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传统能源清洁化利用的有益探索

2019-06-20 15:30  来源:光明网-《光明日报》
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  传统能源清洁化利用的有益探索

  ——探访我国首个百万吨级煤直接液化油示范工程

  光明日报记者高平

  在内蒙古鄂尔多斯伊金霍洛旗上湾镇,有一个占地3000多亩的大型化工厂。比面粉还细的煤粉进入管道和反应器,高温、高压和加氢,20多个小时后,煤就变成像矿泉水般清澈的柴油、石脑油等高端油品。这里就是国家能源集团鄂尔多斯煤制油分公司百万吨级煤直接液化油生产线。

  鄂尔多斯煤制油分公司总经理王建立自豪地说:“这条生产线可以说是国之重器,我国富煤、缺油、少气,把煤变成油,承载着我国的能源安全战略。到目前为止,我国是世界上唯一掌握百万吨级煤直接液化油关键技术的国家。”

  煤制油是国家能源安全的重要保障

  在鄂尔多斯煤制油分公司,记者见到了我国煤直接液化的功臣舒歌平,1961年出生的他满头白发,为了攻克煤直接液化关键技术,从1996年开始,舒歌平就埋头实验室、中试车间,天天与煤粉裹在一起成了“黑人”。

  现在,舒歌平已经是煤直接液化国家工程实验室主任、国家能源集团煤制油化工公司总工程师。舒歌平站在厂区向记者介绍,煤制油技术主要分为直接液化和间接液化两种。所谓煤炭液化,就是把煤中的有机质转化为液态产物,从中获得液态的碳氢化合物来替代石油及其产品。煤的直接液化是通过加氢,使煤直接转化为液体燃料,但其工艺过程的总体操作条件相对苛刻和复杂。

  煤的间接液化是先将煤气化,制成合成气,再经过催化合成为液体燃料。其优点是煤种适应性较宽,操作条件相对宽松温和,但总效率比不上直接液化。从煤制油技术发展现状看,煤的间接液化技术成熟,我国已形成规模化生产。直接液化因工艺复杂,投资大,风险高,德、美、日等发达国家还都处于试验阶段,尚无任何工业化生产的成熟经验可供借鉴。

  中国煤储量居世界第三位,而目前所需石油的一半以上依赖进口。不少有识之士意识到,通过煤液化工艺生产合成油,将我国丰富的煤炭资源转化成“油优势”,将成为中国能源战略的重要机遇。我国的煤直接液化工程布局开始于上世纪80年代,鄂尔多斯项目则在2004年8月开工建设,2011年进入商业化运营。

  王建立指着生产线上的两台煤液化加氢反应器给记者讲了一个故事:两个“庞然大物”每台总重2130吨。当时无法直接从制造地东北运到现场,只能做成每节140吨的大锻件逐节运来,再在工地现场逐节焊接。当时国内尚无工程企业能完成吊装,最终他们请一家荷兰公司使用了世界最大吊车才吊装完成。

  王建立感慨地说,当时是2008年,现在我们国家的装备制造能力取得大跨越,吊装能力已达5000吨。现在返回头看,当时的难题就是小儿科。科技攻关,必须有决心、有恒心。

  经过10多年的艰苦攻关,鄂尔多斯百万吨级煤直接液化油生产线技术已经成熟。目前生产线的设备国产化率已经达到98%以上,核心设备全部国产。

  煤制油的“特种效能”

  在鄂尔多斯煤制油分公司的展览室,有3瓶样品。一瓶是普通石油炼出的柴油,颜色浑浊;另两瓶是煤制油得到的汽油、柴油,晶莹透明。王建立说:“煤制油可以说是‘天生丽质’,它是特种油,可以广泛运用到国防军事领域。”

  煤基直接液化油品具有区别于石油基油品的独特品质——显著的“一大三高四低”特性:比重大,高热值,吸热能力强,冷却能力好,高温下油品质量稳定,不易发生氧化变质、结焦;低硫、低氮、低芳烃,有效降低尾气颗粒污染物的排放,达到了清洁燃料标准;低凝点,凝点低达-70℃,适合在极寒地区和高空使用。

  “此种新型油品能够生产超低凝点柴油和大比重航空煤油等,是不可多得的优异、清洁油品,有极高的应用前景。”舒歌平说。

  针对社会上对煤制油优点、经济性和实用价值的质疑,舒歌平形象地说,直接液化好比猪肉做成扒肉条,肉的基本结构在;间接液化,好比猪肉做成肉丸子,破坏了结构,所以不能再提炼出特种油。我国石油资源中只有2%的油品可以提炼出来,非常稀缺,煤制油将大大拓展特种油的供应领域。

  记者了解到,目前公司生产的汽油、煤油、柴油大部分是按照普通油品进入市场,“好油用在拖拉机上可惜了”。舒歌平呼吁,要重视煤直接液化油在国防领域的应用研发。舒歌平告诉记者,初步试验表明,以煤基通用柴油为基础油的专用柴油可减少尾气颗粒排放约30%至60%,有效缓解地面装备冒黑烟现象。

  煤制油是煤炭清洁利用的重要途径

  每小时处理煤粉250吨,全天出油3000余吨;3吨煤,5.6吨水生产1吨油;污染零排放……这些数据为重新认识煤制油提供了科学依据。

  对于煤制油,社会上有很多疑问,一是煤制油耗水,特别是在西北内陆生态薄弱地区开展煤制油需要大量的水资源,能不能持续?二是煤制油煤炭转化率合不合算?

  鄂尔多斯煤制油分公司党委副书记李瑞光告诉记者:“建厂时设计取地下水,为了保护地下水,我们投资2.5亿元建设了净水场,将附近煤矿疏干水经过净化处理用于煤直接液化生产,实现了煤直接液化先期工程工业水源替代。在保护地下水资源的同时,解决了煤矿疏干水的综合利用难题。我们还摸索出‘清污分离、污污分治、分质回用’的治理方法,吨油水耗由设计的10吨降到6吨以下,可以说煤制油是水耗极低的煤化工项目。”

  在能源转化率方面煤直接液化也表现出明显的优势。“煤直接液化制油的能源转化率近60%,远远高于其他利用模式的40%左右,是煤生产液体产品中最有效的技术途径。其生产过程实现了煤炭资源的清洁和高效转化。”舒歌平认为,煤和石油、天然气一样,都是有机物,都要开采利用,用“富煤”解决“贫油”问题,何乐不为。

  有人疑问,煤制油技术工艺复杂,能不能稳定运行安全管控?在现场记者看到煤制油生产线管道密密麻麻。据统计,全厂管道加起来有700多公里,仪表设备6万多个,而且都在高温高压下运行,安全管控难度远高于传统石化行业。自2008年底试生产以来,一直强化安全风险预控管理体系运行,严格管控现场作业,未发生过人员死亡及较大财产损失的安全生产事故。

  记者调研得知,在最近的两个生产周期里,煤液化装置单周期运行时间两次突破400天,分别达到420天和410天,远超310天的设计值。商业化运营以来,2011至2018年,企业累计生产油品665万吨,实现营业收入374.4亿元,利税合计73.6亿元,年均利税9.2亿元。国内外的专家评估认为,煤直接液化工艺技术先进,装置运行稳定、安全可靠,产品质量特点明显,能源转化效率高,这是中国的又一个奇迹。

  王建立说,当时立项已经预留了第二条、第三条生产线,第一条技术工艺的完善和攻关成果将可完整复制,投资会大大降低。如果二、三线能够批准开工,将进一步推动我国煤炭规模化清洁高效利用,推动燃料多元化供应,保障国家能源安全。

  《光明日报》( 2019-06-2001版)

作者: 编辑:杨娅
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