在6月22日舉行的中國能源·化工強國大會上,來自能源和化工行業的多位院士專家,圍繞“面向2035的現代能源體系”這一主題,展開了全方位、多角度的深入研討。這些專家的深入分析和前瞻性建議,不僅有助于更好地理解當前行業面臨的挑戰,還能夠為未來企業決策提供參考。今日起推出《能源化工院士專家談》系列報道,陸續刊登這些院士專家的觀點和建議,供廣大讀者參考。
在日前西安舉辦的中國能源·化工強國大會上,中國工程院院士、山東省科協主席凌文介紹了煤制清潔燃料和高端化學品關鍵技術開發應用的最新進展。凌文認為,我國作為現代煤化工產業大國,在“雙碳”戰略背景下,實現煤炭清潔高效利用,全面提升能源和資源綜合利用效能,對推動現代煤化工產業高端化、多元化、低碳化可持續高質量發展意義重大。實現這個愿景,就需要通過原創技術孕育、關鍵技術突破、新技術工程化示范,促進煤化工領域技術不斷更新換代。
凌文介紹說,依托原煤液化及煤化工國家重點實驗室,通過與華東理工大學潔凈煤研究所等優化整合,2023年3月由科技部正式批準建設煤液化氣化及高效低碳利用全國重點實驗室。這是國內唯一同時擁有高溫、低溫費托合成煤間接液化技術并實現產業化、世界唯一同時擁有水煤漿和粉煤氣化技術并實現大規模工程應用的研究機構。近年來,實驗室聚焦清潔高效大型煤氣化技術、高效低碳煤基費托合成技術、清潔燃料與化學品高值化技術3個重點研究方向,布局煤氣化、煤液化和高值化學品產業鏈,并取得了豐碩成果。
實驗室創新研發的以清潔燃料為主的漿態床低溫費托合成技術,鐵基催化劑性能指標優異,C?+選擇性、直鏈烷烴含量分別超88%和90%,在陜西榆林建成國內首套3000噸/年低溫費托合成催化劑生產裝置,為費托合成煤制油工業化提供催化劑保障。2015年8月,陜西未來能源化工有限公司建成國內首套百萬噸級低溫費托合成煤制油工業化裝置,生產柴油、石腦油和液化石油氣等清潔能源產品。該裝置采用的大型漿態床低溫費托合成反應器是直徑9.8米、高52米、重2560噸的超大型漿態床反應器,產能達75萬噸/年,生產能力和設備尺寸均為世界第一。該反應器還首創兩級反應器串聯的低溫漿態床費托合成工藝技術,與反應器并聯工藝相比,在氣體處理量、操作條件、產量相同的條件下,反應器體積和催化劑裝填量分別減少約10%,系統能耗、設備投資和運行費用明顯降低。
低溫費托合成以直鏈烷烴為主,實驗室還開發成功以烯烴為主的高溫費托合成鐵基催化劑技術,在未來能源建成國內首套10萬噸/年高溫費托合成關鍵技術與成套工業示范裝置。這個示范項目在我國首次實現了大型固定流化床反應器在費托合成領域的工業化應用,既能生產清潔燃料,又可生產高端化學品,并以高附加值的α-烯烴為主,填補了國內空白。項目的總烯烴選擇性超57%,其中α-烯烴占比75%以上,突破了長鏈α-烯烴生產的技術瓶頸。目前,50萬噸/年高溫費托合成工業化項目前期手續正加緊推進,即將開工建設。
在此基礎上,實驗室在費托合成產物凈化與分離提純、費托合成產物高值化加工和一氧化碳/二氧化碳加氫直接合成化學品技術方面攻關探索,收獲滿滿。比如,低溫費托合成開發油品加工工藝技術、115℃高端費托合成蠟加工生產工業化技術、高碳α-烯烴合成PAO(聚α-烯烴)工藝技術、費托合成異構裂化尾油制食品級白油技術、高溫費托合成產物制備重烷基苯固體酸催化劑、高碳α-烯烴加成-酯化反應催化劑、高碳α-烯烴氫甲酰化鈷基催化劑等。其中,陜西未來清潔化學品有限公司建成10萬噸/年費托合成蠟工業化裝置,采用“兩級薄膜蒸發+三級分子蒸餾”耦合技術生產液蠟、33#蠟、45#蠟、60#蠟、70#蠟、115#蠟等費托蠟產品,在我國首次生產熔點115℃的高端蠟產品,填補高端特種蠟市場空白,打破了國外技術壟斷。
凌文表示,未來實驗室將聚焦煤液化氣化和產品高值化原創、關鍵技術更新換代,攻克煤制液體燃料與高端化學品的前沿技術;實現高碳資源低碳化利用,全面提升能源和資源綜合利用效能;形成煤制清潔燃料和高端化學品全產業鏈技術創新優勢,構筑煤炭高效低碳轉化全研發鏈創新體系,成為現代煤化工領域根基深厚、國際頂尖、不可替代的國家戰略科技力量的重要有機組成部分,為保障國家能源安全、助力實現“雙碳”目標、建設世界一流的煤炭清潔高效低碳利用產業做出重大貢獻。
(中國化工報)
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