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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關鍵核心技術,努力搶占科技制高點,為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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全球單體規(guī)模最大煤制油項目背后,是上千名科研人員數(shù)十年如一日的苦心鉆研

大膽嘗試實現(xiàn)“煤變油”

2017-06-05 文匯報 郭超豪
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語音播報

  位于北京懷柔科學城的中科合成油研發(fā)中心,看似與一般的化工廠無異,但這里,記錄著一項世界紀錄的誕生。

  去年年底,全球單套規(guī)模最大的神華寧煤400萬噸/年煤制油工程打通全廠工藝流程,實現(xiàn)一次性投料試車成功,成為國產(chǎn)核心技術打造大國重器的又一范例。習近平總書記對這一項目作出了重要批示,指出這一重大項目建成投產(chǎn),對我國增強能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用、促進民族地區(qū)發(fā)展具有重大意義,是對能源安全高效清潔低碳發(fā)展方式的有益探索,是實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要成果。

  這一重大項目建成投產(chǎn)的背后,所采用的核心技術正是由李永旺為首席科學家的中科合成油1000多人的技術團隊、歷時20年自主研發(fā)的高溫漿態(tài)床合成成套工藝技術。

  破題困局,緩解“多煤少油”危機

  中國是一個多煤少油的國家,有將近三分之二的石油消費依賴進口。相比之下,中國擁有相對豐富的煤炭資源,煤炭是我國最重要的基礎能源?!叭绻軐⒚恨D(zhuǎn)化為柴油、汽油等燃料,彌補石油缺口,就可以緩解石油供應緊張的局面,破解我們可能出現(xiàn)的能源困局?!敝锌坪铣捎褪紫茖W家、總經(jīng)理李永旺說。

  早在1923年,德國科學家費舍爾和托普舍就發(fā)現(xiàn)可以將煤間接液化;僅過一年,就有中國人緊跟世界技術前沿,開始探索煤制油的途徑。1951年,新中國生產(chǎn)出第一桶煤制油。不過,隨著國內(nèi)油田依次被發(fā)現(xiàn),煤制油技術逐漸淡出視野。

  上世紀80年代初,中科院山西煤化所重新開始了煤炭間接液化的技術攻關,但由于技術與經(jīng)濟限制,一直沒有規(guī)?;a(chǎn)。1997年,當時煤化所的研究員李永旺重新組織研發(fā)團隊,瞄準了技術優(yōu)勢明顯的漿態(tài)床合成油技術,希望能在中國建成百萬噸級煤制油工廠。2006年,山西煤化所做出了一個在當時看來頗為大膽的嘗試,它聯(lián)合多家煤炭公司,成立了中科合成油技術有限公司。李永旺的身份,從研究員變成了總經(jīng)理。這家企業(yè)唯一的目標,就是要把中科院幾十年的研究成果產(chǎn)業(yè)化,把煤真正變成油。

  潛心鉆研,改良費托合成反應

  煤制油主要有兩個技術路線:一是將油煤漿直接加氫轉(zhuǎn)化為油,稱為煤的直接液化;

  另一個是將煤進行氣化轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣的合成氣,然后在催化劑作用下,合成氣反應生成碳氫化合物的混合物——烴,可以加工生產(chǎn)液態(tài)的油即柴油、汽油、煤油,這一技術路線稱為煤的間接液化。其中的關鍵步驟是一氧化碳和氫氣反應合成烴,這個反應也稱為費托合成反應,可在很大程度上提高生產(chǎn)油品的質(zhì)量。

  1997年李永旺重新組織研發(fā)團隊后,就開始了數(shù)年如一日的潛心鉆研。終于在2015年,李永旺團隊發(fā)現(xiàn),采用低溫漿態(tài)床合成,在200℃-250℃下反應,費托合成產(chǎn)生的大量反應熱不能得到很好利用,于是他大膽提出將反應溫度提高到高溫區(qū)260℃-290℃,將能源利用效率提升了5-8個百分點。這一概念的突破,成為漿態(tài)床費托合成技術提升的關鍵。

  2009年,兩個年產(chǎn)16萬噸煤制油示范廠投產(chǎn)。經(jīng)過7年多的長周期運行后,驗證了高溫漿態(tài)床煤變油技術的國際先進性,為百萬噸級中國煤制油裝置建設奠定了技術基礎。

  2016年12月,神華寧煤工廠建成并試車成功,生產(chǎn)出了高品質(zhì)的柴油、石腦油、蠟等產(chǎn)品,一舉使我國進入到少數(shù)掌握煤制油工業(yè)化技術的國家行列,并使我國煤制油技術達到了國際領先水平。中科合成油副總經(jīng)理楊勇介紹,神華寧煤工程的技術先進性還體現(xiàn)在獨創(chuàng)配方的高效催化劑大幅提高了反應活性,產(chǎn)油能力比此前國際通用技術提高了3倍以上。此外,形成了煤制油高度節(jié)水流程技術,使噸油耗水量從10噸左右降到8噸以下。

  面向未來,研發(fā)分級液化技術

  針對我國大量低階煤資源難以有效利用的現(xiàn)實,中科合成油研發(fā)出了低階煤分級液化的煤制油新工藝。該技術已經(jīng)完成了年處理原煤1萬噸的工業(yè)中試裝置的試驗運行,打通了全部工藝技術流程,正在新疆規(guī)劃和設計百萬噸級的商業(yè)裝置,有望形成新一代煤制油工業(yè)技術。

  目前,采用高溫漿態(tài)床合成油技術正在實施的煤制油項目總規(guī)模達到1350萬噸/年油品,遍布內(nèi)蒙古、山西、貴州、新疆等地。李永旺透露,中科合成油還將打造北京懷柔科技創(chuàng)新城技術平臺,進一步開拓天然氣制油、生物質(zhì)制油等技術,同時積極開拓美洲、非洲、大洋洲、東南亞、中東、歐洲等海外市場。

  “煤制油技術在中國的成功應用,將對全球能源技術革命產(chǎn)生重要的影響?!睏钣抡f,“中科合成油在技術開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應用的持續(xù)創(chuàng)新,得益于中科院機制體制的創(chuàng)新。隨著國家知識產(chǎn)權保護體系的日益完善,相信我國科研人員會有更可持續(xù)的創(chuàng)新動力和環(huán)境?!薄翱梢哉f,中科院30年的科研底蘊,20年的創(chuàng)新超越,10年的產(chǎn)業(yè)推廣,鑄就了中國煤制油今天的輝煌?!敝锌圃荷轿髅夯彼L房倚天感慨道。

 ?。ㄔd于《文匯報》 2017-06-05 01版)

打印 責任編輯:侯茜

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