看煤炭到油化品的“七十二變”

2016年12月28日，習(xí)近平總書記對(duì)400萬噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目建成投產(chǎn)作出重要指示批示。習(xí)近平總書記指出，這一重大項(xiàng)目建成投產(chǎn)，對(duì)我國增強(qiáng)能源自主保障能力、推動(dòng)煤炭清潔高效利用、促進(jìn)民族地區(qū)發(fā)展具有重大意義，是對(duì)能源安全高效清潔低碳發(fā)展方式的有益探索，是實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要成果。

“經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，400萬噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目涉及的11萬臺(tái)儀表設(shè)備、25萬臺(tái)閥門裝置、12套10萬立方米等級(jí)空分裝置用空氣壓縮機(jī)組、28臺(tái)氣化爐、8個(gè)費(fèi)托合成系統(tǒng)等國產(chǎn)化率達(dá)98.5%。”

“煤制油項(xiàng)目開工建設(shè)11年了，從一名普通的大學(xué)生成長為技術(shù)骨干，看到一項(xiàng)世界級(jí)的工程矗立東方，很有成就感。”

5月15日，記者走進(jìn)國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)煤制油分公司(以下簡稱寧夏煤制油分公司)400萬噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目廠區(qū)，聽到的介紹言語間滿是自豪。

400萬噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目廠區(qū)高塔林立，管道縱橫交錯(cuò)，巡檢工人穿梭于不同廠房之間……今年是“四個(gè)革命，一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略提出10周年，寧夏煤制油分公司創(chuàng)新求變，以煤制油，不斷推動(dòng)煤炭清潔高效利用。截至目前，該項(xiàng)目累計(jì)生產(chǎn)油化品超2400萬噸，累計(jì)安全生產(chǎn)超1400天。

2016年12月28日，習(xí)近平總書記對(duì)400萬噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目建成投產(chǎn)作出重要指示批示。習(xí)近平總書記指出，這一重大項(xiàng)目建成投產(chǎn)，對(duì)我國增強(qiáng)能源自主保障能力、推動(dòng)煤炭清潔高效利用、促進(jìn)民族地區(qū)發(fā)展具有重大意義，是對(duì)能源安全高效清潔低碳發(fā)展方式的有益探索，是實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要成果。

而今，記者穿行在煤制油廠區(qū)，感受煤炭通過鐵路進(jìn)入廠區(qū)，經(jīng)過空分、氣化、合成油品等工序，流淌在3728公里長的管道中，“變身”為輕質(zhì)白油、柴油、費(fèi)托蠟……

向煤要油，將煤炭“吃干榨凈”

“400萬噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目是世界上單體規(guī)模最大、投資最多的項(xiàng)目，2023年投產(chǎn)以來形成了5個(gè)大類21種產(chǎn)品集群。”寧夏煤制油分公司黨委工作部負(fù)責(zé)人陳力鵬介紹道。

記者一行走進(jìn)展廳，不見一塊煤，只見由煤轉(zhuǎn)化而來的各種油化品以及飯盒、水杯、齒輪等塑料產(chǎn)品。

“項(xiàng)目一年要消耗2400多萬噸煤，其中1900多萬噸煤，要通過42臺(tái)磨機(jī)制粉、28臺(tái)氣化爐高溫氣化、6個(gè)系列變換轉(zhuǎn)化、4個(gè)系列凈化脫硫等工序，最后在催化劑作用下合成油化品;另外500多萬噸煤則用于鍋爐燃燒，是整個(gè)廠區(qū)的動(dòng)力源。”陳力鵬說。

寧夏煤制油分公司一直在培育壯大煤制油產(chǎn)業(yè)鏈。在年產(chǎn)柴油273.3萬噸、石腦油98.3萬噸、甲醇100萬噸的基礎(chǔ)上，寧夏煤制油分公司開發(fā)出α-烯烴、費(fèi)托蠟、高端潤滑油等產(chǎn)品，持續(xù)打造高端化、多元化、低碳化產(chǎn)業(yè)體系。

今年年初，寧夏煤制油分公司成功調(diào)和生產(chǎn)的-35號(hào)車用柴油被稱為“極寒柴油”，適用于零下14攝氏度至零下29攝氏度的低溫環(huán)境，在北方冬季極寒情況下可為大型運(yùn)輸車輛提供強(qiáng)勁動(dòng)力。

從煤到油的過程，經(jīng)歷了一系列復(fù)雜變化，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種二氧化碳、硫等物質(zhì)。如何保證煤制油項(xiàng)目清潔低碳綠色運(yùn)行，推動(dòng)能源安全高質(zhì)量發(fā)展?

“煤炭間接液化的過程，產(chǎn)生的硫通過脫硫回收裝置回收，每年可制硫磺20.2萬噸。”陳力鵬解釋說，產(chǎn)生的二氧化碳則通過300萬噸/年CCUS項(xiàng)目進(jìn)行回收，基本實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化利用。同時(shí)，400萬噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目產(chǎn)生的廢水通過分質(zhì)分級(jí)處理及綜合利用，污水回用率達(dá)98.5%，剩余高濃鹽水通過梯級(jí)蒸發(fā)和雜鹽結(jié)晶處理，實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”;綜合能耗、原料煤耗、水耗較設(shè)計(jì)值分別下降10.7%、7%、6.4%，能源轉(zhuǎn)換效率較設(shè)計(jì)值提高3%。

點(diǎn)煤成“金”，實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主可控

來到400萬噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目廠區(qū)，一進(jìn)入大門，墻上“社會(huì)主義是干出來的”的紅色標(biāo)語十分醒目。道路兩旁鋪滿蜿蜒曲折的管道，藍(lán)白相間的廠房星羅棋布，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的轟鳴聲不絕于耳……很難想到，這片占地560公頃的廠區(qū)在十幾年前是一片戈壁荒灘。

“左側(cè)是正在運(yùn)行的氣化爐，適用于褐煤、煙煤、無煙煤等煤種，日投煤量為2000噸至3000噸，其點(diǎn)火、投煤開停車操作實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)。”廠區(qū)負(fù)責(zé)人指著白灰色高塔式建筑說。

據(jù)介紹，煤間接液化工藝，氣化爐不可或缺，是煤炭高溫氣化的關(guān)鍵。

“煤制油項(xiàng)目建設(shè)前，其他項(xiàng)目采用過德國西門子GSP干煤粉氣化技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)裝備處于保密和壟斷狀態(tài)。”寧夏煤制油分公司氣化一廠三車間副主任何紅兵介紹，由于技術(shù)裝備處處掣肘于人，氣化爐運(yùn)行不佳且維修費(fèi)用高昂。

“能源安全新戰(zhàn)略離不開技術(shù)革新，我們積極聯(lián)系國內(nèi)科研院所、高等院校以及相關(guān)企業(yè)，一同攻克煤制油關(guān)鍵技術(shù)裝備難題。”看著聳立的氣化爐，何紅兵說。

經(jīng)過2年多的探索，2013年，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)氣化爐——神寧爐橫空出世。對(duì)比國外的技術(shù)，神寧爐可以做到粗煤、精煤“通吃”，有效提高了煤炭高溫氣化效率，同時(shí)解決了氣化爐點(diǎn)火難、掛渣難、洗滌差、運(yùn)行不穩(wěn)定、維修費(fèi)用高等問題。

“10萬立方米等級(jí)空分裝置用空氣壓縮機(jī)組是煤制油項(xiàng)目關(guān)鍵裝備之一，制造難度大、工藝復(fù)雜，一直被國外公司壟斷。”寧夏煤制油空分廠副總工程師李登桐說。

據(jù)了解，空氣壓縮機(jī)組是實(shí)現(xiàn)空氣深冷分離的核心裝置，“10萬立方米等級(jí)”是指每小時(shí)產(chǎn)氧能力為10萬標(biāo)準(zhǔn)立方米。它被業(yè)內(nèi)專家稱為空分裝置的“心臟”。

他們與沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)合作攻堅(jiān)，研發(fā)的首套國產(chǎn)10萬立方米等級(jí)空分裝置用空氣壓縮機(jī)組于2017年4月23日一次試車成功，節(jié)約4000萬元。

該國產(chǎn)化空分裝置試車過程中，開車用時(shí)從126天降到56天，創(chuàng)造了行業(yè)紀(jì)錄。“深入踐行能源安全新戰(zhàn)略，關(guān)鍵是加強(qiáng)科研攻關(guān)，我們空分團(tuán)隊(duì)在實(shí)踐中摸索出一套行業(yè)操作標(biāo)準(zhǔn)，出版了3本相關(guān)專著……”李登桐說。

目前，該項(xiàng)目共承擔(dān)了37項(xiàng)關(guān)鍵和重大技術(shù)攻關(guān)，形成了可復(fù)制、可推廣的煤間接液化成套技術(shù)和工藝，裝備國產(chǎn)化率達(dá)98.5%。

向新而行，做好“煤頭化尾”

寧夏煤制油分公司烯烴二分公司成立于2016年，主要負(fù)責(zé)百萬噸級(jí)烯烴智能制造項(xiàng)目。百萬噸級(jí)烯烴智能制造項(xiàng)目投資80億元，于2018年投產(chǎn)達(dá)產(chǎn)，年產(chǎn)聚丙烯60萬噸、聚乙烯45萬噸。

“目前，我們可生產(chǎn)聚烯烴產(chǎn)品牌號(hào)共15種。”烯烴二分公司黨委書記、副總經(jīng)理?xiàng)罨菡淠弥鴺悠方榻B道。

“我們公司是煤制油項(xiàng)目的下游產(chǎn)業(yè)，日常生產(chǎn)基本看不到煤，生產(chǎn)原料來自油化品，通過裂解、分離、聚合等生產(chǎn)工序，基本做到了清潔綠色發(fā)展。”烯烴二分公司副總經(jīng)理方明說。

來到中央集控室，只見約半數(shù)電腦黑屏顯示著黃色字體“空壓站裝置已進(jìn)入黑屏狀態(tài)75天23時(shí)38分13秒”，電腦前空無一人。這是該公司特有的DCS黑屏操作系統(tǒng)。

黑屏操作指能源化工裝置正常運(yùn)行時(shí)，通過APC先進(jìn)控制系統(tǒng)、AAS高級(jí)報(bào)警管理系統(tǒng)、控制回路PID優(yōu)化整定系統(tǒng)等，使DCS操作站自動(dòng)進(jìn)入黑屏狀態(tài);當(dāng)裝置異常或波動(dòng)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，自動(dòng)退出黑屏狀態(tài)，由操作人員進(jìn)行處置。

“黑屏操作實(shí)施以來，月報(bào)警次數(shù)從25萬次降到3000次以下，日操作頻次從2.5萬次降到5000次，夜班輪休人員實(shí)現(xiàn)100%輪休……”楊惠珍說。

類似黑屏操作這樣的智能化建設(shè)成果在寧夏煤制油分公司隨處可見。近年來，該公司圍繞能源安全新戰(zhàn)略，持續(xù)推動(dòng)煤炭清潔高效利用，不斷開辟煤制油新賽道，聚焦特種油蠟、核心催化劑、α-烯烴以及精細(xì)化學(xué)品等特色領(lǐng)域，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，做好“煤頭化尾”這篇大文章。截至目前，他們已打造出年產(chǎn)10萬噸EVA(乙烯—醋酸乙烯樹脂)、年產(chǎn)15萬噸GTL基礎(chǔ)油(天然氣合成油)以及費(fèi)托尾氣制LNG(液化天然氣)等項(xiàng)目。