“家里有礦”的鄂爾多斯，未止步于“天資”。

這座中國(guó)煤炭大市，坐擁2500多億噸煤炭?jī)?chǔ)量，占全國(guó)的1/6，每天產(chǎn)煤200多萬噸，源源不斷地輸送至25個(gè)省區(qū)市，以一市之力溫暖千座城、點(diǎn)亮萬家燈。

近年來，煤炭，從“燃料”過渡向“原料”，推動(dòng)著鄂爾多斯從幾十年前粗放式的挖煤賣煤，延伸出以煤制油、制烯烴為主的煤化工創(chuàng)新。

烯烴制品在人類的日常生活中無處不在。飛機(jī)、汽車、冰箱、電視、鞋子、衣服等一切有塑料的地方，大都有烯烴的存在。涉及領(lǐng)域廣泛，且需求具有一定剛性。而在傳統(tǒng)技術(shù)中，烯烴的生產(chǎn)高度依賴石油資源。我國(guó)資源現(xiàn)狀為富煤、貧油、少氣，近些年油氣對(duì)外依存度仍然較高。煤制烯烴可以作為對(duì)石油烯烴的重要補(bǔ)充，緩解石油資源供應(yīng)緊張局面，對(duì)保障我國(guó)能源安全具有重大意義。

經(jīng)過十幾年的發(fā)展，鄂爾多斯依托煤制油、煤制氣、煤制甲醇和烯烴、煤基新材料等多條產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)了“從一塊煤到一束絲、一匹布”的轉(zhuǎn)身。作為“國(guó)民生活的基石”，每一次化工技術(shù)進(jìn)步，都在無形中推動(dòng)社會(huì)向前發(fā)展?，F(xiàn)代煤化工技術(shù)將一塊煤“吃干榨凈”，黑色的原煤變成透明的新原料，經(jīng)過加工變成輪胎、汽車配件、手機(jī)殼、衣服等，走進(jìn)千家萬戶。

“暖城”鄂爾多斯，不僅用羊絨產(chǎn)業(yè)溫暖全世界，也構(gòu)筑著世界級(jí)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)。

“聚寶盆”

躺在黃河“幾”字形臂彎里的鄂爾多斯市，是個(gè)“聚寶盆”。這里蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)能源資源。

內(nèi)蒙古鄂爾多斯康巴什區(qū)。視覺中國(guó) 資料圖

但，也走過彎路。上世紀(jì)90年代，隨著資源開發(fā)熱潮，煤炭成為鄂爾多斯市經(jīng)濟(jì)和生活的主角。然而，伴隨而來的是，依靠簡(jiǎn)單開采和轉(zhuǎn)化的大批“粗、散、小”型企業(yè)蜂擁而至，“濃煙滾滾、遮天蔽日”。

鄂爾多斯從傳統(tǒng)污染高、能耗高、資源消耗高的產(chǎn)業(yè)入手，淘汰了境內(nèi)不符合產(chǎn)業(yè)政策的高耗能企業(yè)，全面推行粉狀物料堆場(chǎng)全封閉和電廠、煤化工企業(yè)超低排放改造。而面對(duì)“一煤獨(dú)大”的產(chǎn)業(yè)格局，鄂爾多斯明確提出“結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，創(chuàng)新強(qiáng)市”的思路，推動(dòng)資源經(jīng)濟(jì)向資源清潔化和深度開發(fā)轉(zhuǎn)變、向非資源型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。

“烏金之城”準(zhǔn)格爾旗，是資源清潔化、深度開發(fā)的實(shí)踐者。

地處黃土高原與內(nèi)蒙古高原過渡帶，“七山二沙一分田”的地貌曾讓這里的土地滿是砒砂巖的斑駁。如今，準(zhǔn)格爾旗已是鄂爾多斯市GDP名列前茅的經(jīng)濟(jì)大旗，也是黃河幾字彎上的一顆明珠。

1976年，準(zhǔn)能集團(tuán)在準(zhǔn)格爾旗開始籌建，經(jīng)歷三次創(chuàng)業(yè)。昔日荒涼的小村落，成為今天的百里煤海，涌出滾滾烏金，貧瘠的“雞爪子”山成為煥發(fā)著勃勃生機(jī)的綠色礦區(qū)。40余年來，在三代人的傳承努力下，科學(xué)的復(fù)墾工藝流程，讓整座礦山的綠化面積已超過9.5萬畝。攫取礦產(chǎn)資源的同時(shí)，沒有給后代留下滿目瘡痍。

準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天煤礦首采區(qū)復(fù)墾地貌。澎湃新聞?dòng)浾?彭艷秋 圖

綠色和智能，成為現(xiàn)代化煤礦的兩個(gè)重要標(biāo)簽。

由于低硫低磷和較高發(fā)熱量的特點(diǎn)，準(zhǔn)格爾煤炭天生就帶有“綠色”基因。作為鄂爾多斯智能化示范煤礦的先行者，國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天煤礦的礦用卡車已完成無人駕駛技術(shù)改造，推土機(jī)和液壓正鏟已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，與無人駕駛卡車協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了“采、運(yùn)、排”全過程無人化運(yùn)行，提升資源回收率。

準(zhǔn)能煤炭更多用作動(dòng)力煤，而鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內(nèi)的上灣煤礦——這座神東煤炭集團(tuán)所屬骨干礦井，也是目前全球單井單面產(chǎn)量最高的井工煤礦之一，產(chǎn)出的煤，用于發(fā)電冶金之外，還可以作為原料煤。

上灣煤礦超大智能綜采工作面。受訪者供圖

上灣煤礦創(chuàng)造了連續(xù)12年產(chǎn)煤億噸無傷害的紀(jì)錄，并首創(chuàng)了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理體系，于2011年成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在全國(guó)煤炭行業(yè)推廣應(yīng)用。上灣建成了全球首個(gè)規(guī)模最大的5G煤礦企業(yè)定制專網(wǎng)。自主打造礦井智能一體化綜合管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)采掘、運(yùn)輸、通風(fēng)、供電、供排水等系統(tǒng)智能化決策和自動(dòng)化協(xié)同運(yùn)行。此外，研發(fā)推廣錨桿支護(hù)機(jī)器人、噴漿機(jī)器人等16類機(jī)器人，大幅提升了工作效率，并讓采煤過程更加安全。

煤，從“黑姑娘”變成“白公主”

現(xiàn)代化礦井改變了人們過去對(duì)煤礦的刻板印象。鄂爾多斯沒有停下腳步，不僅打磨源頭開采的升級(jí)，也探索煤炭深加工的“蝶變”。

內(nèi)蒙古是我國(guó)重要的煤化工生產(chǎn)基地，而鄂爾多斯市是內(nèi)蒙古這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心?！?025年內(nèi)蒙古自治區(qū)政府工作報(bào)告》提出，優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，加快構(gòu)建優(yōu)勢(shì)特色現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系?，F(xiàn)代煤化工要加快煤基新型合成材料、先進(jìn)碳材料、可降解材料等高端化產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)應(yīng)用，推動(dòng)煤化工與綠電、綠氫等耦合發(fā)展，高水平建設(shè)鄂爾多斯國(guó)家現(xiàn)代煤化工示范區(qū)。

要讓煤炭，從“黑姑娘”變成“白公主”，往往要經(jīng)過甲醇這個(gè)環(huán)節(jié)。

以煤為原料，通過煤氣化（煤與氧氣、蒸汽在高溫下發(fā)生氣化反應(yīng)）生成含氫氣和一氧化碳的合成氣，經(jīng)調(diào)整組分（調(diào)整氫碳比等）、凈化（脫除硫化氫、二氧化碳等）后，送甲醇合成裝置在高溫高壓下通過催化劑（CuO等）生產(chǎn)甲醇。

甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。甲醇經(jīng)脫水可以生成乙烯、丙烯等低碳烯烴，建立了煤化工和石油化工之間的橋梁。

煤炭到甲醇相當(dāng)于樹干，從甲醇開枝散葉，制成不同后續(xù)產(chǎn)品。甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴，包括乙烯和丙烯等，進(jìn)而生產(chǎn)聚烯烴等下游產(chǎn)品。其中煤制甲醇、烯烴聚合制聚烯烴均為傳統(tǒng)的成熟技術(shù)，而甲醇制烯烴則是近年來開發(fā)成功的新技術(shù)，也是煤制烯烴的核心技術(shù)環(huán)節(jié)。

煤基甲醇制烯烴現(xiàn)有技術(shù)基于產(chǎn)物側(cè)重點(diǎn)和工藝特點(diǎn)分為兩大類：MTO（甲醇制烯烴）技術(shù)與MTP（甲醇制丙烯）技術(shù)。兩種技術(shù)的工藝流程、使用的反應(yīng)器和催化劑、產(chǎn)物都存在不同。MTO主要產(chǎn)品為乙烯和丙烯；MTP主要產(chǎn)品為丙烯。

目前，MTO技術(shù)主要的工藝包括：由UOP（美國(guó)公司）和Hydro（挪威公司）共同開發(fā)的UOP/Hydro MTO工藝，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的DMTO工藝，中國(guó)石化上海石油化工研究院的SMTO工藝，神華集團(tuán)SHMTO工藝等。MTP技術(shù)主要有德國(guó)Lurgi的MTP以及清華大學(xué)的FMTP工藝等。

大連化物所從上世紀(jì)80年代起便致力于DMTO技術(shù)的研究。2010年，世界首套180萬噸煤基甲醇制60萬噸烯烴裝置在神華包頭煤化工有限公司一次開車成功，開拓了非石油路線生產(chǎn)基礎(chǔ)化工原料的新路徑。

走出實(shí)驗(yàn)室，走向工業(yè)化生產(chǎn)示范項(xiàng)目，往往需要經(jīng)過小試、中試，以及大量數(shù)據(jù)的積累和反復(fù)的驗(yàn)證。從示范項(xiàng)目再到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，又需要改進(jìn)工藝來適應(yīng)不同規(guī)模的裝置。由于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及國(guó)際石油價(jià)格不穩(wěn)定的現(xiàn)狀和人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的能源需求，以煤基甲醇生產(chǎn)乙烯和丙烯的技術(shù)，在我國(guó)得到了快速發(fā)展。

“中國(guó)煤制烯烴的產(chǎn)業(yè)化主要集中在鄂爾多斯，而且能耗水耗等指標(biāo)均走在全國(guó)前列，發(fā)揮著‘頭雁’的作用，新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備等的引入也比較全面?！敝刑旌蟿?chuàng)化工分公司綜合計(jì)劃部部長(zhǎng)孟慶功告訴澎湃新聞?dòng)浾?，在相關(guān)技術(shù)沒有實(shí)現(xiàn)革命性突破之前，每一次工藝的改進(jìn)主要是從安全性、穩(wěn)定性和效益出發(fā)。

2016年，中天合創(chuàng)煤炭深加工示范項(xiàng)目建成，并產(chǎn)出合格的聚烯烴產(chǎn)品。運(yùn)用了中國(guó)石化自主研發(fā)的SMTO技術(shù)，很多大型機(jī)組、高壓煤漿泵等都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。中天合創(chuàng)SMTO裝置單系列規(guī)模能力達(dá)180萬噸/年，是當(dāng)時(shí)世界上最大規(guī)模的甲醇制烯烴裝置。自2017年商業(yè)運(yùn)營(yíng)以來至現(xiàn)在，累計(jì)生產(chǎn)煤炭1億噸，生產(chǎn)MTO級(jí)甲醇3000萬噸，向社會(huì)提供各類聚烯烴產(chǎn)品1000萬噸。

與過去相比，現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)化的工藝邏輯差別不大，但在裝置和流程細(xì)節(jié)上，追求效率更高，管控更精準(zhǔn)。今年3月，中天合創(chuàng)舉辦烏審旗風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目制氫工程動(dòng)工儀式，這標(biāo)志著其綠電制氫項(xiàng)目進(jìn)入建設(shè)快車道。

中天合創(chuàng)生產(chǎn)基地的夜景圖。受訪者供圖

近年來，隨著煤炭資源不斷被發(fā)現(xiàn)，烏審旗煤炭低灰、低硫、高熱值、高活性的煤質(zhì)特點(diǎn)，為煤炭資源就地轉(zhuǎn)化和高效利用提供了資源基礎(chǔ)。依托這一資源優(yōu)勢(shì)，先后成功引進(jìn)中煤、中石化、中石油、寶豐、匯能等一批行業(yè)龍頭企業(yè)，初步構(gòu)建了以煤制甲醇、煤制烯烴、煤制尿素為主導(dǎo)的三大產(chǎn)業(yè)鏈。

“寶豐內(nèi)蒙古300萬噸烯烴占到全國(guó)總產(chǎn)量的23.4%，采用的設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，替代了進(jìn)口?！睂氊S能源副總裁韓華山表示，項(xiàng)目用18個(gè)月建成投產(chǎn)，刷新了產(chǎn)能規(guī)模、建設(shè)工期、裝備替代、能耗成本等多項(xiàng)行業(yè)新紀(jì)錄。

寶豐能源與國(guó)內(nèi)能源領(lǐng)域的院士、科研專家、研究和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、設(shè)備制造商聯(lián)合推動(dòng)科技攻關(guān)，推動(dòng)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化落地。中科院大連化物所全新DMTO-III技術(shù)首次在內(nèi)蒙古項(xiàng)目上產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)單套烯烴裝置產(chǎn)能超過100萬噸，烯烴產(chǎn)品甲醇單耗大幅降低。

寶豐能源內(nèi)蒙古煤基新材料項(xiàng)目MTO裝置。受訪者供圖

此外，項(xiàng)目采用的國(guó)產(chǎn)化裝置設(shè)備中，有23項(xiàng)達(dá)到了國(guó)內(nèi)國(guó)際領(lǐng)先水平，創(chuàng)造了煤制烯烴單廠規(guī)模、粉煤加壓氣化爐處理能力、甲醇合成裝置、等溫變換爐、DMTO裝置“五個(gè)全球規(guī)模之最”和空分裝置、低溫甲醇洗、全密度氣相流化床聚乙烯裝置“三個(gè)全國(guó)規(guī)模之最”的行業(yè)紀(jì)錄。

中天合創(chuàng)、寶豐等企業(yè)的到來，為烏審旗的經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入活力，使其近些年在鄂爾多斯的經(jīng)濟(jì)排名迅速上升。而作為準(zhǔn)格爾旗現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)軍者，內(nèi)蒙古久泰集團(tuán)自2007年入駐大路工業(yè)園區(qū)以來，也從單一的甲醇生產(chǎn)企業(yè)蛻變成為集“煤—化—材”全產(chǎn)業(yè)鏈于一體的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。且并未止步于此，而是繼續(xù)探索煤基產(chǎn)業(yè)鏈下游，籌備丁辛醇、特種橡膠等項(xiàng)目，以煤為原料將乙烯丙烯繼續(xù)往高附加值產(chǎn)品延伸，打造煤基新材料全產(chǎn)業(yè)鏈。

煤變油

“煤變油”，人類從二戰(zhàn)前就開始探索。

煤制油，即煤炭的液化，指以煤炭為原料制取汽油、柴油、液化石油氣的技術(shù)。煤和石油的形態(tài)、形成歷史、地質(zhì)條件不同，化學(xué)組成卻大同小異。主要差異是含氫量和分子量的不同，人為地改變壓力和溫度，設(shè)法使煤中的氫含量提高，讓煤的結(jié)構(gòu)發(fā)生變異。當(dāng)其碳?xì)浔冉档偷胶褪拖嘟鼤r(shí)，煤就可能液化成石油產(chǎn)品。

我國(guó)有著豐富的煤炭資源，近年來也加大了對(duì)這項(xiàng)技術(shù)研究發(fā)展的投入。煤的液化分直接液化和間接液化兩種。直接液化就是煤在高溫高壓下加氫裂解，轉(zhuǎn)變成油料產(chǎn)品；間接液化就是先對(duì)原料煤進(jìn)行氣化，凈化后，得到一氧化碳和氫氣的原料氣，然后在高溫、高壓以及催化劑的作用下合成有關(guān)油品或化工產(chǎn)品。

煤制油項(xiàng)目，過去因高投入、高耗能等問題受到爭(zhēng)議，這一技術(shù)主要還是作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備及替代能源的重要途徑之一。近些年一批重大工程的能耗、水耗及排放水平持續(xù)優(yōu)化。

以中科合成油技術(shù)股份有限公司研發(fā)的費(fèi)托合成技術(shù)為核心，2009年3月，內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)煤制油工廠產(chǎn)出我國(guó)煤間接液化工業(yè)化第一桶合格成品油，成為我國(guó)煤炭間接液化技術(shù)發(fā)展的里程碑——標(biāo)志著我國(guó)的煤間接液化制油技術(shù)已由實(shí)驗(yàn)室研究、中試階段，進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)示范階段。

伊泰年產(chǎn)16萬噸煤炭間接液化工業(yè)化示范項(xiàng)目生產(chǎn)區(qū)外景。受訪者供圖

伊泰煤制油工業(yè)化示范工廠位于鄂爾多斯準(zhǔn)格爾旗大路工業(yè)園區(qū)，該公司辦公室負(fù)責(zé)人告訴澎湃新聞?dòng)浾?，?xiàng)目對(duì)于技術(shù)的驗(yàn)證、工藝的優(yōu)化、人才的培養(yǎng)，起到前沿探索和積淀的作用?！艾F(xiàn)在中科仍派駐有一部分科研人員在現(xiàn)場(chǎng)做技術(shù)優(yōu)化驗(yàn)證并收集運(yùn)行數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室是靠前的裝置，要從千噸級(jí)放大到萬噸級(jí)，甚至百萬噸級(jí)，不僅要考慮投資的經(jīng)濟(jì)，成本的可控性，也要解決因?yàn)橐?guī)模擴(kuò)大帶來的實(shí)際問題，規(guī)模放大并不是單純的復(fù)制累加?！?/p>

作為技術(shù)驗(yàn)證的先鋒，伊泰煤制油工業(yè)化示范工廠也是截至目前同等規(guī)模中運(yùn)行指標(biāo)最為優(yōu)良的項(xiàng)目之一。

伊泰年產(chǎn)16萬噸煤炭間接液化工業(yè)化示范項(xiàng)目費(fèi)托合成反應(yīng)系統(tǒng)主裝置。受訪者供圖

我國(guó)也自主建設(shè)了全球首套百萬噸級(jí)煤直接液化工業(yè)化裝置，該裝置由國(guó)家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤制油公司運(yùn)營(yíng)，位于鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內(nèi)，于2008年試產(chǎn)成功，2011年起正式投入商業(yè)運(yùn)行。

項(xiàng)目采用國(guó)家能源集團(tuán)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，以煤炭為原料，采用科技部“863”項(xiàng)目研發(fā)的納米級(jí)催化劑，使煤粉在供氫溶劑的作用下，通過高溫、高壓液化反應(yīng)及提質(zhì)加工過程，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的清潔油品。該項(xiàng)目的成功運(yùn)營(yíng)，也使我國(guó)成為世界唯一掌握百萬噸級(jí)煤直接液化關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)家。

科研，塑造產(chǎn)業(yè)肌理

現(xiàn)代煤化工領(lǐng)域，科研與工業(yè)生產(chǎn)密不可分。

科研成果需要在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證和應(yīng)用，以確定其可行性和穩(wěn)定性。而工業(yè)生產(chǎn)過程中遇到的各種問題和挑戰(zhàn)，也為科研提供了新的研究方向和需求。

這種良性互動(dòng)，正被鄂爾多斯實(shí)踐。

作為以煤化工和新能源化工為主要方向的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，清華大學(xué)和鄂爾多斯市政府共同成立的鄂爾多斯實(shí)驗(yàn)室，為當(dāng)?shù)噩F(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶來源源不斷的創(chuàng)新力量。合成氣一步法制備烯烴工藝，可以省去中間甲醇的步驟環(huán)節(jié)，從源頭提高煤炭的轉(zhuǎn)換效率。

“一步法制烯烴”，目前已完成實(shí)驗(yàn)室小試，正在聯(lián)合中天合創(chuàng)建設(shè)千噸級(jí)的中試驗(yàn)證，這也是工業(yè)化驗(yàn)證的必要過程?！叭绻麑?shí)現(xiàn)，在煤化工領(lǐng)域會(huì)是一個(gè)顛覆性技術(shù)，投資少、三廢排放小，而且能夠大幅降低能耗?！倍鯛柖嗨箤?shí)驗(yàn)室相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴澎湃新聞?dòng)浾摺?/p>

而該項(xiàng)目也將入駐鄂爾多斯現(xiàn)代煤化工創(chuàng)新技術(shù)中試基地。

基地瞄準(zhǔn)新型煤化工技術(shù)、煤基高端化學(xué)品、新能源配套材料、資源再生利用4個(gè)領(lǐng)域，已簽約“一步法制烯烴”技術(shù)、核晶造粒工藝技術(shù)及裝置研發(fā)與示范等中試項(xiàng)目。

中試基地可以理解為縮小版的化工廠、放大版的實(shí)驗(yàn)室。在化工和材料領(lǐng)域，從實(shí)驗(yàn)室成果變成產(chǎn)品，中試是降低投資風(fēng)險(xiǎn)及安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，打通實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化的“最后一公里”。

鄂爾多斯市的羊絨產(chǎn)業(yè)歷史悠久，從“羊絨大王”到“烏金神話”，也成為這座資源型城市轉(zhuǎn)型的注腳之一。未止步于天資，也當(dāng)然不會(huì)止步于當(dāng)前。如今，鄂爾多斯在“烏金之?！边@一天賦上依然在不斷發(fā)揮其創(chuàng)造力，通過延伸煤炭產(chǎn)業(yè)鏈、布局新能源產(chǎn)業(yè)，從煤化工闖出現(xiàn)代化的新路子。