上天，变身航天煤油、降落伞骨架材料﹔下海，成為轮船牵引缆绳﹔生活中，可用於制作餐盒、玩具、香氛蜡烛……黑黢黢的煤炭除了通过燃烧发出光和热，还是重要的化工原料，可变换出许多新形态、新產品。
煤炭“变形记”如何上演？近日，记者前往寧夏进行採访。这裡正加快建设现代煤化工基地，煤制油总產能居全国首位，煤制烯烃產能佔全国约1/5。
2024年11月30日，长征十二号运载火箭发射成功，作為主动力燃料的煤基航天煤油正是由煤炭转化而来的。这也是长征系列运载火箭首次使用煤基航天煤油飞天。
“煤炭在高温高压环境下与氢气反应，经过復杂的化学反应和工艺控制，最终得到纯净、高热值的煤油產品。”国能寧夏煤业公司煤基航天煤油课题负责人宋迪介绍，这种油品具备低凝固点、低硫、低氮、低芳烃等特点，“能量密度更高，推进力强，有效解决了航天煤油原料来源过於单一的难题。”
走进寧夏泰和芳纶纤维有限责任公司，总经理吕继平向记者展示了一根黄色的纤维：“别看它直径不到1毫米，裡面有1000多根细丝，能拉动1.8吨的汽车。”
这种对位芳纶纤维，被业内称為“黄金丝”，强度是钢丝的5至6倍，韧性是钢丝的2至3倍，重量却仅為其1/5，而且有耐高温、阻燃、耐腐蚀等特点，可应用於特种防护装备、电气绝缘材料、橡胶骨架等领域。
吕继平介绍，煤炭通过相关工艺可提取芳烃，是芳纶產业链的重要原料来源。企业於2018年来到寧东能源化工基地投资建厂，一个考虑就是这裡的上下游產业链相对成熟，“目前，我们有三成左右的原材料来自寧东基地。”
来到国能寧夏煤业煤制油化工销售分公司產品展厅，一次性刀叉、舒适的氨纶面料、零下20多摄氏度仍能正常使用的“极寒柴油”等展品让人目不暇接。
指着一瓶无色透明的粗液体蜡，公司副总经理张建寿告诉记者：“这是一款无烟无积炭的厨房新型燃料，是煤制油的產品之一。它闪点高、不易燃易爆，便於运输储存，而且燃烧稳定、效率高，受到市场欢迎。”再拿玩具注塑料来说，企业生產的煤基材料具有高冲击性能，销售到广东汕头玩具生產基地，很受市场欢迎。
从刚开始隻有液化石油气、石脑油、普通柴油等几种初级石油產品，拓展到如今的高熔点蜡、轻质白油等五大类、20余种精细化工產品集群……依托400万吨/年煤炭间接液化项目，国能寧夏煤业煤制油分公司的吨煤价值提升了7倍左右。
“2024年分公司销售额达430.7亿元，同比增长5%，客户拓展到36个国家和地区。”张建寿说。2024年，国能寧夏煤业超577亿元的营业收入中，有七成以上来自煤制油、化工產业。
“在寧夏电力公司十几个火电厂中，我们从亏损第一变為盈利第一，打了个‘翻身仗’。”国能寧夏电力鸳鸯湖电厂董事长王明生说，成功的关键是将煤炭“吃干榨净”。
来到电厂的固废资源化利用中心，由粉煤灰制成的蒸压砖整齐摆放，变废為宝﹔另一边，由煤基固废制成的土壤调理剂，在温室大棚中进行试验使用，可用於改善土壤条件、增加土壤肥力。王明生介绍，企业打造的工业蒸汽、氮气、除盐水等“十能联供”，以及电石渣、热值废料、污泥等“五废回用”，不仅培育了创效增收点，还实现全厂机组煤耗降低15克/千瓦时，年节约标煤24万吨，减少碳排放65万吨。
以煤基航天煤油為例，目前我国使用的石油基航天煤油採用环烷基原油炼制而成，而环烷基原油是一种稀缺的石油资源，其储量仅佔世界原油总储量的2%左右。相比之下，煤直接液化油品组成以环烷烃為主、含量达85%以上，可以扮演航天能源战略备份的重要角色。
“‘平时能活、急时保供’，煤制油可作為保障我国能源安全的重要‘底牌’，在关键时刻起到兜底作用。”国能寧夏煤业公司化工管理部相关负责人回忆道，2005年左右，寧夏煤业的煤制油项目准备与南非一家公司合作，但对方仅费托合成一项技术就要价10亿元，还有其他附加条件。十几轮的磋商下来，双方始终没能就具体条款达成一致。
“那时就感受到，关键核心技术买不来，必须牢牢掌握在自己手裡。”该负责人说，后来，面对1000余个子系统、锚定37项自主国產化任务，300多名专家组成10多个创新工作室和攻关小组，不断进行技术改进。2016年12月，400万吨/年煤间接液化项目一次性试车成功，我国成為世界上少数掌握煤制油全生產链技术的国家之一。
煤化工的原料是煤炭，在生產过程中，碳排放量往往高於石油化工。降低能耗和碳排放，是煤炭业高质量发展要解决的关键问题之一。眼下，不少企业推动煤化工与绿电、绿氢、二氧化碳捕集利用与封存等耦合发展，打造低碳循环的煤炭高效转化產业链。
在国能国华投资寧夏分公司清水营制氢厂，电解槽有序运行。它们利用光伏电站发出的绿电制氢，绿氢经压缩机加压后，由管道输送至寧东能源化工基地的煤化工项目，替代部分煤制灰氢。“去年9月投產以来，累计產氢量突破400吨，预计今年6月產能将释放到最大，届时年度减碳量可达近4.5万吨。”制氢厂副厂长史俊杰介绍。
一边源头“减”碳，另一边终端“捕”碳。今年初，寧夏300万吨/年CCUS（碳捕集、利用与封存）示范项目二期项目合作方案签订，项目旨在将400万吨/年煤炭间接液化项目排放的二氧化碳气体捕集后，通过管道输送至国内最大的油气生產基地长庆油田进行驱油封存。项目整体建成投產后，减排二氧化碳总规模相当於每年植树近2700万棵，助力提升煤化工绿色低碳发展水平。
跳出“挖煤—卖煤”的传统路子，煤炭正由单一燃料向原料和燃料并重转变。中国煤炭工业协会数据显示，我国煤制油、煤制气、煤制烯烃、煤制乙二醇產能已发展到931万吨/年、74.55亿立方米/年、1972万吨/年、1143万吨/年，煤基特种燃料、煤基生物可降解材料、高强丝等產业培育取得积极进展。
在国能寧夏煤业洗选中心，煤基鋰电负极材料中试线正在调试改进。“中试线採用的太西煤被称為‘煤中之王’，具备高热值、低灰分、低硫分等特点，过去规模化应用局限於生產常规活性炭、增碳剂等低附加值產品，特性没有得到充分发挥。”洗选中心副主任杨忠福说，这几年，中心一直和高校院所保持沟通，寻求更优转化方向，“太西煤基鋰电负极材料可以弥补鋰电池在低温、快充等方面的短板，项目正准备產业转化，為市场拓展奠定基础。”
2024年，CTL和PAO润滑油基础油成套技术万吨级工程示范项目获得立项批復，让国能寧煤煤炭化学工业技术研究院负责人李瑞龙感到自豪：“我们成功突破了煤基高端润滑油关键技术瓶颈，自主研发的基础油產品具有低温动力黏度低、氧化安定性高、纯净环保等特点，实现了这一技术领域的自主可控。”
中国石油大学（北京）助力研发异构脱蜡催化剂和精制催化剂﹔清华大学、天津大学等提供动力学理论研究成果﹔广州国机润滑科技有限公司提供润滑油配方及调配参考﹔煤炭化学工业技术研究院负责成果整合转化……企业和高校院所协同联动、融通创新，最终助力煤炭高效“变身”。
“十四五”以来，寧夏科技厅大力支持现代煤化工產业科技创新，聚焦煤制油、煤基烯烃等领域，组织实施自治区重点研发计划项目20余项，支持建设寧东现代煤化工中试基地等科技创新平台载体，借助东西部科技合作机制，匯聚区内外科技创新资源，提升参与国家重点研发计划项目的能力。
“煤炭產业发展要转型升级，必须走绿色低碳发展的道路。”中国煤炭工业协会相关负责人说，下一步，行业要坚持延伸煤基產业链条，优化调整產品结构，探索研究煤炭原料化材料化低碳发展路径，打通煤制油气、化工和新材料產业链，推动煤炭由燃料向燃料与原料并重转变。
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