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中国煤变油蓄力二十载自主技术突破瓶颈

中国“煤变油”蓄力二十载 自主技术突破瓶颈

石油被称为“工业的血液”,但我国是一个富煤少油的国家,目前将近三分之二的石油依赖进口。

1923年,德国科学家费舍尔和托普舍发现可以将煤间接液化,仅过一年,就有中国人紧跟世界技术前沿,开始探索煤制油的途径。1951年,新中国生产出第一桶煤制油。不过,随着国内油田依次被发现,煤制油技术逐渐淡出视野。

进入改革开放年代,石油价格波动起伏,中科院山西煤炭化学研究所集中科研力量,开始了中国第二次煤制油之旅。科研人员陆续研制出新型催化剂,开发新式合成工艺,油收率得到较大提升。

1997年,山西煤化所研究员李永旺重新组织研发团队,立志做出自己的煤制油技术。

李永旺说,煤制油工厂是一个系统复杂、高度集成的工厂,其中合成气转化为初油品的费托合成反应是最为关键的一步,因此费托合成催化剂与大型合成反应器技术的突破是煤制油技术实现工业化的根本性、决定性的因素。

2011年,中国神华宁煤集团决定采用李永旺团队开发的高温浆态床煤制油成套工艺技术。国家能源局组织专家对示范装置进行标定后评价:“是我国煤炭间接液化技术发展的里程碑。”

2016年12月,年产400万吨的煤制油工厂建成并试车成功,生产出了高品质的柴油、石脑油、蜡等产品,一举使我国进入少数掌握煤制油工业化技术的国家行列,并使我国煤制油技术达到了国际领先水平。

蓄力二十载,自主技术突破瓶颈

研究掌握煤制油技术的20年间,尽管可供借鉴的国外先进经验非常有限,但一个又一个技术瓶颈仍被相继突破。

在规划和设计年产16万吨至20万吨煤制郑州军海医院油示范厂时,李永旺反复核算了整个工艺流程和能源利用效率,发现在200℃至250℃下反应,产生的大量热量难以回收。“这部分热量得不到很好利用,对煤制油的系统能效影响很大。”李永旺开创性地提出,将反应温度提至260℃至290℃。

中科合成油副总经理杨勇介绍,神华宁煤工程的技术先进性还体现在独创配方的高效催化剂大幅提高了反应活性,产油能力比此前国际通用技术提高了3倍以上。此外,形成了煤制油高度节水流程技术,使吨油耗水量从10吨左右降到8吨以下。

杨勇说,神华宁煤工程装置产出的高清洁油品无硫、无氮、低芳烃等优点,一氧化碳、氮氧化物、颗粒物排放大幅度减少。

产研一体,“把论文写在祖国大地上”

在实验室技术走向工业化应用的发展过程中,中科院山西煤化所大胆地进行了体制、机制、管理和融资等方面的改革创新西安中际医院。

中科合成油是山西煤化所联合内蒙古伊泰集团、山西潞安集团、中国神华集团、徐州矿业集团等大型煤炭企业组建的股份制高技术公司。李永旺说,事实证明,这是一条依托中科院与大型企业紧密合作、引入社会资金和市场运作机制、快速推动科技成果产业化的成功模式。

李永旺说,通过社会化路径,不仅可以为科技成果转化提供强有力的资金保障,还可以提供市场管理、资本运作、融资能力等方面的帮助,并有助于改变科研人员的固有概念。

在发展壮大过程中,中科合成油不断培养、吸收和引进国际国内高精尖科研人员和高级工程设计人才。同时,通过股权分配和股权激励郑州军海医院等政策,解决了科研骨干的后顾之忧,激发了科研人员的技术创新能力。

李永旺说,郑州军海医院几级中科合成油研发团队针对我国拥有大量的褐煤、烟煤等低阶煤资源难以有效利用的现实,正在试验分级液化的煤制油新工艺,目前正在规划和设计百万吨级的商业装置,有望形成新一代煤制油工业技术。


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