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走近我國首個百萬噸級煤直接制油示范工程
發布日期:2019/4/19 15:47:16  來源:中國科學報 作者:任會斌  

比面粉還細的煤粉進入生產線,20多個小時后,就能產出像礦泉水般清澈的柴油、石腦油等油品。在國家能源集團鄂爾多斯煤制油分公司,奇幻的變化令人驚嘆。

10多年來,這家企業攻克一項項世界性技術難題,成功建設和運營了全球首條煤直接制油工業化示范生產線,為拓寬液體燃料供應渠道、保障國家能源安全提供技術支撐,對煤炭清潔高效利用發揮了技術引領、產業示范作用。

煤海變“油田”

不再是夢

硫含量低于國六標準的1/10,符合國內外環保最高標準,凝點低至零下70攝氏度……說起自家產品的優點,煤制油分公司總經理王建立頗為自豪。

我國富煤缺油少氣,把煤變成油曾是國人多年的夢想。

作為我國能源戰略的組成部分,首條煤直接制油示范生產線投資超百億元,設計年產油品108萬噸,于2004年啟動建設,2008年底試車成功,目前是全球唯一的煤直接制油工業化生產線。2011年起,生產線開始商業化運行,去年共產柴油、石腦油、汽油等油品近85萬噸,副產瀝青70萬噸。

王建立說,每產1噸油品消耗原料煤約2.3噸,石油價格高于50美元/桶時就能盈利,能源轉化率接近60%,遠高于煤電和其他煤化工行業40%左右的水平,目前是以煤生產液體產品的最有效途徑。

煤直接制油需要加氫3次,工藝特殊,產品質量明顯高于煉油廠。該公司軍民融合辦公室副主任賈振斌說,煤基油品比重大、熱值高,一箱油的行駛里程可提高約8%;耐高溫、凝點低,從熱帶到極寒地區、高空都可使用;硫、氮等雜質含量極低。

近年來,該公司發揮技術產品優勢,軍民融合發展捷報頻傳,研發出的航空、航天煤油和陸、海、空全系列軍用特種油品,為國防建設提供了重要支撐。

自主創新攀技術高峰

最初,示范生產線的單個周期運行時間設計值為310天,最近的3個周期運行時間分別達到420天、410天和415天,標志著技術和裝備日益成熟。

該項目依托我國自主開發技術建設,當時無工業化經驗可借鑒,加上裝置規模從千噸級直接放大到百萬噸級,從設備生產到生產線安裝調試、穩定運行面臨眾多技術挑戰。

進口催化劑價格貴,研磨困難。公司黨委副書記李瑞光說,在“863”計劃支持下,公司聯合國內科研機構攻關,開發出的納米級催化劑不僅廉價,催化效率還提高近5%。

生產線的“心臟”加氫反應器,高近38米,單臺重2100多噸,體量居全球在役加氫反應器之首。試產時,反應器遇到內部礦物質沉積、結焦問題。該公司與北京化工大學反復摸索運行參數,優化設備結構,終于拿下這道世界性難題。

高溫高差壓減壓閥是連接反應器與下游生產環節的橋梁,耐磨性要求極高,最初的4套減壓閥全部為進口產品,一個閥芯就要花上百萬元,壽命卻僅有70小時左右。經過攻關,這種設備已經國產化,閥芯壽命也提高到2700多個小時,售價只有10萬多元。

多年來,企業聯合科研機構、配套企業攻克了反應器制造、物料回煉等眾多技術難題,實現了關鍵裝備國產化。目前,生產線設備國產化率超過98%,既保障了穩定運行,降低了運營成本,也帶動了我國煤化工技術裝備升級提擋。

據王建立介紹,項目已獲得技術專利200多項,核心技術取得了美國、歐盟、日本等9個國家和地區的專利授權,并在2017年榮獲國家科技進步獎一等獎。

“單周期運行500天是下一個目標。”該公司質量技術部經理韓來喜說,有了技術經驗,以后同等規模生產線的建設和達產時間將大大縮短,投資額可下降近20%,產油率將明顯提高,石油價格在40美元/桶以上時即可盈利。

高標準減排“綠色工廠”

煤制油分公司西側11公里外的一處院落里,高高支起的3個銀色儲罐格外醒目,兩米多高的紅色閥門緊緊密封著三口深井,這里就是我國首個地下咸水層二氧化碳封存工程的注入作業區。

首條生產線啟動后,煤制油分公司即與中科院、北師大等科研機構合作,興建了10萬噸/年二氧化碳捕集封存全流程示范項目。“通過2495米深的注入井,已經有30多萬噸二氧化碳被注入地下1500至2500米之間的咸水層。”該公司工程師王永勝說,目前這是亞洲唯一的10萬噸級地下咸水層二氧化碳封存項目。

該公司還瞄準商機,去年向化工、食品等企業出售二氧化碳5萬多噸,實現收入1000多萬元。

煤制油分公司還以附近煤礦的疏矸水作為生產水源,并興建了全國首套煤化工廢水深度處理系統,中水全部回用,噸油水耗由最初設計的10噸降為5.82噸,在煤化工企業中處于較低水平。煤直接液化瀝青萃取深加工項目也在建設之中,將于今年7月建成。

“首條生產線的技術、經濟和環保指標明顯優于預期,有效推動了我國乃至全球的煤制油技術產業化進程,將為我國做好現代能源經濟文章、推進高質量發展發揮重要引領作用。”王建立說。(新華社記者任會斌)

《中國科學報》 (2019-04-19 第1版 要聞)


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