中國富煤少油 煤制油技術(shù)實(shí)現工業(yè)規模量產(chǎn)

中科合成油技術(shù)有限公司與神華寧煤合作，在賀蘭山下茫?；哪?，實(shí)現了世界上單套規模最大的年產(chǎn)400萬(wàn)噸煤制油裝置一次性試車(chē)成功，開(kāi)創(chuàng )了中國煤制油的嶄新歷史。

中國是富煤少油的國度，使煤變油曾是幾代中國人的夢(mèng)想。

實(shí)驗室里曾經(jīng)成功過(guò)，小規模的量產(chǎn)也曾實(shí)現過(guò)。但工業(yè)量產(chǎn)一直是中國科技界和工業(yè)界的夢(mèng)。

日前，科技日報記者來(lái)到北京全國科創(chuàng )中心懷柔科學(xué)城，走進(jìn)中科合成油技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中科公司）一探究竟。因為近日這家公司與神華寧煤合作，在賀蘭山下茫?；哪?，實(shí)現了世界上單套規模最大的年產(chǎn)400萬(wàn)噸煤制油裝置一次性試車(chē)成功，開(kāi)創(chuàng )了中國煤制油的嶄新歷史。

中科院院長(cháng)白春禮說(shuō)，經(jīng)過(guò)10年的拼搏和探索，中科合成油公司成為煤炭間接液化領(lǐng)域工程整體解決方案的引領(lǐng)者，成為理論指導實(shí)踐、需求驅動(dòng)創(chuàng )新，創(chuàng )新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈與資本鏈聯(lián)動(dòng)創(chuàng )新方面的成功典范。這在我國現代煤化工技術(shù)的發(fā)展和大化工工業(yè)自主創(chuàng )新開(kāi)發(fā)方面具有里程碑意義。

幾十年來(lái)的煤制油夢(mèng)想，為何能由中科公司實(shí)現？

——歷史時(shí)刻——

首次實(shí)現工業(yè)規模量產(chǎn)

我們先來(lái)看一組數據：2016年我國石油總消費量達到5．56億噸，其中進(jìn)口量為3．81億噸，對外依存度達到了65％，也就是說(shuō)有將近2／3的石油依賴(lài)進(jìn)口。石油資源的短缺一直是困擾我國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的重大問(wèn)題。

去年12月5日22時(shí)16分，在神華寧煤，由中科公司開(kāi)發(fā)的世界單套規模最大的年產(chǎn)400萬(wàn)噸煤制油裝置的反應器開(kāi)始投料；12月21日20時(shí)30分常一線(xiàn)、常二線(xiàn)、減一線(xiàn)柴油產(chǎn)出，23時(shí)50分，各項指標分析合格，煤制油全流程貫通。自此，由中國人開(kāi)發(fā)的煤制油工業(yè)規模量產(chǎn)首次實(shí)現。

這一重大項目的建成投產(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。這充分說(shuō)明，轉變經(jīng)濟發(fā)展方式、調整經(jīng)濟結構，推進(jìn)供給側結構性改革、構建現代產(chǎn)業(yè)體系，必須大力推進(jìn)科技創(chuàng )新，加快推動(dòng)科技成果向現實(shí)生產(chǎn)力轉化。

——研發(fā)之旅——

要有技術(shù)經(jīng)濟學(xué)的概念

“由中科公司實(shí)現工業(yè)規模量產(chǎn)煤制油不是偶然的。”公司總經(jīng)理李永旺如是說(shuō)。

在煤制油過(guò)程中，關(guān)鍵是一氧化碳和氫氣反應合成烴，也稱(chēng)為費托合成反應。

我們曾沿著(zhù)這條技術(shù)路線(xiàn)研究過(guò)煤制油技術(shù)。

從新中國一成立，我國便開(kāi)始了探索。1951年2月我們生產(chǎn)出了新中國第一桶煤油。但隨著(zhù)1959年大慶油田的發(fā)現，煤制油裝置逐次關(guān)閉，技術(shù)開(kāi)發(fā)終止。

改革開(kāi)放后，中科院山西煤化所開(kāi)始了第二次煤制油之旅。當時(shí)主要采用的是固定床費托合成兩段法合成汽油工藝，1993—1994年進(jìn)行了年產(chǎn)2000噸的工業(yè)試驗，由于受到當時(shí)技術(shù)條件與經(jīng)濟性的限制而沒(méi)有規?；a(chǎn)。而國際上費托合成工藝雖然最早是在固定床反應器中合成，但后來(lái)發(fā)展出了循環(huán)流化床合成技術(shù)、固定流化床合成技術(shù)、漿態(tài)床合成技術(shù)。

1997年，煤制油研發(fā)進(jìn)入瓶頸期。那時(shí)還在山西煤化所的李永旺，將技術(shù)研發(fā)方向由固定床費托合成轉變?yōu)楦冗M(jìn)的漿態(tài)床費托合成，目標就是要做出屬于我們自己的煤制油技術(shù)。他說(shuō)：“我們希望能在中國建設百萬(wàn)噸級的煤制油工廠(chǎng)，把技術(shù)做到能有經(jīng)濟性，起碼要做到與天然石油煉制相接近的水平。”

沒(méi)有經(jīng)濟性的技術(shù)是不會(huì )受到市場(chǎng)歡迎的。如果煤制油的成本高出石油許多，市場(chǎng)對這項技術(shù)就不會(huì )有熱情，充其量它也就是一項戰略技術(shù)儲備。

——創(chuàng )新超越——

科研底蘊鑄就今天輝煌

1997年李永旺重新組織研發(fā)團隊，到2004年，團隊實(shí)現了千噸級漿態(tài)床合成油中試裝置上千小時(shí)的連續穩定運行，解決了中試裝置上的合成反應器換熱、費托初油品質(zhì)量穩定與加工等一系列技術(shù)難題，生產(chǎn)出高品質(zhì)的合成柴油產(chǎn)品。

李永旺發(fā)現，漿態(tài)床費托合成在200℃—250℃反應時(shí)，產(chǎn)生的熱量不能得到很好的利用，對煤制油的系統能效影響很大。他大膽地提出將反應溫度提高到260℃—290℃，這樣就使一部分高品位的蒸汽可以在全系統中很好地平衡利用，整個(gè)系統的能源利用效率就能提高5—8個(gè)百分點(diǎn)。

這一概念的突破，是漿態(tài)床費托合成技術(shù)提升的關(guān)鍵。這項技術(shù)在內蒙古伊泰集團和山西潞安集團建設的兩個(gè)年產(chǎn)16萬(wàn)噸煤制油示范廠(chǎng)的應用獲得成功，并最終實(shí)現年產(chǎn)400萬(wàn)噸的煤制油工廠(chǎng)建成并試車(chē)成功，使我國煤制油技術(shù)達到了國際領(lǐng)先水平，形成了具有中國自主知識產(chǎn)權的成果。

中科院山西煤化所副所長(cháng)房倚天說(shuō)：“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。”

——高效耦合——

研究所的成果順利轉化

在煤制油從實(shí)驗室技術(shù)走向工業(yè)化應用的過(guò)程中，既需要一支過(guò)硬的核心技術(shù)研究力量，也需要一支有熱情、負責任的煤制油工程化技術(shù)開(kāi)發(fā)隊伍。而在一般國立科研機構里，致力于工程化研究的人不多甚至沒(méi)有。

2006年，中科院山西煤化所大膽進(jìn)行了體制、機制改革，聯(lián)合內蒙古伊泰集團、山西潞安集團、中國神華集團、徐州礦業(yè)集團等大型煤炭企業(yè)組建了股份制高技術(shù)公司——中科合成油技術(shù)有限公司，形成了集基礎研究、核心技術(shù)開(kāi)發(fā)、工程設計、催化劑生產(chǎn)、特種專(zhuān)用設備的制造、工程總承包為一體的無(wú)縫對接的技術(shù)支撐體系。

中科公司副總經(jīng)理楊勇告訴科技日報記者，企業(yè)化運營(yíng)的技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)化支撐體系極大地促進(jìn)了煤制油技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

首先，公司打破了以往研究所的課題組模式，所有的專(zhuān)業(yè)學(xué)科都投入到開(kāi)發(fā)工作中去，但如果是課題組的模式就會(huì )有很多困難。課題組能不能隨便招人？又有多大的容量招收所需的各專(zhuān)業(yè)的人才？楊勇坦承，現在我們研發(fā)隊伍的各專(zhuān)業(yè)人才配置齊全，可能一個(gè)研究所都不會(huì )有這么專(zhuān)業(yè)配置齊全的隊伍。

其次，強化基礎研究的技術(shù)開(kāi)發(fā)。與一般公司不同，中科公司在技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，把基礎研究的力量配置得很大，這對公司在基礎理論的認識和突破上十分有利，容易形成原創(chuàng )性的成果。

再次，新技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程化能夠高效耦合。一般設計院都擅長(cháng)做成熟工藝路線(xiàn)的設計，靠的是經(jīng)驗；一般研究院的研究常常是為了某項指標研究，考慮工程因素不多。而中科公司最大的優(yōu)勢是把工程和研發(fā)高效耦合在一起。在技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中工程開(kāi)發(fā)就同步進(jìn)行了。

通常做設計的，畫(huà)完圖紙就行了。但在中科合成油公司，那得看技術(shù)研發(fā)人員說(shuō)行不行。如果不行，你就得重新設計。而許多單位，讓設計員改圖紙重畫(huà)是一件很頭疼的事。楊勇說(shuō)，因為我們是在一個(gè)老板手下工作，不會(huì )出現這種問(wèn)題。

中科合成油研發(fā)中心基礎研究部部長(cháng)溫曉東說(shuō)，我們的特點(diǎn)是基礎與開(kāi)發(fā)不分家，實(shí)驗與理論不分家，技術(shù)與工程不分家。

許多在研究院所解決不了的成果轉移轉化問(wèn)題，在中科合成油公司并不存在。

本報記者李大慶

專(zhuān)家點(diǎn)評

去年底，由中科合成油技術(shù)有限公司提供技術(shù)支撐的神華寧煤400萬(wàn)噸／年煤制油裝置打通全部工藝流程，實(shí)現一次性投料試車(chē)成功。這是我國煤制油技術(shù)領(lǐng)域的重大成果。這套裝置是全球單套最大規模的，也是目前世界上煤間接制油整體技術(shù)上最先進(jìn)的。

目前我國煤炭資源的利用方式還不太合理，主要是作為燃料用于發(fā)電、冶金、建材等行業(yè)，不僅能源利用率不高，而且污染環(huán)境。

中科合成油公司煤間接制油技術(shù)以煤作原料，經(jīng)過(guò)化工處理，生產(chǎn)油品和化學(xué)品，所生產(chǎn)的油品不含硫、芳烴，屬于清潔油品；所生產(chǎn)的高檔石蠟、潤滑油基礎油、烯烴等，屬于高附加值化學(xué)品。

中科合成油公司的技術(shù)創(chuàng )新對于我國實(shí)施煤炭清潔高效轉化、促進(jìn)煤炭深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展、實(shí)現能源革命都具有重大意義。

中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì )副秘書(shū)長(cháng)兼科技部主任胡遷林