中國為什么能“煤變油”
——探訪世界級工程背后的中科院技術(shù)團隊
2016年底，神華寧煤400萬噸/年煤制油工程打通全廠工藝流程，這對我國增強能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用具有重大意義。
在這個目前世界上單體規(guī)模最大的煤制油項目背后，站立著一支攻堅克難的核心技術(shù)團隊——中科合成油技術(shù)有限公司。近日，記者采訪了這一團隊，回顧煤制油的追逐與趕超之旅。
百年探索，中國創(chuàng)造煤制油的新歷史
石油被稱為“工業(yè)的血液”，但我國是一個富煤少油的國家，目前將近三分之二的石油依賴進口。
1923年，德國科學(xué)家費舍爾和托普舍發(fā)現(xiàn)可以將煤間接液化，僅過一年，就有中國人緊跟世界技術(shù)前沿，開始探索煤制油的途徑。1951年，新中國生產(chǎn)出第一桶煤制油。不過，隨著國內(nèi)油田依次被發(fā)現(xiàn)，煤制油技術(shù)逐漸淡出視野。
進入改革開放年代，石油價格波動起伏，中科院山西煤炭化學(xué)研究所集中科研力量，開始了中國第二次煤制油之旅�？蒲腥藛T陸續(xù)研制出新型催化劑，開發(fā)新式合成工藝，油收率得到較大提升。
1997年，山西煤化所研究員李永旺重新組織研發(fā)團隊，立志做出自己的煤制油技術(shù)。
李永旺說，煤制油工廠是一個系統(tǒng)復(fù)雜、高度集成的工廠，其中合成氣轉(zhuǎn)化為初油品的費托合成反應(yīng)是最為關(guān)鍵的一步，因此費托合成催化劑與大型合成反應(yīng)器技術(shù)的突破是煤制油技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)化的根本性、決定性的因素。
2011年，中國神華寧煤集團決定采用李永旺團隊開發(fā)的高溫漿態(tài)床煤制油成套工藝技術(shù)。國家能源局組織專家對示范裝置進行標(biāo)定后評價：“是我國煤炭間接液化技術(shù)發(fā)展的里程碑�！�
2016年12月，年產(chǎn)400萬噸的煤制油工廠建成并試車成功，生產(chǎn)出了高品質(zhì)的柴油、石腦油、蠟等產(chǎn)品，一舉使我國進入少數(shù)掌握煤制油工業(yè)化技術(shù)的國家行列，并使我國煤制油技術(shù)達到了國際領(lǐng)先水平。
蓄力二十載，自主技術(shù)突破瓶頸
研究掌握煤制油技術(shù)的20年間，盡管可供借鑒的國外先進經(jīng)驗非常有限，但一個又一個技術(shù)瓶頸仍被相繼突破。
在規(guī)劃和設(shè)計年產(chǎn)16萬噸至20萬噸煤制油示范廠時，李永旺反復(fù)核算了整個工藝流程和能源利用效率，發(fā)現(xiàn)在200℃至250℃下反應(yīng)，產(chǎn)生的大量熱量難以回收�！斑@部分熱量得不到很好利用，對煤制油的系統(tǒng)能效影響很大。”李永旺開創(chuàng)性地提出，將反應(yīng)溫度提至260℃至290℃。
中科合成油副總經(jīng)理楊勇介紹，神華寧煤工程的技術(shù)先進性還體現(xiàn)在獨創(chuàng)配方的高效催化劑大幅提高了反應(yīng)活性，產(chǎn)油能力比此前國際通用技術(shù)提高了3倍以上。此外，形成了煤制油高度節(jié)水流程技術(shù)，使噸油耗水量從10噸左右降到8噸以下。
楊勇說，神華寧煤工程裝置產(chǎn)出的高清潔油品無硫、無氮、低芳烴等優(yōu)點，一氧化碳、氮氧化物、顆粒物排放大幅度減少。
產(chǎn)研一體，“把論文寫在祖國大地上”
在實驗室技術(shù)走向工業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展過程中，中科院山西煤化所大膽地進行了體制、機制、管理和融資等方面的改革創(chuàng)新。
中科合成油是山西煤化所聯(lián)合內(nèi)蒙古伊泰集團、山西潞安集團、中國神華集團、徐州礦業(yè)集團等大型煤炭企業(yè)組建的股份制高技術(shù)公司。李永旺說，事實證明，這是一條依托中科院與大型企業(yè)緊密合作、引入社會資金和市場運作機制、快速推動科技成果產(chǎn)業(yè)化的成功模式。
李永旺說，通過社會化路徑，不僅可以為科技成果轉(zhuǎn)化提供強有力的資金保障，還可以提供市場管理、資本運作、融資能力等方面的幫助，并有助于改變科研人員的固有概念。
在發(fā)展壯大過程中，中科合成油不斷培養(yǎng)、吸收和引進國際國內(nèi)高精尖科研人員和高級工程設(shè)計人才。同時，通過股權(quán)分配和股權(quán)激勵等政策，解決了科研骨干的后顧之憂，激發(fā)了科研人員的技術(shù)創(chuàng)新能力。
李永旺說，中科合成油研發(fā)團隊針對我國擁有大量的褐煤、煙煤等低階煤資源難以有效利用的現(xiàn)實，正在試驗分級液化的煤制油新工藝，目前正在規(guī)劃和設(shè)計百萬噸級的商業(yè)裝置，有望形成新一代煤制油工業(yè)技術(shù)。