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全球首套百万吨级煤制油装置平稳运行获突破

2021-11-16 来源:晋江市机械信息网

全球首套百万吨级煤制油装置平稳运行获突破

“示范装置实现长周期平稳运行,表明技术大规模工业化获得了成功,这为该项技术的后续产业化奠定了坚实基础,下一步,可以视国家能源战略需要择机推广。”神华煤制油化工有限公司党委书记林长平说。

记者近日在内蒙古自治区鄂尔多斯市采访了解到,我国首条百万吨级煤直接液化制油示范生产线建成以来,科技人员相继突破了一批技术瓶颈,生产线的平稳运行时间连创新高,经济和环保指标也明显优于之前的预期,显示出我国具有自主知识产权的煤直接制油技术正趋于成熟,多年来煤田变“油田”的梦想,已经可以实现。

实现长周期平稳运行

我国富煤、缺油,开发煤制油技术对保障国家能源安全意义重大。作为国家能源战略的重要组成部分,2004年8月,神华集团依托自主开发的煤直接液化制油成套技术,在鄂尔多斯市境内开工兴建全球首条百万吨级煤直接液化制油生产线,工程总投资约126亿元,设计年产柴油、石脑油、液化石油气108万吨。

林长平介绍说,这是全国唯一的煤直接液化制油工业化示范项目。此前,只有美国等国家完成了煤直接液化制油技术中试,但是没有投入工业化应用。

2008年建成后,神华百万吨级煤直接液化制油示范项目一次试车成功,并且从2009年底起开始试生产。林长平说,按照设计,生产线的年运行时间是7440个小时。试产三年来,生产线运行日趋平稳,其中2009年、2010年各累计运行了1466个小时和5172个小时,2011年累计运行了6720个小时。

特别是从去年9月10日到今年3月14日,生产线单次连续运行时间达到4464个小时,创下了纪录。神华煤制油化工有限公司副总裁、总工程师舒歌平说,今年已经累计运行了约4500个小时,预计今年运行时间肯定能超过设计指标。目前,生产线每24小时可生产油品3000多吨,今年计划运行7740个小时,预计油品产量可达到90万吨左右。以石化行业安、稳、长、满、优的标准衡量,技术已经趋于成熟。由于积累了经验,如果新建生产线,第二年就有把握达产。

该示范项目生产的柴油等产品质量高。舒歌平介绍说,一是油料凝固点低,目前生产的油料凝固点在零下35摄氏度左右,并且可以进一步降到零下50摄氏度,可在极寒冷地区使用;二是杂质少,硫含量一般在10PPM以下,芳烃含量在2%到3%左右,品质高。

林长平说“神华的煤直接液化示范项目实现了煤炭清洁利用,成功践行了高碳产业低碳发展的理念。”

锐意创新扫除技术障碍

该条煤直接液化制油示范生产线,规模是国外最大试验装置的30倍。由于是新技术首次工业化,而且规模直接突破百万吨级,生产线从建设到调试、运行遭遇到一系列技术瓶颈。神华煤制油化工有限公司坚持自主和集成创新,通过与高校、科研院所、装备制造企业合作攻关,已经成功解决了这些难题。

舒歌平说,2002年筹划项目时,曾想用国外的催化剂,但发现国外的催化剂存在缺陷。为此,神华集团联合国内高校、科研院所攻关,自主开发出了纳米级催化剂,实际应用效果很好。

技术人员还攻克了反应器内矿物质沉聚、结焦难题。舒歌平说,大型反应器在运行过程中经常遇到矿物质沉聚、结焦的难题。鄂尔多斯市出产的煤含钙高,试车时发应器内矿物质沉聚、结焦的问题也很严重,后来公司与北京化工大学合作设计了技术模型,模拟出反应器运行的最佳参数,同时在反应器内增加和调整了一些构件,成功解决了这一难题。

此外,关键设备减压阀磨损快的难题也成功解决,并且实现了国产化。舒歌平说,生产线对减压阀的耐磨性要求极高,最初减压阀要从德国进口,价格高,且阀芯在较短的时间内就被磨损。针对这一难题,过去几年里,神华煤制油化工有限公司将其列为科技攻关项目,与国内高校和厂家合作,通过研发阀心材料,优化阀心结构和控制模式等一系列措施,目前国产的减压阀寿命已经突破2000多个小时。

此外,自该示范项目启动以来,科技人员还攻克了超大型设备制造和焊接组装、含固残渣泵国产化等一系列世界性技术难题,并且实现了多种关键设备的国产化,形成了具有自主知识产权的煤直接液化成套工艺技术。目前,项目已经获得发明专利64项、实用新型专利54项,其中煤直接液化核心工艺已经获得美国、俄罗斯等8个国家的发明授权。

多位煤化工专家指出,实施该示范项目,加快了我国煤制油技术的工业化进程,显著提升了我国煤化工技术和装备制造水平,并且为我国发展煤制油产业发展积累了运营经验。

经济与环保指标优于预期

在该项目启动之初,曾受到多种质疑:国内外无产业化经验,技术风险大;生产线投入巨大,存在市场风险;吨产品耗水10多吨,水耗大;吨产品耗煤4.5吨左右,把煤转化为油的能源利用效率低……

林长平介绍说,综合测算,目前每生产一吨油品耗煤3.5吨,除去燃料煤,每生产一吨净耗煤2吨;目前的能源利用率已经达到57.42%,远高于我国大型火电站的能源利用率和其他煤化工项目。

2011年,该项目实现了可观的经济利润4.06亿元,利税12.13亿元。如果新建生产线,由于建设和调试周期缩短,设备国产化率提高,成本将进一步降低,市场优势更为明显。

此外,神华百万吨级煤直接液化制油示范项目的环保标准很高,环保投入累计达到10亿多元,配套建设了先进的“三废”处理和余热、尾气回收等设施。其中,污水经处理后可循环使用。

舒歌平介绍说,全厂的设计水耗为每吨油品10吨左右,目前综合水耗为7.3吨左右,其中生产每吨油品的净水耗约为5.7吨。目前投资2.5亿元的水深度处理项目正在实施,今年底将投入运行,届时每吨油品的综合水耗将降到6吨以下。

该项目排放的二氧化碳气经捕获后实行地下封存,至今已经累计封存4万多吨,二氧化硫则回收利用。项目产生的灰渣用作建材原料,油渣的发热量达六七千大卡,高于优质电煤。目前油渣是用作电厂燃料,企业正在研究以油渣为原料生产碳素产品。

“现在可以说是基本万事俱备,煤直接制油技术的经济、环保、水耗等指标都得到了检验,一旦国际能源供应形势发生大变化,该技术即可视国家战略需求迅速推广。”舒歌平说。

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