煤制油技术“中国造”——记2020国家科技进步一等奖项目400万吨/年煤间接液化成套技术

　　富煤、缺油、少气的资源禀赋决定了我国以煤为主体的能源结构短期内难以改变。利用我国相对丰富的煤炭资源发展煤制油产业，对解决我国石油资源短缺、降低对外依存度、提升国家能源安全保障能力具有重大战略意义。

　　由国家能源集团宁夏煤业公司联合20余家单位协同攻关完成的400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化项目，建设了全球单体规模最大的400万吨/年煤间接液化装置，推进了大型煤间接液化成套技术开发与工业化应用，对引领我国煤制油产业发展意义重大。这一项目近日被授予2020年度国家科技进步一等奖。

　　多项关键核心技术国际领先

　　该项目攻克了大型煤间接液化“卡脖子”关键核心技术，实现了从千吨级中试到400万吨/年的工程放大，在煤间接液化基础理论、关键技术、重大装备及材料、工程放大及系统集成技术、节能节水等方面取得了一大批重要创新成果，形成了可复制、可推广的煤间接液化成套技术，建成了全球单体规模最大的400万吨/年煤间接液化项目，整体技术水平居于世界领先地位。

　　“建设全球单体规模最大的400万吨/年煤间接液化项目，推进大型煤间接液化成套技术开发与工业化应用，对引领我国煤制油产业发展意义重大。”国家能源集团宁夏煤业公司相关负责人用了多个“国际领先”来表述该项目取得的巨大成就。

　　——首创高温浆态床费托合成工艺，达到国际领先水平；

　　——实现百万吨级煤间接液化重大装备及材料国产化，填补了多项国内空白，打破了国外技术垄断，在3000吨级单喷嘴加压气化技术领域填补国际空白，处于国际领先水平；

　　——开发了大型煤间接液化系统集成及清洁运行成套技术，实现了世界单体规模最大400万吨/年煤间接液化装置安全稳定清洁运行。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，经院士专家组鉴定，项目成套技术总体处于国际领先水平。

　　突破煤制油产业“卡脖子”技术

　　400万吨/年煤间接液化示范项目于2013年9月28日在宁东能源化工基地开工建设，这是世界石油化工及煤制油化工行业一次性投资建设规模最大的化工项目。该项目工艺复杂、技术难度大，共建设两条200万吨/年生产线，由1000余个子系统、156个系统组成的复杂巨系统集成。项目完成单位包括：国家能源集团宁夏煤业有限责任公司、中国科学院山西煤炭化学研究所、中科合成油技术有限公司、中国寰球工程有限公司、沈阳透平机械股份有限公司、内蒙古伊泰集团有限公司、舞阳钢铁有限责任公司、山西潞安矿业(集团)有限责任公司、甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司、中国五环工程有限公司等。

　　项目瞄准国家对大型煤制油工业化技术的重大需求，实现了百万吨级煤制油工业应用，使我国成为世界上少数掌握大型煤制油技术的国家。项目团队不断自我加压、自主创新，瞄准产业中高端，重点发挥煤制油工艺和产品特性，开发出白油、费托蜡、单碳正构烷烃等七大类新产品，实现了由单一油品向多元化产品的转变，对煤制油项目累计开展4轮次559项关键技改，持续攻克、解决影响安全稳定清洁运行的瓶颈问题，一次次突破国家建设煤制油产业“卡脖子”重大核心技术。

　　煤气化是煤制油化工项目的龙头装置，也是关键装置。项目团队展开技术攻关，先后对气化的关键路径和环节进行了5000多次革新，攻克了工艺设计不合理、联锁控制繁冗、粗煤气灰含量高等诸多问题，基本实现了5台气化炉“四开一备”的稳定运行。2017年底，400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化项目两条线分别达产；2018年转入商业化运营；2019年煤制油整体负荷达到90%，工艺指标合格率达到99%以上；2020年检修完成后，实现双线满负荷运行，日产、月产连续刷新纪录；2021年油化品日产最高达到1.18万吨。

　　国家能源集团宁夏煤业公司相关负责人介绍，项目集聚了包括中国寰球、中国五环、中石化等国内顶级设计团队和国字号施工单位、供货商达800余家，高峰期参建人员高达3万余人。在国内外专家看来，需要60个月才能建成的这项超级工程，他们仅用时39个月就完成了。

　　2019年12月11日，400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化项目在北京通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定委员会由中国工程院谢克昌院士、中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院胡永康院士、中国石化工程建设公司杨启业院士、中国科学院过程工程研究所李洪钟院士等9位能源化工领域知名专家组成。

　　鉴定委员会认为：该成果创新性强，集成度高，战略意义重大，对增强我国能源自主保障能力具有重大支撑作用。该项目首创了高温浆态床费托合成工艺，实现了煤间接液化的高油品收率和高能量利用效率，达到国际领先水平；开发的高效浆态床费托合成反应器，实现了高温浆态床费托合成工程放大；单喷嘴干煤粉加压气化炉、高纯净临氢超厚钢板等重大装备及关键材料制备技术瓶颈的突破，实现了百万吨级煤间接液化重大装备及材料国产化，填补了多项国内空白，打破了国外技术垄断；大型煤间接液化系统集成及清洁运行成套技术的开发，实现了世界单体规模最大400万吨/年煤间接液化装置安全稳定清洁运行，项目成套技术总体处于国际领先水平。

　　对保障我国能源安全具有重大意义

　　400万吨/年煤炭间接液化示范项目是“十二五”期间由国家发改委核准建设的煤制油产业化示范项目，核心技术采用中科合成油技术有限公司的铁基高温浆态床费托合成集成技术和宁夏煤业公司研发的神宁炉干煤粉加压气化技术。

　　“煤制油技术长期被国外垄断，根据我国资源禀赋，我国科研人员也在苦苦探索，2012年煤制油间接液化技术取得突破。中科合成油16万吨/年费托间接液化合成技术试车成功，具备了进一步放大的条件。”国家能源集团宁夏煤业公司相关负责人介绍。

　　新型高效的高温浆态床铁基费托合成催化剂，实现了万吨级催化剂工业生产;50吨/年~80万吨/年大型高温浆态床费托合成反应器，突破了重大装备及材料制造难题。大型煤间接液化系统集成及清洁运行成套工艺技术，应用于煤间接液化合成油的3个百万吨级商业示范装置和2个16万吨级工业示范装置，包括世界单体规模最大400万吨/年国家能源宁煤集团煤间接液化装置、内蒙古伊泰集团120万吨/年煤制化学品和山西潞安集团100万吨/年煤间接液化装置。项目团队通过技术集成和再创新，实现了工业大型化和产业示范，形成了具有完全自主知识产权的煤基合成油成套技术。

　　400万吨/年煤炭间接液化示范项目至今累计运行885天，其中经历2次大检修技改，累计生产油化品684.7万吨。该项目的成功运行打破了多项国外关键技术、重大装备及材料的技术垄断，为我国煤制油产业化发展奠定了坚实的技术基础，带动了一大批装备制造企业跻身国际一流行列，对支撑国家能源多元供给，保障我国能源安全具有重大战略和现实意义。

　　目前项目成果正在推广应用于陕西榆林500万吨级煤制油联产100万吨/天液化天然气的大型综合一体化升级示范项目，为满足国家能源战略核心需求，缓解国家油气进口压力，实现煤炭清洁高效低碳化转化利用作出新的更大贡献。