《经济参考报》记者近期在国家现代煤化工产业示范区内蒙古鄂尔多斯市采访了解到,经过多年的奋力攻关,我国现代煤化工技术日渐成熟,成功打开煤炭变为油、天然气、烯烃、乙二醇等各种化工品的魔方,蹚出一条替代石油、煤炭洁净高效利用之路,战略价值正在显现。

技术飞跃式发展

在鄂尔多斯市,目前以煤炭生产柴油、石脑油等油料和天然气、甲醇、烯烃(乙烯、丙烯等材料)、乙二醇等化工品的技术已经成熟。

鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇附近,矗立着一座酷似炼油厂的大型工厂,这是全球首条、也是目前唯一一条煤直接液化制油工业化生产线,自兴建以来就备受国内外关注。

记者了解到,这条百万吨级的由神华集团投资上百亿元兴建,2011年起正式投入商业运行。从附近煤矿运来的洗精煤先被制成粉末,然后进入长1.2公里的生产线进行催化等处理,24小时后,就生产出了如矿泉水般清澈的柴油和石脑油、液化气等产品,魔幻式的变化令人惊叹。

神华鄂尔多斯煤制油分公司副总工程师胡庆斌说,进入新世纪,神华集团聚力研发煤制油等煤炭洁净利用技术,自主开发出百万吨级煤直接液化成套技术和催化剂。截至2017年底,公司已获煤直接液化技术发明专利108项,核心技术已获美国、俄罗斯、欧盟等9个国家和地区的专利授权。

该条生产线于2008年底试产成功,随后逐渐实现长周期、安全稳定运行,去年共生产柴油等产品86万吨。生产线设计的单个运行周期为310天,近两个运行周期分别为420天和410天,显示出技术趋于成熟。目前,第二、第三条生产线的建设计划正在推进之中。

煤制天然气、煤制烯烃等现代煤化工技术也不断跃进。坐落在鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内的汇能20亿立方米/年煤制天然气项目,是我国批准的第二个煤制天然气示范项目,2015年以来,年产4亿立方米的一期工程实现安全、稳定、长周期、满负荷和运行,今年5月年产16亿立方米的二期工程也开始建设。

“国内天然气市场需求旺,项目投产以来,液化天然气供不应求?！蹦诿晒呕隳苊夯び邢薰咀芫砹踅ㄇ克?该公司联合国内众多科研机构,突破了以动力煤合成天然气的化工技术难题,合成天然气的甲烷含量可达97%,液化天然气纯度达99.9%,每1000立方米天然气耗煤约2.2吨,耗水不足7吨,均优于最初的设计值。

除了替代石油化工的产品,以煤炭制取石墨烯、碳纤维等新材料的技术也不断取得新突破。

2013年以来,新奥集团开发出用低热值煤提取石墨烯的技术,一期1000吨石墨烯生产项目于今年3月在鄂尔多斯市达拉特旗动工建设。项目总经理曲波说,3吨低热值煤可提取1吨石墨烯粉体,一期工程预计在今年8月投产,将填补我国在相关领域的技术空白。

易高(内蒙古)煤化科技有限公司经过两年中试,成功研发出从高温煤焦油中提取碳纤维、超级活性炭材料等产品的技术,首期年产1万吨的生产线于今年4月在鄂尔多斯市准格尔旗动工,计划今年11月投产。

油、气、烯烃、复合材料……一些企业负责人和专家们说,现代煤化工技术突飞猛进,几乎每年都有新的技术突破和项目投产。

产业规模壮大

记者调研发现,在国家级示范项目的带动下,过去几年里,煤制油、煤制天然气、煤制烯烃等现代煤化工产业规模日益壮大,呈大型化、链条化、集群化发展态势。

去年底,鄂尔多斯市乌审旗境内的中天合创煤炭深加工国家级示范项目全面投产,该项目总投资500多亿元,每年可转化煤炭800万吨,设计年产360万吨甲醇、137万吨烯烃,目前是我国最大的煤炭化工一体化项目。

内蒙古伊泰集团是国内最早进军煤制油领域的煤炭企业之一。2002年以来,伊泰集团联合中科院、神华集团、潞安集团合资成立中科合成油技术有限公司,开发出煤间接液化成套技术和高效催化剂,所建的16万吨/年煤间接制油工业化示范项目自2009年试产成功以来,已经成功运营9年,而且近几年经过技术升级,该示范项目的年产能已经提高到20万吨。

据伊泰集团董事长张东海介绍,依托相关技术兴建的120万吨/年精细化学品项目已经于去年投产,200万吨/年煤间接制油示范项目也在建设之中。

在中科合成油公司的技术支撑下,2016年以来,神华宁煤集团400万吨、潞安180万吨等百万吨级煤间接制油项目也相继投产,标志着中国煤制油产业发展正迈入新阶段。

北京控股集团40亿立方米/年煤制天然气项目、久泰60万吨/年甲醇制烯烃续建项目、新奥20万吨/年稳定轻烃项目……随着一个个项目启动建设和投产,去年末,鄂尔多斯市已建成现代煤化工产能1000多万吨。

产业也呈集群化发展态势。杭锦旗境内的伊泰120万吨/年精细化学品项目建设以来,陆续吸引了11家上下游配套企业在项目周围落户,可生产高熔点合成蜡、液体石蜡、稳定轻烃等几十种化工产品,已经形成上下游配套的生态产业链。

随着内蒙古和宁夏、陕西、新疆等地的煤制油、煤制天然气等项目投产或推进建设,我国现代煤化工产业已初具规模,产品也正向纤维、树脂、橡胶等合成材料和中、终端产品延伸。

战略价值显现

中科合成油技术有限公司总经理、中科院山西煤炭化学研究所研究员李永旺说,我国的资源禀赋是富煤、缺油、少气,发展现代煤化工产业对推进石油替代和煤炭清洁利用战略意义重大。随着产业规模扩大、技术提升,现代煤化工的市场竞争力上已经可比肩石油化工,在替代石油、煤炭洁净高效利用上的战略价值日益显现。

汇能公司总经理刘建强介绍,公司生产的液化天然气纯度达到99.7%,是洁净能源,目前主要用于重型卡车和供暖燃料。1公斤液化天然气的热值为13000大卡,高于柴油3000大卡,每公斤售价却只有3.7元左右,仅相当于柴油的一半,优势明显。

随着技术的改进,煤制油成本也不断降低。伊泰集团董事长张东海以16万吨/年煤间接液化工业示范项目举例说,最初,1吨催化剂可生产油品500多吨,现在最高可产油1500多吨,每吨产品的综合水耗由最初设计的13吨降为6吨,综合煤耗由5.54吨降为5.2吨。

参照国际原油价格测算,该示范项目在原油价格高于50美元时即可盈利。由于近期催化剂效率又有提高,下一步通过气化炉等关键设备大型化、技术升级,成本将进一步降低。

神华鄂尔多斯煤制油分公司副总工程师胡庆斌说,目前,首条百万吨级煤直接制油生产线每吨油品的,合煤耗为3.5吨,其中燃料煤约为1吨,原油价格在55-60美元之间时可实现盈亏平衡。第二、第三条生产线建成后,收油率将提高近10%,盈亏点也将降到50美元/桶以下。

特别是,神华鄂尔多斯煤制油分公司研发出的特种煤基油品,可以军民两用。例如,其研发出的地面装备通用柴油的冷凝点低,成功在南极中山站进行了极寒测试,适合全地域通用,而且质量稳定,适合战备储存;煤基航空喷气燃料已进入试生产和应用试验阶段,今年2月煤基航天煤油在我国新型重型火箭发动机上首次试验成功,煤基军舰用油等煤基特种油品也在开发之中。相关煤基特种油品的开发,对保障国家能源安全意义重大。

过去国内主要用石油生产烯烃产品,煤制烯烃技术的突破,对缓解我国的石油供应压力意义重大。

企业家们表示,随着现代煤化工技术的成熟和产业规模壮大,煤耗、水耗、生产成本、单位产能投资额等指标均有继续降低的空间,能源转化效率和产品质量也将进一步提升。