前言: 中國經濟的快速發展使工業生產對原料燃料的需求持續增加,導致我國原油對外依存度不斷創下歷史新高,也使我國的能源安全受到威脅。為了應對挑戰,煤炭資源豐富的中國進行了一系列旨在用煤炭替代石油的技術攻關和示范工程,以緩解未來石油進口的壓力,確保國家現代化所需的長期、可靠的能源供應。
2011年全國兩會期間,省委書記袁純清向全國電視觀眾展示了一瓶油,這瓶油清澈如水,人們很難將其與采訪現場擺放的一瓶純凈水區分開來。這就是山西潞安煤基合成油有限公司生產的高純度煤基合成柴油,其原料是劣質棄采高硫煤。袁純清談起煤制油對山西產業升級的意義時指出,發展潞安煤制油等一批百萬噸級新型煤化工項目和產業集群,是山西新的支柱產業的發展方向。
作為山西省轉型跨越發展的標志性工程,潞安集團的煤基合成油多聯產產業化項目戰略意義不僅受到省委、省政府的高度重視,而且隨著項目建設的不斷推進,也受到了全省、全國上下的廣泛關注。
A紅色潞安:發展煤基合成油打造產業新高地
潞安集團在多年的發展中形成了多方面的優勢和特色:潞安的前身石圪節煤礦是我國第一座 “紅色礦山”,1963年被周恩來總理樹為全國工交戰線勤儉辦企業的五面紅旗之一。1987年,潞安率先建成了全國第一個現代化礦務局,技術水平、管理水平、效率效益一直名列行業前茅,并建成了全國第一座數字化礦井。
在煤基合成油的先行先試中,潞安走在了全國的前列。2008年12月,潞安產出了全國第一桶鈷基煤基合成油;2009年10月,鐵基催化劑正式出油,潞安成為同時使用鐵基、鈷基兩種工藝進行煤基合成油的企業。這種合成柴油無硫、無氮、無重金屬等有害雜質,質量達到歐Ⅴ標準。國家相關領導在視察潞安煤炭綜合利用循環經濟園區時,稱贊潞安“把‘臭煤’變成了‘香煤’,把廢料變成了原料,把廢品變成了產品,把寶藏變成了寶物,展示了循環經濟發展的巨大魅力”。
潞安煤制油到底能夠產生多么大的效益,贏得了相關領導的贊揚。對此,人們算了一筆賬:煤發電和煤制油做比較,同樣1200克煤發4千瓦時電,上網價1元,約排4公斤二氧化碳。而1200克煤可以生產340克油,價值2.4元,碳排放只有0.9公斤。從能效轉化比較,目前火力發電廠綜合能效轉化率為38%左右,潞安的煤基合成油及化學品多聯產示范工程綜合能效轉化率可以達到48%~50%。
對于潞安集團來說,尤其重要的是高效地利用了資源。用于制造煤基合成油的下組高硫煤俗稱臭煤,由于價格低、開采成本較高,用途有限,通常被棄采。據測算,我省的下組高硫煤儲量約為400億噸,僅潞安礦區下組高硫煤可采量就達40億噸。依托豐富的下組高硫煤資源和相對低廉的成本,煤基合成油多聯產項目可以使礦井的可開采儲量翻一倍,盤活資源枯竭的老礦井,延長礦井服務年限。此外,煤化工產品除了高品質柴油外,還包括石腦油、高熔點F-T蠟、潤滑油基礎油、合成氨、尿素、硫磺等。可以說,潞安的煤基合成油及化學品多聯產示范工程實現了煤炭的高效利用、清潔利用和低碳排放。
多年來,在潞安人努力下,鈷基和鐵基催化劑及反應器技術達到國際前列,國家自主知識產權863、973高新項目在產業化生產上得到成功驗證,成為產學研用結合的典范。為了推進煤基合成油的產業化,潞安集團在2009年8月成立了“煤基合成油產業化項目領導組”,下設領導組辦公室,在山西省煤基合成油領導組和省發改委的指導下,積極推進項目的各項前期工作。2011年2月,又成立了“潞安集團540萬噸/年煤基合成油產業化項目籌備處”,負責組織實施。領導組下設總體協調組、原料準備組和工藝方案組,分別由集團副總經理掛帥。
奔跑在轉型跨越發展道路上的潞安集團,義無反顧地承擔起了為國家能源安全戰略、為節能減排、綜合高效利用煤炭資源的歷史重任。
B轉戰“十二五”:立足高端謀轉型突出速度爭跨越
進入“十二五”,潞安集團按照國家和我省的戰略部署,著力推進戰略引領向價值引領轉型、資源依賴型向創新驅動型轉型、高碳能源向低碳利用轉型的“三大轉型”,努力打造具有國際競爭力的能源品牌企業。確立了“三地一新”發展戰略,即建設億噸煤炭新基地、打造產業發展新高地、開創幸福潞安新天地、全面建設既強又大國際化新潞安。圍繞“十二五”戰略,潞安立足高端謀轉型,突出速度爭跨越,堅持“高端化、低碳化、國際化”和“循環型、創新型、效益型”的“三化三型”發展方針,著力推進“5+5”產業格局,打造產業發展新高地,全力抓好煤基合成油產業。
我省被列為國家綜改試驗區后,潞安集團被省政府確定為全省國企10個省級轉型綜改試驗區企業,集團的180萬噸/年資源綜合利用循環經濟產業化項目被列為國家資源型經濟轉型發展綜合配套改革試驗區的標桿項目和山西省轉型綜改試驗區建設工業領域的首個重大標桿項目。項目采用中國科學院先進的F-T合成及油品加工技術,結合下組高硫煤、焦爐煤氣、尾氣的高效利用,通過焦化油化產業耦合,提高全過程的能源轉化效率。項目把30萬噸/年焦油加工和150萬噸/年煤基合成油裝置有機地結合起來,利用廢棄的高硫下組煤、煤制氣、焦爐煤氣和尾氣,生產油品和下游的高端化工產品,通過“一廢三氣并用”和“焦化油化并舉”,實現“三高三低”目標。
“一廢三氣并用”的“一廢”指下組高硫煤,“三氣”指煤制氣、焦爐煤氣和尾氣。將傳統煤化工與現代煤化工有機結合,實現了整體工藝優化和技術創新,形成了具有鮮明特點的獨特工藝技術,在國內外煤化工領域尚無先例,建成后將成為國內外煤化工行業的典范。
“油化電熱一體化”:F-T合成的低熱值尾氣通過制氫裝置,產生的氫作為油品加工的原料,尾氣用于發電。F-T合成產生的中低壓蒸汽作為化工裝置的熱源,實現能源的綜合利用。同時,充分利用焦油深加工生產多種精細化學品,產品多元化、高端化,焦油加工生產的油品與費托合成油品調合,進一步提升整個園區的產品品質,實現以現代煤化工帶動傳統煤化工升級增值,以傳統煤化工促進現代煤化工效率效益提升。
“三高三低”的“三高”分別是,高技術集成:將目前國內已經掌握的粉煤氣化、二氧化碳重整、低溫甲醇洗凈化、F-T合成、焦爐氣轉化、高效水處理等多項國家專利技術,優化集成,形成獨特的煤化工一體化核心技術;高效能循環:“工藝氣循環”費托合成的低熱值尾氣加氫作為補充氣源。“蒸汽循環”:干熄焦過程產生的高壓蒸汽用于發電,費托合成產生的中低壓蒸汽用于化工裝置的工藝蒸汽。“水循環”:工藝廢水經深度處理后全部回用;“產品循環”:焦油加工生產的高附加值產品作為終端原料使用。通過以上措施,實現氣、水、渣、動力的高效能循環。高效益體現:利用下組高硫煤、焦爐氣、尾氣作原料,降低了生產成本;通過優化產品結構提高銷售收入等措施,實現整體效益的提高,項目盈虧平衡點在60美元/桶左右。
“三低”分別是低水:通過采用空冷器代替水冷、污水經深度處理、各類排水分質回收利用等節水措施,實現噸油耗水8噸;低碳:充分利用焦爐煤氣、尾氣和煤制氣耦合,克服了單一煤制氣CO2排放多的缺點,每年減排CO2150萬噸;低耗能:通過系統優化集成和能量分級利用,產業化項目能源轉化效率達到44.87%。
項目生產的主要產品為:柴油、石腦油、LPG三種產品,副產品為固體硫磺、混醇、輕油、洗油、脫酚酚油、工業萘、脫晶蒽油、二蒽油、改質瀝青等。
項目全部建成后,將形成150萬噸/年F-T合成油品,30萬噸/年煤焦油加工和108MW余熱發電。年消耗原料煤約478.9萬噸,燃料煤117.26萬噸/年,利用焦爐煤氣6.9億m?。采用二氧化碳重整技術,年回收利用二氧化碳3億立方米。
截至目前,潞安集團的180萬噸/年資源綜合利用循環經濟產業化項目規模在全國乃至全世界的煤制油項目中依然是首屈一指。在先行先試的綜改試驗中,潞安人正在創造一個史無前例的奇跡。
C先行先試:科學組織急行軍高效建設打基礎
作為國家資源型經濟轉型發展綜合配套改革試驗區的標桿項目和山西省轉型綜改試驗區建設工業領域的首個重大標桿項目,潞安集團180萬噸/年資源綜合利用循環經濟產業化項目以只爭朝夕的精神開展了前期準備工作,短短一年多時間內,實施了大量基礎性工作。
2011年11月10日項目正式啟動后,經過詳細的準備,于2012年7月30日編制完成項目可研報告。項目指揮部圍繞項目工藝路線進行了多方調研,多次聘請專家論證,并委托國內煤化工領域最具權威的石油化工規劃院聘請專家進行了評估,同期,項目取得了《國家發改委同意開展前期工作的函》,這是2012年第一個取得國家發改委立項批復的大型煤化工項目。于2012年8月份確定了技術總路線,采用殼牌的單臺日投煤3000噸的干粉煤氣化技術,魯奇低溫甲醇洗技術和中科公司的F-T合成油技術等最優組合,做到方案最優,噸油耗水、三廢排放和綜合能效均達到國際領先水平。2012年11月30日,總體設計編制完成,正式轉入基礎設計階段。
為了確保項目在2014年底建成,潞安人在工程建設中圍繞“投資最少、工期最短、質量最好、產品最佳、系統集成最新、運行成本最低、設計最優、效益最大”的“八最”原則和“早建、早投、早見效”的目標,采取了多項措施:
管理“三超前”,銜接零時間。根據工程進度實際情況,工程科學合理的制定出工程進度時間節點表。通過超前設計、超前組織和超前建設,圍繞項目關鍵路線F-T、氣化裝置超前啟動EPC工作,超前確定詳細設計單位,實現設計、采購、施工深度交叉,零時間銜接。
多點布控,平行作業。根據工藝布置相對聯系情況,工程引進了實力最強的項目管理團隊和施工隊伍,按照先后順序,合理劃分工區,合理布置施工任務,實現多點平行作業,齊頭并進。
科學組織、優化流程。一是合理安排大件設備制造占用廠房的時間空間;二是大宗材料選定最適合項目的生產廠家,集中采購。同時,建立了科學的調度體系,嚴格考核獎懲。強有力的管理團隊,嚴格的管理措施。目前,工程開工需要的通水、通電、通訊和路通已全部到位,主廠區完成了初步平整,大件廠房2月底已具備大件設備制造條件,開始F-T反應器外殼的制造。
2012年12月20日清晨,雪花漫天飛舞。李小鵬等省領導一行來到潞安集團檢查工作時,對煤制油產業化項目建設進展情況表示了特別的關心。在詳細聽取了潞安集團董事長、黨委書記李晉平關于煤制油循環經濟園區總體設計理念、產業布局、物料循環利用及煤制油項目工藝流程、技術優勢、產品產能等情況的匯報后他特意叮囑道:“潞安集團要珍惜國家和省委、省政府給予的大力支持,全面加快百萬噸高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項目建設進程,科學制定施工網絡圖,倒排工期,以人一己百、只爭朝夕的精神抓緊、抓好項目建設,力爭使項目早開工、早出油、早見效,為推動全省轉型跨越發展貢獻力量”。
隨著春天的來臨,潞安煤基合成油多聯產產業化項目的建設步伐也在進一步加快,潞安人發揚著“石圪節”精神,創造著中國煤制油的春天。
來源: 山西日報
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