中科院山西煤化所：點(diǎn)“煤”成“油”的闖關(guān)之路

楊洋　李清波

“那時真是到了山窮水盡的地步，我們的科研經(jīng)費(fèi)也花得差不多了，眼看實(shí)驗(yàn)室就要赤字運(yùn)行了?！笨嘤跓o工業(yè)中試階段費(fèi)用的中國科學(xué)院山西煤化所煤炭間接液化國家工程實(shí)驗(yàn)室主任李永旺曾如此匯報煤制油技術(shù)的研發(fā)處境。

科研之路艱難而坎坷，隨著項(xiàng)目被重視，通過多年來的不懈努力，“400萬噸/年煤間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目通過中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所與十余家企業(yè)、科研、工程設(shè)計(jì)和工程建設(shè)單位聯(lián)合攻關(guān)，攻克了大型煤間接液化“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)，在多個方面取得重要創(chuàng)新成果，形成了可復(fù)制、可推廣的煤間接液化成套技術(shù)，建成了全球單體規(guī)模最大的400萬噸/年煤間接液化項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)“安全穩(wěn)定清潔”運(yùn)行，整體技術(shù)水平居于世界領(lǐng)先地位。2月18日，記者在采訪中了解到，該項(xiàng)目還榮獲了2020年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎。

2016年底，神華寧煤400萬噸/年煤制油工程打通全廠工藝流程，這對中國增強(qiáng)能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用具有重大意義。在這個目前世界上單體規(guī)模最大的煤制油項(xiàng)目背后，站立著一支攻堅(jiān)克難的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)。

據(jù)了解，中國科學(xué)院煤炭研究室（山西煤化所前身）于1953年成立，之后就立即開展了4500噸/年熔鐵催化劑流化床合成油試驗(yàn)。但隨著國內(nèi)油田依次被發(fā)現(xiàn)，煤制油技術(shù)逐漸淡出視野。

改革開放后不久，世界石油危機(jī)爆發(fā)，富有遠(yuǎn)見的能源科學(xué)家再次將眼光落在了煤制油上。在鮑漢琛和張碧江兩任所長的組織下，山西煤化所開始攻關(guān)煤炭間接液化的固定床兩段法合成汽油工藝技術(shù)，研發(fā)持續(xù)了10余年后，于1993～1994年在山西晉城化肥廠完成了2000噸/年工業(yè)試驗(yàn)，產(chǎn)出90號汽油產(chǎn)品。但由于油價低迷、科研經(jīng)費(fèi)短缺、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性差等原因，試驗(yàn)隨后處于暫時停滯狀態(tài)。

1997年冬天，正在比利時根特大學(xué)和魯汶大學(xué)做博士后研究的李永旺被召回國。他將與合成油相關(guān)的五個課題組整合在一起，合成工藝的主攻方向由原來的固定床費(fèi)托合成油工藝改變?yōu)楦鼮橄冗M(jìn)的漿態(tài)床費(fèi)托合成油工藝。次年，實(shí)驗(yàn)室成功研制出高性能低溫漿態(tài)床費(fèi)托合成鐵基催化劑，同時蠟催化劑分離技術(shù)也獲得重大進(jìn)展，漿態(tài)床煤制油工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性瓶頸得到突破。并在國際上首次提出全新的高溫漿態(tài)床費(fèi)托合成油概念和工藝技術(shù)。

千噸級工業(yè)中試試驗(yàn)裝置建成并試車成功！2002年9月，這個消息一石激起千層浪。煤制油中試裝置成功出油的消息吸引了全行業(yè)的高度關(guān)注，多家企業(yè)等紛紛前來考察，要求投入資金進(jìn)一步完善煤制油中試技術(shù)。隨后，由山西煤化所、內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)、神華集團(tuán)、山西潞安礦業(yè)集團(tuán)、徐州礦務(wù)集團(tuán)和連順能源共同投資，于2006年2月，成立中科合成油技術(shù)有限公司，之后在工程化實(shí)施過程中又相繼成立中科合成油工程有限公司和中科合成油催化劑有限公司。

烏黑的煤炭化作清澈的柴油噴涌而出……2009年，春寒料峭的內(nèi)蒙古鄂爾多斯草原上，中國第一個16萬噸/年煤炭間接液化示范裝置試車成功。2011年開始建設(shè)世界單套最大規(guī)模400萬噸/年煤制油商業(yè)示范裝置;2016年建成并實(shí)現(xiàn)了一次性開車成功;2017年又相繼建成投產(chǎn)了內(nèi)蒙古伊泰杭錦旗120萬噸/年和山西潞安100萬噸/年兩個百萬噸煤制油裝置。

盡管技術(shù)突飛猛進(jìn)，煤制油的外部環(huán)境卻撲朔迷離。一方面煤炭和石油的價格始終影響著煤制油技術(shù)、工藝的發(fā)展速度;另一方面煤化工項(xiàng)目對二氧化碳減排的要求也越來越緊迫。

為了抑制煤價、油價波動對企業(yè)造成的風(fēng)險，李永旺團(tuán)隊(duì)只能通過技術(shù)創(chuàng)新，把技術(shù)做精做細(xì)，提高經(jīng)濟(jì)效益，而創(chuàng)新則是技術(shù)發(fā)展的源頭和不竭動力。

“在未來新的煤制油項(xiàng)目上，我們將進(jìn)一步提高其能源綜合利用效率，將碳減排技術(shù)與煤制油技術(shù)相耦合，盡最大努力減排二氧化碳，同時滿足國家對油氣的重大核心需求?！崩钣劳鷮τ浾哒f。

對于煤制油未來前景，李永旺團(tuán)隊(duì)提出了一套發(fā)展思路——技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)將逐步由制油為主轉(zhuǎn)變?yōu)橹聘咧祷瘜W(xué)品和材料為主，并進(jìn)一步加大低質(zhì)褐煤、生物質(zhì)、有機(jī)垃圾等含碳資源的能源轉(zhuǎn)化，以實(shí)現(xiàn)新的技術(shù)革命。