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行業動態
| 中國成功突破煤化工的核心技術 |
| 發布時間：2009/12/4 10:23:35 瀏覽次數： 次 來源： |
| 它填補了我國煤化工核心技術的一項空白，它打破了國外對煤化工關鍵技術的壟斷局面。它就是流化床甲醇制丙烯工業技術。
2009年10月9日，凝聚這一技術成果的工業試驗裝置開發運行取得圓滿成功；11月27日，11名業內知名專家參加技術鑒定，并對這一成果給予高度評價；目前多家企業明確表示，將采用該技術建設工業裝置，其中3家企業已簽訂技術許可使用合同，開始向行業推廣。這就是流化床甲醇制丙烯(FMTP)工業技術所帶來的轟動效應。
日前，記者從“新一代煤(能源)化工產業技術創新戰略聯盟”理事長單位中國化學工程集團公司獲悉，FMTP工業技術是由該集團公司作為投資主體和責任單位，聯合聯盟成員單位清華大學和安徽淮化集團，在聯盟平臺上共同開發的。FMTP工業試驗裝置經過470小時全流程的連續、穩定、安全運行，各項技術指標處于世界領先水平，這標志著具有自主知識產權的新一代煤化工重大、關鍵技術工業試驗取得巨大成功。業內專家預測，該技術將走出一條“不用石油的石油化工路線”，它的開發成功，將大大提升我國煤化工行業的整體技術水平，并對我國目前的能源資源利用現狀產生深遠的影響。
現實的需要：丙烯生產原料多元化
據了解，丙烯等低碳烯烴是目前世界上最重要的大宗化工產品和支撐我國經濟發展的基礎化工原料之一，塑料、合成纖維等高分子聚合材料都離不開烯烴。由石油煉制的石腦油是傳統石化路線中最主要的烯烴生產原料，但我國石油產量已遠遠不能滿足市場需求，進口依賴性逐年增強，國際原油價格近幾年來又節節攀升。在這樣的形勢下，烯烴生產原料的多元化便成為關系國家能源結構調整的重大課題。
負責FMTP工業技術開發的“新一代煤(能源)化工產業技術創新戰略聯盟”專家委員會副主任嚴義培向記者介紹了該技術的開發初衷。嚴義培說，這項技術的開發是基于目前我國的資源和產業現狀，以現實的需求為出發點而作出的選擇。一方面，我國現有的丙烯等低碳烯烴的生產技術基本以石油為原料，其生產消耗了大量石油。然而，我國石油資源匱乏，目前已探明的石油儲量只占全球的1.2%，消費量卻占世界的9.7%，我國已成為全球第二大石油消費國和進口國，數據顯示，2008年，原油對外依存度接近50%，預計到2020年，對外依存度將超過60%。
另一方面，我國煤炭資源豐富，已探明的煤炭資源儲量高達1萬億噸，居世界第3位，2008年煤炭產量為27.16億噸，占世界煤炭總產量的39.4%，是世界第一大產煤國。但是我國煤炭利用較為粗放，以直接燃燒為主的利用方式造成了巨大的資源浪費和環境污染。同時，傳統的煤化工產業結構不合理，尤其是甲醇產品已經出現了嚴重的產能過剩。據統計，截至2008年底，我國甲醇產能達到了2530萬噸，比2007年增長了54.4%，潛在產能超過3000萬噸，而當年我國甲醇實際需求不足1500萬噸。嚴義培特別強調，這些都嚴重影響了煤化工產業的健康發展。為此，國家大力倡導發展“現代煤化工技術”，作為我國能源結構和煤化工產業結構調整的重要舉措。
嚴義培說，2006年發布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006~2020年)》將“煤的清潔高效開發利用、液化及多聯產”列入能源領域的優先主題。今年相繼發布的《石化產業調整和振興規劃》以及《石油和化工產業結構調整指導意見》也將探索煤炭的清潔利用途徑，把發展新型煤化工作為產業結構調整的主要任務之一，以減少對化石能源的依賴，實現“化工生產原料多元化”。十分明確的是，今后國家將嚴格控制以甲醇為最終產品的新項目上馬，支持、鼓勵開發甲醇下游產品。
嚴義培告訴記者，與甲醇產能嚴重過剩形成鮮明對比的是，我國的丙烯產能嚴重滯后。據統計，2008年我國丙烯總產能為1050萬噸，國內市場缺口400萬噸以上。預計2010年國內丙烯市場需求將達到1500萬~1600萬噸，未來缺口還將進一步加大。一面是產能過剩，一面是供給不足，FMTP工業技術開發項目也就應運而生了。
甲醇制丙烯技術：邁出工業化步伐
記者在采訪中了解到，煤制烯烴技術是發展新型煤化工的核心技術之一，也是今后煤化工產業發展的一個重要方向。此前，國內外對這一核心技術的開發腳步一直沒有停止過。目前已開發出的甲醇制烯烴和甲醇制丙烯技術具有代表性的主要有：UOP/NORSK Hydro開發的甲醇制烯烴(MTO)技術、魯奇公司開發的甲醇制丙烯(MTP)技術、中國科學院大連化學物理研究所開發的甲醇制烯烴(MTO)技術。目前，魯奇公司開發的MTP技術正在利用我國的建設項目推動其工業化；而國內的MTP工業技術開發此前卻是一片空白。
令人激動的是，“新一代煤(能源)化工產業技術創新戰略聯盟”開發的流化床甲醇制丙烯(FMTP)工業技術正填補了此項空白。
記者從“新一代煤(能源)化工產業技術創新戰略聯盟”得知，該項技術是在完善清華大學實驗室小試基礎上進行的工業試驗。聯盟成員單位清華大學的魏飛教授向記者詳細描述了FMTP工業技術的最大特點：該技術采用SAPO-18/34交生相混晶催化材料，以獲得高三烯選擇性，并最大限度地抑制高碳烷烴和異構芳烴的生成，然后通過把反應產物中C2、C4以及C4+的烯烴組分與目的產物丙烯分離，進入獨立的烯烴轉化反應器，進一步轉化為丙烯，通過控制操作條件，高選擇性地生產丙烯，同時還采用了構件多層湍動流化床分區反應器，便于抑制氣相返混，準確控制不同階段對反應及再生條件的要求。通過采取以上各項措施，大大提高了丙烯收率。
據悉，FMTP工業技術開發歷時3年多，總投入近2億元，“新一代煤(能源)化工產業技術創新戰略聯盟”經過了補充小試、工程放大、工業試驗3個階段，完成了規模為甲醇處理量3萬噸/年、催化劑原粉生產能力55噸/年(含水60%)和催化劑造粒能力2噸/天3套工業試驗裝置的開發建設，并于2009年10月9日取得試驗成功。FMTP工業技術不僅著眼于催化劑、反應器等單元技術，更注重全流程技術集成化、系統優化，這將為該技術順利得到產業化應用提供有效保證。
搭建聯盟平臺：整合行業優勢資源
說到FMTP項目開發成功的關鍵因素，“新一代煤(能源)化工產業技術創新戰略聯盟”功不可沒。
據了解，FMTP工業技術是聯盟的首個重大技術創新項目。項目開發過程中，聯盟充分發揮了組織結構優勢和資源整合能力，特別是工業工程公司牽頭組織并積極參與到技術開發的各個環節中來，發揮了很好的橋梁和紐帶作用，使產業化技術開發進程得以順利推進，從而形成了最優的技術創新模式。
據了解，在大專院校和科研院所中，更多的科研成果只能做到小試或中試階段，實現工業化的成果較少。煤化工技術開發更是如此。單個高校、科研院所或單個企業僅能參與工業技術開發某一環節或幾個環節的工作，都不足以承擔全過程、全系統的技術開發任務，技術成果很難實現工業化。而我國傳統的產學研結合基本局限于單個技術的合作開發，大多數的開發項目僅依靠個別企業和科研院所在自愿的基礎上自由結合，結構松散，責、權、利關系不夠明確，無法有效整合行業優勢資源，發揮行業整體合力，并最終形成集成化、系統化的工業技術。“新一代煤(能源)化工產業技術創新戰略聯盟”理事長金克寧坦言，這正是我國煤化工重大產業化技術開發中的瓶頸。
聯盟全新的技術創新模式恰恰解決了這個問題。據金克寧介紹，聯盟集合了國內一大批煤化工領域優秀的技術研發單位、工業工程公司、裝備制造企業和煤化工生產企業，一直以來“單兵作戰”和“單線聯系”的煤化工各路人馬在加入聯盟的那一刻實現了統一。這種成員結構使得聯盟內部就可以完成“基礎研究—小試—中試—工業示范—工業化生產”產業技術創新鏈條的全部過程。尤其是聯盟中的工業工程公司從技術小試階段就開始介入，對技術進行了全系統、全流程的集成和優化，以適應工程化的需要，使技術更有利于工業放大和推廣。
金克寧接著說，聯盟還是一種“以企業為主體，以市場為導向，以契約為紐帶”全新的技術創新模式。具體來說，聯盟根據成員單位各自的資源和優勢，在國家重點項目的引導下，以煤的清潔高效開發和綜合利用中新一代煤化工的重點關鍵技術創新和重要標準需求為紐帶，在平等自愿的基礎上制定并簽署了聯盟協議，以契約的方式明晰了聯盟成員單位的責、權、利關系，確立了投入、決策、風險承擔、利益分配、知識產權歸屬等機制，規范各方主體的行為，形成了共同投資、利益共享、風險共擔、共同發展的長期、穩定、制度化的產學研利益共同體，為聯盟形成強大的資源整合能力奠定了堅實的基礎。
“FMTP工業技術開發項目既是聯盟創新模式的一個實踐，同時也是這種創新模式成功的一個明證。”金克寧說。FMTP工業技術開發中，聯盟各類成員單位分兵作戰又緊密配合，共同完成了這一艱巨的攻堅任務。作為技術研發單位，清華大學對技術總負責，天津大學等重點高校和科研院所也對FMTP工業技術提出了很好的改進意見；中國化學工程集團公司作為牽頭單位和主要投資方，承擔了工程設計和建設，并從小試就開始介入，在科研成果工業轉化過程中起到了橋梁和紐帶作用；安徽淮化集團有限公司等生產企業提供建設場地、公用工程，并負責裝置運行。聯盟的各類成員單位充分利用各自優勢，在FMTP工業技術開發過程中都發揮了重要作用。聯盟內的多個研究機構參加了聯合攻關，共有包括中國工程院院士、長江學者、國家級設計大師等在內的約300余名科研人員、工程技術人員開展了補充小試、工程放大、工業試驗裝置建設和開發運行等環節的技術攻關。聯盟這種獨特的項目組織模式克服了傳統產學研模式存在的資源分散、組織松散、權責不清等弊端，有效地整合了資源，形成了聯盟成員的非競爭性的“食物鏈”關系。
第一個吃螃蟹：道路充滿曲折艱辛
回首FMTP工業技術的開發過程，大家的共同感受是，開發道路充滿了曲折與艱辛。
實驗室小試不斷深化。近年來，中國化學工程集團公司根據國家規劃、市場需求和自身戰略發展的需要，一直積極尋求新一代煤化工關鍵技術的突破；此時，清華大學十幾年間所積累的烴類催化裂解制丙烯的許多研究成果正“待字閨中”。共同的需求使雙方很快找到了合作的契合點。中國化學工程集團公司決定聯合清華大學和安徽淮化集團有限公司共同開發FMTP工業技術。很快，清華大學組織了FMTP小試成果評審會，評審會肯定了FMTP工業技術的先進性及其工業應用的可行性。為使小試成果更加可靠，中國化學工程集團公司和清華大學在此基礎上又進一步開展了小試補充試驗。在10個月的時間里，技術開發人員進行了上百次的試驗，最終取得了令人滿意的效果，順利通過了中國化學工程集團公司組織的專家評審。至此，FMTP小試工作告一段落。
工業試驗穩步推進。在FMTP和催化劑小試研究成果的基礎上，2007年9月，中國化學工程集團公司和清華大學共同完成了FMTP和催化劑工業試驗裝置的工藝包編制工作。10月，處理甲醇3萬噸/年的FMTP工業裝置和55噸/年(含水60%)的催化劑原粉工業裝置，在淮南開始建設。9個月后，催化劑原粉裝置建成并開始進行開發試驗。通過一次又一次的摸索，一次又一次的改進，2008年10月，終于生產出了合格的催化劑原粉，其產能達到了設計值的1.95倍。2008年11月，2噸/天的催化劑造粒工業試驗裝置在天津北辰科技園區內建成，技術開發人員在經過了數百次的試驗后，終于得到了合格的催化劑，其物理性能和反應性能均達到了FMTP工業技術試驗的要求。在FMTP工業試驗裝置機械竣工后，2009年9月19日，FMTP工業技術試驗迎來了最后也是最為關鍵的時刻——化工投料。MTO、ETP、EBTP及各種工況下的不同試驗依次展開，歷經470個小時連續、穩定、安全運行后，主要技術指標達到了國際領先水平。經過3年多的努力，FMTP工業技術開發宣告成功。
開發人員拼搏奮進。參與試驗的全體人員以強烈的責任心和使命感，使每項技術難題逐一化解。他們在攻關歷程中留下了一串串拼搏奮進的足跡，走出了一條前人從未走過的路。在項目開發遇到巨大阻礙時，“新一代煤(能源)化工產業技術創新戰略聯盟”理事長金克寧挺身而出，堅毅的話語擲地有聲：“FMTP工業技術項目對國家意義重大，即使有風險也要堅持走下去，一旦開發失敗，責任由我來承擔。”金克寧的鼓勵和敢于承擔責任的精神打消了各開發單位的顧慮，堅定了開發人員的信心。專家委員會副主任嚴義培早已過了退休年齡，可為了FMTP工業技術的開發，他全身心地投入到繁忙的工作中來，在項目現場安營扎寨、坐鎮指揮，為FMTP工業技術開發立下了汗馬功勞。來自中國化學工程集團公司、清華大學、安徽淮化集團有限公司等聯盟單位的技術開發人員同樣對FMTP工業技術的開發傾注了無數心血。他們中有的人以智慧和辛勞破解了一個個技術難題，有的人用豐富的生產經驗力保裝置試車順利進行，有的人在項目現場默默承受著親人辭世的沉重打擊。每天只能睡上三四個小時，幾個月不能和家人團聚在他們中是常有的事。某種程度上說，正因為擁有這樣勇于奉獻的研發團隊，才收獲了今天的巨大成功。
業界高度評價：意義重大影響深遠
11月27日，中國石油和化學工業協會在北京舉行了FMTP工業技術開發成果鑒定會，包括汪燮卿、李洪鐘、楊啟業等3位院士在內的11位煤化工領域專家對FMTP工業技術進行了權威鑒定。業內專家對FMTP工業技術給予了高度評價，一致認為，FMTP工業試驗裝置工藝科學、合理，運行安全、可靠，技術創新性強，主要技術指標和總體技術處于國際領先水平。
記者從鑒定會上了解到，在FMTP工業技術試驗中通過調整反應器的有關操作條件，裝置的甲醇處置量由原設計的3萬噸/年提高到近5萬噸/年，這有利于工業規模生產裝置主要設備尺寸的減小，降低投資成本；甲醇單程轉化率可達到100%，丙烯總收率高于原確定的技術標的；反應氣中，丙烯的含量大于乙烯，有利于實現本技術開發的目標——甲醇制丙烯，也證明了開發的催化劑是一個適用于FMTP的催化劑；催化劑強度良好，在工業試驗過程中沒有出現明顯破損現象，同時催化性能也沒有出現明顯降低，證明該催化劑完全可用于大型工業生產裝置。
FMTP工業技術開發成功意義重大，影響深遠。概括起來有三大意義：第一，標志著我國第一個具有自主知識產權的煤制丙烯技術的誕生，實現了丙烯生產原料多樣化和“對石油的部分替代”，對于突破我國資源瓶頸、推進國家能源結構調整，具有十分重大的意義。第二，FMTP工業技術是適應我國煤化工產業狀況的重要技術之一，它的開發成功對于高效清潔利用煤炭資源，緩解甲醇產能過剩局面，延伸煤化工產業鏈，促進煤化工產業的持續、健康發展都將起到重要作用。第三，FMTP工業技術的開發成功不僅填補了煤制丙烯技術上的一大空白，而且打破了國外對煤化工重大關鍵技術的壟斷局面，對于我國從煤化工生產大國向煤化工技術強國轉變將產生重大影響。
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