“煤變油”為什么能

2016年底，全球單套規模最大煤制油項目——神華寧煤集團年產(chǎn)400萬(wàn)噸煤制油示范項目正式投產(chǎn)。這個(gè)世界級工程承擔著(zhù)37項重大技術(shù)、裝備以及材料的國產(chǎn)化任務(wù)，打破了國外對煤制油化工核心技術(shù)的長(cháng)期壟斷，探索出了科技含量高、附加值高、產(chǎn)業(yè)鏈長(cháng)的煤炭深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

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。

“煤制油來(lái)了——去煤，還是理性地擁抱煤？”業(yè)內專(zhuān)家認為，該項目生產(chǎn)的清潔油品對于解決城市汽車(chē)尾氣污染、霧霾治理等問(wèn)題具有重要的現實(shí)意義。

在這個(gè)世界級工程背后，站立著(zhù)一支攻堅克難的核心技術(shù)團隊——中科合成油公司。近日，記者走進(jìn)這一團隊，回顧煤制油的追逐與趕超之旅，嘗試回答“煤變油”為什么能。

百年探索，中國創(chuàng )造煤制油的新歷史

石油被稱(chēng)為工業(yè)的血液，但我國是一個(gè)富煤少油的國家，目前將近三分之二的石油依賴(lài)進(jìn)口。

1923年，德國科學(xué)家費舍爾和托普舍發(fā)現可以將煤間接液化，僅過(guò)一年，就有中國人緊跟世界技術(shù)前沿，開(kāi)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(guò)，隨著(zhù)國內油田依次被發(fā)現，煤制油技術(shù)逐漸淡出視野。

進(jìn)入改革開(kāi)放年代，石油價(jià)格波動(dòng)起伏，中科院山西煤炭化學(xué)研究所集中科研力量，開(kāi)始了中國第二次煤制油之旅?？蒲腥藛T陸續研制出新型催化劑，開(kāi)發(fā)新式合成工藝，使油收率得到較大提升。

1997年，山西煤炭化學(xué)研究所研究員李永旺重新組織研發(fā)團隊，立志研究出中國人自己的煤制油技術(shù)。

據李永旺介紹，煤制油工廠(chǎng)系統復雜、高度集成，其中合成氣轉化為初級油品的費托合成反應是最為關(guān)鍵的一步，因此費托合成催化劑與大型合成反應器技術(shù)的突破是煤制油技術(shù)能否實(shí)現工業(yè)化的根本性、決定性因素。

2011年，神華寧煤集團決定采用李永旺團隊開(kāi)發(fā)的高溫漿態(tài)床煤制油成套工藝技術(shù)。國家能源局組織專(zhuān)家對采用該技術(shù)的示范裝置進(jìn)行標定后評價(jià)：我國煤炭間接液化技術(shù)發(fā)展的里程碑。

2016年12月，年產(chǎn)400萬(wàn)噸煤制油工廠(chǎng)建成并試車(chē)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)入少數掌握煤制油工業(yè)化技術(shù)的國家行列，并使我國煤制油技術(shù)達到了國際領(lǐng)先水平。

蓄力二十載，自主技術(shù)突破瓶頸

研究掌握煤制油技術(shù)的二十年間，盡管可供借鑒的國外先進(jìn)經(jīng)驗非常有限，但一個(gè)又一個(gè)技術(shù)瓶頸仍被相繼突破。

在規劃和設計年產(chǎn)16萬(wàn)噸至20萬(wàn)噸煤制油示范工廠(chǎng)時(shí)，李永旺反復核算了整個(gè)工藝流程和能源利用效率，發(fā)現在200攝氏度至250攝氏度下反應，產(chǎn)生的大量熱量難以回收。“這部分熱量得不到很好利用，對煤制油的系統能效影響很大。”李永旺開(kāi)創(chuàng )性地提出，將反應溫度提高至260攝氏度至290攝氏度。

據中科合成油公司副總經(jīng)理楊勇介紹，該世界級工程的技術(shù)先進(jìn)性還體現在獨創(chuàng )配方的高效催化劑大幅提高了反應活性，產(chǎn)油能力比此前國際通用技術(shù)提高了3倍以上；形成了煤制油高度節水技術(shù)，使噸油耗水量從10噸左右降到8噸以下。

楊勇說(shuō)，與常規油品相比，該世界級工程裝置產(chǎn)出的高清潔油品具有無(wú)硫、無(wú)氮、低芳烴等優(yōu)點(diǎn)，一氧化碳、氮氧化物、顆粒物排放大幅度減少。

產(chǎn)研一體，引入社會(huì )資金和市場(chǎng)運作機制

在實(shí)驗室技術(shù)走向工業(yè)化應用的發(fā)展過(guò)程中，山西煤炭化學(xué)研究所大膽地進(jìn)行了體制、機制、管理和融資等方面的改革創(chuàng )新。

中科合成油公司是山西煤炭化學(xué)研究所聯(lián)合內蒙古伊泰集團、山西潞安集團、神華集團、江蘇徐礦集團等大型煤炭企業(yè)組建的股份制高技術(shù)公司。李永旺說(shuō)，事實(shí)證明，這是一個(gè)依托中科院與大型企業(yè)緊密合作、引入社會(huì )資金和市場(chǎng)運作機制、快速推動(dòng)科技成果產(chǎn)業(yè)化的成功模式。

李永旺說(shuō)，通過(guò)社會(huì )化路徑，不僅可以為科技成果轉化提供強有力的資金保障，還可以提供市場(chǎng)管理、資本運作、融資等方面的幫助，并有助于改變科研人員的固有觀(guān)念。

在發(fā)展壯大過(guò)程中，中科合成油公司不斷培養、吸收和引進(jìn)國際國內高精尖科研人員和高級工程設計人才。同時(shí)，通過(guò)股權分配和股權激勵等政策，解決了科研骨干的后顧之憂(yōu)，激發(fā)了科研人員的技術(shù)創(chuàng )新能力。

針對我國擁有大量的褐煤、煙煤等低階煤資源且難以有效利用的現實(shí)，中科合成油公司研發(fā)團隊正在試驗分級液化的煤制油新工藝，目前正在規劃和設計百萬(wàn)噸級的商業(yè)裝置，有望形成新一代煤制油技術(shù)。