2019年12月08日 星期日
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煤制油,煤炭高效利用的“綠色大道”

——對全球首個百萬噸級煤直接液化項目的調研報告

2019-6-3 10:05:48 來源:中國礦業報 作者:特約記者 張立寬

数字新浪彩票竞技风暴 www.cgewx.com 4月中旬,按照上級統一部署,記者有機會到全球首個百萬噸級煤直接液化項目——國家能源集團鄂爾多斯煤制油分公司進行蹲點調研。這次調研不但讓記者深入到基層一線,對煤直接液化工程項目進行立體交叉、全方位的調研,近距離感受了令人引以為傲、具有我國自主知識產權的煤直接液化工藝對能源安全的戰略意義和國防安全的保障作用;同時也深切地感受到,煤直接液化是煤炭清潔高效利用的一條重要途徑。

一、煤直接液化項目概況

鄂爾多斯煤制油分公司是國家能源集團中國神華煤制油化工有限公司的全資公司,組建于2008年,位于內蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮,北有庫布齊沙漠、南有毛烏素沙漠。公司運營著世界首條108萬噸/年的煤直接液化生產線、一條18萬噸/年的煤間接液化生產線和亞洲首個10萬噸/年全流程CO2捕集封存項目。

煤直接液化是以煤炭為原料,采用被列入國家“863”計劃的納米級催化劑,在供氫溶劑的作用下,通過高溫、高壓液化反應及提質加工過程,使固體煤炭直接轉化為液體燃料,生產出優質的清潔油品,主要產品有煤基直接液化柴油、石腦油、汽油和液化氣,副產品有煤基瀝青、粗酚、液氧、液氮和液體二氧化碳等。經過十余年的不斷自主研發和工藝改進,鄂爾多斯煤制油分公司已經成為位居世界領先地位的現代化大型煤直接液化工業化生產企業。

二、項目創新成果豐碩

(一)七大首創成果

鄂爾多斯煤直接液化項目采用自主研發的煤直接液化工藝路線,具有完全自主知識產權,成功取得七大首創成果。

一是首創高效現代煤直接液化工藝和工程化技術。二是首創煤直接液化高效轉化工藝并成功放大1000倍。三是首創合成煤粉擔載的高效煤直接液化催化劑。四是集成創新煤直接液化成套工業化技術,首創大型煤直接液化系統安全高效運行成套技術,整體穩定性大幅優于國外煤直接液化工藝。五是首次實現煤直接液化污水近零排放。首次利用配套煤礦礦井水作為煤直接液化生產水源,開發煤直接液化污水處理技術,污水回用率達98%,噸油水耗比設計值下降42%,目前噸油水耗是5.82噸。六是創新設計理念,實現關鍵設備“中國制造”。七是首次實現了煤制油化工CO2捕集、咸水層封存、監測預警評價體系為一體的CCS技術集成,成功建設運行了亞洲首套全流程10萬噸/年CCS示范工程。

(二)實現了煤基能源行業綠色發展

一是煤直接液化制油的能源轉化率近60%,是由煤生產液體產品中最有效的技術途徑。其生產過程實現了煤炭資源的清潔和高效率轉化,實現了傳統能源清潔化利用。

二是供給低污染排放燃料。硫、氮含量極低的煤基油品燃燒廢氣所含污染物極少,具有在城市和井下等環保要求較高場所使用的優勢。

三是成功開發CO2工業化減排路徑——CCS技術。集團在大力推進煤炭清潔轉化的同時,積極關注CO2減排和氣候變化等重大議題,建設了10萬噸/年CCS全流程(CO2捕集、封存)示范項目,將煤直接液化生產中產生的CO2捕集壓縮注入封存到地下1500~2500米之間的咸水層,開發了CO2封存監測、安全性評估與泄漏預警處置平臺,形成了CO2捕集、輸送、封存、監管等成套技術,打造了CCS技術研發平臺,培養出一支CCS研發團隊。該項目每年可減少5100萬立方米的CO2排放量,相當于274公頃闊葉林吸收儲存二氧化碳總量。項目的成功示范為實現大規模CO2捕集和封存奠定了基礎。

四是實現工業水源替代和污水近零排放,大幅降低水資源消耗。煤直接液化項目生產水源原定為地下水。企業積極響應國家?;さ叵濾試吹暮耪?,主動擔責,投資2.5億元建設凈水場,將經過凈化處理的煤礦疏干用于煤直接液化生產,實現了煤直接液化先期工程工業水源替代。此舉在?;さ叵濾試吹耐苯餼雋嗣嚎笫韙傷淖酆俠媚煙?,充分體現了央企維護地方生態的責任擔當。集成采用先進的污水處理工藝,摸索出“清污分離、污污分治、分質回用”的治理方法,噸油水耗由設計的10噸降到6噸以下,是水耗極低的煤化工項目。

五是綜合利用煤基瀝青。為有效解決煤直接液化固廢問題,企業開展了煤直接液化瀝青原料化綜合利用研究,主導建立了《煤直接液化瀝青》產品標準,實現了煤基瀝青產品化管理。正在建設的油渣萃取項目,以煤直接液化瀝青為原料,萃取生產高品質煤基瀝青,用以生產針狀焦等高端產品。與科研院所研究生產防水材料和超硬質道路瀝青已取得階段性成果。上述措施在解決固廢問題的同時,將進一步延伸產品鏈,提高項目整體效益。

(三)工程化過程中攻克了多項世界難題

一是掌握了超大型煤直接液化反應器關鍵技術。單臺設備和單系列裝置處理能力達到6000噸干煤/天,是國外鼓泡床反應器的兩倍。

二是攻克反應器礦物質沉積和結焦這一世界性難題。煤直接液化反應器連續運行最高達到10080小時(420天)。

三是解決了殼牌氣化爐長周期運行問題。氣化爐連續穩定運行200天以上,連續四年榮獲殼牌全球煤氣化裝置“最佳運行獎”。

四是設備國產化帶動“中國制造”升級。高溫高差壓減壓閥、高溫高固耐磨離心泵、煤漿進料泵和耐磨球閥等一系列關鍵部件的國產化攻關均取得成功,設備國產化率已達到98.39%,解決了生產運行瓶頸,提高了國內關鍵設備研發制造能力,為國內現代煤化工項目的發展鋪平了道路。

(四)完善了國內煤制油產品標準體系

鄂爾多斯煤制油分公司努力推動建立煤基新型產品標準體系。如今,《煤直接液化石腦油》《煤直接液化制混合芳烴》兩項國家標準,《車用煤直接液化柴油》《煤直接液化瀝青》兩項地方標準均已發布實施,填補了國內相關產品標準空白,助力產業健康高效發展。

(五)創新水平獲得高度評價

截至先期工程后評價時(2017年上半年),煤直接液化項目獲專利213項,其中發明專利108項、實用新型專利105項,制定企業產品標準8項。

“一種煤炭直接液化的方法”獲得第十四屆中國專利金獎,系原神華集團首次在知識產權領域獲獎。“百萬噸級煤直接液化關鍵技術及示范”獲2011年中國煤炭科學技術獎特等獎。中國第一個全流程CO2捕集封存項目獲中國石油與化學工業聯合會科技進步一等獎。2017年,“煤制油品/烯烴大型現代化煤化工成套技術開發及應用”榮獲國家科技進步一等獎,系國內煤化工領域首次獲得該獎項。項目核心專利已獲得美國、日本、俄羅斯、烏克蘭、加拿大、澳大利亞、印度尼西亞、印度和歐盟等9個國家和地區的專利授權。2010年和2012年的兩屆世界煤制油大獎均授予中國煤直接液化工程主要奠基人。

三、項目運營水平穩步提升

(一)安全環保水平高

煤直接液化工藝、設備和操作較為復雜,安全管控難度遠高于傳統石化行業。項目一直強化安全風險預控管理體系運行,嚴格管控現場作業,自2008年底試生產以來,未發生過人員死亡及較大財產損失的安全生產事故,連續8年被評為集團安全體系建設一級達標單位,持續保持在集團安全管理第一方陣。

(二)社會經濟效益顯著

近兩個生產周期,煤液化裝置單周期運行時間兩度突破400天,分別達到420天和410天,遠超310天的設計值。商業化運營以來,2011年至2018年,企業累計生產油品665萬噸,實現營業收入374.4億元,利稅合計73.6億元,年均利稅9.2億元。

國家能源局開展的現場標定表明,該項目工藝技術先進,裝置設計合理,設備選擇恰當,裝置運行穩定、安全可靠,產品質量特點明顯,能源轉化效率高,“三廢”排放達到國家標準要求,已取得明顯的社會效益,具有較好的經濟效益。

四、未來主要發展方向

近幾年,鄂爾多斯煤制油分公司以前期發展成果為基礎,以習近平新時代中國特色社會主義思想為指南,充分挖掘產業優勢,推動煤直接液化產業高質量發展。

(一)研發煤基特種油品,開發稀缺性高端產品市場

煤基直接液化油品具有區別于石油基油品的獨特品質——顯著的“一大三高四低”(即比重大、高體積熱值、高體積比熱容、高熱安定性、硫含量低、氮含量低、芳烴含量低、凝點低)特性,是不可多得的優異、清潔油品,具有作為特種油品的潛質,將在能源供給革命中做出突出貢獻。

國家能源集團依托煤炭直接液化國家工程實驗室,成立了航空油品研究室、低凝點油品研究室等科研機構;與有關單位聯合開展的煤基特種燃料技術攻關均取得重大突破。由于煤基特種燃料具有特殊性和稀缺性,主要性能指標達到世界領先水平,可拓展高品質燃料來源,有效服務國民經濟,保障國家能源安全。

實踐證明,煤基特種油品研發應用是落實能源安全戰略的重要舉措,當前煤基直接液化產品的高端發展格局愈發清晰。

(二)推動新產品項目建設,延伸煤直接液化產品鏈

高效建設油渣萃取項目,調試環烷基油項目產出目標產品,策劃實施煤間接液化氣項目。

(三)后續生產線繼續推動清潔能源規?;?,致力于高端燃料保障

第二、第三條生產線將實現煤炭規?;褰喔咝Ю?,推動燃料多元化供應,保障國家能源安全,同時,為中西部煤炭資源區域經濟發展注入活力,促進我國裝備制造產業的發展,特別是帶動特種、重型裝備設計制造水平的提升。

未來,企業將繼續推動科技成果研發和轉化。全力推廣煤基特種燃料新工藝、新技術、新標準,推動煤基新型燃料應用。

五、項目示范意義

經過半個多月的調研學習,記者深切地感受到,作為擁有我國自主知識產權、關鍵裝備的國產化,目前世界第一、全球唯一的百萬噸級煤直接液化項目,其戰略定位、保障作用和示范意義非常重要。

首先,它是保障國家能源戰略安全的示范工程。煤直接液化項目是國家“十五”重點項目之一,是我國石油安全戰略的重要組成部分。項目成功運營對解決我國石油資源短缺,保障能源安全具有重大的戰略和現實意義,也使我國成為唯一掌握百萬噸級煤直接液化關鍵技術的國家。

其次,它是實現煤炭清潔高效轉化利用的示范工程。煤直接液化的能源轉化率近60%,遠高于煤電和其他煤化工40%左右的水平。該項目實現了煤炭資源的就地、清潔、高效轉化,是我國推進煤炭清潔轉化利用的重要示范工程。

再次,未來隨著第二條、第三條生產線的開工和投產,鄂爾多斯煤制油分公司將在充分吸收首套生產線經驗成果的基礎上,有效提升裝備的安全高效運行水平,進一步推動煤炭規?;褰喔咝Ю?,實現高端燃料多元化供應,保障國家能源安全,為我國高質量發展打造“綠色引擎”?!?/p>

網站編輯:宮莉