魏贤勇：煤炭资源高效利用的科学观,本文是科学发展观类在职毕业论文范文和魏贤勇和科学发展观和高效利用有关在职毕业论文范文.
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随着对环境要求愈发严苛,直接以煤炭作为燃料或者转化为其他形式普通燃料的利用方式受到诟病.煤炭资源高效利用路在何方？
中国矿业大学博士生导师魏贤勇教授率领重质碳资源高效利用创新团队长期从事从煤中有机质的定向转化和高值化利用的基础研究和技术开发.他认为温和条件下煤中有机质的定向转化和高值化利用应该是煤化工的科学发展方向.
以下是《能源》记者采访魏贤勇教授的主要内容.
问：您认为目前的煤炭利用方式有哪些问题？
答：煤炭在中国乃至全球主要用作燃料.一方面,煤炭作为能源利用不可避免地污染环境,至少要排放大量的二氧化碳,加剧全球的温室效应和增加酸雨.实际上,大量燃煤也是产生雾霾的重要因素.传统的煤化工和所谓的现代煤化工都存在投资成本高、操作条件苛刻、污染环境和产品附加值低等问题.另一方面,煤炭非常宝贵,从成煤的原料变质成为煤炭至少需要7千万年,一般需要1亿年以上.按照现在的利用速度,至多再过200年全球煤炭将被消耗殆尽,而中国可能在本世纪末之前无煤可采.如此宝贵的资源被作为燃料烧掉非常可惜.
我认为应该把煤作为获取高附加值化学品和高性能炭材料的原料利用,尽量少采煤,尽可能精用煤.
问：目前煤炭在提取化学品和制备炭材料上情况如何？如何在温和条件下从煤炭中获取这些高附加值材料？
答：煤与石油和天然气最重要区别是,煤中的有机质主要是由大分子组成,富含缩合芳环,而缩合芳香族化合物作为化学品利用,其附加值非常高.例如,由煤可以得到的某些含有七八个环的缩合芳环化合物的附加值是苯的数百万倍.无论是煤化工还是石油化工,一讲到化学品就是烯烃、苯、甲苯和二甲苯.实际上,与缩合芳香族化合物相比,烯烃和这些苯系物的附加值极低且都不是煤直接转化的主要产物.通过间接转化获取附加值低的化学品得不偿失.
煤的特点就是有机质富含缩合芳环,即多个芳环缩合在一起,基本上环越多附加值越高,其附加值几乎随着环数的增加呈几何级数增加；同环数的缩合芳香族化合物,越是含杂原子附加值越高.但是,煤有机质中游离的缩合芳香族化合物含量很低,绝大多数缩合芳环由桥键连接,以大分子的形态存在.这些含缩合芳环（特别是含杂原子的缩合芳环）的成分是获取高附加值的精细化学品的难以替代的原料,因而煤作为获取高附加值精细化学品的原料得天独厚,但作为洁净的燃料利用先天不足.
目前,缩合芳香族化合物的主要来源是高温煤焦油,即煤在高温炼焦得到的副产物,其收率约占原煤量的5%.炼焦要消耗大量的能量,主要产物是焦炭,得到焦油不仅量非常少,而且组成非常复杂,因而从高温煤焦油中分离缩合芳香族化合物纯品面临巨大的挑战.我们团队在国家自然科学基金山西煤基低碳联合基金重点项目的支持下正在开展高温煤焦油高值化利用的基础研究和技术开发,正在设计成套装置,以期从高温煤焦油中分离出尽可能多的缩合芳香族化合物纯品.
我们团队更重要的工作是开发用于温和条件下煤中有机质定向加氢转化的高活性可回收的催化剂.利用这样的催化剂可望将煤中有机质大分子裁剪为我们所需要的小分子,特别是高附加值的缩合芳香族化合物,直接作为用于科学研究的特种化学试剂或者作为合成高效医药、高性能染料和光电材料等的原料利用.通过后续的技术开发,可望形成精细煤化工乃至智慧煤化工的产业链,实现煤炭资源的高效利用,有力带动我国的经济结构转型.
目前,我们在相关研究方面已经取得了很大的进展,制备了一系列高活性可回收的催化剂,在200℃左右可以使煤中的某些大分子定向解聚并通过多种手段揭示的催化剂的作用机理.我们还在不断努力,期待制备出活性更高的催化剂,在更低的温度（如100℃以下）下实现煤中有机质的定向转化,通过后续的分离获取高附加值的有机化学品.
问：您所做的研究有哪些应用项目？您认为应该如何实现产业化,
答：我们与枣庄矿业集团煤化工研究院合作完成了每次处理2吨高温煤焦油的中试,获得授权国家发明专利.通过溶剂萃取将高温煤焦油分离成混晶状的轻质成分和精制沥青.我们以所得轻质成分为原料,通过加压梯度柱层析和分步结晶成功地分离出一系列缩合芳香族化合物纯品；以所得精制沥青为原料,通过热缩聚成功地实现了长达万米的沥青基炭纤维的连续熔喷纺丝.
有别于高温煤焦油,低温煤焦油中富含酚类化合物.现在全球从低温煤焦油提酚的技术基本上采用酸碱洗的方法,要消耗大量的酸碱并且产生大量废水.我们独创了用有机溶剂定向萃取低温煤焦油的技术,可以将低温煤焦油较清晰地分离为较易挥发的烃类成分（主要是链烷烃,还有少量环烷烃、烯烃和芳烃）、酚类成分和沥青质,与陕西煤业集团化工技术研究院合作完成了每次处理5公斤低温煤焦油的小试,获得授权国家发明专利.
国内的很多企业不重视原创技术的开发而热衷于投资所谓成熟的技术,因而同质化非常严重.我们希望与具有战略眼光的企业长期合作,稳步地实现精细煤化工乃至智慧煤化工技术的产业化.
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