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煤制油:保障国家能源安全的“杀手锏”
转自网络 乐鱼电竞平台-中国有限公司:2023/9/11 阅读:592次

  “平时能活,急时保供”。这是新时代赋予煤制油产业的新使命。今年4月以来,《中国化工报》记者先后对我国自主开发的高温浆态床煤间接液化合成油成套技术的发展现状和升级示范路径选择,进行了深入的现场调研。调研注意到,该技术在完成百万吨级商业示范后,正加快全面进入大规模商业化高质量发展的升级示范新阶段,将在更高层次上,在关键时刻为保障国家能源安全贡献力量。


  建功新时代  煤制油是现代煤化工集大成者


  中国石油和化学工业联合会副会长傅向升在出席8月22日于太原举办的零碳工业企业/园区规划与实施高级研修班时谈到,中国的资源禀赋主要是“多煤缺油少气”。近20年来,我国原油和天然气对外依存度持续攀升,“十三五”时期国家从能源安全战略出发,立足国情开展了现代煤化工的产业化示范,重点在西北煤炭资源丰富的地区布局了四大现代化煤化工示范基地,重点开展了煤制油等产品系列的产业化升级示范。期间,我国煤制油百万吨级商业示范取得了重大进展和重要成果。


  傅向升介绍说,目前我国煤制油已实现100万吨/年直接法和400万吨/年间接法的连续稳定生产,并掌握了100万吨/年高温流化床费托合成技术,不仅获得了清洁的汽油、柴油,还试制成功高密度航空煤油、军用柴油、火箭煤油等特种合成油品。煤制油系列产品方面,我国通过产业化升级示范,已掌握核心技术、催化剂、工程化设计、核心设备制造以及智能化控制系统等全产业链关键技术。


  傅向升表示,中国煤制油产业整体技术水平达到国际先进,并成为世界瞩目和全球化工同行高度关注的一个领域。截至2022年年底,我国煤制油投产项目累计完成投资约1280亿元,煤制油年总产能823万吨,年产量732.8万吨,产能利用率达89%,比上年提升6.4个百分点,全年营业收入合计512.8亿元,利润达到71.7亿元。


  傅向升强调,“十三五”期间,煤制油产业通过百万吨级商业示范,积累了非常宝贵的工程化、产业化经验和实际运行数据,为我国深化能源革命、强化能源安全战略以及煤化工与石油化工的互补与协同发展积累了经验。


  据了解,中国科学院山西煤炭化学研究所及其转化平台中科合成油技术股份有限公司李永旺团队开发的高温浆态床煤间接液化合成油技术是目前我国煤制油领域应用的主流先进技术之一。


  中科合成油技术股份有限公司常务副总裁杨勇介绍,该技术历经1997~2000年实验室、2000~2008年中试、2009~2018年16万吨级工业示范、2013~2018年百万吨级商业示范以及2018年至今的500万吨级以上的升级商业示范阶段。采用该技术,2016年建成投产全球单体规模最大的国家能源宁煤400万吨/年煤间接液化装置,2017年建成投产内蒙古伊泰杭锦旗120万吨/年煤制精细化学品装置和山西潞安100万吨/年煤间接液化装置。这3个百万吨级煤间接液化装置经历了国际油价暴跌暴涨的考验,一直连续稳定运行,工艺技术日臻完善。2022年全年,国家能源宁煤煤制油装置运行负荷达100%~105%,内蒙古伊泰杭锦旗煤制精细化学品装置运行负荷达110%,山西潞安煤间接液化装置运行负荷达90%~100%,利润也高于全行业平均水平。这证明我国已完全掌握了成熟可靠、先进高效、世界领先的百万吨级煤炭间接液化工业技术,也奠定了我国煤制油产业的人才、技术、配套、运营等的扎实基础,形成了一体化高效运行机制和模式。


  国家能源集团宁夏煤业有限责任公司相关负责人介绍,该公司建设的400万吨/年煤间接液化装置与国外同类技术对比,在各类消耗、能效和产油能力上具有明显优势。运行数据显示,2022年产量达434.78万吨;吨油品煤耗3.4吨标煤、水耗6吨,优于国家先进值;单位产品综合能耗2吨标煤,能源转化效率43.57%,优于国家基准值;CO总转化率97%,有效气总转化率达92%,CH?选择性小于3wt%,C?+选择性大于96wt%,CO?选择性低于16mol%。


  山西潞安煤基清洁能源有限责任公司党委书记、董事长张卫国表示,该公司煤制油项目2022年实现了“四高一低”的历史性突破:一“高”即产量高,达到100.27万吨;二“高”即售价高,实现油品均价6653元/吨;三“高”即营业收入高,突破69.5亿元;四“高”即利润创投产以来新高,比2021年实际实现减亏超20亿元;一“低”即消耗低,吨油耗标煤、电、水均创历史最优,部分指标达到行业先进值。


  内蒙古伊泰化工有限责任公司董事长刘万洲介绍,该公司120万吨/年精细化学品项目的吨产品综合能耗1.98吨标煤,其中吨产品煤耗3.48吨标煤、水耗5.12吨;能源转化效率43.85%;废水实现零排放。


  整体来看,我国煤制油圆满并超额完成“十三五”百万吨级商业示范任务。


  勇闯新赛道  创新是未来发展最关键因素


  能源安全,关乎国家经济社会发展的全局。2022年以来,全球疫情跌宕反复、俄乌冲突不断升级,给国际能源生产和消费带来了巨大冲击。站在国家层面,能源安全呼唤煤制油项目,升级版的煤制油产业将托起中国能源强国梦想。


  傅向升强调,党的二十大报告指出,我国发展进入战略机遇和风险挑战并存、不确定难预料因素增多的时期,我们必须增强忧患意识,坚持底线思维,做到居安思危、未雨绸缪。站在新的起点,创新是煤制油未来发展最关键的因素。下一步,要加大创新力度、强化协同创新,主要聚焦在大型先进煤气化技术和气化炉的开发,高端煤制化学品、特种油品的研发,大型化核心反应器及其关键仪表、泵阀的技术攻关,掌握单台日处理煤5000吨超大型水煤浆气化炉、80万吨/年费托合成反应器等核心设备的大型化。


  傅向升最后强调,费托合成的核心技术和关键催化剂也需要持续创新。如果通过反应温度、反应压力和关键催化剂及其助催化剂的创新,并熟练掌握不同反应条件,可以连续稳定生产直链烷烃和环烷烃为主的油品,关键时刻直链烷烃可以用作下游烯烃产业链的原料,而环烷烃可以用作下游芳烃产业链的原料。如果通过创新实现了这样的设想,并掌握了连续稳定的核心技术,不但关键时刻可以保障国家能源安全,而且也可以为拓展下游石化产业链创造条件。


  石化联合会煤化工专委会副秘书长王秀江认为,煤制油企业未来高质量发展,不仅要练好内功,还要继续加强技术创新、产业升级示范,延伸产品产业链,生产新材料、高端化学品。这样才能保证特殊的时候供油,平时多供高端化学品,兼顾经济性。


  “平时能活,急时保供”。这是新时代赋予煤制油产业的新使命。记者调研发现,煤制油企业正按照“平急结合、宜油则油、宜化则化”的总原则,在新的赛道上勇闯新难关。


  未来,国家能源宁煤公司将从五方面着手创建世界一流煤化企业。一是提升煤制油运行水平,持续优化产品结构,开发差异化高端化清洁燃料和化工品。二是提升创新能力,加大煤化工关键核心技术研发。三是提升价值创造,聚焦高端化差异化精细化,加快推进α-烯烃、油蜡、烯烃高端材料、催化剂四条链优化产业布局。四是贯彻碳达峰碳中和战略部署,推进能源清洁低碳安全高效利用提质提效。五是探索新能源制氢与煤制油化工产业耦合发展。


  潞安化工将着力构建以“强煤、优化、育新”为特征的现代产业体系,坚持走好高端化、多元化、低碳化路径,立足构建煤制油产业生态圈,拓展高端精细化学品领域,重点突出Ⅲ类+润滑油基础油优势,延伸产品价值链,培育和增强企业核心竞争力。


  内蒙古伊泰化工将围绕产业链的延链、补链、强链,引进安德力30万吨/年烷基苯项目、伊诺2万吨/年高碳醇项目、天津联博20万吨/年食品级CO?加工项目,形成产业集群;积极探索合成气综合利用制含氧化合物、α-烯烃提取、烷烃裂解、润滑油基础油加氢制备以及与风光新能源制氢产业融合发展,实现现代煤化工产业绿色低碳和高质量发展。


  关键核心技术的高峰,煤制油人也一直在攀登。


  据记者了解,在不断总结和创新的基础上,李永旺团队开发出费托重烃流化裂化芳构化(FCA)生产超清洁汽油新技术。该技术已完成4000吨/年中试,结合开发的费托柴油加工和焦油加工生产煤基柴油和航油技术、费托轻烃与甲醇耦合裂解制烯烃(FCO)和超清洁汽油技术以及C?高端化学品加工技术等,形成了煤间接液化合成油的汽油—柴油—液化天然气(LNG)—化学品多元产品联产方案,即煤高效液化制油品—化学品动态联产技术(以下简称油化动联技术)。这一技术方案在国家急需时以油为主,平时油化兼顾联产,保障煤制油装置运行的可持续性。


  正规划的油化动联技术项目,是中科合成油联合陕西延长石油、陕西榆林能源集团等启动的500万吨/年油品联产100万吨/年LNG及高端化学品和碳基新材料的煤炭间接液化综合一体化升级示范项目。该项目既可生产汽油、柴油、煤基特种油品、LNG等,也可延伸生产乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、1,4-丁二醇(BDO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等系列高端化学品和新材料。该项目位于陕西榆林煤化工基地,总投资约1000亿元,年转化煤炭约3000万吨,预计吨产品综合能耗降至1.52吨标煤左右、水耗降至4吨左右,单位产品总煤耗降至3.04吨标煤左右,整体能效将提升至49%~51%,单位产品CO?排放量下降至5.52吨左右,相比已运行的百万吨级煤间接液化装置,CO?排放量将进一步降低20%左右。该项目可以在国家急需时将联产模式灵活切换到油品生产最大化的模式。


  当前,除油化动联技术外,还有低阶煤分级液化合成油技术和煤制油碳循环利用技术,正集聚力量进行攻关。


  据记者调研,针对占全国煤炭资源储量57%的低阶煤利用问题,李永旺团队提出了一种兼具煤直接液化和间接液化技术优点,生产工艺反应条件更为温和的煤分级液化合成油新工艺。该技术结合了液化残渣气化和高温浆态床费托合成工艺技术,已形成了新疆哈密200万吨/年煤分级液化技术方案,推算整体能效可达53%~55%。目前新疆等地正在推进这一更为先进的清洁、高效、低碳化的新一代煤制油技术。


  再铸新辉煌  统筹加快煤制油升级示范步伐


  中国工程院院士谢克昌认为,要稳步推进煤制油产业发展,项目建设只有在规模条件下,技术经济效能和环保性能才能得到充分体现;要积极推进煤制油产业大型化、园区化和基地化发展,结合资源禀赋,稳步有序推进大型煤制油气基地建设。


  王秀江指出,国家对煤制油大型化升级示范的要求,是要提高效率、降低能耗水耗、减少排放等。国家对煤制油的发展导向,是总量控制,不宜大规模发展,但要保留一定的产能,目前是将近千万吨,未来还有一定空间,要以国家规划的五个煤制油气基地为基准。


  而各企业“勇闯新赛道”“平急结合宜油则油宜化则化”的技术、产业升级示范的新路径,让人们看到了未来我国煤制油产业高质量发展的新希望。


  对于未来煤制油产业高质量发展方向,专家们主要提出了以下建议。


  一是加快布局建设千万吨级煤制油气战略基地。


  近中期要着力高质量、低碳化发展煤制油气产业,加快布局建设千万吨级煤制油气战略基地,即大型集成、标准化、模块化、可复制的500万吨级、1000万吨级系列煤炭间接液化合成油成套工艺技术与大型装备技术,进一步提升煤炭间接液化合成油系统能量利用效率,降低煤耗、水耗、污染物和二氧化碳排放,具备在应急状况下相当规模的煤制油气产能储备与释放能力,起到保障国家能源供给安全的关键作用。


  二是统筹推进加快煤制油升级示范步伐。


  在产业技术升级示范方面,要加快油化动联技术、低阶煤分级液化合成油技术、煤制油碳循环利用技术等的推广应用。


  在产业升级示范方面,将煤制油产业真正上升为国家战略,推进煤制油产业升级示范。煤制油产业是技术高度密集型产业,需要众多单位主体的共同参与,组织机构较为庞大,协调管理和应急预案存在短板。因此,需探索组建统一高效的产业实施主体,鼓励国有企业、民营企业、混改企业投资煤制油气产业。具体以国家能源、中科合成油、潞安化工、伊泰集团等班底为基础,成立全国性、专业性的中国煤制油公司,将煤制油项目纳入国家能源安全储备体系,从统一规划、组织人事、设计制造、资金政策、体制机制等方面获得国家全方位支持,经过充分论证,统筹规划,选择最佳的产地、区域,走区域融合的道路,走煤—油—化综合一体化道路,走各种所有制联合推进之路,推动煤制油产业化、规模化、园区化发展,多快好省地推进煤制油产业升级示范,以煤制油产业的不断现代化,加快推进能源安全保障体系现代化。


  在资源保障方面,煤炭资源的配备是项目实施的前提。现阶段煤价仍然处于高位,从保障国家能源安全角度出发,希望国家为新建项目直接配煤,做到煤—油—化一体化,保证项目的持续竞争力。同时,项目需要配套足量水、土地等资源,使企业有米可炊,无后顾之忧,一门心思以高端化、多元化、低碳化为方向,搞技术开发、项目建设、生产运营等。


  在提前规划方面,煤制油气大型基地建设与大型项目建设宜提前规划,预留足够的煤炭资源,早作部署,考虑设计方案需要2年周期,项目建设需要3年周期,在充分论证与提前预估的基础上,做好建设预案与建设准备,以保障应急状态时的战略需求。


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