煤制油技术:把能源命脉攥在手里

作者: 李清波

来源: 中国科学报

发布日期: 2021-11-29 08:32:11

中国科学院山西煤炭化学研究所研究员李永旺领导的团队成功开发并实现了400万吨/年煤间接液化成套技术创新,该项目获得国家科学技术进步奖一等奖。通过高温浆态床费托合成工艺与催化剂的自主研发,中国成为全球少数掌握煤制油核心技术的国家之一。

日前,“400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化”项目获得国家科学技术进步奖一等奖。这一全球单体规模最大的400万吨/年煤间接液化项目是如何诞生的?自主核心技术高温浆态床费托合成工艺与催化剂难题又是如何攻克的?项目第二完成人、中国科学院山西煤炭化学研究所(以下简称山西煤化所)研究员、中科合成油技术有限公司首席科学家李永旺领导并见证了二十多年来煤制油技术创新开发的全过程。

2016年12月5日22时16分,神华宁煤400万吨/年煤制油工程Ⅰ系列油品合成装置费托合成反应器开始投料,23时50分各项指标分析合格,煤制油全流程被打通。在德国科学家费歇尔和托普森发现费托合成反应近百年后,我国完全掌握了百万吨级煤炭间接液化工程的工业核心技术,成为全世界少数掌握该技术的国家之一。

1953年,中国科学院煤炭研究室(山西煤化所前身)在成立的同时,就开展4500吨/年熔铁催化剂流化床合成油试验。但在这个关键时刻,大庆油田的发现让中国放弃了对“人造石油”的探索。改革开放后不久,世界石油危机爆发,我国又很难再找到第二个大庆油田。富有远见的能源科学家再次将眼光落在了煤制油上。

1997年冬天,李永旺被召回国。刚踏入国门的他就被山西煤化所时任所长钟炳急切地召集到办公室。李永旺首先把与合成油相关的5个课题组整合在一起,并决定在合成工艺的主攻方向作出重大转变,由原来的固定床费托合成油工艺改变为更为先进的浆态床费托合成油工艺。1998年,实验室成功研制出高性能低温浆态床费托合成铁基催化剂,同时蜡催化剂分离技术也获得重大进展,浆态床煤制油工艺的技术经济性瓶颈得到突破。

2001年7月,苦于无工业中试阶段经费的李永旺与时任山西煤化所所长孙予罕向中科院汇报了煤制油技术的研发处境。之后,煤制油项目被列为首批启动的中科院知识创新工程重大项目,并得到3000万元经费支持,这也促进了科技部“863”计划“煤制油”重大项目的启动。

2009年,春寒料峭的内蒙古鄂尔多斯草原上,我国第一个16万吨/年煤炭间接液化示范装置试车成功,乌黑的煤炭化作清澈的柴油喷涌而出。2011年开始建设世界单套最大规模400万吨/年煤制油商业示范装置;2016年建成并实现了一次性开车成功;2017年又相继建成投产了内蒙古伊泰杭锦旗120万吨/年和山西潞安100万吨/年两个百万吨煤制油装置。

尽管技术突飞猛进,煤制油的外部环境却扑朔迷离。一方面煤炭和石油的价格始终影响着煤制油技术、工艺的发展速度;另一方面煤化工项目对二氧化碳减排的要求也越来越紧迫。为了抑制煤价、油价波动对企业造成的风险,只能通过技术创新,要把技术做精做细,提高经济效益,而创新则是技术发展的源头和不竭动力。

对于煤制油未来前景,他认为,在短中期内我国油气短缺的局面较难改变,煤制油满足国家油气的核心需求是第一位的,煤制油至少在二三十年内仍然会发挥重要的作用。放眼长远,李永旺提出了一套发展思路——技术研发重点将逐步由制油为主转变为制高值化学品和材料为主,并进一步加大低质褐煤、生物质、有机垃圾等含碳资源的能源转化,以实现新的技术革命。

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