煤制油技術(shù)“中國(guó)造”——記2020國(guó)家科技進(jìn)步一

富煤、缺油、少氣的資源稟賦決定了我國(guó)以煤為主體的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以改變。利用我國(guó)相對(duì)豐富的煤炭資源發(fā)展煤制油產(chǎn)業(yè)，對(duì)解決我國(guó)石油資源短缺、降低對(duì)外依存度、提升國(guó)家能源安全保障能力具有重大戰(zhàn)略意義。

　　由國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司聯(lián)合20余家單位協(xié)同攻關(guān)完成的400萬(wàn)噸/年煤間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，建設(shè)了全球單體規(guī)模最大的400萬(wàn)噸/年煤間接液化裝置，推進(jìn)了大型煤間接液化成套技術(shù)開(kāi)發(fā)與工業(yè)化應(yīng)用，對(duì)引領(lǐng)我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大。這一項(xiàng)目近日被授予2020年度國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

　　多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先

　　該項(xiàng)目攻克了大型煤間接液化“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從千噸級(jí)中試到400萬(wàn)噸/年的工程放大，在煤間接液化基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、重大裝備及材料、工程放大及系統(tǒng)集成技術(shù)、節(jié)能節(jié)水等方面取得了一大批重要?jiǎng)?chuàng)新成果，形成了可復(fù)制、可推廣的煤間接液化成套技術(shù)，建成了全球單體規(guī)模最大的400萬(wàn)噸/年煤間接液化項(xiàng)目，整體技術(shù)水平居于世界領(lǐng)先地位。

　　“建設(shè)全球單體規(guī)模最大的400萬(wàn)噸/年煤間接液化項(xiàng)目，推進(jìn)大型煤間接液化成套技術(shù)開(kāi)發(fā)與工業(yè)化應(yīng)用，對(duì)引領(lǐng)我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展意義重大。”國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司相關(guān)負(fù)責(zé)人用了多個(gè)“國(guó)際領(lǐng)先”來(lái)表述該項(xiàng)目取得的巨大成就。

　　——首創(chuàng)高溫漿態(tài)床費(fèi)托合成工藝，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；

　　——實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)噸級(jí)煤間接液化重大裝備及材料國(guó)產(chǎn)化，填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，在3000噸級(jí)單噴嘴加壓氣化技術(shù)領(lǐng)域填補(bǔ)國(guó)際空白，處于國(guó)際領(lǐng)先水平；

　　——開(kāi)發(fā)了大型煤間接液化系統(tǒng)集成及清潔運(yùn)行成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了世界單體規(guī)模最大400萬(wàn)噸/年煤間接液化裝置安全穩(wěn)定清潔運(yùn)行。與國(guó)外同類技術(shù)對(duì)比，在各類消耗、能效和產(chǎn)油能力上具有明顯優(yōu)勢(shì)，經(jīng)院士專家組鑒定，項(xiàng)目成套技術(shù)總體處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　突破煤制油產(chǎn)業(yè)“卡脖子”技術(shù)

　　400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目于2013年9月28日在寧東能源化工基地開(kāi)工建設(shè)，這是世界石油化工及煤制油化工行業(yè)一次性投資建設(shè)規(guī)模最大的化工項(xiàng)目。該項(xiàng)目工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大，共建設(shè)兩條200萬(wàn)噸/年生產(chǎn)線，由1000余個(gè)子系統(tǒng)、156個(gè)系統(tǒng)組成的復(fù)雜巨系統(tǒng)集成。項(xiàng)目完成單位包括：國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司、中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所、中科合成油技術(shù)有限公司、中國(guó)寰球工程有限公司、沈陽(yáng)透平機(jī)械股份有限公司、內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)有限公司、舞陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司、山西潞安礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司、甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司、中國(guó)五環(huán)工程有限公司等。

　　項(xiàng)目瞄準(zhǔn)國(guó)家對(duì)大型煤制油工業(yè)化技術(shù)的重大需求，實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)噸級(jí)煤制油工業(yè)應(yīng)用，使我國(guó)成為世界上少數(shù)掌握大型煤制油技術(shù)的國(guó)家。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)不斷自我加壓、自主創(chuàng)新，瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)中高端，重點(diǎn)發(fā)揮煤制油工藝和產(chǎn)品特性，開(kāi)發(fā)出白油、費(fèi)托蠟、單碳正構(gòu)烷烴等七大類新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了由單一油品向多元化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變，對(duì)煤制油項(xiàng)目累計(jì)開(kāi)展4輪次559項(xiàng)關(guān)鍵技改，持續(xù)攻克、解決影響安全穩(wěn)定清潔運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題，一次次突破國(guó)家建設(shè)煤制油產(chǎn)業(yè)“卡脖子”重大核心技術(shù)。

　　煤氣化是煤制油化工項(xiàng)目的龍頭裝置，也是關(guān)鍵裝置。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)展開(kāi)技術(shù)攻關(guān)，先后對(duì)氣化的關(guān)鍵路徑和環(huán)節(jié)進(jìn)行了5000多次革新，攻克了工藝設(shè)計(jì)不合理、聯(lián)鎖控制繁冗、粗煤氣灰含量高等諸多問(wèn)題，基本實(shí)現(xiàn)了5臺(tái)氣化爐“四開(kāi)一備”的穩(wěn)定運(yùn)行。2017年底，400萬(wàn)噸/年煤間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目?jī)蓷l線分別達(dá)產(chǎn)；2018年轉(zhuǎn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)；2019年煤制油整體負(fù)荷達(dá)到90%，工藝指標(biāo)合格率達(dá)到99%以上；2020年檢修完成后，實(shí)現(xiàn)雙線滿負(fù)荷運(yùn)行，日產(chǎn)、月產(chǎn)連續(xù)刷新紀(jì)錄；2021年油化品日產(chǎn)最高達(dá)到1.18萬(wàn)噸。

　　國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，項(xiàng)目集聚了包括中國(guó)寰球、中國(guó)五環(huán)、中石化等國(guó)內(nèi)頂級(jí)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和國(guó)字號(hào)施工單位、供貨商達(dá)800余家，高峰期參建人員高達(dá)3萬(wàn)余人。在國(guó)內(nèi)外專家看來(lái)，需要60個(gè)月才能建成的這項(xiàng)超級(jí)工程，他們僅用時(shí)39個(gè)月就完成了。

　　2019年12月11日，400萬(wàn)噸/年煤間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目在北京通過(guò)了由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。鑒定委員會(huì)由中國(guó)工程院謝克昌院士、中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院胡永康院士、中國(guó)石化工程建設(shè)公司楊啟業(yè)院士、中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所李洪鐘院士等9位能源化工領(lǐng)域知名專家組成。

　　鑒定委員會(huì)認(rèn)為：該成果創(chuàng)新性強(qiáng)，集成度高，戰(zhàn)略意義重大，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)能源自主保障能力具有重大支撐作用。該項(xiàng)目首創(chuàng)了高溫漿態(tài)床費(fèi)托合成工藝，實(shí)現(xiàn)了煤間接液化的高油品收率和高能量利用效率，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；開(kāi)發(fā)的高效漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了高溫漿態(tài)床費(fèi)托合成工程放大；單噴嘴干煤粉加壓氣化爐、高純凈臨氫超厚鋼板等重大裝備及關(guān)鍵材料制備技術(shù)瓶頸的突破，實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)噸級(jí)煤間接液化重大裝備及材料國(guó)產(chǎn)化，填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷；大型煤間接液化系統(tǒng)集成及清潔運(yùn)行成套技術(shù)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了世界單體規(guī)模最大400萬(wàn)噸/年煤間接液化裝置安全穩(wěn)定清潔運(yùn)行，項(xiàng)目成套技術(shù)總體處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　對(duì)保障我國(guó)能源安全具有重大意義

　　400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化示范項(xiàng)目是“十二五”期間由國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)建設(shè)的煤制油產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目，核心技術(shù)采用中科合成油技術(shù)有限公司的鐵基高溫漿態(tài)床費(fèi)托合成集成技術(shù)和寧夏煤業(yè)公司研發(fā)的神寧爐干煤粉加壓氣化技術(shù)。

　　“煤制油技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷，根據(jù)我國(guó)資源稟賦，我國(guó)科研人員也在苦苦探索，2012年煤制油間接液化技術(shù)取得突破。中科合成油16萬(wàn)噸/年費(fèi)托間接液化合成技術(shù)試車成功，具備了進(jìn)一步放大的條件。”國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹。

　　新型高效的高溫漿態(tài)床鐵基費(fèi)托合成催化劑，實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)噸級(jí)催化劑工業(yè)生產(chǎn);50噸/年~80萬(wàn)噸/年大型高溫漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器，突破了重大裝備及材料制造難題。大型煤間接液化系統(tǒng)集成及清潔運(yùn)行成套工藝技術(shù)，應(yīng)用于煤間接液化合成油的3個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)商業(yè)示范裝置和2個(gè)16萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)示范裝置，包括世界單體規(guī)模最大400萬(wàn)噸/年國(guó)家能源寧煤集團(tuán)煤間接液化裝置、內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)120萬(wàn)噸/年煤制化學(xué)品和山西潞安集團(tuán)100萬(wàn)噸/年煤間接液化裝置。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)技術(shù)集成和再創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)大型化和產(chǎn)業(yè)示范，形成了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤基合成油成套技術(shù)。

　　400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化示范項(xiàng)目至今累計(jì)運(yùn)行885天，其中經(jīng)歷2次大檢修技改，累計(jì)生產(chǎn)油化品684.7萬(wàn)噸。該項(xiàng)目的成功運(yùn)行打破了多項(xiàng)國(guó)外關(guān)鍵技術(shù)、重大裝備及材料的技術(shù)壟斷，為我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，帶動(dòng)了一大批裝備制造企業(yè)躋身國(guó)際一流行列，對(duì)支撐國(guó)家能源多元供給，保障我國(guó)能源安全具有重大戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)意義。

　　目前項(xiàng)目成果正在推廣應(yīng)用于陜西榆林500萬(wàn)噸級(jí)煤制油聯(lián)產(chǎn)100萬(wàn)噸/天液化天然氣的大型綜合一體化升級(jí)示范項(xiàng)目，為滿足國(guó)家能源戰(zhàn)略核心需求，緩解國(guó)家油氣進(jìn)口壓力，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效低碳化轉(zhuǎn)化利用作出新的更大貢獻(xiàn)。