【人物】“点”煤成油,干出“唯一”
——记“国家卓越工程师团队”、宁夏煤业400万吨/年
煤间接液化成套技术创新开发及产业化团队
文/特约记者 陈其芳 许祎敏 唐媛
4月春深,“社会主义是干出来的”标志性工程——国家能源集团宁夏煤业400万吨/年煤间接液化示范项目(以下简称“煤制油项目”)现场,塔罐云集,管道纵横,生产正酣。
自2016年12月煤制油项目建成投产以来,年转化煤炭2400万吨,占宁夏煤炭年产量的四分之一,吨煤转化成油的价值提升7倍。至2024年第一季度,该项目已累计生产油化品2400多万吨。
作为目前全球单体规模最大的煤制油项目,这一超级工程对解决我国油气资源短缺、平衡能源结构、推进国家中长期能源发展战略、保障国家能源安全具有非常重要的战略意义。
今年1月19日,“国家工程师奖”表彰大会在北京人民大会堂举行,国家能源集团宁夏煤业400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化团队被授予“国家卓越工程师团队”称号。
团队主要依托400万吨/年煤炭间接液化项目开展各项工作,以煤炭清洁高效利用为主要研究方向,突破了一系列“卡脖子”关键核心技术问题,在煤间接液化基础理论、大型煤气化和费托合成关键技术、重大装备及特种材料制造、工程放大及系统集成技术等方面取得了一大批重要创新成果,形成了可复制、可推广的煤间接液化成套技术。
39个月建成全球单体规模最大煤制油项目
富煤贫油少气的能源结构和能源消费体量大是我国的基本国情。建设煤制油项目,一方面承载着我国煤炭清洁化利用的重任,另一方面承担着为我国能源装备制造提供技术战略储备的使命。
“点煤成油”技术分为直接液化和间接液化两种。400万吨煤制油项目用的是煤间接液化技术,即煤炭在高温条件下与氧气和水蒸气反应,全部气化,转化成一氧化碳和氢气的混合物,随后,合成气经过净化再进入费托合成工艺当中,最后产出油品。
21世纪初,我国煤炭间接液化技术还是一片空白,团队寄希望于引进国外技术,然而10年“拉锯式”谈判,让团队清醒地认识到,只有把核心技术牢牢掌握在自己手中,才不会受制于人。
饱尝“买不来、要不来”的技术封锁之苦,知难不畏的宁煤人踏上了煤制油国产化技术的创新之路。
“当时很多人质疑,认为我们干不好,但通过努力,这个项目创造了很多‘奇迹’。”回忆起“大国重器”的建设发展之路,团队成员、宁夏煤业副总经理杨加义百感交集。
探索煤制油国产化技术方案,意味着多年的心血被推翻,所有前期工作均需重新开始。但由于团队主要成员对这个项目已经潜心跟踪了十多年,所有必需的技术环节早已心中有数。
在重新编制项目可研和申请报告时,团队采取了“技术拼图”的集成创新形式,气化技术由壳牌改为更可靠的西门子GSP和神宁气化技术,油品合成、加工采用国内技术……在团队的不懈努力下,煤制油项目可研报告和申请报告最终定稿,并得到了国家发展改革委的正式批复。
2013年9月28日,煤制油项目开工。
项目工艺复杂,技术难度大。两条200万吨生产线,由156个系统、1000余个子系统组成的复杂巨系统集成。在国内外专家看来,如此庞大的项目至少需要60个月才能建成,而宁夏煤业仅仅用了39个月。
“项目现场干劲十足,国内60余家顶级工程公司、监理单位、800余家供货商和数万名参建者,历时39个月完成了国内外认为需要60个月才能建成的超级工程,这也是迄今为止全球煤化工行业一次性投资规模最大的项目,形成了可复制、可推广的煤间接液化成套技术。”时至今日,团队成员、宁夏煤业煤制油化工部总经理杨占奇回想起当时的场景仍难掩激动。
项目试车期间,杨占奇带领团队扛起了费托合成装置的生产准备和投料试车重任。面对技术与人才短缺的情况,他与技术团队白天穿梭在装置中进行“三查四定”,晚上一起攻关试车难题,对油品合成装置21个单元的所有图纸一张张会审,前后梳理出2000余项问题,逐项提出解决方案,一点点啃下投料试车的“硬骨头”。
2016年7月19日,习近平总书记在考察400万吨/年煤炭间接液化项目时,发出了“社会主义是干出来的”伟大号召,强调“民族复兴事业前途光明,全面建成小康社会胜利在望,我们要埋头苦干、真抓实干,不断取得一个个丰硕成果”。总书记的话进一步激发起了广大建设者的热情。
同年,煤制油项目一次性投料试车成功,产出了合格油品;2021年项目全面达产;2022年7月28日,项目顺利通过竣工验收;2023年,煤制油装置在时隔三年后再次进行大检修并一次性开车成功,实现了“三年一大修”的目标,项目连续三年油化品产量突破400万吨大关。
37项国产化技术突破铸就“大国重器”
在项目建设过程中,团队成员埋首创新,攻克了一个个“卡脖子”的技术难题。
相比直接液化煤制油,间接液化煤制油具有煤种适应性宽、合成条件较温和等特点。间接液化煤制油的第一步是将煤转化为合成气,气化炉是核心装置。
团队在最初设计气化炉装置时,拟采用国外技术,但在试车阶段发现气化炉装置在工艺方面存在诸多“水土不服”的问题,如有效运行时间不达标、正常生产与检修长期交叉等问题,每三个月就要检修一次,每台气化炉的检修项目达200多项等,维护费用高昂。
团队萌发了自主研发气化炉的构想,尽管这在当时国外技术人员眼中还是“做梦”之举。成员们反复模拟推算,重点攻关,最终成功研发出具有自主知识产权的“神宁炉”,并获得15项发明专利,打破了国外技术垄断。
2016年12月21日,400万吨/年煤间接液化示范项目试车成功;2017年11月,具有自主知识产权的28台“神宁炉”全部试车成功,并逐步实现煤制油项目满负荷运行。
经过持续优化,“通吃”各种煤的“神宁炉”已跻身干煤粉气化技术国际一流水平,而且走出国门,成为中国制造走向中国智造的一个典范。
煤气化后,接着就是用催化剂将合成气液化为油品。在这个环节,催化剂至关重要,对项目的能源转化效率和经济效益具有举足轻重的作用。
“第一代费托合成催化剂,进入反应器后就被磨碎了,不仅稳定性差,还对产品有污染。”团队成员之一、煤制油分公司总经理李虎历经项目建设、运行管理、产品研发等各项工作,回想起当初情形,记忆犹新。
团队没有气馁,围绕催化剂的稳定性进行攻关,他们走遍国内多家企业,借设备、借实验室,趁着别人半夜休息时进行试验。经过近千次的测试,团队开发出具有多产油蜡特性和高抗磨特性的催化剂。MTP催化剂(甲醇制丙烯催化剂)的国产化开发与工业化应用,打破了国外垄断,使国产催化剂的价格较国外催化剂降低了30%。
在这个煤制油项目里,团队与国内 29 家企业和科研院所的各类人才通力合作,成功攻克大型煤气化、10万标方/时空分等重大技术、重大设备、重大材料瓶颈,以37项国产化技术突破铸就“大国重器”,形成了可复制、可推广的煤炭间接液化成套技术,使我国成为全球唯一同时掌握百万吨煤炭直接液化和间接液化技术的国家,以实际行动践行了“社会主义是干出来的”伟大号召。
2021年,国务院国资委发布《中央企业科技创新成果推荐目录(2020年版)》,其中国家能源集团《400万吨级煤间接液化成套技术》作为先进工艺应用推广。同年,该项目被授予国家科学技术进步奖一等奖。2023年,“国家能源宁夏煤业有限责任公司煤间接液化创新实践基地”入选“2023年科学家精神教育基地”,“煤制油智能制造示范工厂”项目入选2023年度智能制造示范工厂。
“能参与这样一个国家级的战略工程,我深感自豪。”团队成员、煤制油分公司合成油厂总工程师张飞跃笑着说,“我全程参与项目前期、建设、试车、投产、生产及技术攻关,老了回忆起来,感觉自己还算干过一番事业。”
从无到有,从煤到油,项目团队先后开发出轻质白油、费托蜡、单碳正构烷烃等新产品,形成“五大类21种”产品集群,初步实现了由单一油品向多元化高端产品的转变。
目前,宁夏煤业正全力以赴推进特种油蜡、核心催化剂、线性α-烯烃以及精细化学品等领域的研究,推动产品高值化、精细化、差异化发展,在西北大地上续写煤制油化工产业的新奇迹。
(编辑:张琴琴)