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未来能源：中国煤制油巨头崛起
本刊记者 李晓文 特约通讯员 王 斌
专家简介：
孙启文,研究员.现任兖矿集团有限公司副总经理,陕西未来能源化工有限公司总经理,煤液化及煤化工国家重点实验室主任,“醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室”副理事长,华东理工大学、厦门大学、青岛科技大学教授,“十一五”国家“863”计划重大项目“以煤气化为基础的多联产示范工程”总体专家组成员,“十二五”国家科技部“洁净煤技术”重点专项总体专家组成员.
主要从事反应工程、甲醇合成和F-T合成的研究.主持开发成功了具有我国自主知识产权的低温与高温费托合成煤间接液化技术,包括费托合成催化剂、费托合成工艺、三相浆态床与固定流化床费托合成反应器及其内件、费托合成产品加氢提质工艺及催化剂等.
大漠孤烟直,长河落日圆.莽莽苍苍的毛乌素沙漠,驻留着这样一群执着的追梦人,他们的梦想就是要成功建设全国第一套百万吨级煤间接制油示范项目,成为中国煤炭高效利用转化的引领者,为集团公司转型发展、跨越发展注入强大动力,全力打造兖矿重新崛起的新名片.
十年磨一剑,十年圆一梦！
2015年6月,以成功安装全球最大的费托合成反应器为标志,陕西未来能源化工有限公司如期建成中国第一套百万吨级煤间接制油示范装置.“三年三大步”,未来能源公司实现了从无到有、从小到大、从平凡到辉煌、从创业开拓者到示范引领者的完美蜕变.
巨轮起航——能源安全呼唤煤制油战略
要认识煤制油的战略意义,首先还得要从我国“富煤贫油”的能源特征说起.
2011年8月3日,我国的最新公布数据显示：我国原油对外依存度首次超过了美国,达到55.2%.
“富煤少气贫油”,一直以来都是我国能源的一大标签.特别是随着我国经济化进程加快,自20世纪90年代以来,我国原油对外依存度几成直线上升的趋势.到2012年,对外依存度为58%,2013年为58.8%,2014年超过59.5%,逼近六成.
“煤炭的清洁高效开发利用既是支撑经济社会发展的内在要求,也是走低碳发展道路的必然选择.站在国家层面,能源危机呼唤煤制油项目.”2015年9月12日,在陕西榆林煤液化及煤化工国家重点实验室学术委员会二届一次会议上,中国工程院院士谢克昌说道,“在这种客观条件下,兖矿煤制油项目充分利用自主研发技术,为国家的战略需求和国家能源储存做出了重大贡献.”
作为国家能源安全的重要发展战略,兖矿煤制油项目的发展可追溯至14年前.
2002年年底,南非沙索公司首席工程师孙启文从约翰内斯堡飞抵上海,加盟兖矿集团.彼时,南非沙索公司是全球唯一拥有商业运行煤间接液化装置的公司.作为未来兖矿集团煤制油项目的掌舵人,孙启文的加盟,为兖矿研发煤间接液化技术注入了灵魂.
从2002年加盟兖矿开始,孙启文便全身心投入到煤间接液化技术的自主创新,很快便建立起一支高素质研发团队,并亲自主持高效费托合成催化剂的研制和应用、费托合成反应器与工艺流程的设计优化和分离技术等煤间接液化关键技术研发.
2004年和2006年,孙启文带领研发团队分别成功进行了低、高温费托合成万吨中试,成为全国唯一一家同时掌握高低温费托合成技术的公司.
2008年经国家科技部批准在上海能源科技研发有限公司建立煤液化及煤化工国家重点实验室,系统开展了煤间接液化基础理论与工业化应用研究工作.在项目研发过程中,孙启文带领团队先后承担了国家“863”计划课题5项、国家“973”计划课题2项,建设了国内中试规模最大的5000吨/年浆态床低温费托合成中试装置和国内唯一的4500吨/年固定流化床高温费托合成中试装置,开发成功了拥有自主知识产权的以油品为主的低温费托合成技术和联产油品、烯烃、精细化学品的高温费托合成技术,在研发过程中已申请专利50项,已获授权煤间接液化技术发明专利34项,取得国家级科技成果9项,低温费托合成技术与国内外同类技术相比,具有柴油选择性高、吨油品催化剂消耗低、费托合成反应器生产强度大、能量利用效率高等优点,主要关键技术达到国际领先水平.
2011年2月,兖矿集团出资50%,兖州煤业和延长石油各出资25%,注册资本54亿元,组建陕西未来能源化工有限公司,落地榆林建设百万吨级煤间接制油项目和千万吨级煤矿,为中国煤制油产业化发展领航示范.
2012年,未来能源项目被国家发改委列为“十二五”期间“煤炭深加工示范项目”,正式驶入发展建设快车道.
2015年七八月份,未来能源项目仅用23天就打通全流程,一次投料试车圆满成功.百万吨级煤制油示范项目的试车成功,实现了煤间接液化制油的产业化生产,开启了我国煤清洁高效利用技术产业发展史上的新篇章,这是我国煤清洁高效利用技术产业发展史上重要的里程碑,对保障国家能源安全、实现国家能源多元化发展战略具有重要的战略意义.
示范领航——树立煤制油行业标杆
新世纪以来,煤制油项目几经波折.一方面,把煤转化为油的技术契合我国富煤贫油的能源格局,有利于能源安全；另一方面,“高耗水、高排放、高污染”又让其颇具争议.
然而,如今,未来能源公司通过自主技术攻关、高效严格的管理手段,已有效地解决了煤制油的“先天缺陷”.
为了确定最终生产出来的是非常洁净的油,从研发到生产,每一个环节孙启文都控制得非常严格.在百万吨级煤制油示范项目建设阶段,项目的研发、设计、建设者和全体员工按照“一抓一控三保”（抓管理、控投资、保安全、保质量、保进度）工作总体要求,不断强化项目管理,科学组织项目建设,克服施工期短、制约因素多等重重困难,实现了项目建设优质、快速、高效推进.在项目开车阶段,全体开车人员,精益求精,严格规程,优化操作,于2015年7月31日22时16分首台气化炉投料试车成功,8月21日3时16分核心装置费托合成顺利接气,8月23日0时19分全流程打通,产出优质油品,各项参数完全符合要求,达到欧Ⅴ标准.
“我们的油品品质非常好,不含硫,不含氮,不含芳香组的化合物,十六烷值非常高.”孙启文说,兖矿项目产出的油品符合欧洲五号标准,含硫量只有0.1个ppm,远低于100ppm的国家标准.
同时,相比火电厂污水,现代煤化工的污水更难处理.而未来能源公司煤制油项目却创造了污水近零排放的惊叹成就.
“每小时产生污水100立方米左右,上设备做达标处理,1立方米要多花25元,一年就得上千万,但这钱肯定得花.”孙启文表示,处理污水是企业职责所在,绝不会偷工减料.
而为煤制油项目配套的金鸡滩煤矿,设计年产能800万吨,概算投资48亿元,可采储量10亿吨,属低灰、低硫、低磷、高发热量、高挥发分的优质煤.
此外,百万吨级煤制油示范项目采用多喷嘴对置式水煤浆气化、一氧化碳耐硫变换、低温甲醇洗气体净化、低温浆态床费托合成及油品加氢提质等技术生产柴油、石脑油、液化石油气等产品.建设内容包括4套8.5万标准立方米/小时空分装置、8台（6开2备）日处理煤量2000吨的多喷嘴对置式水煤浆加压气化炉、3套一氧化碳变换装置、3套处理气量为27万标准立方米/小时低温甲醇洗装置、2套硫回收装置、1套费托合成装置、1套费托合成油品加工装置、1套尾气制氢装置、3台480吨蒸汽/小时高压煤粉锅炉、3台50兆瓦蒸汽发电机组、1台42兆瓦燃气轮机发电机组、3000吨/年费托合成催化剂生产装置以及储运、消防、供水、水处理、铁路、灰渣场等辅助和厂外工程.按投资额度计算,项目装备自主化率达到82%以上；按台套数计算,项目装备自主化率达到92%以上,项目综合能源利用效率为45.9%,水重复利用率达到98.26%,全部符合或优于国家相关标准.
同时,催化剂是煤制油合成技术的核心,能否成功生产出优质催化剂,直接关系到煤制油的成功与否.
2014年9月6日23时36分,我国煤间接制油规模化建设取得标志性成果,国家煤制油示范项目——陕西未来能源化工有限公司配套的催化剂制备生产系统贯通,首次投料试车即取得成功,顺利产出优质的催化剂产品.这项完全具有我国自主知识产权的煤间接液化催化剂取得成功,宣告我国彻底打破国外企业技术垄断和封锁.
“我们花了十年时间研究煤制油技术”谈及煤制油技术优势,孙启文如数家珍,“一是催化剂效率好,活性好,选择性好,催化剂的消耗低；二是反应器的设计合理,单体生产强度大,生产能力是国际上同位反应器的1.5倍左右；三是整体工艺设计比较优化,比较短,一方面节约投资,另一方面加工效率大大提高,整体能效为43％左右,国际是39％,我们上了一个台阶；四是全厂的热效率非常高；五是从建成的角度来看,项目在环境问题方面考虑非常周到,水、气体、固废的处理问题等,都下了很大功夫.所以这个项目建成之后我相信可以起到非常的好的标杆示范引领作用,这些都是处在国际领先水平.”
未来能源——乘风破浪 奋勇争先
“煤制油,将是未来中国煤化工发展方向之一,也是兖矿未来的希望所在,可以说,兖矿的未来在未来能源,未来能源的未来在煤制油.”兖矿集团领导掷地有声.
但因项目核准拖延了8年之久,以致兖矿集团煤制油“起了个大早”,却“赶了个晚集”.更令人担忧的是,未来能源项目甫一投产,便赶上了国际油价跌至历史低位,面临着严峻挑战.
“尽管是在油价如此低迷的时候,我们的项目仍然有账可算.”对此,孙启文肯定地说道,“即使在当前的低油价下,如果没有过重的税负,煤制油示范项目仍有较好的盈利能力,这表明煤制油的发展是可行的,现在急需的就是相对宽松的空间继续自我完善、创新发展.”
他表示,自国际原油下跌以来,我国已连续三次上调成品油消费税.在低油价时期提高成品油消费税,以抑制石油过度消费,促进环境治理、节能减排和能源替代,可以理解.但是,煤制油作为煤炭清洁利用的新兴产业,作为肩负保障国家能源安全重要责任的示范产业,受到高税收的“伤害”则说不过去.
“煤制油项目目前生产每吨柴油的消费税在1411元左右,每吨石脑油的消费税在2105元左右.不仅如此,增值税、城建税等其他税种也‘水涨船高’.而目前柴油、石脑油的售价却只有4000?5000元.也就是说,每吨油品售价的一半都交了税.在此情况下,多数煤制油项目陷入亏损.按年产115万吨油品计算,每年需缴纳消费税16.61亿元,如果全额免征消费税,将增加企业利润18.6亿元.”孙启文不无焦虑地说道,“征收油品消费税的一大功能是抑制石油的过度消费,但煤制油却是以煤为原料,比照石油炼制企业收税的做法不合理.应当充分考虑煤制油产业的特殊性,改变煤制油企业税收参照石油企业税收的做法,实行差别化较低税收政策.”
作为肩负保障国家能源安全重要责任的示范产业,煤制油项目才刚刚起步,正处于示范试点阶段.由于产业技术、管理、环保等方面的不成熟,加之受到来自国际原油走低的冲击,这些在艰难中破土的幼苗更加需要国家产业政策的呵护、扶持.
“刚刚起步的中国煤制油产业,正处于示范试点阶段,对国家能源安全的战略意义大于经济意义.”孙启文表示.
同时,“以项目换资源”,未来能源项目获取了大批煤炭资源,也因此缓解了山东本部的资源枯竭危机.早在十多年前,兖矿集团就做过测算,本部煤矿可采年限不会超过20年.经历了煤炭黄金十年的普遍超采,这一历程或还要进一步缩减.
而通过在陕北榆林投资煤制油项目,兖矿获得了宝贵的当地煤炭资源.兖矿煤制油一期的第一条生产线,地方政府为其“配套”了金鸡滩煤矿.随着后续400万吨煤制油项目的推进,兖矿还将获得西红墩煤矿,将有效缓解山东本部的资源枯竭危机.
目前,未来能源项目每年约用500万吨原煤,可生产115万吨油品及化工产品,主要包括79万吨柴油、25万吨石脑油等,为目前世界上最大的煤间接液化单体系统.孙启文表示,2015年,兖矿生产的油品,均售给了延长石油集团作为调和油,但未来兖矿准备自建销售渠道.
按照计划,在110万吨/年煤间接液化示范装置成功运行后,未来能源公司将以示范装置为依托,利用已开发成功的高温与低温费托合成多联产技术,进一步增加产品种类,延长产业链,提高煤液化装置的市场适应性和经济效益,“十三五”期间将开展一期后续400万吨/年煤间接液化项目及配套1000万吨/年西红墩煤矿项目.力争在“十三五”末,建成以陕西未来能源化工有限公司为主体的,主要产品为柴油、石脑油、汽油、液化石油气、溶剂油、特种蜡、聚丙烯、混合醇、丙酮和甲乙酮、醋酸的“煤、油、电、化”一体化循环发展的新型工业园区,最终达到年产1000万吨油品、高端化学品和4000万吨煤炭能力,实现千亿元产值、百亿元利润,成为中国煤炭清洁高效转化利用的大型生产基地,为我国煤制油产业化发展竖起一面不倒的旗帜,引领中国煤制油产业化更快更好发展.
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