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傳統(tǒng)能源清潔化利用的有益探索

——探訪我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)煤直接液化油示范工程

光明日?qǐng)?bào)記者 高 平

　　在內(nèi)蒙古鄂爾多斯伊金霍洛旗上灣鎮(zhèn)，有一個(gè)占地3000多畝的大型化工廠。比面粉還細(xì)的煤粉進(jìn)入管道和反應(yīng)器，高溫、高壓和加氫，20多個(gè)小時(shí)后，煤就變成像礦泉水般清澈的柴油、石腦油等高端油品。這里就是國(guó)家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤制油分公司百萬(wàn)噸級(jí)煤直接液化油生產(chǎn)線。

　　鄂爾多斯煤制油分公司總經(jīng)理王建立自豪地說(shuō)：“這條生產(chǎn)線可以說(shuō)是國(guó)之重器，我國(guó)富煤、缺油、少氣，把煤變成油，承載著我國(guó)的能源安全戰(zhàn)略。到目前為止，我國(guó)是世界上唯一掌握百萬(wàn)噸級(jí)煤直接液化油關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)家。”

　　煤制油是國(guó)家能源安全的重要保障

　　在鄂爾多斯煤制油分公司，記者見(jiàn)到了我國(guó)煤直接液化的功臣舒歌平，1961年出生的他滿頭白發(fā)，為了攻克煤直接液化關(guān)鍵技術(shù)，從1996年開(kāi)始，舒歌平就埋頭實(shí)驗(yàn)室、中試車間，天天與煤粉裹在一起成了“黑人”。

　　現(xiàn)在，舒歌平已經(jīng)是煤直接液化國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室主任、國(guó)家能源集團(tuán)煤制油化工公司總工程師。舒歌平站在廠區(qū)向記者介紹，煤制油技術(shù)主要分為直接液化和間接液化兩種。所謂煤炭液化，就是把煤中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)產(chǎn)物，從中獲得液態(tài)的碳?xì)浠�合物�?lái)替代石油及其產(chǎn)品。煤的直接液化是通過(guò)加氫，使煤直接轉(zhuǎn)化為液體燃料，但其工藝過(guò)程的總體操作條件相對(duì)苛刻和復(fù)雜。

　　煤的間接液化是先將煤氣化，制成合成氣，再經(jīng)過(guò)催化合成為液體燃料。其優(yōu)點(diǎn)是煤種適應(yīng)性較寬，操作條件相對(duì)寬松溫和，但總效率比不上直接液化。從煤制油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀看，煤的間接液化技術(shù)成熟，我國(guó)已形成規(guī)模化生產(chǎn)。直接液化因工藝復(fù)雜，投資大，風(fēng)險(xiǎn)高，德、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家還都處于試驗(yàn)階段，尚無(wú)任何工業(yè)化生產(chǎn)的成熟經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。

　　中國(guó)煤儲(chǔ)量居世界第三位，而目前所需石油的一半以上依賴進(jìn)口。不少有識(shí)之士意識(shí)到，通過(guò)煤液化工藝生產(chǎn)合成油，將我國(guó)豐富的煤炭資源轉(zhuǎn)化成“油優(yōu)勢(shì)”，將成為中國(guó)能源戰(zhàn)略的重要機(jī)遇。我國(guó)的煤直接液化工程布局開(kāi)始于上世紀(jì)80年代，鄂爾多斯項(xiàng)目則在2004年8月開(kāi)工建設(shè)，2011年進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

　　王建立指著生產(chǎn)線上的兩臺(tái)煤液化加氫反應(yīng)器給記者講了一個(gè)故事：兩個(gè)“龐然大物”每臺(tái)總重2130噸。當(dāng)時(shí)無(wú)法直接從制造地東北運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，只能做成每節(jié)140噸的大鍛件逐節(jié)運(yùn)來(lái)，再在工地現(xiàn)場(chǎng)逐節(jié)焊接。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)尚無(wú)工程企業(yè)能完成吊裝，最終他們請(qǐng)一家荷蘭公司使用了世界最大吊車才吊裝完成。

　　王建立感慨地說(shuō)，當(dāng)時(shí)是2008年，現(xiàn)在我們國(guó)家的裝備制造能力取得大跨越，吊裝能力已達(dá)5000噸。現(xiàn)在返回頭看，當(dāng)時(shí)的難題就是小兒科。科技攻關(guān)，必須有決心、有恒心。

　　經(jīng)過(guò)10多年的艱苦攻關(guān)，鄂爾多斯百萬(wàn)噸級(jí)煤直接液化油生產(chǎn)線技術(shù)已經(jīng)成熟。目前生產(chǎn)線的設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到98%以上，核心設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)。

　　煤制油的“特種效能”

　　在鄂爾多斯煤制油分公司的展覽室，有3瓶樣品。一瓶是普通石油煉出的柴油，顏色渾濁；另兩瓶是煤制油得到的汽油、柴油，晶瑩透明。王建立說(shuō)：“煤制油可以說(shuō)是‘天生麗質(zhì)’，它是特種油，可以廣泛運(yùn)用到國(guó)防軍事領(lǐng)域。”

　　煤基直接液化油品具有區(qū)別于石油基油品的獨(dú)特品質(zhì)——顯著的“一大三高四低”特性：比重大，高熱值，吸熱能力強(qiáng)，冷卻能力好，高溫下油品質(zhì)量穩(wěn)定，不易發(fā)生氧化變質(zhì)、結(jié)焦；低硫、低氮、低芳烴，有效降低尾氣顆粒污染物的排放，達(dá)到了清潔燃料標(biāo)準(zhǔn)；低凝點(diǎn)，凝點(diǎn)低達(dá)-70℃，適合在極寒地區(qū)和高空使用。

　　“此種新型油品能夠生產(chǎn)超低凝點(diǎn)柴油和大比重航空煤油等，是不可多得的優(yōu)異、清潔油品，有極高的應(yīng)用前景。”舒歌平說(shuō)。

　　針對(duì)社會(huì)上對(duì)煤制油優(yōu)點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用價(jià)值的質(zhì)疑，舒歌平形象地說(shuō)，直接液化好比豬肉做成扒肉條，肉的基本結(jié)構(gòu)在；間接液化，好比豬肉做成肉丸子，破壞了結(jié)構(gòu)，所以不能再提煉出特種油。我國(guó)石油資源中只有2%的油品可以提煉出來(lái)，非常稀缺，煤制油將大大拓展特種油的供應(yīng)領(lǐng)域。

　　記者了解到，目前公司生產(chǎn)的汽油、煤油、柴油大部分是按照普通油品進(jìn)入市場(chǎng)，“好油用在拖拉機(jī)上可惜了”。舒歌平呼吁，要重視煤直接液化油在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用研發(fā)。舒歌平告訴記者，初步試驗(yàn)表明，以煤基通用柴油為基礎(chǔ)油的專用柴油可減少尾氣顆粒排放約30%至60%，有效緩解地面裝備冒黑煙現(xiàn)象。

　　煤制油是煤炭清潔利用的重要途徑

　　每小時(shí)處理煤粉250噸，全天出油3000余噸；3噸煤，5.6噸水生產(chǎn)1噸油；污染零排放……這些數(shù)據(jù)為重新認(rèn)識(shí)煤制油提供了科學(xué)依據(jù)。

　　對(duì)于煤制油，社會(huì)上有很多疑問(wèn)，一是煤制油耗水，特別是在西北內(nèi)陸生態(tài)薄弱地區(qū)開(kāi)展煤制油需要大量的水資源，能不能持續(xù)？二是煤制油煤炭轉(zhuǎn)化率合不合算？

　　鄂爾多斯煤制油分公司黨委副書(shū)記李瑞光告訴記者：“建廠時(shí)設(shè)計(jì)取地下水，為了保護(hù)地下水，我們投資2.5億元建設(shè)了凈水場(chǎng)，將附近煤礦疏干水經(jīng)過(guò)凈化處理用于煤直接液化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了煤直接液化先期工程工業(yè)水源替代。在保護(hù)地下水資源的同時(shí)，解決了煤礦疏干水的綜合利用難題。我們還摸索出‘清污分離、污污分治、分質(zhì)回用’的治理方法，噸油水耗由設(shè)計(jì)的10噸降到6噸以下，可以說(shuō)煤制油是水耗極低的煤化工項(xiàng)目。”

　　在能源轉(zhuǎn)化率方面煤直接液化也表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。“煤直接液化制油的能源轉(zhuǎn)化率近60%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他利用模式的40%左右，是煤生產(chǎn)液體產(chǎn)品中最有效的技術(shù)途徑。其生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了煤炭資源的清潔和高效轉(zhuǎn)化。”舒歌平認(rèn)為，煤和石油、天然氣一樣，都是有機(jī)物，都要開(kāi)采利用，用“富煤”解決“貧油”問(wèn)題，何樂(lè)不為。

　　有人疑問(wèn)，煤制油技術(shù)工藝復(fù)雜，能不能穩(wěn)定運(yùn)行安全管控？在現(xiàn)場(chǎng)記者看到煤制油生產(chǎn)線管道密密麻麻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全廠管道加起來(lái)有700多公里，儀表設(shè)備6萬(wàn)多個(gè)，而且都在高溫高壓下運(yùn)行，安全管控難度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)石化行業(yè)。自2008年底試生產(chǎn)以來(lái)，一直強(qiáng)化安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控管理體系運(yùn)行，嚴(yán)格管控現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，未發(fā)生過(guò)人員死亡及較大財(cái)產(chǎn)損失的安全生產(chǎn)事故。

　　記者調(diào)研得知，在最近的兩個(gè)生產(chǎn)周期里，煤液化裝置單周期運(yùn)行時(shí)間兩次突破400天，分別達(dá)到420天和410天，遠(yuǎn)超310天的設(shè)計(jì)值。商業(yè)化運(yùn)營(yíng)以來(lái)，2011至2018年，企業(yè)累計(jì)生產(chǎn)油品665萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入374.4億元，利稅合計(jì)73.6億元，年均利稅9.2億元。國(guó)內(nèi)外的專家評(píng)估認(rèn)為，煤直接液化工藝技術(shù)先進(jìn)，裝置運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，產(chǎn)品質(zhì)量特點(diǎn)明顯，能源轉(zhuǎn)化效率高，這是中國(guó)的又一個(gè)奇跡。

　　王建立說(shuō)，當(dāng)時(shí)立項(xiàng)已經(jīng)預(yù)留了第二條、第三條生產(chǎn)線，第一條技術(shù)工藝的完善和攻關(guān)成果將可完整復(fù)制，投資會(huì)大大降低。如果二、三線能夠批準(zhǔn)開(kāi)工，將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)煤炭規(guī)模化清潔高效利用，推動(dòng)燃料多元化供應(yīng)，保障國(guó)家能源安全。