看煤炭到油化品的“七十二變”

2016年12月28日，習近平總書(shū)記對400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目建成投產(chǎn)作出重要指示批示。習近平總書(shū)記指出，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(dòng)煤炭清潔高效利用、促進(jìn)民族地區發(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(shí)施創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展戰略的重要成果。

“經(jīng)過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)，400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目涉及的11萬(wàn)臺儀表設備、25萬(wàn)臺閥門(mén)裝置、12套10萬(wàn)立方米等級空分裝置用空氣壓縮機組、28臺氣化爐、8個(gè)費托合成系統等國產(chǎn)化率達98.5%。”

“煤制油項目開(kāi)工建設11年了，從一名普通的大學(xué)生成長(cháng)為技術(shù)骨干，看到一項世界級的工程矗立東方，很有成就感。”

5月15日，記者走進(jìn)國家能源集團寧夏煤業(yè)煤制油分公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)寧夏煤制油分公司)400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目廠(chǎng)區，聽(tīng)到的介紹言語(yǔ)間滿(mǎn)是自豪。

400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目廠(chǎng)區高塔林立，管道縱橫交錯，巡檢工人穿梭于不同廠(chǎng)房之間……今年是“四個(gè)革命，一個(gè)合作”能源安全新戰略提出10周年，寧夏煤制油分公司創(chuàng )新求變，以煤制油，不斷推動(dòng)煤炭清潔高效利用。截至目前，該項目累計生產(chǎn)油化品超2400萬(wàn)噸，累計安全生產(chǎn)超1400天。

2016年12月28日，習近平總書(shū)記對400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目建成投產(chǎn)作出重要指示批示。習近平總書(shū)記指出，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(dòng)煤炭清潔高效利用、促進(jìn)民族地區發(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(shí)施創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展戰略的重要成果。

而今，記者穿行在煤制油廠(chǎng)區，感受煤炭通過(guò)鐵路進(jìn)入廠(chǎng)區，經(jīng)過(guò)空分、氣化、合成油品等工序，流淌在3728公里長(cháng)的管道中，“變身”為輕質(zhì)白油、柴油、費托蠟……

向煤要油，將煤炭“吃干榨凈”

“400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目是世界上單體規模最大、投資最多的項目，2023年投產(chǎn)以來(lái)形成了5個(gè)大類(lèi)21種產(chǎn)品集群。”寧夏煤制油分公司黨委工作部負責人陳力鵬介紹道。

記者一行走進(jìn)展廳，不見(jiàn)一塊煤，只見(jiàn)由煤轉化而來(lái)的各種油化品以及飯盒、水杯、齒輪等塑料產(chǎn)品。

“項目一年要消耗2400多萬(wàn)噸煤，其中1900多萬(wàn)噸煤，要通過(guò)42臺磨機制粉、28臺氣化爐高溫氣化、6個(gè)系列變換轉化、4個(gè)系列凈化脫硫等工序，最后在催化劑作用下合成油化品;另外500多萬(wàn)噸煤則用于鍋爐燃燒，是整個(gè)廠(chǎng)區的動(dòng)力源。”陳力鵬說(shuō)。

寧夏煤制油分公司一直在培育壯大煤制油產(chǎn)業(yè)鏈。在年產(chǎn)柴油273.3萬(wàn)噸、石腦油98.3萬(wàn)噸、甲醇100萬(wàn)噸的基礎上，寧夏煤制油分公司開(kāi)發(fā)出α-烯烴、費托蠟、高端潤滑油等產(chǎn)品，持續打造高端化、多元化、低碳化產(chǎn)業(yè)體系。

今年年初，寧夏煤制油分公司成功調和生產(chǎn)的-35號車(chē)用柴油被稱(chēng)為“極寒柴油”，適用于零下14攝氏度至零下29攝氏度的低溫環(huán)境，在北方冬季極寒情況下可為大型運輸車(chē)輛提供強勁動(dòng)力。

從煤到油的過(guò)程，經(jīng)歷了一系列復雜變化，同時(shí)會(huì )產(chǎn)生各種二氧化碳、硫等物質(zhì)。如何保證煤制油項目清潔低碳綠色運行，推動(dòng)能源安全高質(zhì)量發(fā)展?

“煤炭間接液化的過(guò)程，產(chǎn)生的硫通過(guò)脫硫回收裝置回收，每年可制硫磺20.2萬(wàn)噸。”陳力鵬解釋說(shuō)，產(chǎn)生的二氧化碳則通過(guò)300萬(wàn)噸/年CCUS項目進(jìn)行回收，基本實(shí)現完全轉化利用。同時(shí)，400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目產(chǎn)生的廢水通過(guò)分質(zhì)分級處理及綜合利用，污水回用率達98.5%，剩余高濃鹽水通過(guò)梯級蒸發(fā)和雜鹽結晶處理，實(shí)現廢水“零排放”;綜合能耗、原料煤耗、水耗較設計值分別下降10.7%、7%、6.4%，能源轉換效率較設計值提高3%。

點(diǎn)煤成“金”，實(shí)現技術(shù)自主可控

來(lái)到400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目廠(chǎng)區，一進(jìn)入大門(mén)，墻上“社會(huì )主義是干出來(lái)的”的紅色標語(yǔ)十分醒目。道路兩旁鋪滿(mǎn)蜿蜒曲折的管道，藍白相間的廠(chǎng)房星羅棋布，機器運轉的轟鳴聲不絕于耳……很難想到，這片占地560公頃的廠(chǎng)區在十幾年前是一片戈壁荒灘。

“左側是正在運行的氣化爐，適用于褐煤、煙煤、無(wú)煙煤等煤種，日投煤量為2000噸至3000噸，其點(diǎn)火、投煤開(kāi)停車(chē)操作實(shí)現一鍵啟動(dòng)。”廠(chǎng)區負責人指著(zhù)白灰色高塔式建筑說(shuō)。

據介紹，煤間接液化工藝，氣化爐不可或缺，是煤炭高溫氣化的關(guān)鍵。

“煤制油項目建設前，其他項目采用過(guò)德國西門(mén)子GSP干煤粉氣化技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)裝備處于保密和壟斷狀態(tài)。”寧夏煤制油分公司氣化一廠(chǎng)三車(chē)間副主任何紅兵介紹，由于技術(shù)裝備處處掣肘于人，氣化爐運行不佳且維修費用高昂。

“能源安全新戰略離不開(kāi)技術(shù)革新，我們積極聯(lián)系國內科研院所、高等院校以及相關(guān)企業(yè)，一同攻克煤制油關(guān)鍵技術(shù)裝備難題。”看著(zhù)聳立的氣化爐，何紅兵說(shuō)。

經(jīng)過(guò)2年多的探索，2013年，擁有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)氣化爐——神寧爐橫空出世。對比國外的技術(shù)，神寧爐可以做到粗煤、精煤“通吃”，有效提高了煤炭高溫氣化效率，同時(shí)解決了氣化爐點(diǎn)火難、掛渣難、洗滌差、運行不穩定、維修費用高等問(wèn)題。

“10萬(wàn)立方米等級空分裝置用空氣壓縮機組是煤制油項目關(guān)鍵裝備之一，制造難度大、工藝復雜，一直被國外公司壟斷。”寧夏煤制油空分廠(chǎng)副總工程師李登桐說(shuō)。

據了解，空氣壓縮機組是實(shí)現空氣深冷分離的核心裝置，“10萬(wàn)立方米等級”是指每小時(shí)產(chǎn)氧能力為10萬(wàn)標準立方米。它被業(yè)內專(zhuān)家稱(chēng)為空分裝置的“心臟”。

他們與沈陽(yáng)鼓風(fēng)機集團合作攻堅，研發(fā)的首套國產(chǎn)10萬(wàn)立方米等級空分裝置用空氣壓縮機組于2017年4月23日一次試車(chē)成功，節約4000萬(wàn)元。

該國產(chǎn)化空分裝置試車(chē)過(guò)程中，開(kāi)車(chē)用時(shí)從126天降到56天，創(chuàng )造了行業(yè)紀錄。“深入踐行能源安全新戰略，關(guān)鍵是加強科研攻關(guān)，我們空分團隊在實(shí)踐中摸索出一套行業(yè)操作標準，出版了3本相關(guān)專(zhuān)著(zhù)……”李登桐說(shuō)。

目前，該項目共承擔了37項關(guān)鍵和重大技術(shù)攻關(guān)，形成了可復制、可推廣的煤間接液化成套技術(shù)和工藝，裝備國產(chǎn)化率達98.5%。

向新而行，做好“煤頭化尾”

寧夏煤制油分公司烯烴二分公司成立于2016年，主要負責百萬(wàn)噸級烯烴智能制造項目。百萬(wàn)噸級烯烴智能制造項目投資80億元，于2018年投產(chǎn)達產(chǎn)，年產(chǎn)聚丙烯60萬(wàn)噸、聚乙烯45萬(wàn)噸。

“目前，我們可生產(chǎn)聚烯烴產(chǎn)品牌號共15種。”烯烴二分公司黨委書(shū)記、副總經(jīng)理楊惠珍拿著(zhù)樣品介紹道。

“我們公司是煤制油項目的下游產(chǎn)業(yè)，日常生產(chǎn)基本看不到煤，生產(chǎn)原料來(lái)自油化品，通過(guò)裂解、分離、聚合等生產(chǎn)工序，基本做到了清潔綠色發(fā)展。”烯烴二分公司副總經(jīng)理方明說(shuō)。

來(lái)到中央集控室，只見(jiàn)約半數電腦黑屏顯示著(zhù)黃色字體“空壓站裝置已進(jìn)入黑屏狀態(tài)75天23時(shí)38分13秒”，電腦前空無(wú)一人。這是該公司特有的DCS黑屏操作系統。

黑屏操作指能源化工裝置正常運行時(shí)，通過(guò)APC先進(jìn)控制系統、AAS高級報警管理系統、控制回路PID優(yōu)化整定系統等，使DCS操作站自動(dòng)進(jìn)入黑屏狀態(tài);當裝置異?；虿▌?dòng)時(shí)產(chǎn)生報警，自動(dòng)退出黑屏狀態(tài)，由操作人員進(jìn)行處置。

“黑屏操作實(shí)施以來(lái)，月報警次數從25萬(wàn)次降到3000次以下，日操作頻次從2.5萬(wàn)次降到5000次，夜班輪休人員實(shí)現100%輪休……”楊惠珍說(shuō)。

類(lèi)似黑屏操作這樣的智能化建設成果在寧夏煤制油分公司隨處可見(jiàn)。近年來(lái)，該公司圍繞能源安全新戰略，持續推動(dòng)煤炭清潔高效利用，不斷開(kāi)辟煤制油新賽道，聚焦特種油蠟、核心催化劑、α-烯烴以及精細化學(xué)品等特色領(lǐng)域，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新和成果轉化，做好“煤頭化尾”這篇大文章。截至目前，他們已打造出年產(chǎn)10萬(wàn)噸EVA(乙烯—醋酸乙烯樹(shù)脂)、年產(chǎn)15萬(wàn)噸GTL基礎油(天然氣合成油)以及費托尾氣制LNG(液化天然氣)等項目。