不久前,全球單體規模最大的煤制油示范工程——國家能源集團寧夏煤業有限責任公司(以下簡稱“寧夏煤業”)400萬噸/年煤炭間接液化項目智能化改造項目(以下簡稱“智能化改造項目”)全部完成并投運。
2025年,寧夏煤業油化品產量突破460萬噸,年轉化煤炭2400萬噸,占寧夏煤炭年產量的四分之一,噸煤綜合利用價值提升7倍以上,徹底跳出粗放賣煤的老路。
如今,寧夏煤業依托數字化、智能化升級持續優化生產鏈條,不斷延伸高端油品、精細化工、民生新材料產業鏈,讓深埋地下的烏金跳出燃料“宿命”。
自主突圍“點煤成油”
石油被稱為“工業血液”,直接關系國家經濟運轉與能源戰略安全。一直以來,我國能源結構都是富煤、貧油、少氣,過高的原油對外依存度讓能源安全問題日漸突出。寧夏煤炭占能源比重超過90%。如何“點煤成油”,是能源結構性改革中筑牢能源安全“壓艙石”、推動煤炭從燃料向原料轉變的關鍵一招。
煤炭間接液化是煤制油的核心技術路線之一,即讓煤炭在高溫下與氧氣和水蒸氣進行反應,全部氣化為一氧化碳和氫氣的混合物,合成氣經過凈化再進入費托合成工藝,最后產出具有低硫、低芳烴等特點的油品,非常環保。“這項技術是煤化工領域最高深的‘魔術’。”寧夏煤業煤制油分公司生產部副部長何鵬說。
過去,我國在煤炭間接液化方面還是一片空白。該領域的鼻祖和龍頭是一家國外企業。2004年1月,國家發展改革委經過反復篩選,確定寧夏煤業的前身——神華寧夏煤業集團有限責任公司為中方代表,負責與外國企業進行磋商談判,意在推動煤制油技術合作。
豈料,這場拉鋸式的談判,一談就是10年。掌控核心技術的外國企業不斷提出附加條件,僅費托合成一項工藝就要價25億美元。
談判陷入僵局之際,國內研發形勢取得突破性進展:寧夏煤業成功建成世界第一條煤制烯烴生產線,中科合成油公司在內蒙古伊泰建成16萬噸/年煤炭間接液化項目生產線并產出合格產品。
關鍵時刻,寧夏煤業決定大膽采用具有自主知識產權的中科合成油公司中溫漿態費托合成成套技術。2013年,400萬噸/年煤炭間接液化示范項目正式獲國家發展改革委批復。
攻堅克難闖出發展新路
自主創新之路并不好走。氣化爐結焦、燒嘴壽命短、催化劑穩定性差……一個個技術難題如同一只只攔路虎,橫亙在項目研發團隊面前。
氣化爐是煤炭間接液化過程中的龍頭裝置,承擔著原料氣的供給任務。設計之初,團隊擬采用國外技術方案。但審查時發現,進口工藝存在諸多水土不服,且調整需要高昂費用。情急之下,團隊決定自主研發氣化爐。
2012年,具有自主知識產權的“神寧爐”成功誕生,并獲得15項發明專利,打破國外技術壟斷。相比于只“吃”精煤的進口氣化爐,“神寧爐”“通吃”各種煤炭,為劣質煤清潔利用提供了新的途徑。進口氣化爐從此在我國市場失去競爭力。
歷時39個月建設之后,2016年10月,示范項目產出合格甲醇,12月產出輕質油、重質油、合格蠟,同年12月21日產出合格油品。十余年間,團隊聯合國內29家企業和科研院所,完成37項重大國產化任務。
占地面積560公頃,相當于650個標準足球場;敷設電纜2.1萬公里,相當于長城總長度;工藝設備1.3萬臺,電氣設備1.5萬臺,儀表設備11萬臺,閥門25萬臺,控制點21.7萬個……一個世界級工程在荒漠上崛起。
當沉睡億萬年之久的煤炭從地層深處走來,進入煤制油生產系統后,它將發生一系列神奇變化,最終衍生出柴油、石腦油、液化氣、硫磺、費托蠟等一系列產品,實現價值裂變升級。
依托自主研發核心技術,航天科技集團聯合多家企業研發的煤基航天煤油助力長征十二號運載火箭直沖云霄,打破航天煤油單一油源依賴;寧夏煤業自主研發的“C能+”系列高端潤滑油,填補國產高端潤滑油技術空白,11類產品覆蓋車用、工業兩大領域,其中68#抗磨液壓油性能比肩國際高端產品。
未來目標錨定高端綠色智能
歷經多年迭代發展,我國煤制油產業已實現跨越式突破——從過去僅產出液化石油氣、普通柴油等初級燃料,到如今已拓展出油、蠟、氣、材、精細化學品五大類40種產品集群。然而亮眼成績背后,行業發展仍存諸多瓶頸。
“從目前產品種類來說,真正能稱為高端的產品實際上并不多。”一位業內人士坦言,縱觀頭部企業產品結構,絕大多數仍屬于中低端基礎品類,高端產品占比較低。諸多高端化工研發成果仍停留在實驗室小試階段,未能落地工業化量產。
國家“雙碳”目標為煤制油產業劃定了清晰任務。當前,煤制油產業已探索出綠氫與煤化工裝置深度耦合的成熟減碳路徑,但從行業整體來看,綠氫應用滲透率極低。“即便是擁有國內規模最大綠氫耦合裝置的寧夏煤業,每小時綠氫耦合使用量占煤化工總用氫量的比例也不到1%。”該人士透露。
此次寧夏煤業煤制油智能化改造項目完成后,核心裝置區采用工業“自動駕駛”模式,裝置自控率達99.8%,可實現長期無人值守運行。“但是放眼國內,這樣的項目比較少,大量高危作業仍高度依賴人工操作,安全事故隱患持續存在。”一位不愿透露姓名的業內人士稱,未來,我國煤制油產業的核心目標之一就是全流程智能化,實現生產本質安全。
短板已然擺在面前,突圍方向也日漸清晰。業內人士認為,下一步,要向高端化、綠色化、智能化協同推進,多維度同向發力,推動煤制油產業實現從示范引領向產業高質量發展的跨越。高端化方面,要深化產學研聯合攻關,打通科研小試到工業化量產通道,大力開發高附加值油品與精細化工產品;綠色化方面,持續擴大綠氫、綠電與煤化工裝置耦合比例,配套碳減排技術,契合“雙碳”目標要求;智能化方面,推動機器人、智能巡檢設備全面覆蓋高危工序,筑牢安全生產“生命線”。
從原煤直銷到油品多元,從常規生產到低碳循環,相信下一個十年,我國煤制油行業定將交出更加精彩的答卷。
責任編輯: 張磊