煤生化行业的兴起与发展前景探索

范延超　乔晓梅　郝景梅

摘要：人类对煤炭的需求量日益增长，世界各国的煤产量都要成倍增长，但是煤在日常生活中的应用却带来了许多棘手的问题。为了社会稳定美好的发展，减少污染性气体的排出，要将目标放到由煤化工行业向生物化工行业转变，促进煤生化行业的兴起，不仅能够保证煤炭行业的转型升级，还能够保持环境等不受污染，实现煤化工行业的可持续发展。

关键词：煤生化行业；煤化工；生物化工；煤炭需求；煤炭行业 文献标识码：A

中图分类号：TQ546 文章编号：1009-2374（2016）28-0005-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.003

1 概述

煤化工一直以来是我国化学工业的重要组成部分，但是煤化工是资源消耗型行业，传统的煤化工是高能耗、高排放和高污染的行业。虽然已经得到不断更新，但是煤化工行业还是浪费了较多的能源，甚至是造成了较大的環境等方面的严重污染。新兴的煤生化行业主要围绕煤化工向生物化工转变过程中涉及的煤基产品的生物转化及精深加工技术进行研究，从而解决煤化工行业传统产品产能过剩、附加值低、能耗高、污染大的问题。我公司作为煤炭企业集团的子公司已进行甲醇蛋白工业化生产技术研究与示范、煤基甲醇蛋白纤维生产技术研究与开发、煤基多功能生物活性物质的研发与应用、新型化工产品的生物炼制等诸多煤生化项目。

2 煤生化行业的兴起

2.1 背景

我国煤炭储量丰富，是最主要的基础性能源，煤炭占到我国能源消费比重的67.7%。我国煤炭的使用以低技术含量和低附加值产品为主导，大多集中在燃煤发电和煤化工产业。而煤化工的主要原料是煤，然后经过一系列化学加工将煤转化为气体、液体、固体等状态的燃料，主要的化学过程就是气化、液化、干馏、焦油加工、电石乙炔化工等，目前以煤制天然气、煤制甲醇、煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制乙二醇等工艺为主流。由于存在投入大、能耗高、污染重、产能过剩、工艺技术不稳定等局限，其发展正面临着供大于求、环境保护、技术、资金和社会配套条件等方面的挑战。甚至一些地方不顾资源、生态环境等方面的承载能力，出现了盲目规划、竞相建设煤化工项目的情形。建成的项目趋同性较大，缺乏有特色的产品和发展方向，有的技术尚处于试验阶段，仍有较大风险。总之，煤化工产业仍需延长产业链，以科学发展观作为重要的指导，提高技术水平，实现资源的合理化、高效率应用。

2.2 煤生化行业出现的意义

我公司技术团队于2012年开始围绕煤化工产品的生物转化及精深加工所涉及的生物学与化学工程学相关问题而开展一系列研究。首先以生物法生产技术替代传统的化工法生产技术为突破口，然后利用微生物的高效转化作用，以煤基产品作为唯一碳源，开发出了新型煤基生物产品。不仅解决了煤化工产业所面临的诸多问题，延长了煤化工产业链，而且拓宽了生物化工产业发展领域。煤生化是一门煤化工和生物化工相结合的学科，它是以生物技术从实验室规模扩大至生产规模为目的，以生物生产过程中带有共性的工程技术问题为核心。它既是生物技术的一个重要组成部分，又是化学工程的一个分支学科。它综合了生物化工技术理论的诸多方面，旨在对煤生化关键技术的研究和优化操作与控制，进而应用于工业化生产，促进科技成果向生产力转化。煤生化行业的出现，既符合国家倡导的学科交叉，形成化工与生物学科之间的优势互补，又能够适应经济可持续发展和社会日益增长的物质需求，可以促进煤炭工业的清洁绿色发展，是当前煤炭行业与煤化工发展的必由之路。

3 发展前景探索

据相关资料显示，目前全球化学产品的产值中，约有1/5来自生物技术产品，全球近乎所有顶级化工企业都在投资生物技术研究。由于自身的通用性，生物技术即将进入大规模产业化阶段，生产用途也将从治病为主转向延长人类生命周期、提高人类生活质量、改善生态环境等。现在生物技术已经成为主导产业之一，生物化工也将成为重要的化工产业，生物化工的涉及面十分广，涉及的行业也十分多，随着生物化工领域竞争日益激烈，生物化工也在不断完善，以便立于不败之地。根据生物化工发展的现状，可以看出生物化工的发展十分迅速，销售市场已经成功地打开，全球的生物化工销量额在400亿美元左右，并且还在不断增长，商业公司之间存在较大的经济利益，使得生物化工的发展方向更加多样化，因此也就拥有了更好的发展前景。我国近些年在生物化工方面取得一定的研究成果，也明确了发展方向。推崇自主创新不断转变，研究模式由实验室转向生产，基于国内市场发展拓宽到国外市场，逐渐形成自主对立开拓生物化工的初步能力。目前生物化工主要集中在医学、保健、农药、食品、饲料、有机酸等。生物化工可促进我国的工业发展，其可以创新发展技术，调整发展策略，帮助转型为绿色化工生产方向。生物化工研究出的基因重组、细胞融合、酶的固定化等技术，为工业发展提供了大量的廉价化工原料和产品，同时对产品的生产工艺也进行了优化，以至于通过生物催化可以生成一些性能优异的化合物。由此可见生物化工可以推动生物与化工生产两项技术的进步与改革，从而带来更大的经济效益与社会效益。未来生物技术将会在化工生产工艺中占据四分之一的地位，生物技术会逐渐发展成为21世纪的主要产业之一，21世纪的化工产业会因为生物化工而发生转变。随着生物工程的发展，煤化工行业受能源制约的局面将逐步改变。原料路线的改变和生物化工生产工艺的开发，将使传统煤化工发生根本性变化，能生产出技术经济指标更先进的生物基化工产品，为国民经济发展服务。生物基产品发展行动计划曾明确提出：2015年，生物基产品对化工原料的替代要取得重大进展，实现一批重要生物基产品的非粮原料生产，形成年产百万吨级生物基材料、千万吨级生物基产品的生产能力。我公司所研究的煤生化系列产品恰好属于生物基化工产品，其应用的生物技术亦是我国现在大力发展的高新技术，可以安全放心地应用到食品、医药等各个领域，其生产过程中可做到不排废水、废气，不产生有毒有害代谢物质，安全、环保。相信未来几年，煤生化行业势必成为维持煤化工行业实施与发展的基础，可以解决人们面临的资源、环境、能源、健康等方面的问题，对我国社会稳定发展亦有着非常重要的意义。

4 结语

新兴的煤生化行业通过研究以煤化工产品高效利用与转化为基础的生物产品的生产技术，获得煤基生物系列产品，形成以“产品高端、技术高新、市场广大、装置多用、产品多样”为特点的生产格局。煤生化行业可以弥补煤化工带来的诸多危害，不仅成功地解决了煤化工存在的问题，不会造成资源、能源的巨大浪费，也不会造成环境的污染，符合我国环保的理念，而且能带来较大的经济效益，因此实现煤化工向生物化工方向转变形成煤生化行業是适应发展潮流的，能够实现我国继续发展可持续发展的战略。

参考文献

[1] 吴秀章，石玉林，徐春明.煤炭直接液化油品加氢改质中试研究[J].石油学报（石油加工），2009，（2）.

[2] 常海洲，曾凡桂，李文英，李美芬，李军，谢克昌.煤及其显微组分热解过程中的半焦收缩动力学[J].物理化学学报，2008，（4）.

[3] 王娜，朱书全，单晓云，刘红缨.褐煤轻度热解与成型关系的研究[J].选煤技术，2007，（3）.

[4] 魏德洲，周志付，林永波.生物技术在煤炭脱硫过程中的应用[J].岩石矿物学杂志，2001，（4）.

[5] 周志付，王中谦，崔振扬，魏德洲，王英敏.燃煤微生物法脱硫研究及应用前景[J].中国电力，2000，（11）.

[6] 张明旭，单忠健.煤炭微生物脱硫新技术——细菌表面改性预处理[J].中国煤炭，1997，（2）.

[7] E.C.P.Kinnon，S.D.Golding，C.J.Boreham，K.A.Baublys，J.S.Esterle.Stable isotope and water quality analysis of coal bed methane production waters and gases from the Bowen Basin，Australia[J].International Journal of Coal Geology，2009，（3）.

[8] Allan Kolker，Boris S.Panov，Yuri B.Panov，Edward R.Landa，Kathryn M.Conko，Viktor A.Korchemagin，Tatiana Shendrik，Jamey D.McCord.Mercury and trace element contents of Donbas coals and associated mine water in the vicinity of Donetsk，Ukraine[J].International Journal of Coal Geology，2009，（3）.

[9] Seung-Hoon Yoo.Causal relationship between coal consumption and economic growth in Korea[J].Applied Energy，2006，（11）.

（责任编辑：黄银芳）