2010年4月以來，陜西煤業化工集團神木天元化工有限公司(以下簡稱為天元公司)成為業界關注的焦點，不僅國內能源和煤化工巨頭紛紛到該公司考察，就連美國、澳大利亞、新西蘭、南非、印度尼西亞等國家和中國香港地區的一些企業，也通過各種渠道，積極與天元公司接觸。一些專家及政府官員，甚至數次蒞臨該公司調研。人們不禁納悶：天元公司是一個什么樣的企業？掌握了什么“秘密武器”？為何會受到如此關注？

　　黑土地的種子在黃土地上綻放奇葩

　　“天元公司是黑土地上的種子在黃土地上綻放的奇葩，是東北人的執著與西北人的智慧交融的結果。”天元公司董事長毛世強用充滿詩意的話語解讀自己的企業。

　　他說，天元公司的前身是神木錦界天元化工有限公司，專業從事中低溫煤焦油加氫制取燃料油業務。2008年10月，陜西煤業化工集團與該公司合作重組，并成立陜西煤業化工集團神木天元化工有限公司，建成135萬噸/年中溫煤干餾和50萬噸/年中溫煤焦油輕質化項目。由于創造性地使用了延遲焦化、荒煤氣提氫、煤焦油加氫裂化、污水焚燒等技術，優化了工藝，降低了能耗，提高了裝置運行的安全性，實現了工業污水和固體廢物零排放，廢氣得以資源化利用。公司先后被陜西省和國家有關部門確定為循環經濟示范項目和節能環保項目。

　　天元公司主管技術研發的副總經理呂子勝動情地說：如果沒有東北人與西北人的真誠合作和鍥而不舍的追求，如果沒有陜西煤業化工集團的入駐，這個現在看來能帶來經濟、環保、節能減排效益的煤焦油輕質化技術，恐怕早已胎死腹中了。

　　據介紹，上世紀90年代中后期，王守峰作為東北一家化工企業的技術人員，看到生產城市煤氣副產的低溫焦油被白白扔掉，十分可惜，便帶領一班人自籌資金，建成1.5萬噸/年焦油分離裝置，創造了良好的經濟效益。但他們同時發現，煤焦油分離過程會排放大量對環境有害的廢液，而這些物質如果被提取出來，不僅能避免對環境的危害，還可為企業帶來可觀的經濟效益。于是，他們再籌資金，于2003年10月建成4萬噸/年煤焦油加氫裝置，14個月即收回全部投資。

　　為加大工藝技術研發力度，加速專利技術的工業化進程，這幫東北兄弟決心再擴大生產規模，但整個東北地區極其有限的煤焦油資源限制了企業的發展。最終，他們將目光鎖定在陜西榆林地區。

　　榆林地區不僅有豐富的煤炭資源，當地企業還根據煤種特點，開發了獨具特色的中溫煤干餾(蘭炭)生產技術。即在600℃~850℃的溫度條件下，通過對煤的干餾，脫去煤中揮發分，生產強度好、發熱量高的蘭炭。當時，僅神木地區的蘭炭產能已經超過2500萬噸，按8%~10%產率計算，1年副產的煤焦油約200萬噸。同時，副產數億立方米熱值低、難以回收利用的荒煤氣。由于缺乏先進實用技術，這些煤焦油有的直排地下或直接燃燒，荒煤氣則被“點天燈”，造成了嚴重的環境污染。這種狀況引起陜西省和榆林市政府的高度關注，他們四處尋找能綜合利用煤焦油和荒煤氣的成熟技術。

　　2005年，在西安舉行的第九屆“西洽會”上，摸索出煤焦油加氫技術的東北兄弟與榆林市領導一拍即合，總投資10億元的神木錦界天元化工公司60萬噸/年煤干餾、25萬噸/年煤焦油輕質化項目隨即開工建設，并于2008年4月生產出合格的輕質化油品。但是沒想到，當年5月12日，因加氫反應器突然發生質量事故，迫使裝置全面停車。

　　突然而至的打擊令天元公司進退維谷：流動資金捉襟見肘，背負巨額外債和銀行利息，甚至連恢復生產所需的原料采購費用也沒有著落。更可怕的是，如果企業因資金鏈斷裂而不能恢復生產，前期投資的10億元資金將化為泡影，天元公司將破產倒閉，100多名從東北趕來創業的兄弟姐妹將背上沉重的債務包袱。

　　此時，立志打造中國一流綠色環保能源化工企業的陜西煤業化工集團，向天元公司伸出了援手。

　　2008年10月，在陜西省委、省政府和吳登昌副省長的推動下，陜西煤業化工集團正式重組神木錦界天元化工公司，成立陜西煤業化工集團神木天元化工有限公司，注入3.39億元資金，擔保貸款4億元，幫助借款8.8億元。同時，對原有裝置進行技術升級和擴能改造，建設累計135萬噸/年中溫煤干餾和50萬噸/年中溫煤焦油輕質化及安全環保配套項目。2010年4月12日，全球規模最大的中溫煤焦油輕質化裝置——陜西煤業化工集團神木天元化工有限公司50萬噸/年煤焦油輕質化裝置一次投料成功并生產出優質燃料油。2010年6月28日，該裝置順利通過中國石油和化學工業聯合會組織的以中國工程院院士胡永康為組長的技術鑒定。至此，一項由東北兄弟摸索的中溫煤焦油加氫技術，經陜西煤業化工集團的精心栽培、扶持、改進與提升，迅速成長并升華為能帶來巨大節能減排效益、省水實用的“陜煤—榆林版”煤制油技術。

　　分質利用煤炭資源的節能環保項目

　　“50萬噸/年煤焦油輕質化項目是對煤炭進行分質利用的節能環保項目”。陜西省決策咨詢委員會委員賀永德、北京焦化廠原總工程師陳衛國等專家這樣點評。

　　陳衛國表示：現階段，煤的有用成分主要包括兩部分，一是揮發分，二是固定炭。此前，國內外煤的利用途徑雖然很多，但無論是燃燒取暖發電，還是作為化工生產原料，均未對揮發分和固定炭進行分離，而是直接燃燒或氣化，不能發揮兩種成分各自優勢，導致煤的利用效率與能量轉化率低下，排放物多，環境污染重。表面上看，“陜煤—榆林版煤制油”技術用的都是傳統的煤干餾與焦油加氫技術，但由于對相關技術進行了優化升級和提質改進，并使用了其擁有完全自主知識產權的延遲焦化技術，提高了裝置運行的安全性、可靠性和產品品質。同時，對熱值低、難以回收利用的荒煤氣進行處理提純，生產出焦油加氫裂解所需的寶貴氫氣原料，從而最大限度地利用了能源與資源，使煤的熱能利用率提高到80%以上，比煤燃燒發電高出1倍多，是對低變質煤高效利用的有效途徑，是真正意義上的節能環保項目。

　　賀永德表示：煤中溫干餾的目的是除去煤中大量存在的揮發分，生產電石、化肥、鐵合金等企業所需的強度大、熱值高、便于長距離運輸，價格又較高溫冶金焦便宜的半焦產品。此前，受技術制約，干餾過程副產的約10%的中溫焦油，要么被當作廢物就地排放，要么當作粗劣燃料燒掉。每噸半焦產品副產的400多立方米的荒煤氣，也因其中含氮量高(超過40%)、處理難度大、熱值低(僅1800千卡/立方米)被“點天燈”，造成了嚴重的資源浪費和環境污染。在晉、陜、蒙、寧交匯處，甚至因此形成了被環保部門掛牌督辦的環境“黑三角”。

　　天元公司通過建設135萬噸/年中溫煤干餾和50萬噸/年中溫煤焦油輕質化項目，并斥資800萬元，配套建設了廢水霧化焚燒處理設施和氨、硫回收裝置，由于設計科學合理、裝置規模大，安全環保設施配套齊全，不僅使自產的煤焦油得以全部回收利用，每年還可處理榆林當地40萬噸煤焦油。同時，通過從荒煤氣中提取高純氫氣，生產高品質輕質燃料油，對自產的荒煤氣全部回收利用，對其中的氮氣、硫化物回收后生產合成氨、硫黃等產品，實現了對煤的分質利用和對資源的“吃干榨盡”。尤其是延遲焦化裝置的投用，不僅大幅降低了加氫反應器的壓力和溫度，改善了操作環境，提升了裝置運行的安全性，而且大幅減少了加氫反應過程氫氣的消耗，從而使整套裝置的參數更優化，安全穩定性更高、資源利用更充分，排放物更少，環境更友好。從該裝置運行近200多天的結果看，若與直接或間接煤制油項目相比，其綜合能耗僅相當于前者的2/3，二氧化碳排放量相當于前者的1/2。

　　陜西省工信廳副巡視員胡海峰、延長石油集團總經理張積耀此前在接受筆者采訪時也認為：無論是傳統煤化工還是新型煤化工，合成氣中都存在“碳多氫少”的問題。為了實現碳/氫平衡，煤化工企業不得不用超過1/4的煤生產氫氣。以神華108萬噸/年煤直接液化項目為例，在9臺煤氣化爐中，就有2臺大型殼牌粉煤加壓氣化爐是專為生產氫氣設計的。而煤制氫的機理就是一氧化碳與水蒸氣進行氧化還原反應。每生產1噸氫氣，就會產生22噸二氧化碳，導致煤化工二氧化碳排放量居高不下。但天元公司是通過從此前浪費掉的荒煤氣中提取氫氣，沒有為制氫單獨消耗煤炭，二氧化碳排放量因此大幅減少。從熱能轉化情況看，目前煤制甲醇的熱能轉化率為34%，在煤化工領域算是比較高的，但也只有煤焦油輕質化熱能轉化率的43%。

　　國家化工行業生產力促進中心總工程師方德巍則告訴筆者，煤炭是芳烴基的大分子，其分子結構好比若干個正六邊形拼揍在一起，比石油分子結構復雜，因此加工處理難度更大，能耗更高。煤干餾技術，其實就是將煤中類似于石油組分的揮發物分離出來。遺憾的是，我國絕大多數焦炭企業，都是以生產焦炭為主，而將寶貴的煤焦油當作副產品要么廉價銷售，要么只做初級加工，使煤中的精華部分沒有得到充分利用，甚至被白白浪費。天元公司的技術看似傳統而簡單，但其可貴之處在于將焦化、荒煤氣提純與焦油加氫3種技術實現了對接耦合，使整個裝置形成了閉路循環，最大限度地利用了煤中揮發成分，故而比其他煤化工裝置更節能環保。

　　經濟實用耗水量少的煤炭加工技術

　　“天元項目最大的亮點是投資省、見效快、成本低、水資源消耗少。”全國人大代表、陜西煤業化工集團董事長華煒這樣認為。

　　他說，耗水量大是影響煤化工產業健康發展的關鍵因素之一。由于我國煤炭資源與水資源呈明顯的逆向分布，擁有全國煤炭資源量65%以上的西部地區，水資源擁有量只有全國的1/4。而就目前的煤化工技術而言，無論是傳統的煤制甲醇、煤制合成氨，還是新型的煤制油、煤制乙二醇，噸產品耗水均在10立方米以上，有的甚至超過15立方米。導致一個上規模的項目，年耗水量高達上千萬甚至數千萬立方米。水資源短缺與煤化工耗水量巨大這一矛盾，已經并將繼續制約我國煤化工產業健康發展。

　　“陜煤—榆林版煤制油”技術則不同，由于該技術是通過煤的干餾提取揮發分，且煤焦油輕質化過程耗水量較少，使整個裝置的耗水量大幅減少。從天元公司50萬噸/年中溫煤焦油輕質化裝置的實際運行看，即便配套500萬噸煤干餾裝置，每年耗水量也不過240萬立方米。按成品油收率80%計算(即1年生產40萬噸燃料油)，噸油的耗水量不足6立方米，僅相當于傳統煤化工和新型煤化工耗水量的1/2。

　　再從投資及收益情況看，天元公司50萬噸/年中溫煤焦油輕質化裝置及其配套項目，總投資17億元。如果當初為其配套建設500萬噸煤干餾裝置，整個項目的投資不過20億元，噸油品投資額約5000元，不到直接制油或間接制油投資額的一半。截至2010年12月31日，該裝置安全平穩運行近200天，生產優質燃料油13萬多噸，實現利潤7000多萬元，創造了大型化工裝置當年投料試車，當年實現安全平穩運行，當年盈利的良好業績。這些都充分表明：“陜煤—榆林版煤制油”技術，是一項性價比高、用水量少、項目投資回收期短的先進實用技術。

　　中國工程院院士胡永康、西北大學化工學院院長馬曉迅，以及中國石化洛陽石化工程公司副總工程師梁龍虎等專家則認為：“陜煤—榆林版煤制油”技術，是一項真正擁有自主知識產權、具有中國特色的煤制油技術。其示范裝置的成功運行，不僅證明了該項技術的安全可靠性、節能環保性，更證明了其節水性和經濟可行性，是一項值得國家關注和重視的實用技術，為富煤缺水的西部地區實現煤的就近高效轉化開辟了新的途徑和方法，較好地解決了煤化工耗水量大的難題。專家們同時建議：天元公司應通過示范裝置的運行，不斷積累經驗，優化參數，提取煤焦油中更多有用成分，開發新技術，降低荒煤氣中的氮含量，提升裝置運行效率和安全性。

　　“我們已經在實驗中開發出荒煤氣降氮提氫技術，正著手工業化試驗，一旦成功，煤焦油輕質化的能耗和運行費用將大幅降低。”太原理工大學教授張永發的這番話令專家們無比振奮。

　　他說，由于工藝不同，中溫煤干餾產生的煤氣中氫氣、一氧化碳等有效成分低，熱值低，氮含量高，處理難度大，利用的經濟性差，導致這部分煤氣幾乎全部“點天燈”。天元公司雖然斥資1.3億元，專門為其50萬噸/年中溫煤焦油輕質化項目建設了荒煤氣提氫裝置，但該裝置的運行費用較高。為此，太原理工大學專門成立了課題組，開發出一種能使荒煤氣中氫氣、一氧化碳等有效成分增加，氮含量減少的新工藝技術。實驗裝置表明，采用該技術，荒煤氣中的氮氣可大幅降至4%以下，氫氣含量可由目前的30%提升至46%，一氧化碳含量增加4~6個百分點，甲烷含量大比例提升。從而大大減輕了荒煤氣提氫裝置負擔，減少運行費用約1/3。

　　毛世強則向筆者透露，天元公司技術人員已經開發成功粉煤流態化中溫干餾技術，并已完成了工業化試驗。采用該技術后，煤焦油收率可提高3倍以上。目前，天元公司正著手建設20萬噸/年粉煤流態化中溫干餾裝置，一旦實施，“陜煤—榆林版煤制油”技術的產油率將翻番，項目的經濟效益將更加可觀。他同時透露：天元公司今年將投資2億元，建設2萬噸/年全球最大的精酚生產裝置。

　　“目前，精酚市場價超過1.2萬元/噸，且供不應求。2萬噸精酚裝置建成投產后，1年可產生2億多元收益。不僅如此，由于酚容易與氫氣反應，消耗大量氫氣。同時，腐蝕管道和設備，造成安全隱患。提酚后，這些問題均可迎刃而解，裝置的安全性會更高，公司的經濟效益會更好。”毛世強堅信，通過不斷優化和改進，“陜煤—榆林版煤制油”技術將日臻完善，成為黃土高原上一顆閃亮的明珠，助推煤化工產業健康發展，為我國“煤代油”工程提速。

來源：中國化工網