煤制油，中國領(lǐng)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(jìn)國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)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(shù)，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(shè)初衷。

　　為筑牢我國能源安全的“壓艙石”，國家能源集團(tuán)矢志攻關(guān)，在直接液化煤制油的基礎(chǔ)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(shù)方面達(dá)到國際領(lǐng)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(yīng)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(zhuǎn)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(jìn)口。但是，進(jìn)口點火燒嘴不僅價格昂貴，一旦壞了還需要寄到國外修復(fù)，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(tuán)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(dāng)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(dǎo)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(guān)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(tuán)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(guān)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(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟(jì)效益舉足輕重。”國家能源集團(tuán)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(fù)責(zé)人，林泉至今仍對攻關(guān)中的很多場景記憶猶新。

　　事實上，早在2006年，國家能源集團(tuán)就開始立項研究費托合成催化劑。到了2009年，林泉和科研團(tuán)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(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。”林泉說。

　　科研團(tuán)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(jìn)行攻關(guān)。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(jìn)煤間接液化技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊，在國家能源集團(tuán)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(jìn)行工業(yè)應(yīng)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(biāo)產(chǎn)物是液相，但轉(zhuǎn)化生成的氣相產(chǎn)物偏多。”林泉解釋。

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

　　轉(zhuǎn)眼又是一年。經(jīng)過近1000次測試，當(dāng)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(guān)鍵核心技術(shù)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(xué)技術(shù)獎勵大會上，400萬噸/年煤炭間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目榮獲國家科技進(jìn)步獎一等獎。

　　在收獲巨大榮譽的同時，寧煤人感到肩上的擔(dān)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(jìn)行一次大檢修。

　　“這可不是件容易的事，必須做到精與細(xì)，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(zhǔn)備，建立了400多個檢修細(xì)化表，大到一項技術(shù)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(wù)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(jìn)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?wù)?rsquo;，但為了不耽誤檢修進(jìn)度，選擇堅守崗位，錯失了去北京領(lǐng)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(xí)近平總書記在江蘇考察時指出，能源保障和安全事關(guān)國計民生，是須臾不可忽視的“國之大者”。要加快推動關(guān)鍵技術(shù)、核心產(chǎn)品迭代升級和新技術(shù)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(tuán)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