語音播報
位于北京懷柔科學(xué)城的中科合成油研發(fā)中心,看似與一般的化工廠無異,但這里,記錄著一項世界紀(jì)錄的誕生。
去年年底,全球單套規(guī)模最大的神華寧煤400萬噸/年煤制油工程打通全廠工藝流程,實現(xiàn)一次性投料試車成功,成為國產(chǎn)核心技術(shù)打造大國重器的又一范例。習(xí)近平總書記對這一項目作出了重要批示,指出這一重大項目建成投產(chǎn),對我國增強能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用、促進(jìn)民族地區(qū)發(fā)展具有重大意義,是對能源安全高效清潔低碳發(fā)展方式的有益探索,是實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要成果。
這一重大項目建成投產(chǎn)的背后,所采用的核心技術(shù)正是由李永旺為首席科學(xué)家的中科合成油1000多人的技術(shù)團(tuán)隊、歷時20年自主研發(fā)的高溫漿態(tài)床合成成套工藝技術(shù)。
破題困局,緩解“多煤少油”危機
中國是一個多煤少油的國家,有將近三分之二的石油消費依賴進(jìn)口。相比之下,中國擁有相對豐富的煤炭資源,煤炭是我國最重要的基礎(chǔ)能源?!叭绻軐⒚恨D(zhuǎn)化為柴油、汽油等燃料,彌補石油缺口,就可以緩解石油供應(yīng)緊張的局面,破解我們可能出現(xiàn)的能源困局?!敝锌坪铣捎褪紫茖W(xué)家、總經(jīng)理李永旺說。
早在1923年,德國科學(xué)家費舍爾和托普舍就發(fā)現(xiàn)可以將煤間接液化;僅過一年,就有中國人緊跟世界技術(shù)前沿,開始探索煤制油的途徑。1951年,新中國生產(chǎn)出第一桶煤制油。不過,隨著國內(nèi)油田依次被發(fā)現(xiàn),煤制油技術(shù)逐漸淡出視野。
上世紀(jì)80年代初,中科院山西煤化所重新開始了煤炭間接液化的技術(shù)攻關(guān),但由于技術(shù)與經(jīng)濟(jì)限制,一直沒有規(guī)?;a(chǎn)。1997年,當(dāng)時煤化所的研究員李永旺重新組織研發(fā)團(tuán)隊,瞄準(zhǔn)了技術(shù)優(yōu)勢明顯的漿態(tài)床合成油技術(shù),希望能在中國建成百萬噸級煤制油工廠。2006年,山西煤化所做出了一個在當(dāng)時看來頗為大膽的嘗試,它聯(lián)合多家煤炭公司,成立了中科合成油技術(shù)有限公司。李永旺的身份,從研究員變成了總經(jīng)理。這家企業(yè)唯一的目標(biāo),就是要把中科院幾十年的研究成果產(chǎn)業(yè)化,把煤真正變成油。
潛心鉆研,改良費托合成反應(yīng)
煤制油主要有兩個技術(shù)路線:一是將油煤漿直接加氫轉(zhuǎn)化為油,稱為煤的直接液化;
另一個是將煤進(jìn)行氣化轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣的合成氣,然后在催化劑作用下,合成氣反應(yīng)生成碳?xì)浠衔锏幕旌衔铩獰N,可以加工生產(chǎn)液態(tài)的油即柴油、汽油、煤油,這一技術(shù)路線稱為煤的間接液化。其中的關(guān)鍵步驟是一氧化碳和氫氣反應(yīng)合成烴,這個反應(yīng)也稱為費托合成反應(yīng),可在很大程度上提高生產(chǎn)油品的質(zhì)量。
1997年李永旺重新組織研發(fā)團(tuán)隊后,就開始了數(shù)年如一日的潛心鉆研。終于在2015年,李永旺團(tuán)隊發(fā)現(xiàn),采用低溫漿態(tài)床合成,在200℃-250℃下反應(yīng),費托合成產(chǎn)生的大量反應(yīng)熱不能得到很好利用,于是他大膽提出將反應(yīng)溫度提高到高溫區(qū)260℃-290℃,將能源利用效率提升了5-8個百分點。這一概念的突破,成為漿態(tài)床費托合成技術(shù)提升的關(guān)鍵。
2009年,兩個年產(chǎn)16萬噸煤制油示范廠投產(chǎn)。經(jīng)過7年多的長周期運行后,驗證了高溫漿態(tài)床煤變油技術(shù)的國際先進(jìn)性,為百萬噸級中國煤制油裝置建設(shè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
2016年12月,神華寧煤工廠建成并試車成功,生產(chǎn)出了高品質(zhì)的柴油、石腦油、蠟等產(chǎn)品,一舉使我國進(jìn)入到少數(shù)掌握煤制油工業(yè)化技術(shù)的國家行列,并使我國煤制油技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。中科合成油副總經(jīng)理楊勇介紹,神華寧煤工程的技術(shù)先進(jìn)性還體現(xiàn)在獨創(chuàng)配方的高效催化劑大幅提高了反應(yīng)活性,產(chǎn)油能力比此前國際通用技術(shù)提高了3倍以上。此外,形成了煤制油高度節(jié)水流程技術(shù),使噸油耗水量從10噸左右降到8噸以下。
面向未來,研發(fā)分級液化技術(shù)
針對我國大量低階煤資源難以有效利用的現(xiàn)實,中科合成油研發(fā)出了低階煤分級液化的煤制油新工藝。該技術(shù)已經(jīng)完成了年處理原煤1萬噸的工業(yè)中試裝置的試驗運行,打通了全部工藝技術(shù)流程,正在新疆規(guī)劃和設(shè)計百萬噸級的商業(yè)裝置,有望形成新一代煤制油工業(yè)技術(shù)。
目前,采用高溫漿態(tài)床合成油技術(shù)正在實施的煤制油項目總規(guī)模達(dá)到1350萬噸/年油品,遍布內(nèi)蒙古、山西、貴州、新疆等地。李永旺透露,中科合成油還將打造北京懷柔科技創(chuàng)新城技術(shù)平臺,進(jìn)一步開拓天然氣制油、生物質(zhì)制油等技術(shù),同時積極開拓美洲、非洲、大洋洲、東南亞、中東、歐洲等海外市場。
“煤制油技術(shù)在中國的成功應(yīng)用,將對全球能源技術(shù)革命產(chǎn)生重要的影響?!睏钣抡f,“中科合成油在技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的持續(xù)創(chuàng)新,得益于中科院機制體制的創(chuàng)新。隨著國家知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系的日益完善,相信我國科研人員會有更可持續(xù)的創(chuàng)新動力和環(huán)境?!薄翱梢哉f,中科院30年的科研底蘊,20年的創(chuàng)新超越,10年的產(chǎn)業(yè)推廣,鑄就了中國煤制油今天的輝煌?!敝锌圃荷轿髅夯彼L房倚天感慨道。
?。ㄔd于《文匯報》 2017-06-05 01版)
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