煤制油，中國領跑新賽道

　　百米高塔比肩林立、球形儲罐星羅棋布、望不到頭的管道縱橫交錯……走進國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責任公司(以下簡稱“寧夏煤業(yè)”)400萬噸/年煤炭間接液化示范項目廠區(qū)，現(xiàn)代化大型能源企業(yè)的壯觀景象撲面而來。

　　這是世界上單體規(guī)模最大、投資最多的煤制油項目。

　　“我國富煤貧油少氣，這些年，石油對外依存度持續(xù)攀升。如果能利用自己的技術，將煤制成油，我國的能源安全將更有保障。”11月9日，在生產(chǎn)現(xiàn)場接受科技日報記者采訪時，寧夏煤業(yè)煤制油分公司副總經(jīng)理姚強講起這一項目的建設初衷。

　　為筑牢我國能源安全的“壓艙石”，國家能源集團矢志攻關，在直接液化煤制油的基礎上奮力開辟新賽道，使我國在大型間接液化煤制油成套技術方面達到國際領先水平。

　　攻克點火燒嘴難題

　　相比直接液化煤制油，間接液化煤制油具有煤種適應性寬、合成條件較溫和等特點。

　　間接液化煤制油的第一步是將煤轉化為合成氣。煤的氣化離不開氣化爐，氣化爐的核心部件之一是點火燒嘴。

　　“過去，我國氣化爐的點火燒嘴主要從國外進口。但是，進口點火燒嘴不僅價格昂貴，一旦壞了還需要寄到國外修復，有時候送出去一兩個月回不來。時間這么久，我們真的等不起!”姚強直言。

　　2009年，寧夏煤業(yè)科研團隊下定決心，通過自主創(chuàng)新，攻克點火燒嘴這一“卡脖子”難題。

　　然而，攀登科技高峰之路，不可能是一片坦途。最開始，他們研發(fā)的點火燒嘴只能燒著幾秒鐘。

　　“當時，我們遇到了一個矛盾：點火燒嘴的壽命延長了，點火成分就會降低，導致點不著火;而點火成分升高了，點火燒嘴壽命就會縮短。”姚強介紹，“這倆就像蹺蹺板，我們實驗了成百上千次，也沒有找到‘平衡點’。”

　　攻關沒有突破，沮喪在所難免。回憶起那段時光，姚強說，熬夜加班是常態(tài)，“我們不怕加班不怕熬夜，就怕熬來熬去沒個頭，不知道啥時候是終點，壓力非常大”。

　　讓姚強感到慶幸的是，“大家勁往一處使，沒有一個人放棄”。

　　實驗開展了近3年，通過不斷調(diào)整點火成分配比，2011年，姚強和科研團隊終于開發(fā)出第一代點火燒嘴。

　　“雖然這一代點火燒嘴的燃燒壽命不算長，只有100天左右，但它讓我們看到了期盼已久的曙光。”姚強說。

　　接下來，點火燒嘴的燃燒時間不斷延長——180天，200天，230天，直到如今的250多天。

　　掃除催化劑“攔路虎”

　　煤氣化后，接著就是用催化劑將合成氣液化為油品。在這個環(huán)節(jié)，催化劑至關重要。

　　“催化劑雖然個頭很小，顆粒直徑只有幾十到100多微米，用量也只有幾千噸，但對項目的能源轉化效率和經(jīng)濟效益舉足輕重。”國家能源集團北京低碳清潔能源研究院(以下簡稱“低碳院”)林泉博士告訴記者。

　　作為催化劑研發(fā)的負責人，林泉至今仍對攻關中的很多場景記憶猶新。

　　事實上，早在2006年，國家能源集團就開始立項研究費托合成催化劑。到了2009年，林泉和科研團隊就在實驗室里開發(fā)出第一代費托合成催化劑SFT418。

　　然而，在工業(yè)試驗中，SFT418卻敗下陣來。“催化劑進入反應器后就被磨碎了，不僅穩(wěn)定性差，還對產(chǎn)品有污染。”林泉說。

　　科研團隊沒有氣餒。他們重新回到實驗室，圍繞催化劑的穩(wěn)定性進行攻關。6年后的2015年，高抗磨性的催化劑終于在實驗室開發(fā)成功。

　　隨后，低碳院成立先進煤間接液化技術開發(fā)團隊，在國家能源集團科技創(chuàng)新項目的支持下，繼續(xù)開展高抗磨催化劑的工程放大制備研究。

　　讓人沒想到的是，這款催化劑在工業(yè)放大試驗中又出現(xiàn)了問題。

　　“我們在進行工業(yè)應用性能評價時發(fā)現(xiàn)，在近工業(yè)條件下，該催化劑的目標產(chǎn)物是液相，但轉化生成的氣相產(chǎn)物偏多。”林泉解釋。

　　為此，科研團隊再次回到實驗室，針對工業(yè)運轉條件進行對標分析，并對催化劑配方進行優(yōu)化調(diào)整。

　　轉眼又是一年。經(jīng)過近1000次測試，當具有多產(chǎn)油蠟特性和高抗磨特性的催化劑CNFT-1開發(fā)出來的時候，林泉他們懸著的心終于落地了!

　　33天完成檢修“大考”

　　2016年12月21日，隨著點火燒嘴、催化劑等一系列關鍵核心技術被攻克，400萬噸/年煤炭間接液化示范項目成功打通全流程，并產(chǎn)出合格產(chǎn)品。在2020年度國家科學技術獎勵大會上，400萬噸/年煤炭間接液化成套技術創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目榮獲國家科技進步獎一等獎。

　　在收獲巨大榮譽的同時，寧煤人感到肩上的擔子更重了。為確保裝置安全穩(wěn)定清潔運行，他們每3年要對裝置進行一次大檢修。

　　“這可不是件容易的事，必須做到精與細，哪一個環(huán)節(jié)出了問題，都會影響裝置的安全運行。”姚強說。

　　今年恰逢大修之年，4月18日，裝置大檢修拉開序幕。

　　“一年前，我們就開始為這次大檢修做準備，建立了400多個檢修細化表，大到一項技術方案，小到一塊墊片，都要提前謀劃好。”檢修期間，寧夏煤業(yè)煤制油分公司機械動力部的成富寧對每一項檢修任務都不敢有絲毫放松。用他的話說：“裝置停車一天的‘損失’就是2000萬元，我們必須爭分奪秒，盡一切可能縮短檢修時間。”

　　比如，為推進氣化爐激冷水過濾器改造，時任煤制油分公司氣化一廠二車間主任陳鵬程每天都在現(xiàn)場辦公，對照現(xiàn)場情況一遍遍修改方案。“他今年獲得了‘全國五一勞動獎章’，但為了不耽誤檢修進度，選擇堅守崗位，錯失了去北京領獎的機會。”成富寧告訴記者。

　　經(jīng)過連續(xù)奮戰(zhàn)，寧煤人僅用33天，就通過了檢修“大考”，交出了令人滿意的答卷。

　　今年7月初，習近平總書記在江蘇考察時指出，能源保障和安全事關國計民生，是須臾不可忽視的“國之大者”。要加快推動關鍵技術、核心產(chǎn)品迭代升級和新技術智慧賦能，提高國家能源安全和保障能力。

　　截至目前，400萬噸/年煤炭間接液化示范項目安全生產(chǎn)超過1200天，累計生產(chǎn)油化品超2000萬噸。作為全球最大的煤炭企業(yè)，國家能源集團依靠自主創(chuàng)新，提高了國家能源保障和安全能力，書寫了“端牢能源飯碗”的嶄新篇章!

　　來源：科技日報 記者 陸成寬

作者：陸成寬