舒歌平:我经历的煤直接液化历程

2014-11-25 21:39沈小波舒歌平
能源 2014年11期
关键词:神华日方液化

沈小波++舒歌平

从依赖国外资助到自主技术商业化落地,中国煤炭直接液化走过了三十年的不平凡历程。

舒歌平现为神华煤制油化工公司副总裁、总工程师。他出生于1961年,1985年分配到煤科院煤化所液化室工作,在他长达29年的职业生涯中,他从没有离开煤直接液化这一领域。他是国内最早接触煤直接液化的那一批人,由于长期在煤直接液化一线担任关键职务,他对煤直接液化在中国演变、以及技术路线的嬗变均曾亲身经历。

时下神华集团正在推进煤直接液化第二、三条线建设,但业内对煤直接液化的质疑声仍未平息。有鉴于此,《能源》杂志记者于近日专门拜访舒歌平,拟从其亲身所历,来梳清中国煤直接液化发展脉络。

1982年春节没多久,我以杭州大学(浙江大学前身)本科生的身份,参加了煤科院煤化所液化室(现名为煤科院煤化工分院液化所)研究生招生考试。过了几个月,我很顺利的拿到了录取通知书,成了那一年液化室录取的两名研究生之一。9月份我到液化室报到的时候,办公楼还没有完全竣工,试验厂房也在建设之中。

液化室成立的使命即为推进煤直接液化的研究,包括办公楼和试验厂房,都由当时的煤炭部出资。这也是中国最早开始煤直接液化的机构。成为液化室的研究生,也使得我从杭大物化专业的毕业生,第一次与煤直接液化接触。只是当时到液化室报到的时候,还没有想到煤直接液化,会成为我一生的事业。

从液化室毕业之后,我一直留在液化室工作,职务也逐级上升,后来成为液化室的副主任,与史士东主任搭档,2001年成为煤化所副所长。2002年张玉卓以煤科院院长的身份,应聘到神华集团任副总经理,负责推进煤直接液化项目,我应张玉卓邀请进入神华集团,参与到世界上第一个煤直接液化项目的建设与管理,一直到现在。

想起当初在液化室的岁月,研究经费捉襟见肘,大家都不敢奢望煤直接液化能够工业化落地。但到了现在,神华第一个煤直接液化项目取得了阶段性成功,实现了长周期稳定运行,去年也实现了盈利。这是起初不可想象的。再看看自己,刚到液化室的时候,对煤直接液化一无所知,但一路走下来,自己也成了这个领域最资深的专家之一了。算算自己和煤直接液化打交道的时间,不知不觉也已经有32年了。

液化室岁月

算上研究生所在的3年时间,我在液化室历时长达20年。这其中最深刻的记忆,是研究经费寥寥,使得研究工作十分窘迫,为了维持煤直接液化的研究,有一段时间,所里不得不去外面接活,以补贴研究。

液化室的研究经费来源有三部分。其中一部分是国家科技部下拨的研究资金。因为煤直接液化是被列入中国“六五”科技攻关项目的,科技部为此下拨液化室直接液化费用150余万元。“七五”的时候,煤直接液化也在科研项目之中,但到了“八五”,煤直接液化就被剔除了,自此也再无国家经费支持。

液化室最主要的经费来源是与日本的合作。合作方为日本新能源产业综合研究机构,自从上世纪70年代石油危机后,该机构便开启了“新阳光计划”,以寻找石油替代能源,其中一个重点部分是煤直接液化与煤转化,他们与液化室的合作,主要是寻找中国适合直接液化的煤。日方提供了一套煤直接液化设备,并提供试验经费。

最后一部分的经费是由联合国开发计划署提供。这部分资金主要用于人员出国和培训,及购买分析仪器。人员工资由煤科院发放。国家和日方提供的经费,则用来进行试验装置的运转。

日本人提供的煤直接液化装置日处理煤量为0.1吨,采用的还是老IG工艺,最后的固液分离还是采用离心机处理。根据液化室与日方的合作协议,液化室要面向国内筛选适合煤直接液化的煤种,一开始的试验范围是10个地方的煤种,后来扩大到15个。煤种每在试验装置上运转一次,日方提供5万美金的运转费用。这部分得到的运转数据,由我们与日方共享。

另一方面,我们利用液化室自己拥有的高压釜设备,在更大范围内探索国内煤种直接液化的属性,这部分获取的数据包括转换率、油产率、水产率等,成果由我们独享。

事实上,除了一些小课题外,那段时间液化室最主要的工作,即是执行与日方的合作协议。到了1986年,通过国家科技部与德国研究技术部的合作项目,我们从德方免费获得了一套煤直接液化装置,这套装置日处理煤量0.12吨,采用的是新IG工艺,其特点在于固液分离,采用减压蒸馏的方式。

当时国际上关于煤直接液化主要有三种技术路线,包括新的IG工艺、供氢溶剂分解法和溶剂萃取法。日本人做事十分严谨,他们综合了这三种技术路线的优点,最后形成了具有自己特点的NEDOL工艺,在日本新日铁公司内,建立了一个日处理煤量1吨的试验装置,以及后来日处理150吨煤的工业化试验装置。

日方又将液化室的两套装置,将德国装置的减压蒸馏部分,改装到日本的装置上,并根据NEDOL工艺进行了改造,德国装置剩余部分,改造成了溶剂加氢装置。于是两套装置合二为一,成为一套新的NEDOL工艺煤直接液化试验装置,日处理煤量仍然是0.1吨。

从1991年到1995年这5年,是液化室研究经费最困难的5年。因为煤直接液化没有列入“八五”科技攻关项目,没有国家经费。也是从这时候开始,日本人从初始提供设备、人员支持,开始为我们提供资金,以维持设备运转。

1995年之后,液化室的资金状况更加窘迫,因为和日方的合作协议已经到期,日方再无资金支持。为了维持设备运转,由煤科院出面,每年提供10万元人民币。这一段时间被我们成为“维持会”时期,史士东主任被我们成为“维持会”会长,我们利用煤科院的影响力,会去煤矿进行一些专家咨询,获得收入用来补贴设备运转和技术研究。

正如事物发展有低谷有高潮,身处那段最低潮的岁月,我们所有人都没有想到,转折点很快就来到了,煤直接液化也随之进入到一个新时期。

视察与转机

那是1996年的1月17日,当时的国家主席江泽民,要来液化室考察。那一天江泽民考察了两个地方,一个是中国矿大北京分校的水煤浆技术,另一即是液化室的煤直接液化技术。

后来我回想起来,江泽民的视察也有迹可寻。一是从1993年开始,中国成为了石油净进口国。当时我和石油部一个副部长交流过,也是通过他,我了解到石油勘探成本非常高,他告诉我,打100口井,可能只有几口井有石油。平均下来发现100万吨油,需要50亿元。我们也在编煤直接液化的投资估算,当时算的不太准,得出的结果差不多也是100万吨油,投资在50亿左右。和他交流后,感觉如果比较全生命周期,煤直接液化制油,也许不比直接开采原油高。后来这个副部长有可能写了内参提交了上去,促成了江泽民的来访。

江泽民到了液化室,我是陪同人员之一。我拿着液化室用煤液化而成的石脑油,江泽民握着瓶口闻了闻,说了一声“还挺有味的”。他说,中国正在制订“十五”规划,“我当然希望‘十五期间再发现几个大庆油田,抱几个金娃娃。但从各种情况来看,几乎不太可能。”当时他听了我们的介绍,感觉煤直接液化技术不成问题,主要是经济问题。不过江泽民提到中国的国情不一样,能源结构是“富煤、贫油、少气”。当时陪同他前来视察,还有好几个相关部委的领导,江泽民发话,要求各部委也支持,选几个点,做一下工业示范。

于是由煤科院牵头,在全国范围内进行选点。选点有几个考量因素,包括煤种液化性能、储量、当地油品市场等。最后我们选了3个点,一是云南先锋的褐煤,储量大、液化性能也好,而且云南当地石油短缺,很适合建厂。二是黑龙江省的依兰煤,虽然储量不高,但液化性能在液化室试验过的煤种中,排列第一。第三是鄂尔多斯,那里煤的液化性能在我们试验的10个煤种中排倒数第一,但是储量很大,开采条件也很好。

初步选择了建煤直接液化工厂的地点,接下来的工作就是选择合适的技术。现在看起来,如果不是在技术选择时出现了一些不如意的地方,也不会有神华煤直接液化技术的横空出世,所以说祸福相依,其中的得失只能由时间去判断。

美德日三家竞逐

因为确定的是三个地方,我们准备采用三个国外的煤直接液化工艺。我们首先想到的是我们长期的合作伙伴,日本新能源产业综合开发机构,我们第一个给他们发了函,说明此事。然后我们又联系了德国DMT矿业研究院,他们拥有IGOR工艺,还有美国的HTI公司。

德方是最先作出反应的,他们派了一个技术人员和副经理过来,因为第一个到访,我们告诉他们我们选择了三个地点,他们就先选择了云南先锋的褐煤。紧随其后的是美方,他们选择了陕西神木的煤。日本人最后到,他们一开始不相信中国有能力做煤直接液化,后来看到德方、美方都来了,派遣了一个十几人组成的调查团,三个地点都考察了一遍,但是因为两个点已经被选走了,所以日方只能选择黑龙江的依兰煤,他们还挺不高兴。

当时黑龙江和云南的点都没有业主方,只有鄂尔多斯是神华的煤矿,所以神华集团一开始就参与到鄂尔多斯项目中来。这块的选点陕西和内蒙古一直在争夺,很长一段时间没有确定,但对直接液化来说,选点在两省交界地,属于同一块煤田,本身没有影响,最后才定在了内蒙古。

这样从江泽民视察之后第二年,1997年煤科院牵头开始启动选点和技术方接触,并最后完成了三个地方煤直接液化的技术经济报告,并提交给当时的国家计委。

也是考虑到黑龙江和云南没有业主单位,日方感觉神华项目最有可能落地,于是做完黑龙江依兰煤技术经济报告后,日方又找到神华,买走50吨煤,回到自己的日处理1吨的试验装置,免费再给神华做一个技术经济报告,这样神华鄂尔多斯项目,就有两个技术经济报告。

最后选择技术合作方主要看技术经济报告,美方采用HIT工艺获得的油收率可以达到66%,而日方采用NEDOL工艺获得的油收率在51-52%左右,于是神华集团最后选择了美方的HTI工艺。

神华工艺出世

美国的HTI公司没有资金,只有一个很小的装置,比液化室的装置规模还小。他们还有一个日处理煤量3吨的装置,但不是HTI工艺。后来又神华集团分两次出资,将这个装置改造成HTI工艺,并进行运转,最后出报告。

但现在事后看起来,日本人的工作做的更为扎实,鄂尔多斯的煤,现在经过工业项目的验证,油收率也就在51-52%。美方的报告油收率高估了。

定下HTI技术大约在2002年前后,这一年张玉卓进入神华任副总经理,负责推进直接液化项目,他也是在此时开始筹建团队,我是2002年1月底到神华报到,实际到神华是在4月份,进入神华之后,我开始详细了解HTI技术,我感觉这个技术存在风险,我就去和张玉卓沟通。

HTI技术油收率高的原因在于煤直接液化之后的残渣,还含有一定的油,HTI工艺把这部分通溶剂萃取又返回到主流程中去。但在实际运行中,这部分油进行主流程后重质物质会在系统沉积,最终影响系统运行。

4月份决定把液化室的NEDOL装置改造成HTI装置,验证HTI工艺包的数据,7月份开始改造,八月份完成,然后投料运行,投一次停一次,完全无法持续运行。有时候情况好,能运转1天,但从没超过5天。

但是当时国务院已经批准了直接液化项目,并且确定了HTI工艺,张玉卓也感到很为难。这样到当年的9月份,我、张玉卓,还有神华总经理陈必亭到德、法、意大利、美国进行考察。在路上张玉卓就说起这个事,他说,我现在过来了,你把种子(HTI工艺)交给我了,我根据这个种子的条件,我找最好的园丁,给它最好的生长条件,但是要是种子不行,长不出来,我可没责任。当时陈必亭就说,种子不行怎么行?还得要再研究。

从美国回来正好是10月1日。利用假日时间我就写报告,提出建议,要对HTI工艺进行重大调整。写完报告我提交给张玉卓,他肯定了我的报告,认为写的很好,也很及时,但就个别用词要求我作调整,以缓和语气。然后他就把这个报告提交给神华董事长叶青。

国庆长假后第一个工作日,叶青就召集开会,到会现场除叶青外有5个人,分别是屠竹鸣副董事长、张玉卓、我、金嘉璐(原液化室副主任)、史士东。我提出对HTI工艺应做调整,张玉卓同意我的意见。屠竹鸣的意见和我们的也很接近。于是叶青就拍板说要对HTI工艺进行修改。当时意见与美方签订了基础设计合同,会议开完后立即联系美方暂停。

但是神华煤直接液化项目基础设计马上就要开始,我们只能先期通过模拟来获得煤直接液化的数据,来提供给设计方进行基础设计。同时进一步改造液化室那套小装置,取消原先HTI残渣萃取中油返回单元,进行试验,获得数据后再顶替原先模拟后的数据。

液化室试验做完之后,叶青又召开了一次会,因为这个工艺与其他工艺完全不一样,叶青做了决定,不用HTI工艺,改用自己的工艺。这部分工艺主要来源我的那份报告,即神华出思路、资金,由液化室出人力,最终形成了这个神华工艺,与原来的HTI工艺相比,HTI工艺有4种溶剂油,第一种是加氢溶剂油,第二种是减压蒸馏的重质油,第三种是残渣萃取油,还有一种是高温高压出来的含固液化油。神华工艺最后只留一种加氢溶剂油,其他相关设备全部取消。

还有催化剂的问题,一开始迫于工程进度,我们用天然含铁矿物来替代原先催化剂,同时加紧推进“863”催化剂的研发。2002年底HTI工艺取消,2003年“863”催化剂就开发成功。2004年4月份,神华工艺完成最后一个试验,6月份由中国石油化工协会和中国煤炭协会联合进行了鉴定,7月份请中咨公司对调整后的工艺再评估。程序走完后,神华直接液化项目随之开工建设。同时神华集团2004年7月30日向国家知识产权局为神华工艺申请知识产权,最终于2006年5月24日获得认证证书。

百万吨项目

尽管神华工艺已经形成,但从液化室日处理煤量0.1吨的装置放大到百万吨油品工业项目,跨度太大。这样在2003年,神华选择在上海建设一个日处理煤6吨的煤直接液化装置,以减小规模放大的风险,同时也培养技术工人,2004年12月17日建成后,一共运行5000多小时,培养操作工500多人次。现在看来,这个装置非常重要,5年时间,这个装置出现了许多问题,一些问题如果在工业装置上出现,将是毁灭性的,但因这个装置得以避免。

神华直接液化项目于2004年8月25日,正式开工,2008年12月30日开始投料试车。当时国家高层对这个项目非常重视,项目开车之前,由张德江副总理在中南海就首次开车专门召开会议,确立以工信部部长李毅中为首次开车指导协调组组长。李毅中组建了三个组,安全组由安监总局为组长单位,保障组以国资委为组长单位,专家组由曹湘洪为组长,成员主要来自中石化。这三个组在现场调研了2个多月,最终下结论认为具备开车条件。

我现在还记得当时开车是12月30日下午2点40分左右,第一次开车就非常成功,持续运行了303个小时。日本NEDOL工艺几个工艺中开车情况最好的,第一次开车也只持续了30多个小时。第一次开车完毕后,大家心定了,这说明神华工艺大的问题没有了,神华集团对外发布了消息。

运行几年来,神华直接液化项目每年都在不断改进,年运行时间也在稳步上升,到去年运行了315天,项目达到了长周期稳定运行,也实现盈利。现在我们准备上煤直接液化第二、三条线,上个月在北京召开了第二次内部审查会,第二三条线除在设计上进行完善外,产品部分还是继续延伸,经济性效益会进一步提升,届时神华直接液化总产能将达到400万吨(含70万吨调和油装置)。规划2018年建成。

我们还要改进的一个方面是环保。2013年绿色和平组织指责神华直接液化项目违规排污和超采地下水。实际排污是因为装置运行不稳定,后端处理污水菌种死亡,不得已将污水临时排放在蒸发塘中。项目采用地下水是经过国家部门批准的,但考虑到当地水资源不丰富,神华已经做出了承诺,未来要利用神华附近煤矿用水,处理后进行煤直接液化再利用,届时地下水仅作为备用水源。

现在看起来,尽管神华直接液化技术还需要进一步提升,但目前已达到阶段性成功。但回想起当时江泽民的话,在神华的努力下,煤直接液化最终还是落了地,在为国家能源战略安全提供技术储备的同时,也实现了经济效益,达到企业利益与国家利益的统一。

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