
据了解,目前神华集团在鄂尔多斯的煤直接液化项目进展顺利,一期工程第1条生产线投资已基本完成,试生产成功,计划于2009年5月份正式投产。神华集团煤直接液化项目建设总规模为年产油品500万吨,分两期建设。一期工程由3条生产线组成,总投资245.35亿元,现建设的第1条生产线投资123亿元,年产油品108万吨。此外,神华集团煤制天然气项目总投资200亿元,建设年产天然气20亿立方米。一期工程投资140亿元,目前正在收集项目前期资料,项目拟选址在乌兰木伦煤化工项目区,计划于5月份开工建设。神华集团位于内蒙古鄂尔多斯市内百万吨生产线,成为全球首个掌握百万吨级煤制油技术的生产线。
“神华自主的煤直接液化技术来源于自主创新和集成创新。”神华集团总经理张玉卓说。在经济生活、在科技研发中,让1+1迸发出大于2的能量,这就是集成创新。集成创新是自主创新的一个重要内容,它把各个已有的技术单项有机地组合起来、融会贯通,构成一种新产品或经营管理方式,创造出新的经济增长点。
煤制油推进国家能源安全2006年6月2日,国务院总理温家宝参观了神华内蒙古直接液化项目现场,表示“神华集团煤制油项目是国家能源安全战略的重要组成部分,也是一次重大的科技探索”,同时他也提醒:“要尊重科学规律和经济规律,先行试点,不可一哄而起。”这是国家在能源安全战略上为神华提供了政策支持,神华所表现出来的钻研精神以及勇于创新的精神,给中国煤制油的发展提供了极大的信心。
回忆起2006年11月参加国际能源署总部组织的展望煤液化技术前景闭门讨论会,张玉卓记忆犹新。与他一起参加闭门讨论会的还有来自日本、德国、美国等国家的100多位政府官员、企业机构以及能源专家。在这次会议上,张玉卓做的关于中国煤制油的报告,得到了与会人员的肯定,此时在与会人员的眼里,中国煤制油实践走在了世界的前列。
“煤制油”就是煤炭液化,是用煤作为原料以制取液体烃类为主要产品的技术,以此解决世界能源煤多油少的结构性缺点,也称“煤代油”。根据化学加工过程不同的路线,可分为直接液化和间接液化两大类。
目前,煤制油技术已成为许多国家开发的热点。煤直接液化制油最早在德国实现工业化生产。1936—1943年为支持其法西斯战争,德国有11套煤直接液化装置建成投产,到1944年,生产能力达到423万吨/年。直到20世纪70年代后,美国等国家才投入煤直接液化实验中。
我国煤炭直接液化技术研究始于20世纪50—60年代初,一些高等院校和科研单位曾进行过煤炭直接液化技术的研究,自1979年重新开展煤炭直接液化技术研究,煤炭科学研究总院北京煤化所经过20多年的研究,现已建成煤直接液化、油品改质加工实验室。而神华煤制油项目是将煤制油搬出了实验室,成为全世界瞩目的焦点。
煤制油对国民经济的发展有更为深远的意义,据统计预测,建设一个年产量300万吨的煤制油厂,运行25年,企业将上缴增值税306亿元,所得税182亿元,消费税65亿元。建设4000万吨规模的煤制油厂,相当于一个大庆油田,将为国家带来巨大效益,其中进口替代每年1500亿元,提供10万个就业岗位,油品年生产能力为4500万吨。
尽管当前全球油价低迷,给我国煤制油的商业化加大了风险,但是为国家能源安全考虑,政府还是谨慎的支持煤制油项目的发展。神华煤液化项目是继二战以后世界上第一套大型煤制油工程,从最初与国外合作到自主研发并拥有13个国际专利。
集成创新:1+1>2神华煤炭直接液化项目是2001年3月经国务院批准的可行性研究项目,之后在技术突破的支持下,2002年国家批准了神华年产100万吨煤炭直接液化项目可研报告。国家发展和改革委员会于2004年8月批准了项目工艺优化方案,同意一期工程开工建设。
其实,神华煤制油的项目并非我们所看到的那样顺利,在技术的攻克上,神华集团遇到过很大的困难,付出了很大的心血。据张玉卓介绍,一开始神华集团引进美国碳氢技术公司煤液化核心技术,这套技术可以将储量丰富的神华优质煤炭直接转化为合格的柴油和石脑油,但是该技术却没有经过工业验证,后来出现了一个很大的问题,神华不得不买断该技术。煤制油技术的开发并不只能靠引进一种技术开发,因此,神华集团利用集成创新,吸收多个国家的技术集成创新,并形成了自主知识产权的煤液化技术。
神华集团煤直接液化项目批准立项后,神华集团与煤炭科学研究总院紧密合作,在广泛吸收国外小试、中试和工业试验成果的基础上,自主创新与集成创新相结合,成功开发出了中国神华煤直接液化工艺技术。经过5000小时的小试验证,“神华煤直接液化工艺技术”于2004年6月通过了煤炭协会和石油化工协会组织的技术鉴定,鉴定认为,该工艺采用了全部供氢性循环溶剂制备煤浆、强制循环悬浮床反应器、减压蒸馏分离沥青和固体、强制悬浮床加氢反应器等单元技术,采用了国家863项目研制成功的高效催化剂,该技术可靠性高、经济性好,其工艺稳定性、油收率和反应器处理能力等主要技术指标已达到国际领先水平。
据了解,神华集团在煤液化工艺进行了多级放大,并借鉴了美国H-COAL(600吨/天)的经验。BSU方面,神华集团与科研院所经过10次试验,时间长达249天,试验结果表明,煤制油技术油品收率高、产品结构良好;在煤液化反应器方面,神华集团与大学合作,通过了1米直径的冷模实验,证明神华煤制油反应器结构合理;在863催化剂方面,神华集团开发了煤直接液化合成催化剂并与科研院所进行了2次长周期中试试验,后来神华又购买了法国石油设计院的一个技术以解决催化剂自动加卸的问题。在PDU方面,神华已成功完成了4次试验,对工程放大、工艺优化和工厂运行提供了技术支持。
如今,神华煤制油的工艺设备在世界处于领先地位,神华工艺设备中,包括80吨以上的超限设备226台/套,其中44台设备需要500吨以上吊车吊装。
2006年6月第一台煤液化反应器在神华煤制油项目现场吊装就位,该反应器重达2200吨,由中国一重设计制造。在2008年5月26日,中国石油天然气第一建设公司承建的中国神华煤制油有限公司年330万吨加氢稳定装置中交后,进入打通流程阶段。这标志着世界上首套煤直接液化的工业化示范装置一期工程取得突破性进展。年330万吨加氢稳定装置流程打通后将为煤液化装置提供满足要求的溶剂,确保具有我国自主知识产权的神华煤直接液化工艺技术按时转化为现实生产力。
目前,据测算,神华煤直接液化示范工程产品合计年产量为106.73万吨年。其中各种产品年产量分别为:LPG9.94万吨、石脑油25.34万吨、柴油71.45万吨、液氨1.15万吨、硫磺4.06万吨、酚0.35万吨。神华煤液化总工程量大致相当于1000万吨/年石油炼厂。砼和钢筋砼总共26万立方米,钢结构32321吨、工艺设备有3230台、工艺管道764公里、电仪设备28264台件、电仪电缆33120公里。
神华集团煤直接液化技术已经经过工业试验、产业示范,现在已经进入了商业验证过程。“煤制油的盈利前景,只要国际油价每桶高于40美元,就有合理的回报。”张玉卓说。由于受到全球金融危机的影响,截至北京时间3月25日,纽约商品交易所 (NYMEX)5月原油期货电子盘报53.04元/桶,交易区间每桶53.00—53.86美元,在经历了前几个月原油价格持续下跌甚至跌破40美元的恐慌,此轮国际油价的回升,将给我国煤制油商业化成功带来希望。
打造煤制油绿色工业其实,还有一个更为重要的因素制约着煤制油项目的深入发展,这个因素就是煤液化项目耗水多、排放二氧化碳多,受到了众多争议。
“水在煤液化中是作为原料的。在有些地区,像在榆林这样的地区实际上应该是量水而行,有条件才能建,没有条件就不建。陕西省和榆林市认为有充分的保障能够为这个工程提供足够的水,第一期300万吨成品油,大概需要4000万—5000万吨水,这占当地水资源的一个小数字。”张玉卓介绍。据了解,神华煤直接液化项目,每3—4吨煤可转化为1吨油,需要消耗8—9吨水,排放3吨的二氧化碳,期间还要消耗大量电能,需建设15万千瓦的配套电厂。而间接液化所要消耗的各种资源更多,耗水是直接液化的1.5倍,二氧化碳排放更大,生产一吨油要排放7—8吨二氧化碳。
为了减少这个因素对煤制油项目的制约,神华集团积极利用拥有领先科技的基础上,积极探索煤制油绿色工业的道路。近日,有消息称神华集团正在研究利用碳捕获和封存(CCS)技术减少煤制油项目的二氧化碳排放,目前正在进行示范项目的研究、开发和评估工作。如果这一技术利用,将大大减少生产工艺过程中二氧化碳的排放,以实现煤的清洁利用。据了解此项目的研究和开发工作被列入中美化石能源的合作协定中,中方由中国神华集团承担,美方合作单位有西弗吉尼亚大学、美国能源部所属劳伦斯利弗莫尔国家实验室等。利用碳捕获和封存(CCS)技术减少煤制油项目的二氧化碳排放,现在多个国家正在进行试验。
除了技术含量高和工程规模宏大以外,神华煤直接液化厂设置了严格的环保标准。首先,生产优质油品和化工品,因为煤基油品是超洁净交通运输燃料,对城市环境保护十分有利。
据介绍,该工程将实现良好的环境效益,有望成为煤炭清洁转化近零排放和发展循环经济的一个典范。具体体现在:污水循环,实现零排放;油渣送往自备电厂发电;煤中的硫通过净化装置全部制成硫磺产品。神华集团煤直接液化示范工程具有很高的环保标准和循环利用程度。煤直接液化项目工艺流程短,能源转化效率超过60%。
“零污染是我们在煤制油开发生产过程中的目标,神华在煤制油项目中通过技术提升来提高节能减排的效果。”张玉卓说。(李静瑕)