一块沉睡亿万年之久的煤炭,除了烧,还能怎么用?把它做成油品,或许是实现价值裂变升级的“天花板”。
“参与这个项目,老了回忆起来,感觉自己还算干过一番事业。”3月19日接受科技日报记者采访时,国家能源集团宁夏煤业有限公司(以下简称“宁煤”)煤制油合成油厂总工程师张飞跃笑着说。前不久,张飞跃所在的宁煤400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化团队,荣获“国家卓越工程师团队”称号。
亘古荒原上自主创新
煤炭液化技术,实际上就是把煤做成油品。
“技术分为直接液化和间接液化两种,400万吨煤制油项目用的是间接液化技术。”张飞跃告诉记者,这种油品具有低硫、低芳烃等特点,非常环保。
更重要的是,其具有战略意义。
我国富煤、贫油、少气。多年来,煤炭始终在一次能源消费结构中占70%左右。我国原油对外依存度连续4年超过70%,这成为影响国家能源安全的最大掣肘。
心怀报国之志的宁煤人,依托宁夏丰富优质的煤炭资源,率先开启了百万吨级煤间接液化技术的探索之路。
然而彼时,我国这项技术还是一片空白。宁煤寄希望于引进国外技术,岂料在谈判过程中,对方一再坐地起价,时间一晃就是10年。
关键时刻,宁煤决定大胆采用国内拥有自主产权的技术,独资建设煤制油项目。
2013年9月28日,这项凝结着无数人梦想与激情的项目开工,科研团队在亘古荒原上开始了自主创新之旅。
成百上千次艰难攻关
气化炉结焦、烧嘴寿命短、催化剂稳定性差……从实验室的创新之苗成长为产业中的参天大树,一个个技术难题如一只只拦路虎,横亘在团队面前。
难吗?难!怕吗?不怕!
费托合成过程(以一氧化碳和氢气的混合气体为原料,在催化剂和适当条件下合成液态的烃或碳氢化合物的工艺过程)中会产生一种酸性水,水量非常大。它的化学需氧量(COD)很高,酸碱度(pH)又低,很难处理。
起初,大家想用石灰石中和,再进行醇分离、膜处理等工艺。但这种方案费用特别高,操作条件比较苛刻,而且将来废水能不能达标,也得打个问号。团队请来多家水处理公司和设计院反复论证,最终确定了工艺路线。
催化过程被视为现代化工的“黑匣子”,之前,业内被国外催化剂供应商牵着鼻子走。
为破解这一秘密,技术人员走遍北京、河北、山东等地的企业,借设备、借实验室,利用半夜别人休息的时间进行试验。
“第一代费托合成催化剂,进入反应器后就被磨碎了,不仅稳定性差,还对产品有污染。”回忆起最初的情形,宁煤煤炭化学工业技术研究院院长李虎仍历历在目。
团队没有气馁。经过近千次测试,当具有多产油蜡特性和高抗磨特性的催化剂开发出来时,大家情不自禁地雀跃欢呼。
齐心合作中继续前行
从无到有,这注定是一场苦战。
多年来,在宁夏科技厅全方位支持下,团队与国内29家企业和科研院所合作,展开了37项重大装备国产化攻关之路。
历时39个月建设之后,好消息在2016年传来。当年10月,项目产出合格甲醇,12月产出轻质油、重质油、合格蜡,12月21日产出合格柴油。
团队率先建成全球单套规模和装置最大的400万吨/年高温浆态床费托合成装置,首创日投煤量2000—3000吨系列单喷嘴干煤粉加压气化技术,突破10万吨等级成套空分技术,形成了可复制、可推广的煤炭间接液化成套技术。
目前,项目整体国产化率高达98.5%,从2021年起连续3年油化品产量超400万吨。截至2023年底安全生产超1300天,装置实现安全、稳定、清洁运行,还带动一大批国内装备制造企业跻身国际一流行列。
“我们当下的重要任务就是进一步延链补链强链,在高端油品和高端化工品开发上下功夫,提升产品附加值。”张飞跃说。
李虎带领的研究团队,正全力以赴推进特种油蜡、核心催化剂、线性α—烯烃以及精细化学品等领域的研究。
展示“中国制造”的巨大力量,卓越工程师将演绎更多精彩故事。