中國(guó)為什么能“煤變油”
——探訪世界級(jí)工程背后的中科院技術(shù)團(tuán)隊(duì)
2016年底，神華寧煤400萬(wàn)噸/年煤制油工程打通全廠工藝流程，這對(duì)我國(guó)增強(qiáng)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。
在這個(gè)目前世界上單體規(guī)模最大的煤制油項(xiàng)目背后，站立著一支攻堅(jiān)克難的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)——中科合成油技術(shù)有限公司。近日，記者采訪了這一團(tuán)隊(duì)，回顧煤制油的追逐與趕超之旅。
百年探索，中國(guó)創(chuàng)造煤制油的新歷史
石油被稱為“工業(yè)的血液”，但我國(guó)是一個(gè)富煤少油的國(guó)家，目前將近三分之二的石油依賴進(jìn)口。
1923年，德國(guó)科學(xué)家費(fèi)舍爾和托普舍發(fā)現(xiàn)可以將煤間接液化，僅過(guò)一年，就有中國(guó)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(guó)生產(chǎn)出第一桶煤制油。不過(guò)，隨著國(guó)內(nèi)油田依次被發(fā)現(xiàn)，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(guó)第二次煤制油之旅�？蒲腥藛T陸續(xù)研制出新型催化劑，開(kāi)發(fā)新式合成工藝，油收率得到較大提升。
1997年，山西煤化所研究員李永旺重新組織研發(fā)團(tuán)隊(duì)，立志做出自己的煤制油技術(shù)。
李永旺說(shuō)，煤制油工廠是一個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜、高度集成的工廠，其中合成氣轉(zhuǎn)化為初油品的費(fèi)托合成反應(yīng)是最為關(guān)鍵的一步，因此費(fèi)托合成催化劑與大型合成反應(yīng)器技術(shù)的突破是煤制油技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的根本性、決定性的因素。
2011年，中國(guó)神華寧煤集團(tuán)決定采用李永旺團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的高溫漿態(tài)床煤制油成套工藝技術(shù)。國(guó)家能源局組織專(zhuān)家對(duì)示范裝置進(jìn)行標(biāo)定后評(píng)價(jià)：“是我國(guó)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)噸的煤制油工廠建成并試車(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(guó)進(jìn)入少數(shù)掌握煤制油工業(yè)化技術(shù)的國(guó)家行列，并使我國(guó)煤制油技術(shù)達(dá)到了國(guó)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20年間，盡管可供借鑒的國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)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(guī)劃和設(shè)計(jì)年產(chǎn)16萬(wàn)噸至20萬(wàn)噸煤制油示范廠時(shí)，李永旺反復(fù)核算了整個(gè)工藝流程和能源利用效率，發(fā)現(xiàn)在200℃至250℃下反應(yīng)，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(duì)煤制油的系統(tǒng)能效影響很大�！崩钣劳_(kāi)創(chuàng)性地提出，將反應(yīng)溫度提至260℃至290℃。
中科合成油副總經(jīng)理?xiàng)钣陆榻B，神華寧煤工程的技術(shù)先進(jìn)性還體現(xiàn)在獨(dú)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(guó)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。
楊勇說(shuō)，神華寧煤工程裝置產(chǎn)出的高清潔油品無(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，“把論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上”
在實(shí)驗(yàn)室技術(shù)走向工業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展過(guò)程中，中科院山西煤化所大膽地進(jìn)行了體制、機(jī)制、管理和融資等方面的改革創(chuàng)新。
中科合成油是山西煤化所聯(lián)合內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)、山西潞安集團(tuán)、中國(guó)神華集團(tuán)、徐州礦業(yè)集團(tuán)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，這是一條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(yùn)作機(jī)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(zhuǎn)化提供強(qiáng)有力的資金保障，還可以提供市場(chǎng)管理、資本運(yùn)作、融資能力等方面的幫助，并有助于改變科研人員的固有概念。
在發(fā)展壯大過(guò)程中，中科合成油不斷培養(yǎng)、吸收和引進(jìn)國(guó)際國(guó)內(nèi)高精尖科研人員和高級(jí)工程設(shè)計(jì)人才。同時(shí)，通過(guò)股權(quán)分配和股權(quán)激勵(lì)等政策，解決了科研骨干的后顧之憂，激發(fā)了科研人員的技術(shù)創(chuàng)新能力。
李永旺說(shuō)，中科合成油研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)我國(guó)擁有大量的褐煤、煙煤等低階煤資源難以有效利用的現(xiàn)實(shí)，正在試驗(yàn)分級(jí)液化的煤制油新工藝，目前正在規(guī)劃和設(shè)計(jì)百萬(wàn)噸級(jí)的商業(yè)裝置，有望形成新一代煤制油工業(yè)技術(shù)。