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    煤制油技術“中國造”

    來源:慧正資訊 2021-11-15 15:09

    ——記國家科技進步一等獎項目400萬噸/年煤間接液化成套技術。 

    慧正資訊:11月3日,2020年度國家科學技術獎勵大會在北京人民大會堂舉行。由國家能源集團寧夏煤業公司聯合20余家單位協同攻關完成的“400萬噸/年煤間接液化成套技術創新開發及產業化”項目,由中國石油和化學工業聯合會提名,被授予國家科學技術進步獎一等獎,這是寧夏牽頭完成的項目首次獲得國家科技進步獎一等獎,這也是寧夏首次獲此殊榮。

    多項關鍵核心技術國際領先      

    項目攻克了大型煤間接液化“卡脖子”關鍵核心技術,實現了從千噸級中試到400萬噸的工程放大,在煤間接液化基礎理論、關鍵技術、重大裝備及材料、工程放大及系統集成技術、節能節水等方面取得了一大批重要創新成果,形成了可復制、可推廣的煤間接液化成套技術,建成了全球單體規模最大的400萬噸/年煤間接液化項目,實現 “安全穩定清潔”運行,整體技術水平居于世界領先地位。項目共取得發明專利162件,中國專利金獎1項、省部級科技獎14項,制定國家標準7項。

    “建設全球單體規模最大的400萬噸/年煤間接液化項目,推進大型煤間接液化成套技術開發與工業化應用,對引領我國煤制油產業發展意義重大?!碑斕?,國家能源集團寧夏煤業公司相關負責人用了多個“國際領先”來表述該項目取得的巨大成就。

    ——首創高溫漿態床費托合成工藝,達到國際領先水平;

    ——實現百萬噸級煤間接液化重大裝備及材料國產化,填補了多項國內空白,打破了國外技術壟斷,在3000噸級單噴嘴加壓氣化技術領域填補國際空白,處于國際領先水平;

    ——開發了大型煤間接液化系統集成及清潔運行成套技術,實現了世界單體規模最大400萬噸/年煤間接液化裝置安全穩定清潔運行。與國外同類技術對比,在各類消耗、能效和產油能力上具有明顯優勢,經院士專家組鑒定:“項目成套技術總體處于國際領先水平”。

    多年來,在寧夏回族自治區黨委、政府推動和支持下,國能寧夏煤業有限公司依托“寧夏煤基合成樹脂高值化產業技術協同創新中心”,大力推進科技創新,圍繞企業和煤化工產業發展需求,積極利用東西部科技合作機制,先后與清華大學、中科院化學所等國內高校院所開展了一系列關鍵技術攻關和重點技術創新示范工程建設,解決了煤制油產品結構單一、產品同質化、油品加工技術趨眾化等一系列產業技術瓶頸問題,并吸引集聚了一批區外高層次人才來寧工作,實現了高校院所企業的產、學、研、用一體化發展,有力增強了企業的核心競爭力。 

    突破煤制油產業“卡脖子”技術

    400萬噸/年煤間接液化示范項目,2013年9月28日在寧東能源化工基地正式開工建設,這是世界石油化工及煤制油化工行業一次性投資建設規模最大的化工項目,而且項目工藝復雜,技術難度大,共建設兩條200萬噸生產線,由1000余個子系統、156個系統組成的復雜巨系統集成。由國家能源集團寧夏煤業有限責任公司,中國科學院山西煤炭化學研究所,中科合成油技術有限公司,中國寰球工程有限公司,沈陽透平機械股份有限公司,內蒙古伊泰集團有限公司,舞陽鋼鐵有限責任公司,山西潞安礦業(集團)有限責任公司,甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司,中國五環工程有限公司等單位協同攻關完成的“400萬t/a煤間接液化成套技術創新開發及產業化”項目。

    項目瞄準國家對大型煤制油工業化技術的重大需求,實現了百萬噸級煤制油工業應用,使我國成為世界上少數掌握大型煤制油技術的國家。項目團隊不斷自我加壓、自主創新,瞄準產業中高端,重點發揮煤制油工藝和產品特性,開發出白油、費托蠟、單正構烷烴等7大類新產品,實現了由單一油品向多元化產品的轉變,對煤制油項目累計開展4輪次559項關鍵技改,持續攻克、解決影響安全穩定清潔運行的瓶頸問題,一次次突破國家建設煤制油產業“卡脖子”重大核心技術,攻克了大型煤間接液化“卡脖子”關鍵核心技術,實現了從千噸級中試到400萬噸的工程放大,在煤間接液化基礎理論、關鍵技術、重大裝備及材料、工程放大及系統集成技術、節能節水等方面取得重要創新成果,形成了可復制、可推廣的煤間接液化成套技術,建成了全球單體規模最大的400萬噸/年煤間接液化項目,實現“安全穩定清潔”運行,整體技術水平居于世界領先地位。

    煤氣化是煤制油化工項目的龍頭裝置,也是關鍵裝置。為此,項目團隊展開技術攻關,先后對氣化的關鍵路徑和環節進行了5000多次革新,攻克了工藝設計不合理、聯鎖控制繁冗、粗煤氣灰含量高等諸多問題,基本實現了5臺氣化爐“四開一備”的穩定運行。2017年底,“400萬噸/年煤間接液化成套技術創新開發及產業化”項目兩條線分別達產,2018年轉入商業化運營,2019年煤制油整體負荷達到90%,工藝指標合格率達到99%以上,2020年檢修完成后,實現雙線滿負荷運行,日產、月產連續刷新紀錄,2021年油化品日產最高達到1.18萬噸。僅僅用了39個月,這項舉世矚目的超級工程建設完成。

    “為打破國外的技術壟斷,廣大建設者冬冒寒風,夏頂烈日,日夜奮戰在建設第一線?!眹夷茉醇瘓F寧夏煤業公司相關負責人介紹,項目集聚了包括中國寰球、中國五環、中石化等國內頂級設計團隊和“國字號”施工單位、供貨商多達800余家,高峰期參建人員高達3萬余人。

    2019年10月9-12日,中國石油和化學工業聯合會組織現場標定專家組到國家能源集團寧夏煤業有限責任公司400萬噸/年煤炭間接液化示范項目進行72小時連續運行標定。

    2019年12月11日,中國石油和化學工業聯合會組織專家在北京召開了由國家能源集團寧夏煤業有限責任公司牽頭,中科合成油技術有限公司、中國科學院山西煤炭化學研究所、杭州杭氧股份有限公司、沈陽透平機械股份有限公司、中國寰球工程公司等單位合作開發的“400萬噸/年煤間接液化成套技術創新開發及產業化”科技成果鑒定會。鑒定委員會由中國工程院謝克昌院士、中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院胡永康院士、中國石化工程建設公司楊啟業院士、中國科學院過程工程研究所李洪鐘院士等9位能源化工領域知名專家組成。中國石油和化學工業聯合會李壽生會長、國家能源集團科技部張文建主任、國家能源集團寧夏煤業公司有關領導及相關技術研發人員參加了此次科技成果鑒定會。

    項目首創了高溫漿態床費托合成工藝,實現了煤間接液化的高油品收率和高能量利用效率,達到國際領先水平;開發的高效漿態床費托合成反應器,實現了高溫漿態床費托合成工程放大;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鍵材料制備技術瓶頸的突破,實現了百萬噸級煤間接液化重大裝備及材料國產化,填補了多項國內空白,打破了國外技術壟斷;大型煤間接液化系統集成及清潔運行成套技術的開發,實現了世界單體規模最大400萬噸/年煤間接液化裝置安全穩定清潔運行,經鑒定:“項目成套技術總體處于國際領先水平”。

    鑒定委員會認為:該成果創新性強,集成度高,戰略意義重大,對增強我國能源自主保障能力具有重大支撐作用。從開發到產業化,該項成套技術總體處于國際領先水平。一致同意通過成果鑒定。

     對保障國家能源安全具有重大意義

    “煤制油技術長期被國外壟斷,根據我國的資源稟賦,我國的科研人員也在苦苦探索,2012年,煤制油間接液化技術取得突破?!眹夷茉醇瘓F寧夏煤業公司相關負責人介紹,中科合成油16萬噸/年費托間接液化合成技術試車成功,具備了進一步放大的條件。

    項目發明了新型高效的高溫漿態床鐵基費托合成催化劑,實現了萬噸級催化劑工業生產;首創了高溫漿態床費托合成工藝,開發了50t/a~80萬t/a大型高溫漿態床費托合成反應器,突破了重大裝備及材料制造難題;形成了大型煤間接液化系統集成及清潔運行成套工藝技術,成功地應用于煤間接液化合成油的三個百萬噸級商業示范裝置和兩個16萬噸級工業示范裝置,包括世界單體規模最大400萬t/a的國家能源寧煤集團煤間接液化裝置以及內蒙古伊泰集團120萬t/a煤制化學品和山西潞安集團100萬t/a煤間接液化裝置,上述項目均實現了安全穩定清潔運行,生產出高品質的柴油、石腦油、LPG、費托蠟、液體石蠟、溶劑油等一系列產品,為企業創造出明顯的社會效益和經濟效益。

    煤制油項目國產化率達98.5%,大大超過國家85%的國產化要求?!绊椖康膰a化示范應用,不僅終結了進口技術和裝備制造產品的暴利時代,還推動了民族裝備制造企業跨越式發展,一批國內企業和科研院所在合力攻關的過程中共同成長,使‘中國技術、中國制造’揚眉吐氣?!表椖控撠熑苏f。

    這一重大成果的取得,奠定了我國煤制油工業發展的基礎,對保障國家能源戰略安全具有重大戰略和現實意義。 

    據悉,目前該項目成果正在推廣應用于陜西榆林500萬噸級煤制油聯產100萬t/a液化天然氣的大型綜合一體化升級示范項目,為滿足國家能源戰略核心需求,緩解國家油氣進口壓力,實現煤炭清潔高效低碳化轉化利用做出新的更大貢獻。   

    “缺油、少氣、煤炭資源相對豐富”的資源稟賦決定了我國以煤為主體的能源結構短期內難以改變。利用我國相對豐富的煤炭資源和先進的現代煤化工技術發展現代煤化工產業,可以拓展化學品和清潔能源產品的來源渠道,實現對油氣的直接或間接替代,做到煤油并重、雙軌發展,對于保障國家能源安全、支撐國民經濟發展、促進煤炭清潔高效轉化、調整和優化產業結構、帶動地方經濟的發展具有十分重要的意義。據中國石油和化學工業聯合會煤化工專委會統計,今年前三季度,煤制油產能保持921萬噸/年不變;產量519.77萬噸,較2018年1-9月增加105.04萬噸,同比增長25.3%;產能利用率75.2%,比上年提高15.2個百分點;轉化煤炭2490萬噸,較上年同期增加500萬噸。預計四季度產能不變,全年總產量有望突破700萬噸。

    國家能源集團寧夏煤業有限責任公司400萬噸/年煤炭間接液化示范項目是“十二五”期間由國家發改委核準建設的煤制油產業化示范項目,核心技術采用中科合成油技術有限公司的鐵基高溫漿態床費托合成集成技術和寧夏煤業公司研發的“神寧爐”干煤粉加壓氣化技術,通過技術集成和再創新,實現了工業大型化和產業示范,形成了具有完全自主知識產權的煤基合成油成套技術。2016年7月19日,在項目建設關鍵時期,習近平總書記視察了煤制油項目,即興發表了“社會主義是干出來的”重要講話,給予了現場三萬參建人員極大的鼓舞。2016年12月28日項目一次性試車成功,打通全流程,產出合格油品。至今累計運行885天,其中經歷2次大檢修技改,累計生產油化品684.7萬噸。該項目的成功運行打破了多項國外關鍵技術、重大裝備及材料的技術壟斷,為我國煤制油產業化發展奠定了堅實的技術基礎,帶動了一大批裝備制造企業躋身國際一流行列,對支撐國家能源多元供給,保障我國能源安全具有重大戰略和現實意義。

    國家能源集團400萬噸/年煤間接液化項目下一步將認真貫徹落實習近平總書記指示精神,充分發揮項目產品間的互補性,按照產業共生耦合的發展模式,將現有產業要素進行優化整合,在項目間形成以技術創新為支撐、上下游鏈接緊密、物料閉路循環,協同共生,實現能源利用效率不斷提升,探索一條“黑色產業綠色發展、高碳產業低碳發展”的新路子。

    文/ 李紅生 王文麗

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