11月3日,由中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所李永旺團(tuán)隊參與完成的“400萬噸/年煤間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目被授予2020年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎,這項凝聚數(shù)代科學(xué)家心血的項目登上了科技巔峰。2016年12月28日,習(xí)近平總書記對神華寧煤煤制油示范項目建成投產(chǎn)作出重要指示:“這一重大項目建成投產(chǎn),對我國增強(qiáng)能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用、促進(jìn)民族地區(qū)發(fā)展具有重大意義,是對能源安全高效清潔低碳發(fā)展方式的有益探索,是實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要成果?!?/p>
坎坷歷程,艱辛探索,我國創(chuàng)造煤制油的新歷史
2016年年底,神華寧煤400萬噸/年煤制油工程打通全廠工藝流程,這對我國增強(qiáng)能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用具有重大意義。在這個目前世界上單體規(guī)模最大的煤制油項目背后,站立著一支攻堅克難的核心技術(shù)團(tuán)隊。
石油被稱為“工業(yè)的血液”,但我國是一個富煤少油的國家,目前三分之二以上的石油依賴進(jìn)口,嚴(yán)重制約著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源安全。1923年,德國科學(xué)家費舍爾和托普舍發(fā)現(xiàn)可以將煤間接液化,僅過一年,就有中國人緊跟世界技術(shù)前沿,開始探索煤制油的途徑。1951年,新中國生產(chǎn)出第一桶煤制油,但隨著國內(nèi)油田依次被發(fā)現(xiàn),煤制油技術(shù)逐漸淡出視野。
進(jìn)入改革開放時代,石油價格波動起伏,中科院山西煤化所集中科研力量,開始了我國第二次煤制油之旅。科研人員陸續(xù)研制出新型催化劑,開發(fā)新式合成工藝,油收率得到較大提升。
1997年冬天,正在比利時根特大學(xué)和魯汶大學(xué)做博士后研究的李永旺,以中國科學(xué)院百人計劃入選者被召回國。一回國,他就被山西煤化所原所長鐘炳急切地召集到辦公室,“所有參加煤制油攻關(guān)的課題組都處于解散的邊緣,你回來負(fù)責(zé)煤制油技術(shù)開發(fā),隊伍不能散?!币桓敝?fù)?dān)壓在了李永旺身上。
李永旺把與合成油相關(guān)的五個課題組整合在一起,并對合成工藝的主攻方向?qū)嵭兄卮筠D(zhuǎn)變,由原來的固定床合成工藝改變?yōu)楦鼮橄冗M(jìn)的漿態(tài)床合成工藝。任務(wù)掉頭,困難加倍。1998年實驗室成功地研制出了高性能的低溫漿態(tài)床費托合成鐵基催化劑,同時蠟催化劑分離技術(shù)獲得重大進(jìn)展,漿態(tài)床煤制油工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性瓶頸得到突破。李永旺團(tuán)隊仔細(xì)分析了從煤到成品油全流程工藝,并首次在國際上提出了全新的高溫漿態(tài)床費托合成油概念和工藝技術(shù)。
蓄力二十載,自主技術(shù)突破瓶頸,煤制油走出實驗室
李永旺的導(dǎo)師,國際著名化工工程專家Froment教授在他回國前意味深長地對他說:“可以預(yù)見,10年內(nèi)煤制油在中國有可能會有大動作,而這個技術(shù)要達(dá)到工業(yè)化也至少需要10年,我教給你的動力學(xué)與反應(yīng)器知識也許會有用?!?/p>
“那時真是到了山窮水盡的時候,研究初期,科研經(jīng)費花得差不多了,眼看實驗室就要赤字運行。”正在苦惱時,煤制油項目被列為首批啟動的中科院知識創(chuàng)新工程重大項目,并得到了3000萬元的經(jīng)費支持,這也促進(jìn)了科技部“863”計劃“煤制油”重大項目的啟動。
2002年9月,千噸級工業(yè)中試試驗裝置建成并試車成功。一石激起千層浪,這個消息獲得了全行業(yè)最高關(guān)注度,省內(nèi)外企業(yè)紛紛前來考察,要求投入資金進(jìn)一步完善煤制油中試技術(shù)。2006年2月,由山西煤化所、內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)、神華集團(tuán)、山西潞安礦業(yè)集團(tuán)、徐州礦務(wù)集團(tuán)和連順能源共同投資,相繼成立了中科合成油工程有限公司和中科合成油催化劑有限公司。
一項技術(shù)必須經(jīng)過“實驗室——工業(yè)中試試驗——工業(yè)化示范——大規(guī)模工業(yè)化示范——商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)”過程,李永旺說,煤制油是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及幾百個??啤⑸锨€節(jié)點,每一個節(jié)點上都有對應(yīng)的專門人員,而他所在的單位,掌握著成套的核心煤制油工藝和催化劑生產(chǎn)配方技術(shù),一個人走了,不僅會導(dǎo)致技術(shù)外流,這個項目也得從頭再來,損失無法估量。
李永旺將市場經(jīng)濟(jì)同國際上的先進(jìn)的獎勵制度結(jié)合起來,研究出一套新型的激勵制度。從最初的三五個人到后來的300多人,再到1000多人,他的團(tuán)隊就像一塊巨大的磁鐵,不斷將科研行業(yè)精英吸引到身邊。2008年年初,科研團(tuán)隊通過借貸方式投資擁有了公司部分股份,解決了科研人員的吸引、穩(wěn)定和長期激勵等問題。科研人員卸下包袱輕裝上陣,加快了科研成果轉(zhuǎn)化的反應(yīng)速度,為煤制油示范廠建設(shè)運行插上了騰飛的翅膀。
產(chǎn)學(xué)研用一體化,科研論文永遠(yuǎn)寫在祖國大地上
回國不到十年,李永旺已經(jīng)按照和導(dǎo)師的約定,將煤制油技術(shù)往工業(yè)應(yīng)用方面推進(jìn)了一大步。
2009年初春,內(nèi)蒙古鄂爾多斯草原上,我國第一個16萬噸/年煤炭間接液化示范裝置試車成功,烏黑的煤炭化作清澈的柴油噴涌而出,李永旺與伊泰集團(tuán)董事長張雙旺緊緊擁抱在一起。2012年神華寧煤世界單套最大規(guī)模的400萬噸/年煤制油商業(yè)示范裝置開始建設(shè)。2016年實現(xiàn)了一次性開車成功。2017年,內(nèi)蒙古伊泰杭錦旗120萬噸/年和山西潞安100萬噸/年的兩個百萬噸煤制油裝置相繼建成投產(chǎn)……
隨著工廠規(guī)模越來越大,李永旺團(tuán)隊的關(guān)注點也發(fā)生了變化,“我們技術(shù)基本上成熟了,下一步就是向著大型綜合一體化、產(chǎn)品多元化高值化方向發(fā)展,裝置規(guī)模向500萬噸級或1000萬噸級的綜合一體化方向發(fā)展,加快技術(shù)升級步伐,形成柴油——汽油——航油——潤滑油——化學(xué)品聯(lián)產(chǎn)成套新技術(shù),爭取2025年左右把煤基合成油替代石油能力達(dá)到2000萬噸以上”。
除了技術(shù)的突飛猛進(jìn),煤制油的外部環(huán)境卻撲朔迷離。一方面煤炭和石油的價格始終影響著煤制油技術(shù)、工藝的發(fā)展速度;另一方面煤化工項目對二氧化碳減排的要求也越來越緊迫?!盀榱艘种泼簝r油價波動對企業(yè)造成風(fēng)險,只有通過技術(shù)創(chuàng)新,把經(jīng)濟(jì)效益提上去?!崩钣劳硎?,“我們要在延伸產(chǎn)業(yè)鏈上下功夫,深加工生產(chǎn)高值的特種燃料、潤滑油、溶劑油、高熔點費托蠟,如潞安除生產(chǎn)柴油、石腦油、LPG外,還生產(chǎn)出高值的太行牌潤滑油、系列牌號的高熔點費托蠟等產(chǎn)品。在未來的煤制油項目上我們將進(jìn)一步提高項目的能源綜合利用效率,將減排技術(shù)與煤制油技術(shù)相耦合,盡最大努力減排二氧化碳,同時滿足國家對油氣的重大核心需求?!?/p>
多年來,李永旺和他的研發(fā)團(tuán)隊在煤制油技術(shù)的研發(fā)過程中發(fā)表論文600多篇,申請中國發(fā)明專利130多件,先后獲得中國科學(xué)院杰出科技成就獎、國家能源科技進(jìn)步獎一等獎、第二十一屆中國專利金獎等等。他們已成為國際上最具影響力的煤制油研發(fā)團(tuán)隊之一。李永旺高興地說:“中科合成油完成了當(dāng)初被中科院和山西省賦予的使命?!?/p>
煤制油未來前景如何,李永旺提出了一套發(fā)展思路:“我們的技術(shù)研發(fā)重點將逐步由制油為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹聘咧祷瘜W(xué)品和材料為主,并進(jìn)一步擴(kuò)大實現(xiàn)低質(zhì)褐煤、生物質(zhì)、有機(jī)垃圾等含碳資源的能源轉(zhuǎn)化,以實現(xiàn)技術(shù)革新,在國家‘雙碳’大目標(biāo)下保持技術(shù)的不斷發(fā)展和升級,為國家未來能源轉(zhuǎn)型和煤炭高效清潔低碳化利用作出新的貢獻(xiàn)?!?/p>
責(zé)任編輯: 吉政