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1、中国科学院山西煤炭化学研究所情况介绍中国科学院山西煤炭化学研究所是高技术基地型研究所，主要从事能源环境、先进材料和绿色化工三大领域的应用基础和高技术研究与开发。中国科学院山西煤炭化学研究所的前身是中国科学院煤炭研究室，于1954年在大连中国科学院石油研究所（即现在的中国科学院大连化学物理研究所）挂牌成立。1961年，煤炭研究室扩建为中国科学院煤炭化学研究所并开始向太原搬迁。1978年9月改名为中国科学院山西煤炭化学研究所并沿用至今。建所以来，山西煤化所以满足国家能源战略安全、社会经济可持续发展以及国防安全的战略性重大科技需求为使命，以协调解决煤炭利用效率与生态环境问题和重点突破制约国家战略性新
2、兴产业发展的材料瓶颈为目标，围绕煤炭清洁高效利用和新型炭材料制备与应用开展定向基础研究、关键核心技术和重大系统集成创新，逐渐由一个只有64人的实验室，发展壮大为从基础研究到工艺过程开发直至产业化的体系较为完备且在国内外相关领域具有重要影响力的现代化研究所。截至2011年底，全所在职职工574人，其中科技人员421人，中科院院士1人，“” 2 人，“百人计划” 9人，研究员55人，副高职称107人。目前，山西煤化所拥有太原桃南园区、小店中试基地、扬州碳纤维工程技术中心以及正在筹建的北京怀柔能源与材料研究中心等4个研发区域（中心）；拥有包括煤转化国家重点实验室、煤炭间接液化国家工程实验室、碳纤维制
3、备技术国家工程实验室以及山西煤化工技术国际研发中心在内的4个国家级研发单元； 中科院炭材料重点实验室、粉煤气化工程研究中心两个院、省级研发单元和应用催化与绿色化工实验室所级研发单元。全所设有战略研究与工程咨询、化工过程设计、环境影响评价、所级公共技术服务以及文献网络中心等5大支撑系统。已取得ISO9001:2008质量管理体系认证证书、二级保密资格单位证书及武器装备科研生产许可证。山西煤化所是国务院学位委员会批准的首批博士、硕士学位授予单位之一，现有博士生导师39人，硕士生导师107人，设有化学、化学工程与技术、材料科学与工程3个一级学科博士、硕士研究生培养点；物理化学、无机化学、有机化学、化
4、学工程、化学工艺、生物化工、应用化学、工业催化、材料物理与化学、材料学、材料加工工程11个二级博士、硕士研究生培养点；环境工程、化学工程、材料工程3个全日制专业硕士授权点及1个化学博士后流动站。目前在学研究生295人，其中博士研究生135人，硕士研究生160人。山西煤化所主办有燃料化学学报和新型炭材料等刊物，均被中文核心期刊要目总览收录。其中，燃料化学学报被美国工程索引（EI）等收录；新型炭材料被美国科学引文索引扩大版数据库（SCI-E）、美国工程信息公司数据库（EI COMPENDEX）等收录并与Elsevier出版集团合作ScienceDirect在线出版英文网络版（New Carbon
5、Materials）。2011年，新型炭材料影响因子为0.914，5年影响因子为0.842，在SCI收录的中国材料类期刊中排名第一。山西煤化所将以人才队伍优化为核心，以重大项目实施为牵引，以对外合作交流为窗口，以创新平台建设为保障，全面实施“创新2020”和“一三五”发展战略，在国家创新体系建设中，积极发挥国立科研机构引领示范作用，不断加快现代化研究所建设步伐。山西煤化所在各个历史时期为国家洁净能源与先进材料技术研发与产业化以及国家经济建设和科学技术发展做出了突出贡献，共计获得全国科学大会奖、国家发明奖、国家科技进步奖、中国科学院科技成果奖、发明奖、自然科学奖、杰出成就奖以及省部级成果奖180
6、多项，国家授权专利570多项。项目成果1. 超级活性炭的规模化生产技术一、技术概况超级活性炭的比表面积一般在2500m2/g以上，而常规活性炭的比表面积一般不超过1000m2/g，故超级活性炭也称为超高比表面积活性炭。 超级活性炭的制备是目前国内外的研究热点，现已商业化生产的国家仅有美国和日本。我国目前具有规模化生产的企业只有两家，即生产规模为30吨/年的锦州和10吨/年的湖北，技术均是由我所提供。所生产的超级活性炭的比表面积稳定在3000m2/g，与日本产品性能相当。将煤直接制成常规活性炭可提升煤炭的价值，但若将其直接制成性能更高的超级活性炭则更能体现其价值。本技术的特点是针对目前煤种中所含
7、的较高灰分通过一定的处理在反应过程中将之脱除，从而使高灰含量的原煤也能够成为制备超级活性炭的起始原料。另外，本技术是多项技术的集成，主要包括活化技术、活性炭的精制技术、废气处理技术和碱回收技术。二、主要原料及来源主要原料均是廉价的原煤或是原煤炼焦产生的副产品沥青焦以及石化行业的下脚料石油焦等，也可以是目前常见的农作物秸秆、植物果壳如椰壳和果壳等，因此原料来源十分广泛。三、产品用途和市场由于超级活性炭的性能卓越且成本偏高，故主要应用在常规活性炭无法胜任的领域如饮用水的净化、超级电容器的电极材料以及H2和天然气的储存等。此外，还可作为铅酸电池的添加剂、家庭净水机中替换常规椰壳活性炭的换代产品、房屋
8、装修中产生的甲醛和苯一类的有害气体以及新购汽车中气味的高效去除、冰箱中异味的清除等。四、主要设备及总投资视规模而定，一般来说， 10吨/年的设备投资在800万元左右。主要设备包括原材料的处理装置、炭化活化装置、粗产品精制装置、产品干燥装置、废气处理装置、废碱处理装置等。五、技术合作形式：技术转让 、技术合作、共同开发由于本生产线已转让2家企业，技术成熟，因此以技术转让也即交钥匙为主。六、相关图片2. 低碳醇随车制氢技术一、项目背景及研究进展替代燃料汽车是当前新能源汽车研究的重要方向之一，目前我国甲醇用于替代燃料，在新能源汽车方面取得巨大成就，甲醇汽油，尤其是M85甲醇汽油的突出经济性引起了人们
9、的广泛关注，然而其尾气排放碳氢化合物中的甲醛含量高、动力不足等问题在一定程度上影响了甲醇汽油推广应用。针对当前存在的问题，人们提出了新一代技术低碳醇随车制氢技术，即，甲醇、乙醇等低碳醇利用汽车尾气的余热，在催化剂的作用下转化为富氢气体，然后与燃油(汽油、柴油)一起混合进入发动机燃烧或单独作为燃料进入发动机燃烧，整个过程的见示意图。随车制氢流程示意图（虚线部分没有时为全替代燃料）低碳醇随车制氢技术的先进性主要体现在以下几方面：a.废热利用，燃料（以甲醇为例）的热值提高15%左右；b.甲醇催化转化所生成的富氢气体的燃烧效率大大增加，比甲醇高25%，比普通汽油高40%；c.富氢气体的火焰传播速率快，
10、燃烧更完全，大大降低污染物的排放。初步台架试验和车载试验表明，以纯甲醇代替汽油，替代比仅为1.6（理论值为2.2），油醇混燃条件下节油达到20%以上，排放物中NOx减低40%，CH降低90%。这些结果表明该技术达到了节能减排的双重效果。 该技术的核心是催化剂，对催化剂具有更高的要求：汽车尾气温度较高且温差大，催化剂应具有耐高温及温度波动的性能；稳定的产物分布，有利于发动机的稳定运转；汽车在行驶过程中，震动较大，催化剂应具有较高的强度。鉴于此，现有工业化催化剂均不能满足车载要求，因此研究开发新型低碳醇随车制氢催化剂就成为本技术商业化的关键。针对随车制氢催化剂的高要求，中国科学院山西煤炭化学研究所
11、开展了甲醇随车制氢和乙醇重整随车制氢两方面技术的研究，取得了重要的进展。乙醇重整制氢催化剂已完成小试研究，开发的催化剂具有较高的活性和稳定性，强度和高温性能均较好。公斤级试制催化剂，应用于随车制氢，效果较好，正在积极筹备中试放大以及百吨级生产工作。甲醇随车制氢催化剂的研究也取得了较好的结果，开发的催化剂小试运行达1000h，活性及稳定性均较高，强度较好(数据显示强度高于现有的商业催化剂强度的一倍)，耐高温及温度波动性能均较好。二、合作内容1、乙醇重整制氢催化剂的优化及其中试放大、百吨级生产；2、甲醇随车制氢催化剂进一步开发，包括催化剂的重复性试验、进一步提高催化剂的强度；3、甲醇随车制氢催化剂
12、公斤级试制及其随车应用；4、甲醇随车制氢催化剂中试放大及其生产。3. 钴基费托合成油品及化学品技术一、技术概况本技术是采用钴基催化剂通过费托合成将煤炭、天然气、焦炉煤气、煤层气以及生物质等含碳资源经合成气转化为液体燃料及重质蜡。该目标产品是无硫、无氮不含重金属的洁净油品与高档化学品化学产品，符合日益严格的环保要求，是目前石油资源缺乏及劣质化背景下重要的替代产品。作为煤制油技术中关键技术，费托合成已经历了80多年的研究历程，随着技术的逐渐完善和市场需求的日益高涨，目前该技术正处在大规模商业化应用与推广过程中。钴基费托合成技术主要有如下特点和优势：1）钴基催化剂对原料气氢碳比适应性较宽，可用于煤、
13、天然气，焦炉气以及生物质等含碳资源，作为技术单元可实现灵活配置，应用领域较宽；2）钴基费托产品主要为重质直链饱和烷烃（95%），产品结构简单，附加值高。国外煤制油技术与生产商主要是南非的萨索尔公司和英荷皇家壳牌公司等，都拥有不同规模的煤制油或天然气制油生产厂。基于上述特点，该技术被认为是新一代的费托合成技术。中科院山西煤化所从上世纪九十年代开始进行钴基费托合成技术研究，经十多年的努力，已形成涵盖高效钴基催化剂、结构固定床反应器以及合成工艺等为核心技术在内的自主知识产权体系。目前开发的钴基催化剂具有低甲烷选择性、高直链饱和重质烃选择性以及高稳定性等特点性能达到国际领先水平。目前，钴基费托合成一代
14、催化剂技术以高附加值的化工油品和费托蜡为主要目标产品，上述产品在国内尚未生产，几乎全部依赖进口。本技术的开发成功可打破国际能源巨头对高端费托产品的市场垄断，有极高的利润空间。二、主要原材料及来源以煤炭、天然气、焦炉煤气、煤层气以及生物质等含碳资源为原料制得的合成气。三、技术指标在200250oC，2.03.0MPa，5001000h-1反应条件下，CO转化率大于90%，CH4选择性小于8%，C5+选择性高于85%。催化剂寿命2.5-3.0年。四、产品用途及市场该工艺可以生产高品质的大宗液体燃油、高档润滑油基础油和费托蜡。费托合成油品可单独作为燃油出售；或与石化炼制油品相调和，提升其性能。高档润
15、滑油基础油其饱和烃含量高，基本上不含氮和硫，无芳烃，低温性能优异，挥发性低，粘度指数极高。能够用于调合高档内燃机油、自动传动液，满足高标准的润滑油产品的需要。费托蜡能轻易达到80#微晶蜡或更高的标准，是具有较好经济效益的产品之一，广泛应用于油墨、化妆品、热熔胶以及抛光蜡等领域。费托蜡能达到食品级标准，如应用于食品领域和医药领域，其经济利润更是成倍增加。五、投资规模该技术在适当规模即可实现盈利。以10万吨规模为例，投资大约12亿元。主要设备包括：气化装置，净化装置，变换装置，合成单元装置及产品精制装置。如以焦炉气为起源或依托已有甲醇厂改造，可大幅度降低设备投资。六、经济效益分析以新建10万吨规模
16、装置为例，其年利润空间近1.5亿元。七、技术合作方式技术转让和技术共同开发。附：产品照片与万吨级工业侧线照片 4. 煤层气脱氧催化剂与流化床集成工艺一、技术概况 我国每年因采煤向大气中排放的煤层气折合纯甲烷200亿立方米以上，造成资源的巨大浪费和温室气体减排压力。而我国天然气产量远不能满足需求，进口量逐年增加。开发利用煤层气资源, 对于调整我国能源结构、改善煤矿安全生产条件以及减少温室气体排放, 具有十分重要的意义。由于甲烷爆炸极限的问题，含氧煤层气在管输或者分离浓缩过程中存在潜在危险性，因此大规模综合利用这部分煤层气，必须首先解决煤层气脱氧这一技术关键问题。本项目针对含氧煤层气脱氧关键技术问题
