近日，全球单厂规模最大的烯烃厂——内蒙古宝丰300万吨烯烃项目在鄂尔多斯市乌审旗正式建成投产。该项目也是全球唯一一个规模化用绿氢替代化石能源生产烯烃的项目，有效推动煤基新材料产业高端化、低碳化、集群化发展。通过技术革新，项目全系统能耗在现有基础上再降低近20%，实现了煤炭资源的清洁高效应用。
煤基新材料是以煤炭为基础原料，经过化学加工后得到的新型功能材料，具有高强度、高硬度，以及耐酸碱腐蚀性强、耐高温性能好等一系列优异物理化学性能，可以应用于更为严苛的环境中。同时，其具有使用寿命长、使用成本低等诸多优点，广泛应用于高端聚烯烃、润滑剂、润滑材料，以及电极、导电材料等领域。
发展煤基新材料、煤基化学品等新兴产业，是煤炭行业转型的重要突破口，也是当前及“十五五”期间煤炭行业高质量发展的抓手之一，可以推动煤炭行业向高端化、多元化、智能化方向发展。随着相关技术不断提高和产业链的不断完善，煤基新材料、煤基化学品有望成为我国新型材料产业中的重要组成部分。但煤基材料普遍体量都不大，超过百万吨级的产品不多，很难带动煤炭行业的整体转型与发展。同时，其高端技术受制于人，低端产品又难免同质化竞争。
煤基新材料主要发展方向
目前煤基新材料、煤基化学品的主要发展方向有高端聚烯烃、润滑剂、润滑材料，以及电极、导电材料等方面。
煤制烯烃技术在我国煤炭行业已经实现广泛应用。在聚乙烯产品的基础上，国家能源集团北京低碳清洁能源研究院新材料公司开发了交联聚乙烯产品，在轻量化航天装备应用领域、高性能海洋应用装备领域、大型工程车应用领域、危化品储运应用领域得到应用。
为延伸产业链，我国在煤制丁辛醇和甲基丙烯酸甲酯（MMA）的工艺路线也进行了工业化的探索。目前，荣盛能源科技（内蒙古）有限公司拟通过煤气化生产合成气，供下游化工装置作为原料，生产醋酸、醋酸乙烯、EVA/LDPE、丁辛醇，以及丙烯酸及酯等重要化工产品。国产电动汽车在国内市场占有率的快速提升，以及电动汽车出海进程加快，带动了MMA的消费。目前，哈密新能煤化工有限责任公司正在建设中的煤基新材料项目拟生产MMA，为下游眼镜片、风力发电机叶片制造提供原料。
此外，以煤作为原材料生产煤基生物降解新材料，是煤基新材料发展的新方向，有着较为广阔的市场和应用前景。2022年9月，世界首套煤制PGA可降解材料示范项目—国家能源集团榆林化工公司5万吨/年PGA生物可降解材料项目打通全部生产流程，正式建成投产。项目产出的可降解材料采用国家能源集团自主知识产权技术，关键设备全部实现国产化。
煤基合成油系列产品之一粗蜡是精制费托蜡系列产品的原料，通过先进的抽提精馏技术，费托合成粗蜡可进一步分切生产出系列费托合成蜡，可以作为高端润滑材料。上海纳克与国家能源集团宁夏煤业集团合作成立“润滑材料与技术联合创新中心”，2017年，采用国家能源集团宁夏煤业集团的煤制α-烯烃原料，生产出超高黏度茂金属PAO，打破了国际公司在在高端PAO原料上的垄断。上海工程公司与茂名石化等单位加强技术交流和合作，于2022年1月实现国内首套3000吨/年mPAO中试装置建成投产，从原料到设备全部实现国产化。
在纺织品原材料合成方面，煤化工行业尝试生产醋酸甲酯、尼龙66、聚氨酯材料及聚四氢呋喃/聚四氢呋喃醚二醇（PTMEG）。安徽瑞柏新材料有限公司在建15万吨醋酸甲酯及配套项目。一期主要以甲醇、乙醇、醋酸为原料，生产10万吨/年醋酸甲酯、10万吨/年醋酸乙酯。项目采用河北工业大学、天津普莱化工技术有限公司精制分离技术、中海油天津化工研究院膜分离技术，运用树脂催化高纯合成法工艺，通过反应精馏法制得高纯醋酸甲/乙酯。荣盛能源科技（内蒙古）有限公司煤基新材料项目也拟生产醋酸酯。
煤基碳材料作为锂离子电池的负极材料，使锂离子电池的制造成本大幅降低。因此，煤基碳负极材料具有重要的研究意义和广阔的发展前景。然而，如何通过绿色、安全、经济的方法规模化制备高品质煤基碳负极材料仍面临挑战。
结合我国现状，中国煤科规划院新疆分院副院长李鑫受访时建议：在技术层面，发展煤基新材料、煤基化学品等新兴产业下一步要着力开展煤基新材料技术创新示范升级任务，实施重大技术装备攻关工程，加快产业技术优化升级，推进原始创新和集成创新。1）推进高性能复合新型催化剂、合成气一步法制烯烃、一步法制低碳醇醚等技术创新，推动煤制对二甲苯（PX）实现产业化突破。2）聚焦大型高效煤气化、新一代高效甲醇制烯烃等技术装备及关键原材料、零部件，推动关键技术首批（次）材料、首台（套）装备、首版（次）软件产业化应用。
在产业层面，应优化调整产品结构，加快煤基新型合成材料、先进碳材料、可降解材料等高端化工品生产技术开发应用。1）推动大型高效“气化岛”，建设打造平台化原料集中生产、下游产品多头并进发展模式。2）在资源禀赋和产业基础较好的地区，推动现代煤化工与可再生能源、绿氢、二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）等耦合创新发展。3）推动煤基新材料装备数字化建设，鼓励煤基新材料生产企业、装备企业、服务商组建联合体，研究开发现代煤化工智能装备与场景融合技术，培育一批智慧生产典型场景。
DeepSeek预测未来发展趋势
未来煤基新材料、煤基化学品等新兴产业要紧密围绕绿色低碳转型、技术创新和多元化应用展开，主要方向包括：
1.绿色化与低碳化
清洁制备技术：通过煤气化、煤液化等清洁转化技术，减少传统煤化工的高污染、高能耗问题，推动煤基材料向低碳路径转型。
碳捕集与利用（CCUS）：将煤化工过程中的CO₂转化为高附加值材料（如碳纤维、石墨烯），助力碳中和目标。
可降解材料：开发煤基生物降解塑料（如聚乙醇酸PGA），替代石油基塑料，缓解白色污染。
2.高性能与功能化
高性能复合材料：煤基碳纤维、石墨烯等材料在强度、轻量化方面媲美金属，应用于航空航天、新能源汽车等领域。
功能改性材料：通过化学修饰赋予煤基材料导电性（如电池电极）、吸附性（如污水处理）或催化性能（如煤基催化剂）。
3.智能化与先进制造
智能响应材料：开发温敏、光敏煤基材料，用于柔性电子、智能传感器等新兴领域。
打印技术：煤基树脂、碳材料结合3D打印技术，实现复杂结构定制化生产（如医疗植入物、轻量化部件）。
4.多元化应用场景拓展
新能源领域：煤基硬碳用于钠离子电池负极材料，煤基多孔碳用于超级电容器，支撑储能技术发展。
环保领域：煤基活性炭、分子筛用于废气处理、重金属吸附，助力污染治理。
高端制造：煤基碳纤维替代金属，应用于风电叶片、高铁车体等轻量化场景。
生物医药：煤基多孔材料用于药物缓释载体，或开发抗菌敷料等医疗产品。
5.技术创新驱动
纳米技术：煤基纳米材料（如纳米碳管）提升材料性能，拓展在电子、能源等领域的应用。
生物技术融合：煤与生物质共转化技术，降低原料成本并提升产品环保性。
数字化赋能：AI模拟材料设计、智能制造优化生产流程，加速研发迭代。
转载自：化工好料到haoliaodao.com
来源：中国化工信息周刊
林海球