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                  煤制油:保障國家能源安全的“殺手锏”
                  轉自網絡 發布時間:2023/9/11 閱讀:266次

                    “平時能活,急時保供”。這是新時代賦予煤制油產業的新使命。今年4月以來,《中國化工報》記者先后對我國自主開發的高溫漿態床煤間接液化合成油成套技術的發展現狀和升級示范路徑選擇,進行了深入的現場調研。調研注意到,該技術在完成百萬噸級商業示范后,正加快全面進入大規模商業化高質量發展的升級示范新階段,將在更高層次上,在關鍵時刻為保障國家能源安全貢獻力量。


                    建功新時代  煤制油是現代煤化工集大成者


                    中國石油和化學工業聯合會副會長傅向升在出席8月22日于太原舉辦的零碳工業企業/園區規劃與實施高級研修班時談到,中國的資源稟賦主要是“多煤缺油少氣”。近20年來,我國原油和天然氣對外依存度持續攀升,“十三五”時期國家從能源安全戰略出發,立足國情開展了現代煤化工的產業化示范,重點在西北煤炭資源豐富的地區布局了四大現代化煤化工示范基地,重點開展了煤制油等產品系列的產業化升級示范。期間,我國煤制油百萬噸級商業示范取得了重大進展和重要成果。


                    傅向升介紹說,目前我國煤制油已實現100萬噸/年直接法和400萬噸/年間接法的連續穩定生產,并掌握了100萬噸/年高溫流化床費托合成技術,不僅獲得了清潔的汽油、柴油,還試制成功高密度航空煤油、軍用柴油、火箭煤油等特種合成油品。煤制油系列產品方面,我國通過產業化升級示范,已掌握核心技術、催化劑、工程化設計、核心設備制造以及智能化控制系統等全產業鏈關鍵技術。


                    傅向升表示,中國煤制油產業整體技術水平達到國際先進,并成為世界矚目和全球化工同行高度關注的一個領域。截至2022年年底,我國煤制油投產項目累計完成投資約1280億元,煤制油年總產能823萬噸,年產量732.8萬噸,產能利用率達89%,比上年提升6.4個百分點,全年營業收入合計512.8億元,利潤達到71.7億元。


                    傅向升強調,“十三五”期間,煤制油產業通過百萬噸級商業示范,積累了非常寶貴的工程化、產業化經驗和實際運行數據,為我國深化能源革命、強化能源安全戰略以及煤化工與石油化工的互補與協同發展積累了經驗。


                    據了解,中國科學院山西煤炭化學研究所及其轉化平臺中科合成油技術股份有限公司李永旺團隊開發的高溫漿態床煤間接液化合成油技術是目前我國煤制油領域應用的主流先進技術之一。


                    中科合成油技術股份有限公司常務副總裁楊勇介紹,該技術歷經1997~2000年實驗室、2000~2008年中試、2009~2018年16萬噸級工業示范、2013~2018年百萬噸級商業示范以及2018年至今的500萬噸級以上的升級商業示范階段。采用該技術,2016年建成投產全球單體規模最大的國家能源寧煤400萬噸/年煤間接液化裝置,2017年建成投產內蒙古伊泰杭錦旗120萬噸/年煤制精細化學品裝置和山西潞安100萬噸/年煤間接液化裝置。這3個百萬噸級煤間接液化裝置經歷了國際油價暴跌暴漲的考驗,一直連續穩定運行,工藝技術日臻完善。2022年全年,國家能源寧煤煤制油裝置運行負荷達100%~105%,內蒙古伊泰杭錦旗煤制精細化學品裝置運行負荷達110%,山西潞安煤間接液化裝置運行負荷達90%~100%,利潤也高于全行業平均水平。這證明我國已完全掌握了成熟可靠、先進高效、世界領先的百萬噸級煤炭間接液化工業技術,也奠定了我國煤制油產業的人才、技術、配套、運營等的扎實基礎,形成了一體化高效運行機制和模式。


                    國家能源集團寧夏煤業有限責任公司相關負責人介紹,該公司建設的400萬噸/年煤間接液化裝置與國外同類技術對比,在各類消耗、能效和產油能力上具有明顯優勢。運行數據顯示,2022年產量達434.78萬噸;噸油品煤耗3.4噸標煤、水耗6噸,優于國家先進值;單位產品綜合能耗2噸標煤,能源轉化效率43.57%,優于國家基準值;CO總轉化率97%,有效氣總轉化率達92%,CH?選擇性小于3wt%,C?+選擇性大于96wt%,CO?選擇性低于16mol%。


                    山西潞安煤基清潔能源有限責任公司黨委書記、董事長張衛國表示,該公司煤制油項目2022年實現了“四高一低”的歷史性突破:一“高”即產量高,達到100.27萬噸;二“高”即售價高,實現油品均價6653元/噸;三“高”即營業收入高,突破69.5億元;四“高”即利潤創投產以來新高,比2021年實際實現減虧超20億元;一“低”即消耗低,噸油耗標煤、電、水均創歷史最優,部分指標達到行業先進值。


                    內蒙古伊泰化工有限責任公司董事長劉萬洲介紹,該公司120萬噸/年精細化學品項目的噸產品綜合能耗1.98噸標煤,其中噸產品煤耗3.48噸標煤、水耗5.12噸;能源轉化效率43.85%;廢水實現零排放。


                    整體來看,我國煤制油圓滿并超額完成“十三五”百萬噸級商業示范任務。


                    勇闖新賽道  創新是未來發展最關鍵因素


                    能源安全,關乎國家經濟社會發展的全局。2022年以來,全球疫情跌宕反復、俄烏沖突不斷升級,給國際能源生產和消費帶來了巨大沖擊。站在國家層面,能源安全呼喚煤制油項目,升級版的煤制油產業將托起中國能源強國夢想。


                    傅向升強調,黨的二十大報告指出,我國發展進入戰略機遇和風險挑戰并存、不確定難預料因素增多的時期,我們必須增強憂患意識,堅持底線思維,做到居安思危、未雨綢繆。站在新的起點,創新是煤制油未來發展最關鍵的因素。下一步,要加大創新力度、強化協同創新,主要聚焦在大型先進煤氣化技術和氣化爐的開發,高端煤制化學品、特種油品的研發,大型化核心反應器及其關鍵儀表、泵閥的技術攻關,掌握單臺日處理煤5000噸超大型水煤漿氣化爐、80萬噸/年費托合成反應器等核心設備的大型化。


                    傅向升最后強調,費托合成的核心技術和關鍵催化劑也需要持續創新。如果通過反應溫度、反應壓力和關鍵催化劑及其助催化劑的創新,并熟練掌握不同反應條件,可以連續穩定生產直鏈烷烴和環烷烴為主的油品,關鍵時刻直鏈烷烴可以用作下游烯烴產業鏈的原料,而環烷烴可以用作下游芳烴產業鏈的原料。如果通過創新實現了這樣的設想,并掌握了連續穩定的核心技術,不但關鍵時刻可以保障國家能源安全,而且也可以為拓展下游石化產業鏈創造條件。


                    石化聯合會煤化工專委會副秘書長王秀江認為,煤制油企業未來高質量發展,不僅要練好內功,還要繼續加強技術創新、產業升級示范,延伸產品產業鏈,生產新材料、高端化學品。這樣才能保證特殊的時候供油,平時多供高端化學品,兼顧經濟性。


                    “平時能活,急時保供”。這是新時代賦予煤制油產業的新使命。記者調研發現,煤制油企業正按照“平急結合、宜油則油、宜化則化”的總原則,在新的賽道上勇闖新難關。


                    未來,國家能源寧煤公司將從五方面著手創建世界一流煤化企業。一是提升煤制油運行水平,持續優化產品結構,開發差異化高端化清潔燃料和化工品。二是提升創新能力,加大煤化工關鍵核心技術研發。三是提升價值創造,聚焦高端化差異化精細化,加快推進α-烯烴、油蠟、烯烴高端材料、催化劑四條鏈優化產業布局。四是貫徹碳達峰碳中和戰略部署,推進能源清潔低碳安全高效利用提質提效。五是探索新能源制氫與煤制油化工產業耦合發展。


                    潞安化工將著力構建以“強煤、優化、育新”為特征的現代產業體系,堅持走好高端化、多元化、低碳化路徑,立足構建煤制油產業生態圈,拓展高端精細化學品領域,重點突出Ⅲ類+潤滑油基礎油優勢,延伸產品價值鏈,培育和增強企業核心競爭力。


                    內蒙古伊泰化工將圍繞產業鏈的延鏈、補鏈、強鏈,引進安德力30萬噸/年烷基苯項目、伊諾2萬噸/年高碳醇項目、天津聯博20萬噸/年食品級CO?加工項目,形成產業集群;積極探索合成氣綜合利用制含氧化合物、α-烯烴提取、烷烴裂解、潤滑油基礎油加氫制備以及與風光新能源制氫產業融合發展,實現現代煤化工產業綠色低碳和高質量發展。


                    關鍵核心技術的高峰,煤制油人也一直在攀登。


                    據記者了解,在不斷總結和創新的基礎上,李永旺團隊開發出費托重烴流化裂化芳構化(FCA)生產超清潔汽油新技術。該技術已完成4000噸/年中試,結合開發的費托柴油加工和焦油加工生產煤基柴油和航油技術、費托輕烴與甲醇耦合裂解制烯烴(FCO)和超清潔汽油技術以及C?高端化學品加工技術等,形成了煤間接液化合成油的汽油—柴油—液化天然氣(LNG)—化學品多元產品聯產方案,即煤高效液化制油品—化學品動態聯產技術(以下簡稱油化動聯技術)。這一技術方案在國家急需時以油為主,平時油化兼顧聯產,保障煤制油裝置運行的可持續性。


                    正規劃的油化動聯技術項目,是中科合成油聯合陜西延長石油、陜西榆林能源集團等啟動的500萬噸/年油品聯產100萬噸/年LNG及高端化學品和碳基新材料的煤炭間接液化綜合一體化升級示范項目。該項目既可生產汽油、柴油、煤基特種油品、LNG等,也可延伸生產乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、1,4-丁二醇(BDO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等系列高端化學品和新材料。該項目位于陜西榆林煤化工基地,總投資約1000億元,年轉化煤炭約3000萬噸,預計噸產品綜合能耗降至1.52噸標煤左右、水耗降至4噸左右,單位產品總煤耗降至3.04噸標煤左右,整體能效將提升至49%~51%,單位產品CO?排放量下降至5.52噸左右,相比已運行的百萬噸級煤間接液化裝置,CO?排放量將進一步降低20%左右。該項目可以在國家急需時將聯產模式靈活切換到油品生產最大化的模式。


                    當前,除油化動聯技術外,還有低階煤分級液化合成油技術和煤制油碳循環利用技術,正集聚力量進行攻關。


                    據記者調研,針對占全國煤炭資源儲量57%的低階煤利用問題,李永旺團隊提出了一種兼具煤直接液化和間接液化技術優點,生產工藝反應條件更為溫和的煤分級液化合成油新工藝。該技術結合了液化殘渣氣化和高溫漿態床費托合成工藝技術,已形成了新疆哈密200萬噸/年煤分級液化技術方案,推算整體能效可達53%~55%。目前新疆等地正在推進這一更為先進的清潔、高效、低碳化的新一代煤制油技術。


                    再鑄新輝煌  統籌加快煤制油升級示范步伐


                    中國工程院院士謝克昌認為,要穩步推進煤制油產業發展,項目建設只有在規模條件下,技術經濟效能和環保性能才能得到充分體現;要積極推進煤制油產業大型化、園區化和基地化發展,結合資源稟賦,穩步有序推進大型煤制油氣基地建設。


                    王秀江指出,國家對煤制油大型化升級示范的要求,是要提高效率、降低能耗水耗、減少排放等。國家對煤制油的發展導向,是總量控制,不宜大規模發展,但要保留一定的產能,目前是將近千萬噸,未來還有一定空間,要以國家規劃的五個煤制油氣基地為基準。


                    而各企業“勇闖新賽道”“平急結合宜油則油宜化則化”的技術、產業升級示范的新路徑,讓人們看到了未來我國煤制油產業高質量發展的新希望。


                    對于未來煤制油產業高質量發展方向,專家們主要提出了以下建議。


                    一是加快布局建設千萬噸級煤制油氣戰略基地。


                    近中期要著力高質量、低碳化發展煤制油氣產業,加快布局建設千萬噸級煤制油氣戰略基地,即大型集成、標準化、模塊化、可復制的500萬噸級、1000萬噸級系列煤炭間接液化合成油成套工藝技術與大型裝備技術,進一步提升煤炭間接液化合成油系統能量利用效率,降低煤耗、水耗、污染物和二氧化碳排放,具備在應急狀況下相當規模的煤制油氣產能儲備與釋放能力,起到保障國家能源供給安全的關鍵作用。


                    二是統籌推進加快煤制油升級示范步伐。


                    在產業技術升級示范方面,要加快油化動聯技術、低階煤分級液化合成油技術、煤制油碳循環利用技術等的推廣應用。


                    在產業升級示范方面,將煤制油產業真正上升為國家戰略,推進煤制油產業升級示范。煤制油產業是技術高度密集型產業,需要眾多單位主體的共同參與,組織機構較為龐大,協調管理和應急預案存在短板。因此,需探索組建統一高效的產業實施主體,鼓勵國有企業、民營企業、混改企業投資煤制油氣產業。具體以國家能源、中科合成油、潞安化工、伊泰集團等班底為基礎,成立全國性、專業性的中國煤制油公司,將煤制油項目納入國家能源安全儲備體系,從統一規劃、組織人事、設計制造、資金政策、體制機制等方面獲得國家全方位支持,經過充分論證,統籌規劃,選擇最佳的產地、區域,走區域融合的道路,走煤—油—化綜合一體化道路,走各種所有制聯合推進之路,推動煤制油產業化、規;、園區化發展,多快好省地推進煤制油產業升級示范,以煤制油產業的不斷現代化,加快推進能源安全保障體系現代化。


                    在資源保障方面,煤炭資源的配備是項目實施的前提,F階段煤價仍然處于高位,從保障國家能源安全角度出發,希望國家為新建項目直接配煤,做到煤—油—化一體化,保證項目的持續競爭力。同時,項目需要配套足量水、土地等資源,使企業有米可炊,無后顧之憂,一門心思以高端化、多元化、低碳化為方向,搞技術開發、項目建設、生產運營等。


                    在提前規劃方面,煤制油氣大型基地建設與大型項目建設宜提前規劃,預留足夠的煤炭資源,早作部署,考慮設計方案需要2年周期,項目建設需要3年周期,在充分論證與提前預估的基礎上,做好建設預案與建設準備,以保障應急狀態時的戰略需求。


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