國(guó)家“千人計(jì)劃”專家，神華研究院副院長(zhǎng)劉科

劉科，美藉華人，國(guó)家特聘專家，“千人計(jì)劃”入選者。曾在美國(guó)?？松?美孚、聯(lián)合技術(shù)公司(UTC)和通用電氣(GE)等著名跨國(guó)公司工作，2006年獲全美綠寶石特別科學(xué)獎(jiǎng)，2013年9月獲國(guó)際匹茨堡煤炭轉(zhuǎn)化創(chuàng)新年度獎(jiǎng)。2010年從美國(guó)回國(guó)后任北京低碳清潔能源研究所副所長(zhǎng)兼首席科學(xué)家，國(guó)家千人計(jì)劃化學(xué)化工專委會(huì)主任，2013年任神華研究院副院長(zhǎng)，國(guó)際匹茨堡煤炭會(huì)議組織董事，擁有發(fā)明zhuanli及申請(qǐng)65項(xiàng)。

在國(guó)際煤炭能源界，每年一度的國(guó)際匹茲堡煤炭大會(huì)是影響力最大的會(huì)議之一。在大會(huì)授獎(jiǎng)午宴會(huì)上頒發(fā)國(guó)際匹茨堡煤炭轉(zhuǎn)化創(chuàng)新年度獎(jiǎng)(PITT獎(jiǎng))是國(guó)際煤炭能源界的一件盛事。2013年9月18日，基于對(duì)煤炭清潔利用和轉(zhuǎn)化的突出貢獻(xiàn)，中國(guó)神華研究院副院長(zhǎng)劉科舉起了2013國(guó)際匹茨堡煤炭轉(zhuǎn)化創(chuàng)新年度獎(jiǎng)的證書。這是第四位華人科學(xué)家獲此殊榮，標(biāo)志著我國(guó)煤炭清潔利用的研究工作得到了國(guó)際同行認(rèn)可。

PITT獎(jiǎng)起始于1983年，每年在全球范圍只選1名獲獎(jiǎng)?wù)?，用于?jiǎng)勵(lì)全球范圍內(nèi)對(duì)煤炭清潔轉(zhuǎn)化和利用做出巨大貢獻(xiàn)的個(gè)人。該獎(jiǎng)項(xiàng)自創(chuàng)辦以來(lái)，共有28位全球頂級(jí)專家學(xué)者獲此榮譽(yù)。此次劉科獲獎(jiǎng)，很重要的原因就是表彰他在GE全球研究中心任首席科學(xué)家、煤氣化平臺(tái)技術(shù)負(fù)責(zé)人和回國(guó)工作期間，在中美兩地對(duì)煤炭的清潔利用和轉(zhuǎn)化所做出的貢獻(xiàn)。

找到了報(bào)效祖國(guó)的機(jī)會(huì)

1987年，年僅23歲的劉科在國(guó)內(nèi)完成了碩士研究生階段的學(xué)習(xí)，畢業(yè)后在中日友好應(yīng)用生物技術(shù)研究室工作。1990年，劉科選擇了出國(guó)深造。在美國(guó)紐約市立大學(xué)攻讀化學(xué)工程博士學(xué)位畢業(yè)后，憑借堅(jiān)實(shí)的科研實(shí)力，劉科成為中國(guó)大陸改革開(kāi)放后出國(guó)的最早進(jìn)入全球最大的石油公司?？松?Exxon，現(xiàn)為?？松?美孚Exxon-Mobil)工作的留學(xué)生之一。

劉科回憶道：“在?？松?美孚供職8年后，因?yàn)槊绹?guó)當(dāng)時(shí)決定發(fā)展燃料電池事業(yè)，我受邀加入聯(lián)合技術(shù)公司(UTC)參與UTC和殼牌(Shell)在這方面的合作項(xiàng)目，最后到美國(guó)通用電氣公司(GE)來(lái)做發(fā)電這一塊?？梢哉f(shuō)在美國(guó)的前10年是在石油公司工作，后10年都在燃料電池發(fā)電和煤氣化領(lǐng)域工作，橫跨了石油，氫能和煤氣化3大能源領(lǐng)域?！?/p>

在美國(guó)的20年，劉科一直在學(xué)術(shù)創(chuàng)新與工業(yè)研究領(lǐng)域孜孜不倦?；貒?guó)前，他已經(jīng)擔(dān)任GE全球研發(fā)中心首席科學(xué)家和氣化平臺(tái)負(fù)責(zé)人并在美國(guó)安家。2009年，中國(guó)推出“海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃”(即“千人計(jì)劃”)，他參加國(guó)家千人計(jì)劃答辯時(shí)的題目為：“我的中國(guó)夢(mèng)：讓祖國(guó)天更藍(lán)、水更清”。2010年初，劉科毅然辭去工作，回到國(guó)內(nèi)。當(dāng)時(shí)美國(guó)的所有朋友都對(duì)他的選擇表示驚訝。而劉科的回答是：“讓祖國(guó)的天更藍(lán)、水更清，這是我后半生的夙愿，我一直在等待著這個(gè)機(jī)會(huì)?！?/p>

原來(lái)，劉科一直都抱著一個(gè)目標(biāo)，那就是學(xué)成一身本領(lǐng)后要回來(lái)建設(shè)祖國(guó)?！拔沂菑氖履茉椿さ?，我無(wú)法對(duì)祖國(guó)日益惡化的環(huán)境坐視不理。改善中國(guó)空氣質(zhì)量的辦法之一，就是讓煤炭在燃燒前變得更加清潔?！?/p>

北京低碳清潔能源研究所是國(guó)家級(jí)研究院，同時(shí)也是“千人計(jì)劃”和國(guó)家高端人才引進(jìn)的示范基地，由神華集團(tuán)全資資助?！爱?dāng)時(shí)神華請(qǐng)到了原UOP公司董事長(zhǎng)卡洛斯-卡布雷拉來(lái)華創(chuàng)建低碳所，他是國(guó)際頂級(jí)的首席執(zhí)行官(CEO)?！眲⒖苹貞浀?。在北京，兩人一見(jiàn)如故。經(jīng)過(guò)一個(gè)多小時(shí)的面試，卡洛斯當(dāng)場(chǎng)對(duì)劉科表示：“如果你愿意，你就是我的首席技術(shù)官(CTO)?！庇谑?，劉科回國(guó)后的第一站，就是應(yīng)邀加入北京低碳清潔能源研究所任副所長(zhǎng)和首席技術(shù)官。在神華集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，他和首任所長(zhǎng)卡洛斯先生一起，從零開(kāi)始組建北京低碳清潔能源研究所。

回國(guó)4年，劉科參與了北京低碳清潔能源研究所的組建，作為首席科學(xué)家承擔(dān)了國(guó)家“863”大規(guī)模煤制清潔燃料關(guān)鍵技術(shù)及工藝集成研究項(xiàng)目，參與了中國(guó)工程院“中國(guó)煤炭清潔高效可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用研究”等課題。這4年來(lái)，劉科已深深地融進(jìn)中國(guó)煤炭清潔利用的事業(yè)中。也正如此，他對(duì)中國(guó)的煤炭清潔利用有著獨(dú)到的見(jiàn)解。

煤炭產(chǎn)業(yè)鏈需高度縱向整合

“我發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)很久了?！眲⒖扑f(shuō)的這個(gè)發(fā)現(xiàn)，指的是煤炭工業(yè)條塊分割的問(wèn)題。

“我在美國(guó)20余年，前10年在石油工業(yè)工作，后10年在發(fā)電煤炭業(yè)，所以我深知，產(chǎn)業(yè)鏈必須完整，不能脫節(jié)。而我發(fā)現(xiàn)，煤炭產(chǎn)業(yè)鏈卻是分割的，產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)都各自為伍。我強(qiáng)烈地感覺(jué)到，對(duì)中國(guó)煤炭的清潔利用來(lái)說(shuō)，產(chǎn)業(yè)鏈的高度縱向整合非常迫切?！?/p>

劉科說(shuō)，國(guó)際上大的石油公司其產(chǎn)業(yè)鏈都是高度縱向整合的，比如他工作過(guò)的世界第一大石油公司?？松?美孚公司是美國(guó)最大的上下游一體化的高度縱向整合的石油公司。其勘探、打井、生產(chǎn)、運(yùn)輸、煉油，石油化工及加油站和石化產(chǎn)品銷售等多個(gè)環(huán)節(jié)是高度縱向整合的一體化公司。公司在30個(gè)國(guó)家進(jìn)行勘探和生產(chǎn)，原油和天然氣年產(chǎn)量超過(guò)1.28億噸，在75個(gè)國(guó)家里，每年銷售超過(guò)2.65億噸的石油產(chǎn)品。而下屬埃克森化工是世界上第一大石油化工公司，每年向100多個(gè)國(guó)家銷售超過(guò)1700萬(wàn)噸的石油化工產(chǎn)品。事實(shí)上，世界上主要石油天然氣能源企業(yè)都是這樣高度縱向整合、全盤優(yōu)化，達(dá)到對(duì)每一滴油的充分利用，實(shí)現(xiàn)利益最大、效率最優(yōu)、二氧化碳和污染物排放最低。而由于歷史原因，中國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)鏈卻是條塊分割。煤炭勘探屬原地質(zhì)部系統(tǒng)，煤炭生產(chǎn)屬原煤炭部系統(tǒng)，煤炭運(yùn)輸屬原鐵道部和交通部系統(tǒng)，煤炭發(fā)電屬原電力部系統(tǒng)(現(xiàn)5大電力)，煤炭轉(zhuǎn)化屬原化工部系統(tǒng)，產(chǎn)生的污染問(wèn)題屬環(huán)保部門監(jiān)管。雖然現(xiàn)在有的相關(guān)部委撤銷了，但系統(tǒng)還在，所屬企業(yè)許多還是各干各的?！懊禾慨a(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)隸屬于不同的公司和管理系統(tǒng)，各公司和管理系統(tǒng)之間又相互獨(dú)立，這怎么能保證在涉及煤炭整體利用問(wèn)題上達(dá)到配合與協(xié)調(diào)?煤炭利用如果無(wú)法從整條產(chǎn)業(yè)鏈上進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，資源最佳配置就無(wú)從談起，煤炭利用效率自然也無(wú)法達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)?！?/p>

對(duì)于如何整合煤炭產(chǎn)業(yè)鏈，劉科也有自己的想法。

劉科認(rèn)為，對(duì)煤炭產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行高度縱向整合，在體制上有兩種方式，一種是大型煤炭企業(yè)向下游整合，另一種是大型電力企業(yè)向上游整合。“石油企業(yè)一直有‘從油井到車輪子’的概念，就是講整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈要算整體效率，要從石油開(kāi)采到成品油使用全過(guò)程都計(jì)算在內(nèi)。對(duì)于煤炭產(chǎn)業(yè)鏈，就應(yīng)該是‘從礦井到家庭’即‘從礦井到車輪子’、‘從礦井到燈泡’和‘從礦井到化學(xué)品’。比如我們探討電動(dòng)汽車是不是未來(lái)汽車發(fā)展的方向，如果只考慮用電替代了油，這樣好像是清潔了，但別忘了，電來(lái)源于燃煤發(fā)電。如果把煤炭生產(chǎn)、運(yùn)輸，發(fā)電、輸電，充電站等等都算上，電動(dòng)車無(wú)污染的說(shuō)法就不一定成立了!那么到底電動(dòng)車有沒(méi)有污染?這就是從礦井到車輪子的問(wèn)題，這就需要從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈、從全生命周期的模型來(lái)進(jìn)行嚴(yán)格的核算?！?/p>

應(yīng)該像“煉油”那樣“煉煤”

“環(huán)境污染不怪煤，而怪我們對(duì)煤炭的利用方式。”當(dāng)記者提到煤炭被稱為“臟的能源”時(shí)，劉科這樣回答。

劉科說(shuō)：“石油和煤炭都是成分復(fù)雜的能源，不同之處在于一個(gè)是液體能源，一個(gè)是固體能源，但是在利用原理上是相通的。石油的利用是通過(guò)煉制，把有用的部分一步步提煉出來(lái)，使得物盡其用，而污染也比較好處理。相對(duì)來(lái)說(shuō)，煤炭的利用就太過(guò)粗放，既沒(méi)有充分利用高揮發(fā)份煤中類似石油的組分，而是將其直接燃燒，又沒(méi)有合理利用煤的組成特性，典型的表現(xiàn)就是使用高品位能量來(lái)完成低品位能量可以完成的過(guò)程，造成巨大的能量損失。”

于是，一個(gè)“煤炭分級(jí)煉制”的概念在劉科腦海中醞釀。劉科說(shuō)，如果按照石油煉制的方式——用常壓蒸餾把石油中最容易獲得的東西提出來(lái)，通過(guò)減壓蒸餾把剩余的成分再依次蒸發(fā)，把長(zhǎng)鏈的大分子通過(guò)催化裂化和加氫裂化裂解，只有剩下的石油焦，無(wú)法再進(jìn)一步提煉時(shí)，才放到鍋爐里燒或者氣化爐里去氣化。煤炭利用應(yīng)采取類似石油煉制的理念。

劉科進(jìn)一步解釋了煤炭分級(jí)煉制：通過(guò)分級(jí)煉制工藝，在較低溫度下(200～350℃)去除煤中的水分，然后在550℃左右煤中類似油的揮發(fā)份釋出，煤中類似石油的高價(jià)值組分揮發(fā)份等得以分離，所得到的煤焦油(揮發(fā)份的一部分)再拿到煉油廠去煉制可得高價(jià)值的油品和化學(xué)品，而在500℃左右時(shí)水銀、和有機(jī)硫化物等也釋出，轉(zhuǎn)移到油，氣中的硫和汞，有相對(duì)成熟的脫硫脫金屬的技術(shù)去脫除。

“經(jīng)過(guò)高值加工利用過(guò)程后，液體產(chǎn)物加工成化學(xué)品和油品，氣體產(chǎn)物用做清潔燃料，而脫水,脫汞，脫硫后的固體產(chǎn)物是燃燒或者是氣化的更清潔的優(yōu)質(zhì)原料，最終實(shí)現(xiàn)高水分、高揮發(fā)分煤的全質(zhì)利用。”劉科告訴記者，在煤分級(jí)煉制過(guò)程中，一部分能夠?qū)諝庠斐蓢?yán)重污染的硫、水銀等都被離析出來(lái)，水和揮發(fā)份脫除后，提質(zhì)煤的孔隙率增加，燃燒時(shí)其氮氧化物排放也相應(yīng)減少，這樣在產(chǎn)油的同時(shí)，把煤變得更干凈了，而且還有一部分高價(jià)值的焦油被煉制出來(lái)，在這個(gè)過(guò)程中，還可將干燥和熱解過(guò)程分離，使用系統(tǒng)中廢棄的低品位熱源(如燃燒廢熱、煤氣廢熱、或者干熄焦廢熱等)完成干燥，而燃?xì)猱a(chǎn)生的高品位熱來(lái)完成熱解，通過(guò)這樣的能量分級(jí)利用來(lái)提高煤的轉(zhuǎn)化效率。

在劉科的帶領(lǐng)下，一項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤的分級(jí)煉制(CoalRef )技術(shù)即將在呼倫貝爾建設(shè)的年處理100萬(wàn)噸褐煤提質(zhì)項(xiàng)目上運(yùn)用。

提到煤化工，劉科也有自己的見(jiàn)解。

“能源戰(zhàn)略千萬(wàn)不能只看眼前。我個(gè)人覺(jué)得還是得讓市場(chǎng)去選擇?！眲⒖平ㄗh，煤化工戰(zhàn)略要跟全球能源戰(zhàn)略結(jié)合起來(lái)。因煤化工投資大，耗時(shí)長(zhǎng)，判斷建不建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，要把全球看成一盤棋，比較該項(xiàng)目的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與經(jīng)濟(jì)性。我國(guó)在特殊時(shí)期下發(fā)展煤化工，有些產(chǎn)品當(dāng)然會(huì)一直保有競(jìng)爭(zhēng)力，但有些產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)就很大。例如，現(xiàn)在煤制烯烴項(xiàng)目遍地開(kāi)花，而烯烴的需求量是可以預(yù)測(cè)的，用煤制烯烴，短期成本可能比較好，但是長(zhǎng)期來(lái)講，因近年中東和北美的天然氣價(jià)格大降，天然氣制甲醇制烯烴的線路短、成本低，做成聚烯烴后平均到每噸的運(yùn)費(fèi)也很小，生產(chǎn)烯烴成本要比煤低，而伴隨著頁(yè)巖氣和伴生氣中的乙烷等輕烴原料的增加，用他們生產(chǎn)乙烯和丙烯的成本會(huì)更低，最終，煤制聚烯烴還是要與全世界的生產(chǎn)商去競(jìng)爭(zhēng)。從全球化的視野來(lái)看，應(yīng)該是去天然氣和輕烴資源豐富，價(jià)格低廉的地方去建天然氣制甲醇，甲醇制烯烴，或輕烴直接制烯烴，聚烯烴，然后把高價(jià)值的聚烯烴運(yùn)回中國(guó)。這樣，解決了天然氣不好運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，在天然氣價(jià)格低廉的地方，這個(gè)路線的利潤(rùn)要比煤制甲醇，再制烯烴，聚烯烴更具競(jìng)爭(zhēng)力。因此，煤制烯烴目前很好，但上的太多，遍地開(kāi)花，過(guò)些年會(huì)有問(wèn)題;審批，立項(xiàng)和大規(guī)模投資需謹(jǐn)慎。