把煤海變“油田” 這條生產(chǎn)線奇幻又綠色

比面粉還細(xì)的煤粉進(jìn)入生產(chǎn)線，20多個(gè)小時(shí)后，就能產(chǎn)出像礦泉水般清澈的柴油、石腦油等油品。在國(guó)家能源集團(tuán)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(yè)攻克一項(xiàng)項(xiàng)世界性技術(shù)難題，成功建設(shè)和運(yùn)營(yíng)了全球首條煤直接制油工業(yè)化示范生產(chǎn)線，為拓寬液體燃料供應(yīng)渠道、保障國(guó)家能源安全提供技術(shù)支撐，對(duì)煤炭清潔高效利用發(fā)揮了技術(shù)引領(lǐng)、產(chǎn)業(yè)示范作用。

煤海變“油田”不再是夢(mèng)

硫含量低于國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的1/10，符合國(guó)內(nèi)外環(huán)保最高標(biāo)準(zhǔn)，凝點(diǎn)低至零下70攝氏度……說起自家產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，煤制油分公司總經(jīng)理王建立頗為自豪。

我國(guó)富煤缺油少氣，把煤變成油曾是國(guó)人多年的夢(mèng)想。

作為我國(guó)能源戰(zhàn)略的組成部分，首條煤直接制油示范生產(chǎn)線投資超百億元，設(shè)計(jì)年產(chǎn)油品108萬噸，于2004年啟動(dòng)建設(shè)，2008年底試車成功，目前是全球唯一的煤直接制油工業(yè)化生產(chǎn)線。2011年起，生產(chǎn)線開始商業(yè)化運(yùn)行，去年共產(chǎn)柴油、石腦油、汽油等油品近85萬噸，副產(chǎn)瀝青70萬噸。

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

煤直接制油需要加氫3次，工藝特殊，產(chǎn)品質(zhì)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(diǎn)低，從熱帶到極寒地區(qū)、高空都可使用；硫、氮等雜質(zhì)含量極低。

近年來，該公司發(fā)揮技術(shù)產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，軍民融合發(fā)展捷報(bào)頻傳，研發(fā)出的航空、航天煤油和陸、海、空全系列軍用特種油品，為國(guó)防建設(shè)提供了重要支撐。

自主創(chuàng)新攀技術(shù)高峰

最初，示范生產(chǎn)線的單個(gè)周期運(yùn)行時(shí)間設(shè)計(jì)值為310天，最近的3個(gè)周期運(yùn)行時(shí)間分別達(dá)到420天、410天和415天，標(biāo)志著技術(shù)和裝備日益成熟。

該項(xiàng)目依托我國(guó)自主開發(fā)技術(shù)建設(shè)，當(dāng)時(shí)無工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)可借鑒，加上裝置規(guī)模從千噸級(jí)直接放大到百萬噸級(jí)，從設(shè)備生產(chǎn)到生產(chǎn)線安裝調(diào)試、穩(wěn)定運(yùn)行面臨眾多技術(shù)挑戰(zhàn)。

進(jìn)口催化劑價(jià)格貴，研磨困難。公司黨委副書記李瑞光說，在“863計(jì)劃”支持下，公司聯(lián)合國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)攻關(guān)，開發(fā)出的納米級(jí)催化劑不僅廉價(jià)，催化效率還提高近5%。

生產(chǎn)線的“心臟”加氫反應(yīng)器，高近38米，單臺(tái)重2100多噸，體量居全球在役加氫反應(yīng)器之首。試產(chǎn)時(shí)，反應(yīng)器遇到內(nèi)部礦物質(zhì)沉積、結(jié)焦問題。該公司與北京化工大學(xué)反復(fù)摸索運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，終于拿下這道世界性難題。

高溫高差壓減壓閥是連接反應(yīng)器與下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)的橋梁，耐磨性要求極高，最初的4套減壓閥全部為進(jìn)口產(chǎn)品，一個(gè)閥芯就要花上百萬元，壽命卻僅有70小時(shí)左右。經(jīng)過攻關(guān)，這種設(shè)備已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化，閥芯壽命也提高到2700多個(gè)小時(shí)，售價(jià)只有10萬多元。

多年來，企業(yè)聯(lián)合科研機(jī)構(gòu)、配套企業(yè)攻克了反應(yīng)器制造、物料回?zé)挼缺姸嗉夹g(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵裝備國(guó)產(chǎn)化。目前，生產(chǎn)線設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率超過98%，既保障了穩(wěn)定運(yùn)行，降低了運(yùn)營(yíng)成本，也帶動(dòng)了我國(guó)煤化工技術(shù)裝備升級(jí)提檔。

據(jù)王建立介紹，項(xiàng)目已獲得技術(shù)專利200多項(xiàng)，核心技術(shù)取得了美國(guó)、歐盟、日本等9個(gè)國(guó)家和地區(qū)的專利授權(quán)，并在2017年榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

“單周期運(yùn)行500天是下一個(gè)目標(biāo)。”該公司質(zhì)量技術(shù)部經(jīng)理韓來喜說，有了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，以后同等規(guī)模生產(chǎn)線的建設(shè)和達(dá)產(chǎn)時(shí)間將大大縮短，投資額可下降近20%，產(chǎn)油率將明顯提高，石油價(jià)格在40美元/桶以上時(shí)即可盈利。

高標(biāo)準(zhǔn)減排“綠色工廠”

煤制油分公司西側(cè)11公里外的一處院落里，高高支起的3個(gè)銀色儲(chǔ)罐格外醒目，兩米多高的紅色閥門緊緊密封著3口深井，這里就是我國(guó)首個(gè)地下咸水層二氧化碳封存工程的注入作業(yè)區(qū)。

首條生產(chǎn)線啟動(dòng)后，煤制油分公司即與中科院、北師大等科研機(jī)構(gòu)合作，興建了10萬噸/年二氧化碳捕集封存全流程示范項(xiàng)目。“通過2495米深的注入井，已經(jīng)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(jí)地下咸水層二氧化碳封存項(xiàng)目。

該公司還瞄準(zhǔn)商機(jī)，去年向化工、食品等企業(yè)出售二氧化碳5萬多噸，實(shí)現(xiàn)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(chǎn)水源，并興建了全國(guó)首套煤化工廢水深度處理系統(tǒng)，中水全部回用，噸油水耗由最初設(shè)計(jì)的10噸降為5.82噸，在煤化工企業(yè)中處于較低水平。煤直接液化瀝青萃取深加工項(xiàng)目也在建設(shè)之中，將于今年7月建成。

“首條生產(chǎn)線的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保指標(biāo)明顯優(yōu)于預(yù)期，有效推動(dòng)了我國(guó)乃至全球的煤制油技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，將為我國(guó)做好現(xiàn)代能源經(jīng)濟(jì)文章、推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)揮重要引領(lǐng)作用。”王建立說。