中科合成油技術(shù)有限公司與神華寧煤合作，在賀蘭山下茫?；哪?，實現(xiàn)了世界上單套規(guī)模最大的年產(chǎn)400萬噸煤制油裝置一次性試車成功，開創(chuàng)了中國煤制油的嶄新歷史。
中國是富煤少油的國度，使煤變油曾是幾代中國人的夢想。
實驗室里曾經(jīng)成功過，小規(guī)模的量產(chǎn)也曾實現(xiàn)過。但工業(yè)量產(chǎn)一直是中國科技界和工業(yè)界的夢。
日前，科技日報記者來到北京全國科創(chuàng)中心懷柔科學(xué)城，走進中科合成油技術(shù)有限公司(以下簡稱中科公司)一探究竟。因為近日這家公司與神華寧煤合作，在賀蘭山下茫?；哪?，實現(xiàn)了世界上單套規(guī)模最大的年產(chǎn)400萬噸煤制油裝置一次性試車成功，開創(chuàng)了中國煤制油的嶄新歷史。
中科院院長白春禮說，經(jīng)過10年的拼搏和探索，中科合成油公司成為煤炭間接液化領(lǐng)域工程整體解決方案的引領(lǐng)者，成為理論指導(dǎo)實踐、需求驅(qū)動創(chuàng)新，創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈與資本鏈聯(lián)動創(chuàng)新方面的成功典范。這在我國現(xiàn)代煤化工技術(shù)的發(fā)展和大化工工業(yè)自主創(chuàng)新開發(fā)方面具有里程碑意義。
幾十年來的煤制油夢想，為何能由中科公司實現(xiàn)?
——歷史時刻——
首次實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模量產(chǎn)
我們先來看一組數(shù)據(jù)：2016年我國石油總消費量達到5.56億噸，其中進口量為3.81億噸，對外依存度達到了65%，也就是說有將近2/3的石油依賴進口。石油資源的短缺一直是困擾我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重大問題。
去年12月5日22時16分，在神華寧煤，由中科公司開發(fā)的世界單套規(guī)模最大的年產(chǎn)400萬噸煤制油裝置的反應(yīng)器開始投料;12月21日20時30分常一線、常二線、減一線柴油產(chǎn)出，23時50分，各項指標(biāo)分析合格，煤制油全流程貫通。自此，由中國人開發(fā)的煤制油工業(yè)規(guī)模量產(chǎn)首次實現(xiàn)。
這一重大項目的建成投產(chǎn)，對我國增強能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用具有重大意義，是對能源安全高效清潔低碳發(fā)展方式的有益探索。這充分說明，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、構(gòu)建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，必須大力推進科技創(chuàng)新，加快推動科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。
——研發(fā)之旅——
要有技術(shù)經(jīng)濟學(xué)的概念
“由中科公司實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模量產(chǎn)煤制油不是偶然的。”公司總經(jīng)理李永旺如是說。
在煤制油過程中，關(guān)鍵是一氧化碳和氫氣反應(yīng)合成烴，也稱為費托合成反應(yīng)。
我們曾沿著這條技術(shù)路線研究過煤制油技術(shù)。
從新中國一成立，我國便開始了探索。1951年2月我們生產(chǎn)出了新中國第一桶煤油。但隨著1959年大慶油田的發(fā)現(xiàn)，煤制油裝置逐次關(guān)閉，技術(shù)開發(fā)終止。
改革開放后，中科院山西煤化所開始了第二次煤制油之旅。當(dāng)時主要采用的是固定床費托合成兩段法合成汽油工藝，1993—1994年進行了年產(chǎn)2000噸的工業(yè)試驗，由于受到當(dāng)時技術(shù)條件與經(jīng)濟性的限制而沒有規(guī)模化生產(chǎn)。而國際上費托合成工藝雖然最早是在固定床反應(yīng)器中合成，但后來發(fā)展出了循環(huán)流化床合成技術(shù)、固定流化床合成技術(shù)、漿態(tài)床合成技術(shù)。
1997年，煤制油研發(fā)進入瓶頸期。那時還在山西煤化所的李永旺，將技術(shù)研發(fā)方向由固定床費托合成轉(zhuǎn)變?yōu)楦冗M的漿態(tài)床費托合成，目標(biāo)就是要做出屬于我們自己的煤制油技術(shù)。他說：“我們希望能在中國建設(shè)百萬噸級的煤制油工廠，把技術(shù)做到能有經(jīng)濟性，起碼要做到與天然石油煉制相接近的水平。”
沒有經(jīng)濟性的技術(shù)是不會受到市場歡迎的。如果煤制油的成本高出石油許多，市場對這項技術(shù)就不會有熱情，充其量它也就是一項戰(zhàn)略技術(shù)儲備。
——創(chuàng)新超越——
科研底蘊鑄就今天輝煌
1997年李永旺重新組織研發(fā)團隊，到2004年，團隊實現(xiàn)了千噸級漿態(tài)床合成油中試裝置上千小時的連續(xù)穩(wěn)定運行，解決了中試裝置上的合成反應(yīng)器換熱、費托初油品質(zhì)量穩(wěn)定與加工等一系列技術(shù)難題，生產(chǎn)出高品質(zhì)的合成柴油產(chǎn)品。
李永旺發(fā)現(xiàn)，漿態(tài)床費托合成在200℃—250℃反應(yīng)時，產(chǎn)生的熱量不能得到很好的利用，對煤制油的系統(tǒng)能效影響很大。他大膽地提出將反應(yīng)溫度提高到260℃—290℃，這樣就使一部分高品位的蒸汽可以在全系統(tǒng)中很好地平衡利用，整個系統(tǒng)的能源利用效率就能提高5—8個百分點。
這一概念的突破，是漿態(tài)床費托合成技術(shù)提升的關(guān)鍵。這項技術(shù)在內(nèi)蒙古伊泰集團和山西潞安集團建設(shè)的兩個年產(chǎn)16萬噸煤制油示范廠的應(yīng)用獲得成功，并最終實現(xiàn)年產(chǎn)400萬噸的煤制油工廠建成并試車成功，使我國煤制油技術(shù)達到了國際領(lǐng)先水平，形成了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的成果。
中科院山西煤化所副所長房倚天說：“中科院30年的科研底蘊，20年的創(chuàng)新超越，10年的產(chǎn)業(yè)推廣，鑄就了中國煤制油今天的輝煌。”
——高效耦合——
研究所的成果順利轉(zhuǎn)化
在煤制油從實驗室技術(shù)走向工業(yè)化應(yīng)用的過程中，既需要一支過硬的核心技術(shù)研究力量，也需要一支有熱情、負責(zé)任的煤制油工程化技術(shù)開發(fā)隊伍。而在一般國立科研機構(gòu)里，致力于工程化研究的人不多甚至沒有。
2006年，中科院山西煤化所大膽進行了體制、機制改革，聯(lián)合內(nèi)蒙古伊泰集團、山西潞安集團、中國神華集團、徐州礦業(yè)集團等大型煤炭企業(yè)組建了股份制高技術(shù)公司——中科合成油技術(shù)有限公司，形成了集基礎(chǔ)研究、核心技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計、催化劑生產(chǎn)、特種專用設(shè)備的制造、工程總承包為一體的無縫對接的技術(shù)支撐體系。
中科公司副總經(jīng)理楊勇告訴科技日報記者，企業(yè)化運營的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化支撐體系極大地促進了煤制油技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進程。
首先，公司打破了以往研究所的課題組模式，所有的專業(yè)學(xué)科都投入到開發(fā)工作中去，但如果是課題組的模式就會有很多困難。課題組能不能隨便招人?又有多大的容量招收所需的各專業(yè)的人才?楊勇坦承，現(xiàn)在我們研發(fā)隊伍的各專業(yè)人才配置齊全，可能一個研究所都不會有這么專業(yè)配置齊全的隊伍。
其次，強化基礎(chǔ)研究的技術(shù)開發(fā)。與一般公司不同，中科公司在技術(shù)開發(fā)的同時，把基礎(chǔ)研究的力量配置得很大，這對公司在基礎(chǔ)理論的認識和突破上十分有利，容易形成原創(chuàng)性的成果。
再次，新技術(shù)開發(fā)和工程化能夠高效耦合。一般設(shè)計院都擅長做成熟工藝路線的設(shè)計，靠的是經(jīng)驗;一般研究院的研究常常是為了某項指標(biāo)研究，考慮工程因素不多。而中科公司最大的優(yōu)勢是把工程和研發(fā)高效耦合在一起。在技術(shù)開發(fā)過程中工程開發(fā)就同步進行了。
通常做設(shè)計的，畫完圖紙就行了。但在中科合成油公司，那得看技術(shù)研發(fā)人員說行不行。如果不行，你就得重新設(shè)計。而許多單位，讓設(shè)計員改圖紙重畫是一件很頭疼的事。楊勇說，因為我們是在一個老板手下工作，不會出現(xiàn)這種問題。
中科合成油研發(fā)中心基礎(chǔ)研究部部長溫曉東說，我們的特點是基礎(chǔ)與開發(fā)不分家，實驗與理論不分家，技術(shù)與工程不分家。
許多在研究院所解決不了的成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化問題，在中科合成油公司并不存在。
專家點評
去年底，由中科合成油技術(shù)有限公司提供技術(shù)支撐的神華寧煤400萬噸/年煤制油裝置打通全部工藝流程，實現(xiàn)一次性投料試車成功。這是我國煤制油技術(shù)領(lǐng)域的重大成果。這套裝置是全球單套最大規(guī)模的，也是目前世界上煤間接制油整體技術(shù)上最先進的。
目前我國煤炭資源的利用方式還不太合理，主要是作為燃料用于發(fā)電、冶金、建材等行業(yè)，不僅能源利用率不高，而且污染環(huán)境。
中科合成油公司煤間接制油技術(shù)以煤作原料，經(jīng)過化工處理，生產(chǎn)油品和化學(xué)品，所生產(chǎn)的油品不含硫、芳烴，屬于清潔油品;所生產(chǎn)的高檔石蠟、潤滑油基礎(chǔ)油、烯烴等，屬于高附加值化學(xué)品。
中科合成油公司的技術(shù)創(chuàng)新對于我國實施煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化、促進煤炭深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展、實現(xiàn)能源革命都具有重大意義。
