一塊沉睡億萬年之久的煤炭，除了燒，還能怎么用?把它做成油品，或許是實(shí)現(xiàn)價(jià)值裂變升級的“天花板”。
“參與這個(gè)項(xiàng)目，老了回憶起來，感覺自己還算干過一番事業(yè)。”3月19日接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)，國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限公司(以下簡稱“寧煤”)煤制油合成油廠總工程師張飛躍笑著說。前不久，張飛躍所在的寧煤400萬噸/年煤間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)，榮獲“國家卓越工程師團(tuán)隊(duì)”稱號。
亙古荒原上自主創(chuàng)新
煤炭液化技術(shù)，實(shí)際上就是把煤做成油品。
“技術(shù)分為直接液化和間接液化兩種，400萬噸煤制油項(xiàng)目用的是間接液化技術(shù)。”張飛躍告訴記者，這種油品具有低硫、低芳烴等特點(diǎn)，非常環(huán)保。
更重要的是，其具有戰(zhàn)略意義。
我國富煤、貧油、少氣。多年來，煤炭始終在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占70%左右。我國原油對外依存度連續(xù)4年超過70%，這成為影響國家能源安全的最大掣肘。
心懷報(bào)國之志的寧煤人，依托寧夏豐富優(yōu)質(zhì)的煤炭資源，率先開啟了百萬噸級煤間接液化技術(shù)的探索之路。
然而彼時(shí)，我國這項(xiàng)技術(shù)還是一片空白。寧煤寄希望于引進(jìn)國外技術(shù)，豈料在談判過程中，對方一再坐地起價(jià)，時(shí)間一晃就是10年。
關(guān)鍵時(shí)刻，寧煤決定大膽采用國內(nèi)擁有自主產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，獨(dú)資建設(shè)煤制油項(xiàng)目。
2013年9月28日，這項(xiàng)凝結(jié)著無數(shù)人夢想與激情的項(xiàng)目開工，科研團(tuán)隊(duì)在亙古荒原上開始了自主創(chuàng)新之旅。
成百上千次艱難攻關(guān)
氣化爐結(jié)焦、燒嘴壽命短、催化劑穩(wěn)定性差……從實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新之苗成長為產(chǎn)業(yè)中的參天大樹，一個(gè)個(gè)技術(shù)難題如一只只攔路虎，橫亙在團(tuán)隊(duì)面前。
難嗎?難!怕嗎?不怕!
費(fèi)托合成過程(以一氧化碳和氫氣的混合氣體為原料，在催化劑和適當(dāng)條件下合成液態(tài)的烴或碳?xì)浠衔锏墓に囘^程)中會(huì)產(chǎn)生一種酸性水，水量非常大。它的化學(xué)需氧量(COD)很高，酸堿度(pH)又低，很難處理。
起初，大家想用石灰石中和，再進(jìn)行醇分離、膜處理等工藝。但這種方案費(fèi)用特別高，操作條件比較苛刻，而且將來廢水能不能達(dá)標(biāo)，也得打個(gè)問號。團(tuán)隊(duì)請來多家水處理公司和設(shè)計(jì)院反復(fù)論證，最終確定了工藝路線。
催化過程被視為現(xiàn)代化工的“黑匣子”，之前，業(yè)內(nèi)被國外催化劑供應(yīng)商牽著鼻子走。
為破解這一秘密，技術(shù)人員走遍北京、河北、山東等地的企業(yè)，借設(shè)備、借實(shí)驗(yàn)室，利用半夜別人休息的時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。
“第一代費(fèi)托合成催化劑，進(jìn)入反應(yīng)器后就被磨碎了，不僅穩(wěn)定性差，還對產(chǎn)品有污染。”回憶起最初的情形，寧煤煤炭化學(xué)工業(yè)技術(shù)研究院院長李虎仍歷歷在目。
團(tuán)隊(duì)沒有氣餒。經(jīng)過近千次測試，當(dāng)具有多產(chǎn)油蠟特性和高抗磨特性的催化劑開發(fā)出來時(shí)，大家情不自禁地雀躍歡呼。
齊心合作中繼續(xù)前行
從無到有，這注定是一場苦戰(zhàn)。
多年來，在寧夏科技廳全方位支持下，團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)29家企業(yè)和科研院所合作，展開了37項(xiàng)重大裝備國產(chǎn)化攻關(guān)之路。
歷時(shí)39個(gè)月建設(shè)之后，好消息在2016年傳來。當(dāng)年10月，項(xiàng)目產(chǎn)出合格甲醇，12月產(chǎn)出輕質(zhì)油、重質(zhì)油、合格蠟，12月21日產(chǎn)出合格柴油。
團(tuán)隊(duì)率先建成全球單套規(guī)模和裝置最大的400萬噸/年高溫漿態(tài)床費(fèi)托合成裝置，首創(chuàng)日投煤量2000—3000噸系列單噴嘴干煤粉加壓氣化技術(shù)，突破10萬噸等級成套空分技術(shù)，形成了可復(fù)制、可推廣的煤炭間接液化成套技術(shù)。
目前，項(xiàng)目整體國產(chǎn)化率高達(dá)98.5%，從2021年起連續(xù)3年油化品產(chǎn)量超400萬噸。截至2023年底安全生產(chǎn)超1300天，裝置實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、清潔運(yùn)行，還帶動(dòng)一大批國內(nèi)裝備制造企業(yè)躋身國際一流行列。
“我們當(dāng)下的重要任務(wù)就是進(jìn)一步延鏈補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈，在高端油品和高端化工品開發(fā)上下功夫，提升產(chǎn)品附加值。”張飛躍說。
李虎帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，正全力以赴推進(jìn)特種油蠟、核心催化劑、線性α—烯烴以及精細(xì)化學(xué)品等領(lǐng)域的研究。
展示“中國制造”的巨大力量，卓越工程師將演繹更多精彩故事。
來源：科技日報(bào)記者 王迎霞 通訊員李小紅、陳其芳、許祎敏
作者：王迎霞
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