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我们走在“大路”上

发布时间 2021-02-01 07:59

  大路,15年前黄河岸边一个人烟稀少的小山村,如今已成为我国黄河流域著名的现代煤化工工业园区。

  记者近日走访发现,该园区正秉承“高端化、高质化、高新化”的发展理念,以其在国内外领先的煤化工科技,引领着当今一些煤化工产业走向,主导着这些煤化工产业格局。

  黄色的沟,黄色的峁,黄色的塬,这便是内蒙古自治区准格尔旗薛家湾镇黄土高原的一角,一个不被外界知晓的圪梁梁。而圪梁梁下,是全国五大露天煤矿之一的准格尔煤田唐家会矿区。

  2019年10月底,一个28米高的火炬在唐家会矿区一座黄土塬上被点燃,熊熊火焰稳定燃烧1个月后,外界才知道这里正在进行着一个“逆天”的煤化工项目——第四代煤炭地下气化技术工业化示范项目。

  汪传敏,内蒙古中为煤气化技术有限公司总经理,他指着火炬说:“这里看似平静,而就在我们脚下,地下煤炭资源正在被燃烧气化,从地下的原煤到合成气,所有流程都在地下完成。火炬下面连着地下气化炉的产品井出口,地下气化炉生产的合成气通过产品井源源不断地输出地面。”

  煤炭地下气化技术简称ISC,是将地下煤炭进行有控制地燃烧气化,通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。该工艺不需要开挖采煤,也无需任何工作人员进入地下,就可生产低成本的工业燃气和化工合成原料气(简称合成气,主要成分为氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等)。

  这一“逆天”的构想,源自俄国伟大的化学家门捷列夫——化学元素周期表的发明者,他在19世纪末提出了煤炭地下气化的构想,但直到20世纪50年代才付诸实施。目前,世界上只有乌兹别克斯坦采用第一代空气气化工艺的煤炭地下气化技术,生产低热值合成气。

  在唐家会矿区进行的煤炭地下气化技术工业化示范项目,由中为(上海)能源技术有限公司于2018年投资建设,采用纯氧气化工艺,是拥有完全自主知识产权的第四代煤炭地下气化技术,也是世界上领先的煤炭地下气化技术。

  自2019年10月底顺利点火,目前该项目已稳定运行近14个月。中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院副院长刘淑琴教授介绍,该项目各项指标均达到设计要求,证明了第四代ISC技术成熟稳定、安全高效,是世界ISC技术百年研发历史的一次重大技术突破,解决了困扰工业化生产的合成气产量、质量的稳定性,以及项目经济可行性问题。

  汪传敏介绍,与传统的地面煤炭气化方式相比,煤炭地下气化省去了煤炭开采、转运、储存、地上气化等环节,工业用水量仅为同等规模地面煤制气项目的30%,不仅大幅提高了煤炭资源利用的安全性,还在环保层面实现固气、固液、固废的趋零排放,有效避免环境污染,经济效益比传统煤制合成气项目高出50%。

  汪传敏说,随着唐家会矿区第四代煤炭地下气化技术工业化示范项目取得成功投产并连续稳定运行,标志着这项技术具备了大规模产业应用的基础。而这项技术最适合对埋深1000米以下煤层及高灰、高硫、低发热量劣质煤等不宜开采的煤炭资源进行气化利用,大大提高了煤炭资源利用率。

  初步勘测表明,仅内蒙古鄂尔多斯地区埋深1000米以下煤炭资源储量就有6000亿吨左右,远景近万亿吨,为中为能源ISC技术大规模产业化推广应用拓展了美好前景。据悉,“十四五”期间,中为能源将在鄂尔多斯地区建设年产200亿立方米合成气煤炭地下气化项目。

  如今,这项对于煤炭能源安全、高效、洁净利用“革命性”的“逆天”技术工业化项目,已引起国内外煤化工领域的极大关注。距离唐家会矿区10公里的鄂尔多斯大路工业园区(以下简称“大路工业园区”),对那里进行的煤炭地下气化技术工业化项目十分期待。园区经济发展局局长付飞雄陪同记者走访唐家会矿区煤炭地下气化示范项目工地时,眼中尽是热盼。

  付飞雄介绍,大路工业园区作为内蒙古重要的国家级产业转型升级示范园区,煤制油、煤制甲醇、煤制烯烃是其主要产业板块,目前产能分别是16万吨、210万吨和60万吨,是内蒙古沿黄流域生产煤制油、煤制烯烃、煤制甲醇、煤制乙二醇等现代煤化工产品门类最全、基础条件最好的工业园区,而园区内的煤化工企业都是以煤炭为原料经合成气化工艺生产煤化工产品。

  “目前我们园区所用的合成气都是采用地面煤炭气化技术,制气成本为每立方米0.7元至0.8元,比煤炭地下气化成本高出近一倍。如果我们用地下气化的合成气,煤化工企业成本将会大幅度下降,效益会大幅度增加。可以说煤炭地下气化技术将引领未来煤化工合成气走向。”付飞雄对记者说。

  11年前,来自大路工业园区的一则消息曾轰动全国、震惊世界:中国煤间接液化工业化生产出第一桶合格成品油。至此,我国煤制油产业从黄河岸边这个煤化工园区开始起步,并向宁夏、新疆等地辐射延展。

  大路工业园区位于鄂尔多斯市准格尔旗东北部,园区规划建设面积140平方公里。内蒙古伊泰煤制油有限责任公司就坐落在园区的西南角。

  伊泰公司董事长张志功介绍,公司作为最早入驻大路工业园区的企业之一,一期年产16万吨煤基合成油项目,是我国煤炭间接液化完全自主技术产业化的第一条生产线年产出我国煤间接液化工业化第一桶合格成品油,实现产值9.32亿元。

  然而,令记者感到意外的是,伊泰公司煤间接液化制油的关键技术,是来自对门的中科合成油内蒙古有限公司,而令人更没有想到的是,这项技术的核心,却是一种“红棕粉末”——费托合成铁基催化剂。

  中科合成油内蒙古有限公司副总经理张世和告诉记者,该企业的母公司是中科合成油技术有限公司,它是一个专业开展煤化工特别是煤炭间接液化技术研究开发和工程化支持的技术公司,由中科院和多家企业以前期技术研究成果和技术人才团队为基础投资成立的,是中国唯一专业开展煤炭液化技术基础研究、技术开发、工程设计、催化剂产品生产和产业化技术支持的科研技术开发机构。

  记者从中科合成油内蒙古有限公司了解到,煤制油技术是以煤炭为原料,通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术,包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。其中煤间接液化首先把煤气化,再通过催化剂合成转化为烃类燃料,催化剂也由此成为煤间接液化工业化生产的关键。

  据张世和介绍,煤制油技术源于20世纪初,先后在德国、美国等进行了工艺研究,但都没有投入工业化生产。其中一个重要原因是生产成本高,特别是催化剂成本高、效率低。“我们公司煤间接液化技术之所以付诸工业化生产,就是攻克了催化剂成本高、效率低的难关。”张世和说。

  目前,由中科合成油内蒙古有限公司研发生产的催化剂每吨15万元,比市场曾经使用的进口催化剂每吨便宜5万元。市场曾经使用的进口催化剂催化效率是1:300,即1吨催化剂可以催化转化为300吨油,而中科合成油研发的催化剂可以实现1:1000的高效转化。

  如今,这家在大路工业园区人员不足350人的“小公司”,已是国内煤制油催化剂研发与生产的龙头企业,成为世界上继南非SASOL公司与荷兰SHELL公司后,第三家应用于大规模煤制油工业化生产的催化剂研发与生产企业,煤制油催化剂年产能达12000吨。

  张世和骄傲地说:“这些看似普通的‘红棕色粉末’,是我们公司科研人员夜以继日的研发硕果。如今我们在煤间接液化技术方面拥有16项专利技术,有14项专利技术正在申报阶段,而这些技术在业内领先近20年,并且主导着全国煤制油产业格局。目前,全国煤制油项目总量约1000万吨,其中由费托合成铁基催化剂主导的煤间接液化项目有700万吨,其余为煤直接液化项目。”

  大路工业园区党工委书记韩涛说:“我国是一个‘多煤少油’的国家,煤制油技术特别是核心技术的发展为拓宽液体燃料供应渠道、保障国家能源安全提供了技术支撑,对发展现代能源经济,特别是对煤炭清洁高效利用发挥了技术引领、产业示范作用,也是我们大路工业园区煤化工板块的重要发展方向。”

  大路工业园区煤炭间接液化项目主要实施企业伊泰公司董事长张志功说,得益于中科合成油内蒙古有限公司核心技术支持,公司正在建设年产200万吨煤炭间接液化项目,投产后每年将生产各类油品和液化石油气215.35万吨,年产值约146.1亿元。

  在大路工业园区,一项将园区废料高铝粉煤灰吃干榨净的技术——利用高铝粉煤灰生产聚合氯化铝,被称为“煤灰清道夫”。

  作为煤化工基地的大路工业园区最不缺的是煤,因此园区所用的电力是煤电。煤电在为园区提供动力的同时,也产生了很多粉煤灰,过去是既无用处又污染环境,还要雇车拉到黄土沟壑去填埋,增加了发电企业的生产成本。

  蒙泰不连沟煤矸石热电厂是大路工业园区装机容量最大的火力发电厂,装机容量为2×300兆瓦,每天要产生3000吨粉煤灰,用30吨的卡车要向外拉100车。

  看着这么多的粉煤灰被当作废料填埋掉,大路工业园区的领导们坐不住了,誓将这些粉煤灰综合利用、变废为宝。他们走进科研院所、高等院校和科技企业,八方问计、四处招商,最终将内蒙古永江佳源科技有限责任公司招入园区。

  在大路工业园区南侧一栋不显眼的三层小楼内,记者见到了内蒙古永江佳源科技有限责任公司总经理侯宗超,这位身材瘦小的中年人对记者说,大路工业园区的煤炭资源具有煤铝共生特性,粉煤灰中氧化铝含量高达46%-52%,是生产聚合氯化铝的宝贵资源。

  据侯宗超介绍,国内聚合氯化铝的生产多以铝土矿为原料,而我国铝土矿资源十分有限,因此利用高铝粉煤灰生产聚合氯化铝,对我们来说是绝佳的生产原料,不仅变废为宝,有效降低生产成本,还能减少对铝土矿资源的依赖。

  内蒙古永江佳源科技有限责任公司研发的这项高铝粉煤灰生产聚合氯化铝技术,目前有11项领先全国的知识产权专利。侯宗超激动地说:“这些技术创新填补了国内粉煤灰综合利用生产聚合氯化铝的空白!作为大路工业园区内专业化生产聚合氯化铝的企业,我们公司建成的年产10万吨聚合氯化铝生产线,是国内首条利用高铝粉煤灰进行聚合氯化铝生产的生产线。”

  记者在这家公司产品展示柜中看到,聚合氯化铝是一种黄色粉末,可作为处理工业用水、生活污水等废水的净水剂。在该公司实验室,技术员庞艳龙向记者进行了现场演示,只见她将聚合氯化铝粉末加入装有淀粉厂废水的烧杯中,不到两分钟,原本浑浊的废水逐渐变得清澈,杯底的沉淀物与上方的清水形成鲜明对比。

  “目前,这条10万吨聚合氯化铝生产线已投产,但还不能将园区的粉煤灰全部处理掉。为此,在‘十四五’期间我们将把生产规模扩大到30万吨。”侯宗超说,鄂尔多斯煤炭资源丰富,仅准格尔煤田高铝煤炭资源探明储量就达264亿吨,占我国高铝煤炭资源总量的70%以上,而准格尔旗作为我国重要的特高压外送电源基地,火电装机预计在2022年将突破1000万千瓦,年排放粉煤灰将超过600万吨。

  “这些粉煤灰氧化铝含量与大路工业园区的相同,因此我们公司这项利用高铝粉煤灰生产聚合氯化铝技术具有巨大的应用潜力。”侯宗超说。

  目前,除高铝粉煤灰生产聚合氯化铝外,大路工业园区内还有神华准能资源综合开发有限公司30万吨/年高铝粉煤灰综合利用工业化示范项目、与吉林大学合作的鄂尔多斯市慧达科技有限公司煤化工渣资源化综合利用项目等多个粉煤灰综合利用项目,年产12.5万吨氧化铝、6.5万吨电解铝、12.5吨镓、2.6万吨净水剂、311吨碳酸锂、nba直播,3.5万吨炭粉、2万吨橡胶填料、2.5万吨塑料填料、1万吨硅肥及土壤改良剂、500吨塑料除味剂和1万吨混凝土掺合料等多个产品。

  韩涛表示,这些粉煤灰利用项目将把园区内的粉煤灰“吃干榨净”,而围绕高铝粉煤灰的综合利用及向下游发展铝材料加工产业的粉煤灰综合利用循环产业,是大路工业园区另一大产业板块。如果再加上煤制油、煤制甲醇、煤制乙二醇等现代化煤化工板块,“十四五”期间,大路工业园区将新增1000万吨产能,其中将首次引进120万吨煤制芳烃项目,实现现代煤化工全产业体系,整个园区工业总产值突破千亿,将正式跨入千亿元工业园区行列。

  行走在大路工业园区,看着这里日新月异、勤于创新的产业格局,感受着这里技术引领、勇于争先的发展理念,记者不由得想起了一首脍炙人口的歌曲:

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