第九届全国化学推进剂学术会议形成共识：创新融合为航天强国提供强大动力

第九届全国化学推进剂学术会议形成共识——

创新融合为航天强国提供强大动力

　　中化新网讯 为进一步深化化学化工领域推进剂技术研究与产品研发，促进推进剂产业快速协调发展，由中国化学会主办，中国航天科技集团西安航天动力试验技术研究所承办，西北大学协办的第九届全国化学推进剂学术会议前不久在古城西安召开。

　　本届会议的主题是“创新追梦，融合推进”。会议形成共识：化学推进剂作为航天动力技术的重要组成部分，推动和支撑宇航和武器动力系统的发展，也引领和催生着新一代动力技术的进步。我国从航天大国向航天强国迈进，化学推进剂行业须走创新、融合之路，才能提供强有力的动力支撑。

大伽云集 盛况空前

　　本届会议的主题是“创新追梦，融合推进”。内容涉及液体推进剂、固体推进剂、含能材料、化学推进技术等相关专业领域的基础理论研究、研发应用成果与最新发展动态。

　　中国科学院副院长张涛院士出席开幕式并致辞。中国航天推进技术研究院刘志让院长担任大会主席并发表重要讲话。西安航天动力试验技术研究所所长史超、西北大学校长郭立宏共同担任执行主席。

　　开幕式由本届大会学术委员会主任李亚裕研究员主持。会议主办方代表、中国化学会副秘书长郑素萍，中国工程院张贵田、张生勇院士，中国航天科技集团科技委副主任谭永华研究员等专家出席。西安航天动力试验技术研究所所长史超、西北大学校长郭立宏分别致辞。

　　共有来自军方、中国科学院、航天科技集团、航天科工集团、中国兵器工业集团、高校及相关企事业单位的220余名代表参加会议。

　　本次学术会议对征集到的学术论文进行了严格遴选，编辑出版的论文集共收录论文130余篇，集中展示了近几年来我国化学化工领域推进剂研究的最新进展。

　　中国科学院副院长张涛院士在致辞中说，全国推进剂学术会议是我国推进剂领域最具影响力的高峰论坛，是国内从事推进剂及其应用相关的业内人士相互学习和交流的一个非常好的平台，深受业内人士的广泛好评和积极参与，促进了航天科技集团、航天科工集团、中国科学院和各大高校、科研院所之间的交流与合作，提升了我国化学推进剂技术研究的创新能力。

　　张涛院士说，中国科学院有数家专业化学研究所，包括大连化学物理研究所、上海有机所、化学所、长春应化所等，这些研究院所分别从事液体推进剂及催化分解技术、固体推进剂及其重要原料等相关研究，并且与航天科技一院、四院、五院、六院、八院等院所长期保持紧密合作关系，相关产品已经应用于在国家型号任务中，包括卫星、飞船、嫦娥、运载火箭、DD等，发挥了重要作用，保障了国家型号的装备与应用。

　　在这里，我谨代表中科院，非常感谢航天科技集团、航天科工集团等有关单位多年来给予的支持与合作。希望中科院能够持续保持与航天有关单位密切合作，在基础理论和工程应用研究方面为化学推进剂技术的创新发展提供更多的研究成果，进一步推动化学推进剂的发展和更新换代，提升我国化学推进剂的技术水平。

　　史超所长在开幕式上致词中说，化学推进剂作为航天动力技术的重要组成部分，推动和支撑宇航和武器动力系统的发展，化学推进剂也引领和催生着新一代动力技术的进步。我国航天事业和宇航武器领域的“追赶超越”都离不开化学推进剂领域专家学者卓有成效的辛勤奋斗。同时，化学推进剂作为化学学科的重要分支专业，与国计民生也息息相关，其衍生技术与产品在医药、农药、轻纺、环保等行业也发挥着重要作用，也必将在军民融合领域做出重要贡献。

突破瓶颈 成果丰硕

　　中国航天科技集团科技委副主任谭永华研究员作了题为《液体动力发展展望与需求》的主旨报告。

　　谭永华在报告中，首先介绍了国外液体动力技术发展情况。

　　美国、俄罗斯均建立了完整的技术体系，历史上均研制了多种循环方式、推进剂组合、推力量级的发动机，各种技术途径均进行了研究和验证，积累了坚实基础和丰富经验，成为其航天强国重要支撑。虽研制较多发动机，但应用和换代较为慎重，近年来以现役成熟可靠型号性能改进、提升为主。

　　国外动力技术发展特征经历了高可靠、大推力、高性能、低成本、强适应等多维度递进过程。主动力推进剂以液氧煤油、液氧液氢为主，近年来液氧甲烷组合成为研究和应用热点。

　　谭永华说，我国航天液体动力事业坚持独立自主，自力更生，勇于创新的思想，从无到有、持续壮大。目前，已经形成完整的研究、设计、生产和试验的研发体系，部分技术达到国际先进水平。

　　目前，我国现役长征系列火箭发动机应对高密度发射保障能力持续增强，新一代运载火箭发动机支撑运载能力大幅提升，大推力火箭发动机研究不断深化，新型动力技术不断取得突破，为推动我国从航天大国向航天强国迈进提供强有力的动力支撑。

　　谭永华在报告中说，我国动力技术发展，经历了以下几个阶段：1960年-1980年是第一阶段。这期间，我国自主研制了系列四氧化二氮/偏二甲肼常规发动机、液氧液氢低温发动机。自上世纪70年代至今，助推我国系列运载火箭成功发射数百余次。目前主要是持续提高质量与可靠性，满足我国高密度发射需求。

　　1990年-2015年是第二阶段。这期间，我国研制了液氧煤油发动机和液氧液氢发动机，标志着我国已经掌握了液氧煤油高压补燃发动机、大推力液氧液氢发动机、高性能上面级发动机等先进液体动力关键技术，实现了我国液体动力技术代的跨越，建立了液体动力技术新体系。推进剂实现了无毒化，推动我国进入“绿色航天”时代。

　　2012年至今是后续发展阶段。基于载人登月、深空探测等任务需求，开展液氧煤油、液氧液氢大推力火箭发动机攻关，可将火箭运载能力再提高5倍以上，用于我国重型火箭。

　　为此，我国制定了新型动力技术方案，大力开发核热/核电推进、大功率电推进、地外大气吸气式推进、空间水基推进、太阳帆推进和无工质推进技术等。

　　与此同时，还进行了地外天体推进剂原位制备及动力能源技术开发，利用地外星体自身资源(CO2等)原位制备推进剂(O2、CH4等)及其它生命保障物资，解决动力能源需求。采用氢氧发动机作为动力，氢氧燃料电池+太阳能作为能源的低温推进飞行器方案，实现动力能源紧耦合及能源重复利用，解决月球表面长期生存、生活、生产所需动力、能源、生保等系统动力能源需求。

　　谭永华说，推进剂技术是动力发展的基础，支撑了液体动力技术发展创新，带动了动力技术实现代的跨越。化学推进依然是未来进入空间的主要方式，化学推进+新型动力能源紧耦合方案将成为未来动力发展趋势。

　　未来，对推进剂技术发展的需求主要有以下几个方面：无毒化、高性能、低成本、支撑重复使用;高性能、长贮存、快响应、免维护。主动力推进剂向高能化、低成本、支撑重复使用方向发展。

　　会上，中国航天科技集团六院165所副所长符全军研究员，就煤基航天煤油研制应用进展向大会作了报告。

　　符全军说，发展煤基航天煤油是保障我国航天能源安全的重要途径。我国航天煤油油源单一，安全供应存在较大风险。仅克拉玛依油田的环烷基原油最适宜做航天煤油原料，该油田仍是我国航天煤油的唯一来源，一旦油井及贮运遭破坏，存在无油可用 风险。此外，克拉玛依油田地处西部边陲，与俄罗斯境内油田同处一个成油带，资源枯竭的风险也较高。

　　发展煤基航天煤油是保障我国航天能源可持续的重要支撑，煤炭清洁利用依然是现阶段我国能源可持续发展的重要途径。目前，煤炭在我国能源结构中占一次能源的68%左右，煤炭的清洁利用将是今后我国能源可持续发展的战略选择和落脚点，是现阶段能源可持续发展的重要途径。

　　发展煤基航天煤油可有效保障我国航天能源可持续发展。煤基航天煤油依托煤制油技术，因其原料储量丰富、工艺技术成熟、成果转化性强，可有效保障我国航天能源可持续发展。

　　符全军说，由航天科技集团六院165所牵头研制的煤基航天煤油作为燃料应用于液氧煤油泵后摆发动机试验，并取得圆满成功。

　　试验结果表明，以中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤基基础油、神华宁夏煤业集团有限责任公司配方油、165所性能调节组分为主要原料的煤基航天煤油，其关键指标均满足国军标技术要求，性能优良。也表明中国的航天燃料又多了一个选项，为保障我国高速发展的航天工业燃料需求，拓宽航天燃料供给来源，具有深远意义。

　　航天煤油是一种混合物，成份复杂，产品质量要求高。煤基航天煤油作为一种新型的航天煤油，其研制和生产过程的技术要求更加严格，165所潜心研究攻克了比冲、冷却、流阻、燃烧等关键技术中的难点，实现核心配方设计、性能可控调节、关键组分提取等工艺技术，其相关成果已申请5项国防专利。

　　2018年，165所自筹资金建成了一条3000吨/年生产能力的煤基航天煤油调制生产线。2018年10月，该生产线正式投入使用，生产的产品经过首件鉴定和质量评审，并成功用于发动机试验。

　　截止2019年10月23日，已累计生产了830吨合格的煤基航天煤油产品，所有指标均满足GJB 5425-2005《液体火箭发动机用煤油规范》技术要求。实践证明煤基航天煤油生产过程工艺稳定，产品质量可靠。

　　据介绍，今年4月，165所已成立军民融合特种材料工程中心专门从事煤基航天煤油批量生产工作。该中心设有煤基航天煤油生产线，包括原料油储罐、产品储罐、转注系统、计量系统、测控系统、配气系统和管道阀门等，具备智能识别与自动化生产，最大产能可达为5000吨/年。

　　符全军说，煤基航天煤油的成功应用，为我国深空探测提供强有力的燃料保障，并且对该所与中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司、神华宁夏煤业集团有限责任公司合作具有重要意义。今后，该所将两公司在节能环保、特种设备等方面形成全要素、多领域、高效益的深度发展格局。

　　据史超所长介绍，为保证后续发射场和试车用煤基航天煤油的持续稳定供应，165所在已有中试工艺研究基础上，开展生产工艺优化与可靠性研究，计划2025年前建成一条具备1万吨/年生产能力的煤基航天煤油自动生产系统和产品贮存系统，并配套相应的分析化验等保障条件。

市场拓展 前景可期

　　西北大学化工学院执行院长淡勇教授在题为《煤基液体产品产业链延伸新技术的研究开发》的报告中说，目前，陕北煤基液体产品已经形成较为完整的产业链：

　　——基本形成煤焦化(兰炭)、煤制油、煤制甲醇-烯烃及下游、煤制乙二醇-聚酯、煤基高端化工等五大产业链。

　　——建成煤间接液化、煤油共炼、煤焦油加氢等3种典型工艺的煤制油项目10个，油品总产能达到350万吨，占全国总产能的24%，位列全国第二;

　　——建成甲醇项目9个，合计产能790万吨，占全省甲醇产能的60%，占全国总产能的10%;

　　——建成大型煤制甲醇制烯烃(MTO)项目4个，产能315万吨，占全国总产能26%，居全国第一;

　　——在建乙二醇项目3个，建成后总产能可达260万吨/年。

　　淡勇说，在煤基重质油技术研究与开发方面，西北大学已建立了中温煤焦油加氢过程的氢耗模型。根据实测数据对模型进行了拟合，结果表明，模型的相对误差在3%以内，表明此机理模型能较好的描述实验结果。

　　所建立的氢耗模型能够很好的表达加氢过程真实的耗氢状况，可对煤焦油加氢的工业设计及生产实践提供理论计算依据，有利于更加合理、科学的利用宝贵的氢气资源。

　　淡勇说，目前全世界油品加氢所采用的反应器90%以上是固定床滴流床反应器。

　　西北大学基于动力学模型的煤焦油加氢反应器模拟与优化，建立了与实测数据吻合度较高的煤焦油加氢反应器模型，能够准确反映杂质脱除率、氢气分压、冷氢注入点随床层位置的变化。所建立的加氢反应器模型能够很好的反映加氢过程真实状况，可对煤焦油加氢的床层配置、工业设计提供理论计算依据，可有效解决反应器的放大、操作和优化中的实际工程问题。

　　陕煤集团神木富油能源科技有限公司总经理杨占彪在报告中，重点介绍了煤焦油加氢制备清洁燃料及航天特种油品的研发。

　　神木富油能源科技有限公司主要从事煤化工前沿技术的研究开发，轻质化煤焦油、尾料、半焦等产品的生产与销售，是国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室试验示范基地、陕西省高新技术企业、省级企业技术中心、省级技术创新示范企业和榆林市工业转型升级示范企业。公司自成立以来一直秉持“开发新型能源、奉献清洁燃料、打造节能环保高效企业”的企业宗旨，自成立以来一直走自主研发与合作开发相结合的科技创新之路，拥有“煤焦油电场净化技术”、“煤焦油加氢多产柴油技术”、“煤固体热载体快速热解技术”等一系列自主知识产权。

　　杨占彪说，近10年来，我国煤炭分级分质利用，特别是煤焦油加氢制燃料油品产业有了长足的发展，中低温煤焦油的产量自2010年起一直维持8%左右的增长态势。2018年产量约为750万吨，预计今后五年内产量将突破1000万吨/年。2017年，工信部正式对外发布了《煤基氢化油》(HG/T5146-2017)行业标准，这将对规范国内煤焦油加氢生产企业、用户及市场，均具有规范和指导意义。

　　基于对煤焦油深加工行业、煤焦油性质、煤焦油加氢过程的理解，神木富油能源公司通过数年的技术攻关，开发了煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油技术(FTH)，该技术对煤焦油原料的各项要求较为宽松，普通的中低温热解焦油均可满足要求。

　　FTH技术的重大创新主要有几个方面：一、中/低温煤焦油的预处理技术，在特定的电场和高效破乳剂、相转移剂的作用下，破除煤焦油乳化体系，实现了焦油中钙、铁等重金属的高效脱除，保证了煤焦油的高收率和加氢主装置的长周期运行;二、煤焦油全馏分加氢催化剂级配技术，在掌握煤焦油沥青质的加氢转化行为、反应规律及催化剂失活特征的基础上，采用先进、合理的催化剂反应体系及级配措施，攻克了煤焦油全馏分加氢转化的世界性难题。首次实现了中/低温煤焦油全馏分加氢装置的长周期工业化生产，并用大量的工业数据解答了煤焦油全馏分加氢工业生产的稳定、可靠问题。

　　神木富油能源公司开发的FTH技术于2013年4月27日在北京通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。以中国工程院谢克昌院士为主任的鉴定委员会认为：FTH成套工业化技术为世界首创，居国际领先水平。

　　2018年，神木富油能源公司在原“12万吨/年中低温煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油工业示范装置”的基础上进行了扩能改造，改造后生产规模达到17.3万吨/年，扩能改造后的单耗在原有运行数据的基础上均有大幅度下降，其中电耗降低32.6%，水耗降低30.6%。

　　FTH技术是我国自主开发的具有自主知识产权的成套工业化技术，该技术的开发成功，打破了人们对煤焦油中的沥青质难以加氢转化的固有传统意识，弥补了我国煤基重质油加氢理论的缺失，填补了煤焦油全馏分加氢技术的国际空白，为煤焦油加氢的理论和实践开拓了一片全新的领域。通过该技术生产的轻质化煤焦油1#，密度0.892g/mL，硫含量0.0004%，十六烷值43.1，轻质化煤焦油2#，密度0.76g/mL，硫含量0.0029% ，马达辛烷值72.0。

　　目前，神木富油能源公司采用自主研发的新一代煤焦油全馏分加氢制环烷基油技术建设的“50万吨/年煤焦油全馏分加氢制环烷基油项目”正处于实质性建设阶段，预计于2020年8月建成投产。该项目入选了国家发改委、能源局公布的《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》工业化示范项目和国家能源局《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》。该项目正式投产后，神木富油公司的主要产品结构将从燃料油转向轻质白油、食品级白油、航煤、冷冻机油、变压器油、橡胶填充油等富含环烷基的特种油品，所有产品均体现出超低硫、氮、金属杂质、芳烃含量的环保特性。

　　另外，该项目建成后还可以生产各项指标完全满足相关国军标要求的火箭煤油等军用特种燃料等。

　　与会的专家、企业家普遍认为，本次会议为化学推进剂工作者提供了良好的学术交流与技术合作平台，产生了激烈的思想碰撞，对进一步推动化学推进剂技术的发展，加快我国化学化工领域最新研究成果转化，提升化学化工领域创新能力具有重要意义。