلی توسط این پروژه تا حد امکان کاهش یافته و در عین حال بازدهی خوبی نیز حاصل شده است. در سال ۲۰۱۵، بخش صنایع کک‌سازی و شیمیایی شنهوا، درآمدی معادل ۵.۵۵ میلیارد یوان کسب کرد و سودی معادل ۶۴۹ میلیون یوان به دست آورد. تا فوریه ۲۰۱۶، ۱۹ پروژه تولید الکن از طریق زغال‌سنگ در چین فعال بود که ظرفیت کلی تولید الکن آن‌ها ۸.۴۱ میلیون تن بود؛ همچنین ۱۳ شرکت در حال ساخت وجود داشت که ظرفیت کلی تولید الکن آن‌ها ۸.۱۴ میلیون تن بود. پیش‌بینی می‌شود که تا پایان دوره «سیزدهم»، ظرفیت کل تولید الکن‌های تولیدشده از زغال‌سنگ در کشورمان (شامل پلی‌پروپیلن تولیدشده از زغال‌سنگ و الکن‌های تولیدشده از متان خریداری‌شده) بیش از ۱۷ میلیون تن باشد؛ که این میزان ۲۳ درصد از کل ظرفیت تولید الکن‌ها در کشور را تشکیل خواهد داد. همزمان با افزایش چشمگیر رقابت‌پذیری محصولات الن‌ها و مشتقات آن‌ها در بازارهای بین‌المللی، صنعت استیلن کشور نیز از مشکلات ناشی از قیمت بالا و کمبود نفت خام رهایی یافته و سالانه ۱۷۰ میلیون تن نفت خام صرفه‌جویی می‌شود. خوشبختانه، مجموعه‌ای از فناوری‌های خلاقانه‌تر که می‌توانند به ایجاد منافع اقتصادی و اجتماعی کمک کنند، در حال توسعه و شکل‌گیری هستند. “در تمام غلظت‌های مختلف دی‌اکسید کربن، می‌توان مستقیماً از طریق فرآیند مینرالیزاسیون برق تولید کرد، بدون نیاز به جذب دی‌اکسید کربن؛ مینرالیزاسیون ۱ تن دی‌اکسید کربن، منجر به تولید ۱۴۰ کیلووات ساعت برق می‌شود و در عین حال، ۱.۹۱ تن بی‌کربنات سدیم تولید می‌گردد که قیمت آن بیش از ۱۵۰۰ یوان در هر تن است. به محض اینکه فناوری تولید انرژی از طریق مینرالیزاسیون دی‌اکسید کربن به صورت صنعتی و در مقیاس گسترده به کار گرفته شود، مزایای اقتصادی، زیست‌محیطی و کاهش مصرف انرژی ناشی از آن غیرقابل ارزیابی خواهد بود. ”شیه هپینگ این‌گونه گفت. فو پنگ‌چنگ، استاد دانشکده علوم و فناوری زیستی دانشگاه شیمی و صنایع شیمیایی پکن، از توسعه و کاربرد فناوری جلبک‌های ریز به عنوان یک جهت‌گیری کلیدی حمایت می‌کند. او گفت که میزان لیپیدها در جلبک‌های ریز بین ۲۰٪ تا ۷۰٪ است که قابل مقایسه با گیاهان خشکی نیست. در طول یک سال رشد، از هر هکتار ذرت، سویا، روغن‌کلم و درختان نخل می‌توان به ترتیب ۱۷۲ لیتر، ۴۴۶ لیتر، ۱۱۹۰ لیتر و ۵۹۵۰ لیتر بیودیزل تولید کرد؛ در حالی که از همان هکتار جلبک‌های ریز می‌توان ۹۵٬۰۰۰ لیتر بیودیزل تولید کرد. اگر ۱۴ درصد از زمین‌های شور چین برای پرورش و کشت جلبک‌های ریز استفاده شود، مقدار دیزل تولید شده می‌تواند ۵۰ درصد از نیاز کشور به دیزل را تأمین کند. علاوه بر این، جلبک‌های ریز در فرآیند فتوسنتز، دی‌اکسید کربن را جذب کرده و اکسیژن تولید می‌کنند؛ همچنین، دیزل زیستی تولید شده توسط آن‌ها به دلیل داشتن میزان اکسیژن بالاتر از ۱۰٪، در فرآیند سوختن نیاز کمتری به اکسیژن دارد. قابلیت سوختن و احتراق این دیزل نیز بهتر از دیزل مبتنی بر نفت است؛ در نتیجه، میزان کربن مونوکسید تولید شده در فرآیند سوختن آن، ۱۰٪ کمتر از دیزل مبتنی بر نفت است. علاوه بر این، توانایی جلب و تبدیل دی‌اکسید کربن توسط جلبک‌های ریز، برابر با ۱۰ تا ۵۰ برابر جنگل‌هایی با همان وسعت است؛ بنابراین، در صورت صنعتی شدن آن، مزایای اقتصادی، زیست‌محیطی و کاهش مصرف انرژی ناشی از آن بسیار چشمگیر خواهد بود. لیو ژونگمین افشا کرد که تیم او در حال توسعه فناوری نسل سوم تولید الکن‌های کربنی پایین از متان است؛ این فناوری دارای ظرفیت پردازش ۳ میلیون تن در سال متان بوده و از طریق بهینه‌سازی کاتالیست‌ها، طراحی فرآیندها و ساختار راکتورها، می‌توان بازدهی الکلن‌ها و اتیلن، همچنین کارایی و بازده سرمایه‌گذاری را به طور قابل توجهی افزایش داد. پس از اجرا، رقابت‌پذیری الکن‌های تولیدشده از زغال‌سنگ بیشتر خواهد شد و جایگاه پیشروی کشورمان در فناوری الکن‌های زغال‌سنگی در سطح جهان تقویت خواهد گردید. همچنین، تیم پروفسور وانگ جینفو از دانشگاه چینگهوا، در حال توسعه فناوری‌های جدیدی برای حل مشکل جداسازی روغن، گاز و ذرات ناشی از تجزیه زغال‌سنگ است؛ هدف آن‌ها، استفاده صنعتی از این فناوری‌ها در دوره «سیزدهم» است. گروه شانشی می‌هوا، در آینده بر روی حل مشکل جداسازی کارآمد و اقتصادی روغن، گاز و ذرات در تجهیزات صنعتی مربوط به تجزیه زغال‌سنگ تمرکز خواهد کرد. گروه پتروشیمی شانشی یانگان، با همکاری دانشگاه شمال غربی و سایر موسسات، در حال توسعه فناوری‌های مربوط به تولید هیدروکربن‌های آروماتیک از متان در شرایط بدون اکسیژن است. گروه‌های یانکوان در شاندونگ و لوآن در شانشی نیز در حال توسعه محصولات شیمیایی با ارزش افزوده بالا، مانند الکان‌های تک‌اتمی با کربن بالا، آلفا-اولفین‌ها، پلی‌آلفا-اولفین‌ها، ۱-هگزن، ۱-اکسین، روغن‌های لغزشی صنعتی، الکوهای مختلط، الکوهای با کربن بالا، آلکیل‌بنزن، آلکیل‌فنول، موم‌های اکسیدشده، موم‌های ریزدانه، موم‌های تصفیه‌شده، روغن‌های سفید مورد استفاده در صنایع غذایی، روغن‌های پایه برای لغزش، موم‌های با نقطه ذوب بالا و مواد فعال سطحی، هستند؛ این کار برای جلوگیری از رقابت با صنعت روغن‌کشی در بازار محصولات نهایی و افزایش رقابت‌پذیری پروژه‌های تولید روغن از زغال‌سنگ انجام می‌شود. طرح بائو شین‌هه هدفمندتر و الهام‌بخش‌تر است. او گفت که در سال‌های آینده، تیمش علاوه بر ادامه پژوهش‌های بنیادی در زمینه کاتالیزورها، بر ترویج کاربرد صنعتی دستاوردهای فناورانه موجود مانند تولید الکن‌ها از گاز سنتزی، تولید الکن‌ها از متان بدون اکسیژن، هیدروکربن‌های آروماتیک و هیدروژن نیز تمرکز خواهد کرد تا این دستاوردها در اسرع وقت به صورت صنعتی پیاده‌سازی شده و به منابع تولیدی تبدیل گردند. همزمان، تحقیقات نظری برای تولید محصولات مایع و هیدروکربنی از طریق تجزیه ملایم زغال‌سنگ به طور فعال انجام خواهد شد؛ تا بتوان مشکلات مرتبط را حل کرد و در نهایت به هدف پردازش ملایم، کارآمد و سالم زغال‌سنگ، مشابه فرآیند تقطیر نفت، دست یافت. در جلسه کاری فناوری اتحادیه صنایع نفت و شیمی چین که در تاریخ‌های ۲۱ تا ۲۲ آوریل امسال در چینگدائو برگزار شد، هو چیانلین، معاون دبیرکل اتحادیه صنایع نفت و شیمی چین و دبیر کمیته ویژه صنایع شیمیایی زغال‌سنگ، جهت‌های نوآوری در این صنعت را مشخص کرد. او گفت که در دوره «سیزدهم»، فناوری‌های صنعت شیمیایی زغال‌سنگ باید بر پنج جهت توسعه تمرکز کنند: اول، بهبود شرایط تولید و طراحی فرآیندهای کلیدی در صنعت شیمیایی زغال‌سنگ برای افزایش پایداری پروژه‌های نمونه موجود؛ دوم، توسعه مجموعه‌ای از فناوری‌ها و محصولات جدید؛ سوم، ساخت مجموعه‌ای از پروژه‌های نمونه جدید؛ چهارم، تحقیق و توسعه و نمایش فناوری‌هایی برای استفاده کارآمد از زغال‌سنگ‌های کم‌کیفیت که بیش از ۵۵ درصد از ذخایر زغال‌سنگ را تشکیل می‌دهند؛ پنجم، توسعه مجموعه‌ای از فناوری‌هایی برای مدیریت و استفاده مجدد «سه نوع پسماند» حاصل از صنعت شیمیایی زغال‌سنگ.