正在建設(shè)中的我國第一個煤制天然氣示范項目——大唐集團公司內(nèi)蒙古克旗煤制天然氣項目施工現(xiàn)場。
截至8月24日10時，神華集團煤制烯烴項目共生產(chǎn)聚烯烴4866噸，平均負荷率70%，甲醇轉(zhuǎn)化率達100%，乙烯加丙烯的雙烯選擇性達80.3%。轉(zhuǎn)化率和選擇性這兩個重要指標均達到設(shè)計要求。裝置運行平穩(wěn)，連在現(xiàn)場觀看開車的中石化洛陽研究院專家陳俊武院士都說：“裝置開車之順利，出乎意料。”
這個示范項目的成功，標志著國家發(fā)改委布局的9個現(xiàn)代煤化工示范項目已完成5個，其中煤制油、煤制烯烴，煤制乙二醇4個示范項目全部完成。同時，人們對煤化工示范項目的關(guān)注也再次成為熱點。
2009年9月建成投產(chǎn)的新奧集團鄂爾多斯年產(chǎn)40萬噸煤制二甲醚裝置。
自主知識產(chǎn)權(quán)生了根
盤點這批煤化工示范項目，最大的亮點就是項目的核心技術(shù)均采用了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。當初神華集團在籌建煤制烯烴項目時，他們一開始看上了世界一流的美國環(huán)球公司的甲醇制烯烴技術(shù)，但不久就被國內(nèi)中科院大連化學(xué)物理研究所先進的甲醇制低碳烯烴技術(shù)吸引了眼球。立足于中國煤化工大國的雄厚基礎(chǔ)，大連化物所從1980年起就開始進行甲醇制烯烴技術(shù)研究，并努力進入了國際領(lǐng)先行列。2006年8月，該所甲醇制烯烴技術(shù)完成了萬噸級工業(yè)性試驗，經(jīng)專家鑒定，甲醇轉(zhuǎn)化率達99.18%，乙烯加丙烯選擇性達78.71%，噸烯烴消耗甲醇2.98噸。神華集團煤制烯烴項目最終選擇了大連化物所的技術(shù)，也是當今世界最好的技術(shù)。
這批煤化工示范項目的另一個亮點，就是項目裝置均為世界首套或主要工藝技術(shù)為國內(nèi)外首創(chuàng)。神華集團在內(nèi)蒙古鄂爾多斯建設(shè)的108萬噸/年直接液化煤制油示范項目，采用了國內(nèi)經(jīng)20多年研究開發(fā)的煤直接制油技術(shù)成果，是完全依靠自己的技術(shù)力量設(shè)計建造的世界首套特大型煤直接液化制油裝置。2008年12月30日，該裝置投料試車成功，截至2010年8月24日，裝置累計投煤時間超過5578小時，累計生產(chǎn)油品52.36萬噸，煤轉(zhuǎn)化率達90.94%，蒸餾油收率56%~57%。最長連續(xù)運行時間達到4個月，裝置負荷率85%，運行平穩(wěn)。生產(chǎn)的油品是超潔凈交通運輸燃料，對城市環(huán)保十分有利。
內(nèi)蒙古通遼金煤化工有限公司建設(shè)的20萬噸/年煤制乙二醇示范項目，也是世界首套煤制乙二醇大型工業(yè)化裝置。該項目于2009年12月建成試車成功，項目完全采用了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，技術(shù)研發(fā)單位——中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所經(jīng)30年不懈攻關(guān)，終于取得這一國際領(lǐng)先水平的技術(shù)成果。該項目的成功，實現(xiàn)了傳統(tǒng)煤化工向石油化工產(chǎn)業(yè)的延伸，對緩解國內(nèi)石油和石化產(chǎn)品的短缺矛盾具有重要意義。
同時應(yīng)當看到，目前這批示范項目還有許多重要技術(shù)裝備要從國外引進。神華集團煤制烯烴項目除核心的甲醇制烯烴技術(shù)是自有技術(shù)外，其他技術(shù)大多是引進的。如氣化爐采用了美國通用公司的7臺1500噸日投煤量的水煤漿氣化爐，開五備二，該爐型就是在國內(nèi)運行最成熟的德士古爐型。2×26.5萬標準立方米/小時的合成氣凈化裝置，采用了德國林德公司的低溫甲醇洗工藝；180萬噸/年甲醇裝置，采用了英國戴維公司的低壓合成甲醇技術(shù)；30萬噸乙烯、30萬噸丙烯/年的烯烴分離提純裝置，采用了美國魯姆斯公司的冷凍提純技術(shù)。因此，加快煤化工關(guān)鍵設(shè)備和成套技術(shù)裝備的開發(fā)，是發(fā)展現(xiàn)代煤化工亟待解決的問題。
2008年12月建成投產(chǎn)的神華集團鄂爾多斯年產(chǎn)108萬噸直接煤制油項目。
氣化爐被馴服
發(fā)展現(xiàn)代煤化工，掌握大型氣化爐操作技術(shù)是關(guān)鍵。在國內(nèi)煤化工示范項目中，大型氣化爐是主要的卡脖子設(shè)備之一。目前，示范項目的企業(yè)摸索出豐富的運行操作經(jīng)驗，為國內(nèi)外同行發(fā)展現(xiàn)代煤化工趟出了路子。
神華集團煤制油示范項目自2008年12月30日投產(chǎn)以來，其氫氣供應(yīng)不足一直是影響裝置滿負荷運行的卡脖子因素。負責制氫的兩臺殼牌氣化爐曾出現(xiàn)較多的故障停車，不能達到設(shè)計的運轉(zhuǎn)周期和負荷。企業(yè)通過摸索優(yōu)化配煤、優(yōu)化生產(chǎn)操作、增加除塵器備用陶瓷濾芯等措施，使煤制氫運行周期有較大延長。同時，企業(yè)還增加了一套天然氣制氫裝置，保障氫氣供應(yīng)。
國內(nèi)另一家企業(yè)的殼牌爐，在運行中曾出現(xiàn)外殼溫度升高接近設(shè)備設(shè)計值的情況，分析后發(fā)現(xiàn)原因是煤轉(zhuǎn)化率過高，爐內(nèi)流場形式發(fā)生變化。通過停車檢修，對平衡孔位置作適當改動，最新的運行操作數(shù)據(jù)顯示外殼溫度大大降低。
有的殼牌爐出現(xiàn)合成氣冷卻器結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致出口溫度高。殼牌公司聯(lián)合國內(nèi)企業(yè)對該問題做了詳細調(diào)查，采取混煤、穩(wěn)定氣化操作、優(yōu)化燒嘴蒸汽添加量等措施，使這一問題得以解決。
合成氣除塵器的陶瓷濾芯斷裂是殼牌爐多發(fā)故障。各企業(yè)陶瓷濾芯的使用壽命不盡相同，一般在半年至兩年之間，長的可達3年，而有的企業(yè)僅用了幾星期就發(fā)生斷裂。分析原因發(fā)現(xiàn)，這是由于濾芯之間的飛灰積累形成搭橋，承重超過了濾芯材料強度。通過實時監(jiān)測反吹閥情況、根據(jù)負荷和煤種特性設(shè)定不同的反吹頻率，減少了濾芯的損壞，提高了除塵器的使用壽命。
有的企業(yè)殼牌爐在氣化爐和合成氣冷卻器連接處出現(xiàn)耐火泥磨蝕，嚴重時導(dǎo)致渣釘脫落、冷卻器漏水情況。通過嚴格控制耐火泥涂覆施工質(zhì)量、選擇適當?shù)哪突鸩牧系却胧档土四ノg。根據(jù)多家殼牌煤氣化爐使用廠家經(jīng)驗，此連接處的耐火泥壽命可超過兩年。
目前國內(nèi)已自主開發(fā)了多種先進的氣化爐技術(shù)，同時也大量引進了多種爐型。據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)已投運和在建的國產(chǎn)氣化爐有多噴嘴對置式水煤漿氣化爐42臺，多元料漿半水冷壁氣化爐103臺，航天爐22臺，灰融聚氣化爐23臺。國內(nèi)企業(yè)引進的氣化爐有美國通用水煤漿氣化爐57臺，殼牌干粉氣化爐23臺，GSP氣化爐7臺，U-GAS氣化爐1臺。在生產(chǎn)實踐中，國內(nèi)企業(yè)已多次化解了氣化爐生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障，操作難度很大的氣化爐生產(chǎn)技術(shù)正逐漸被國內(nèi)企業(yè)所掌握。
2009年3月建成投產(chǎn)的內(nèi)蒙古伊泰集團年產(chǎn)16萬噸煤間接液化制油裝置。
“十二五”將提速
示范項目的生產(chǎn)實踐表明，在國際原油價格高漲的背景下，采用煤化工工藝生產(chǎn)這些產(chǎn)品正顯示出越來越大的經(jīng)濟性。
據(jù)測算，石油路線的烯烴生產(chǎn)，每生產(chǎn)1噸烯烴大約需2噸多石腦油或輕柴油，而神華集團示范項目生產(chǎn)1噸煤制烯烴也只消耗約3噸甲醇。根據(jù)2010年8月份的數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)石腦油、輕柴油的市場價都在每噸5500元以上，而甲醇的市場價只有每噸2200元左右。如果項目建設(shè)在煤炭基地坑口，并且配備經(jīng)濟型的大規(guī)模裝置，煤基甲醇的完全成本可以做到更低。煤制烯烴的成本優(yōu)勢十分明顯。
大連化物所副所長劉中民曾進行過初步分析。以神華集團年產(chǎn)60萬噸煤制烯烴為例，神華集團用的氣化煤價格在每噸420元左右，鍋爐煤價格在每噸250元左右，鐵路運輸距離170~200千米。經(jīng)核算表明，當煤價平均在每噸400元時，與煤制烯烴成本相等的石腦油制烯烴，所用原油價格必須在每桶30美元以下，而現(xiàn)在國際油價一直在每桶80美元左右。“很明顯，煤制烯烴生產(chǎn)路線具有很顯著的經(jīng)濟競爭力。”劉中民說。
CCIN記者從神華集團煤制油分公司總工程師舒歌平處了解到，神華集團的煤制油成本，按年產(chǎn)105萬噸成品油產(chǎn)量來計算，每噸油品總成本為3058元。而用原油煉制的油品要做到這個成本，所用原油價格必須在每桶47.85美元以下。
世界首套20萬噸/年煤制乙二醇的技術(shù)發(fā)明人之一、福建物構(gòu)所副所長姚元根告訴CCIN記者，在內(nèi)蒙古通遼投產(chǎn)的煤制乙二醇成本約為每噸3000元，這與目前市場上賣的石油法乙二醇每噸6500多元的價格形成了巨大反差。
正是看到煤化工示范項目所顯示的巨大經(jīng)濟性，國內(nèi)幾大石化公司已改變先前的排斥態(tài)度，開始向煤化工領(lǐng)域發(fā)展。
2010年2月3日，中石化與河南煤業(yè)化工集團簽訂了一份煤化工一體化項目合作意向書，著手中原石化乙烯原料路線改造。用河南煤化集團董事長陳雪楓的話來說，“就是要合作搞煤制烯烴項目”。
2010年4月，中國海洋石油總公司與大同煤礦集團公司達成合作，利用大同的中灰、低熱值煤為原料，建設(shè)一套40億立方米/年的煤制天然氣項目，副產(chǎn)焦油41萬噸/年、石腦油8萬噸/年、硫黃18萬噸/年、硫銨8萬噸/年，總投資預(yù)計208億元。
今年5月20日，中石化南京化工公司與山西蘭花煤炭實業(yè)集團在上海簽署合作協(xié)議，雙方將在山西晉城市合作建設(shè)年產(chǎn)180萬噸甲醇、60萬噸烯烴項目，項目總投資180億元。
CCIN記者近日從中石化儀征化纖股份公司煤化工項目部主管王躍軍處了解到，目前該公司正規(guī)劃在安徽淮南市建設(shè)180萬噸甲醇、60萬噸煤制烯烴項目，項目由中石化和安徽省各出資50%建設(shè)。
“十一五”時期，不少地方提出了發(fā)展現(xiàn)代煤化工的規(guī)劃，因為神華集團煤制油、煤制烯烴等示范項目沒有出來，這些規(guī)劃均在國家核準這一關(guān)擱淺了。現(xiàn)在這幾大示范項目均建成投產(chǎn)了，并顯示出良好的技術(shù)可行性和投資經(jīng)濟效益，那么明年開始的“十二五”規(guī)劃是不是將要對一批現(xiàn)代煤化工項目開閘？
對這一問題，CCIN記者注意到有關(guān)專家和官員的表態(tài)。石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院院長顧宗勤說：“現(xiàn)在幾大示范項目都開得這么好，神華集團煤制油項目負荷在80%以上，伊泰集團間接煤制油示范項目從2009年3月27日投產(chǎn)到現(xiàn)在一直穩(wěn)定運行，負荷保持在100%，產(chǎn)品供不應(yīng)求。效益這么好，有什么理由不讓發(fā)展呢？我預(yù)計現(xiàn)代煤化工在‘十二五’將比‘十一五’發(fā)展得更快。”
2009年12月試車成功的內(nèi)蒙古通遼金煤化工有限公司20萬噸/年煤制乙二醇示范裝置。
2010年8月21日開車成功的神華集團包頭60萬噸/年煤制烯烴裝置。 （圖片由劉方斌 呼躍軍 陳丹江 攝）
