煤制油技术“中国造”

来源:慧正资讯 2021-11-15 15:09

——记国家科技进步一等奖项目400万吨/年煤间接液化成套技术。 

慧正资讯:11月3日,2020年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。由国家能源集团宁夏煤业公司联合20余家单位协同攻关完成的“400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化”项目,由中国石油和化学工业联合会提名,被授予国家科学技术进步奖一等奖,这是宁夏牵头完成的项目首次获得国家科技进步奖一等奖,这也是宁夏首次获此殊荣。

多项关键核心技术国际领先      

项目攻克了大型煤间接液化“卡脖子”关键核心技术,实现了从千吨级中试到400万吨的工程放大,在煤间接液化基础理论、关键技术、重大装备及材料、工程放大及系统集成技术、节能节水等方面取得了一大批重要创新成果,形成了可复制、可推广的煤间接液化成套技术,建成了全球单体规模最大的400万吨/年煤间接液化项目,实现 “安全稳定清洁”运行,整体技术水平居于世界领先地位。项目共取得发明专利162件,中国专利金奖1项、省部级科技奖14项,制定国家标准7项。

“建设全球单体规模最大的400万吨/年煤间接液化项目,推进大型煤间接液化成套技术开发与工业化应用,对引领我国煤制油产业发展意义重大。”当天,国家能源集团宁夏煤业公司相关负责人用了多个“国际领先”来表述该项目取得的巨大成就。

——首创高温浆态床费托合成工艺,达到国际领先水平;

——实现百万吨级煤间接液化重大装备及材料国产化,填补了多项国内空白,打破了国外技术垄断,在3000吨级单喷嘴加压气化技术领域填补国际空白,处于国际领先水平;

——开发了大型煤间接液化系统集成及清洁运行成套技术,实现了世界单体规模最大400万吨/年煤间接液化装置安全稳定清洁运行。与国外同类技术对比,在各类消耗、能效和产油能力上具有明显优势,经院士专家组鉴定:“项目成套技术总体处于国际领先水平”。

多年来,在宁夏回族自治区党委、政府推动和支持下,国能宁夏煤业有限公司依托“宁夏煤基合成树脂高值化产业技术协同创新中心”,大力推进科技创新,围绕企业和煤化工产业发展需求,积极利用东西部科技合作机制,先后与清华大学、中科院化学所等国内高校院所开展了一系列关键技术攻关和重点技术创新示范工程建设,解决了煤制油产品结构单一、产品同质化、油品加工技术趋众化等一系列产业技术瓶颈问题,并吸引集聚了一批区外高层次人才来宁工作,实现了高校院所企业的产、学、研、用一体化发展,有力增强了企业的核心竞争力。 

突破煤制油产业“卡脖子”技术

400万吨/年煤间接液化示范项目,2013年9月28日在宁东能源化工基地正式开工建设,这是世界石油化工及煤制油化工行业一次性投资建设规模最大的化工项目,而且项目工艺复杂,技术难度大,共建设两条200万吨生产线,由1000余个子系统、156个系统组成的复杂巨系统集成。由国家能源集团宁夏煤业有限责任公司,中国科学院山西煤炭化学研究所,中科合成油技术有限公司,中国寰球工程有限公司,沈阳透平机械股份有限公司,内蒙古伊泰集团有限公司,舞阳钢铁有限责任公司,山西潞安矿业(集团)有限责任公司,甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,中国五环工程有限公司等单位协同攻关完成的“400万t/a煤间接液化成套技术创新开发及产业化”项目。

项目瞄准国家对大型煤制油工业化技术的重大需求,实现了百万吨级煤制油工业应用,使我国成为世界上少数掌握大型煤制油技术的国家。项目团队不断自我加压、自主创新,瞄准产业中高端,重点发挥煤制油工艺和产品特性,开发出白油费托蜡、单正构烷烃等7大类新产品,实现了由单一油品向多元化产品的转变,对煤制油项目累计开展4轮次559项关键技改,持续攻克、解决影响安全稳定清洁运行的瓶颈问题,一次次突破国家建设煤制油产业“卡脖子”重大核心技术,攻克了大型煤间接液化“卡脖子”关键核心技术,实现了从千吨级中试到400万吨的工程放大,在煤间接液化基础理论、关键技术、重大装备及材料、工程放大及系统集成技术、节能节水等方面取得重要创新成果,形成了可复制、可推广的煤间接液化成套技术,建成了全球单体规模最大的400万吨/年煤间接液化项目,实现“安全稳定清洁”运行,整体技术水平居于世界领先地位。

煤气化是煤制油化工项目的龙头装置,也是关键装置。为此,项目团队展开技术攻关,先后对气化的关键路径和环节进行了5000多次革新,攻克了工艺设计不合理、联锁控制繁冗、粗煤气灰含量高等诸多问题,基本实现了5台气化炉“四开一备”的稳定运行。2017年底,“400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化”项目两条线分别达产,2018年转入商业化运营,2019年煤制油整体负荷达到90%,工艺指标合格率达到99%以上,2020年检修完成后,实现双线满负荷运行,日产、月产连续刷新纪录,2021年油化品日产最高达到1.18万吨。仅仅用了39个月,这项举世瞩目的超级工程建设完成。

“为打破国外的技术垄断,广大建设者冬冒寒风,夏顶烈日,日夜奋战在建设第一线。”国家能源集团宁夏煤业公司相关负责人介绍,项目集聚了包括中国寰球、中国五环、中石化等国内顶级设计团队和“国字号”施工单位、供货商多达800余家,高峰期参建人员高达3万余人。

2019年10月9-12日,中国石油和化学工业联合会组织现场标定专家组到国家能源集团宁夏煤业有限责任公司400万吨/年煤炭间接液化示范项目进行72小时连续运行标定。

2019年12月11日,中国石油和化学工业联合会组织专家在北京召开了由国家能源集团宁夏煤业有限责任公司牵头,中科合成油技术有限公司、中国科学院山西煤炭化学研究所、杭州杭氧股份有限公司、沈阳透平机械股份有限公司、中国寰球工程公司等单位合作开发的“400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化”科技成果鉴定会。鉴定委员会由中国工程院谢克昌院士、中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院胡永康院士、中国石化工程建设公司杨启业院士、中国科学院过程工程研究所李洪钟院士等9位能源化工领域知名专家组成。中国石油和化学工业联合会李寿生会长、国家能源集团科技部张文建主任、国家能源集团宁夏煤业公司有关领导及相关技术研发人员参加了此次科技成果鉴定会。

项目首创了高温浆态床费托合成工艺,实现了煤间接液化的高油品收率和高能量利用效率,达到国际领先水平;开发的高效浆态床费托合成反应器,实现了高温浆态床费托合成工程放大;单喷嘴干煤粉加压气化炉、高纯净临氢超厚钢板等重大装备及关键材料制备技术瓶颈的突破,实现了百万吨级煤间接液化重大装备及材料国产化,填补了多项国内空白,打破了国外技术垄断;大型煤间接液化系统集成及清洁运行成套技术的开发,实现了世界单体规模最大400万吨/年煤间接液化装置安全稳定清洁运行,经鉴定:“项目成套技术总体处于国际领先水平”。

鉴定委员会认为:该成果创新性强,集成度高,战略意义重大,对增强我国能源自主保障能力具有重大支撑作用。从开发到产业化,该项成套技术总体处于国际领先水平。一致同意通过成果鉴定。

 对保障国家能源安全具有重大意义

“煤制油技术长期被国外垄断,根据我国的资源禀赋,我国的科研人员也在苦苦探索,2012年,煤制油间接液化技术取得突破。”国家能源集团宁夏煤业公司相关负责人介绍,中科合成油16万吨/年费托间接液化合成技术试车成功,具备了进一步放大的条件。

项目发明了新型高效的高温浆态床铁基费托合成催化剂,实现了万吨级催化剂工业生产;首创了高温浆态床费托合成工艺,开发了50t/a~80万t/a大型高温浆态床费托合成反应器,突破了重大装备及材料制造难题;形成了大型煤间接液化系统集成及清洁运行成套工艺技术,成功地应用于煤间接液化合成油的三个百万吨级商业示范装置和两个16万吨级工业示范装置,包括世界单体规模最大400万t/a的国家能源宁煤集团煤间接液化装置以及内蒙古伊泰集团120万t/a煤制化学品和山西潞安集团100万t/a煤间接液化装置,上述项目均实现了安全稳定清洁运行,生产出高品质的柴油、石脑油、LPG、费托蜡、液体石蜡、溶剂油等一系列产品,为企业创造出明显的社会效益和经济效益。

煤制油项目国产化率达98.5%,大大超过国家85%的国产化要求。“项目的国产化示范应用,不仅终结了进口技术和装备制造产品的暴利时代,还推动了民族装备制造企业跨越式发展,一批国内企业和科研院所在合力攻关的过程中共同成长,使‘中国技术、中国制造’扬眉吐气。”项目负责人说。

这一重大成果的取得,奠定了我国煤制油工业发展的基础,对保障国家能源战略安全具有重大战略和现实意义。 

据悉,目前该项目成果正在推广应用于陕西榆林500万吨级煤制油联产100万t/a液化天然气的大型综合一体化升级示范项目,为满足国家能源战略核心需求,缓解国家油气进口压力,实现煤炭清洁高效低碳化转化利用做出新的更大贡献。   

“缺油、少气、煤炭资源相对丰富”的资源禀赋决定了我国以煤为主体的能源结构短期内难以改变。利用我国相对丰富的煤炭资源和先进的现代煤化工技术发展现代煤化工产业,可以拓展化学品和清洁能源产品的来源渠道,实现对油气的直接或间接替代,做到煤油并重、双轨发展,对于保障国家能源安全、支撑国民经济发展、促进煤炭清洁高效转化、调整和优化产业结构、带动地方经济的发展具有十分重要的意义。据中国石油和化学工业联合会煤化工专委会统计,今年前三季度,煤制油产能保持921万吨/年不变;产量519.77万吨,较2018年1-9月增加105.04万吨,同比增长25.3%;产能利用率75.2%,比上年提高15.2个百分点;转化煤炭2490万吨,较上年同期增加500万吨。预计四季度产能不变,全年总产量有望突破700万吨。

国家能源集团宁夏煤业有限责任公司400万吨/年煤炭间接液化示范项目是“十二五”期间由国家发改委核准建设的煤制油产业化示范项目,核心技术采用中科合成油技术有限公司的铁基高温浆态床费托合成集成技术和宁夏煤业公司研发的“神宁炉”干煤粉加压气化技术,通过技术集成和再创新,实现了工业大型化和产业示范,形成了具有完全自主知识产权的煤基合成油成套技术。2016年7月19日,在项目建设关键时期,习近平总书记视察了煤制油项目,即兴发表了“社会主义是干出来的”重要讲话,给予了现场三万参建人员极大的鼓舞。2016年12月28日项目一次性试车成功,打通全流程,产出合格油品。至今累计运行885天,其中经历2次大检修技改,累计生产油化品684.7万吨。该项目的成功运行打破了多项国外关键技术、重大装备及材料的技术垄断,为我国煤制油产业化发展奠定了坚实的技术基础,带动了一大批装备制造企业跻身国际一流行列,对支撑国家能源多元供给,保障我国能源安全具有重大战略和现实意义。

国家能源集团400万吨/年煤间接液化项目下一步将认真贯彻落实习近平总书记指示精神,充分发挥项目产品间的互补性,按照产业共生耦合的发展模式,将现有产业要素进行优化整合,在项目间形成以技术创新为支撑、上下游链接紧密、物料闭路循环,协同共生,实现能源利用效率不断提升,探索一条“黑色产业绿色发展、高碳产业低碳发展”的新路子。

文/ 李红生 王文丽

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