滾滾烏金走上了清潔高效利用之路。
有“中國科威特”之稱的榆林，可以把煤炭“化身”液體汽柴油、無色透明的乙醇、白色晶體顆粒的聚乙烯和聚丙烯，還有乙二醇、丁辛醇等豐富的精細化工產(chǎn)品……
如今，榆林已成為我國西部地區(qū)乃至全國重要的能源化工基地。
煤化工產(chǎn)業(yè)潛力巨大、大有前途——車輛駛?cè)胗苌窆I(yè)區(qū)，醒目的標語映入眼簾。相比4年多前記者第一次來到這里，園區(qū)面貌煥然一新。一片片巨型裝置高聳林立，有球型圓罐、聳立高塔或呈圓柱體的龐然大物，乳白、淺藍等顏色的管廊縱橫，還能看見延長石油、陜西煤化、榆林能源等不同企業(yè)的標示。如今，這里已成為西部地區(qū)乃至全國重要的能源化工基地。
在榆林，煤炭可以“化身”液體汽柴油、無色透明的乙醇、白色晶體顆粒的聚乙烯和聚丙烯，還有乙二醇、丁辛醇等豐富的精細化工產(chǎn)品，滾滾烏金走上了清潔高效利用之路。未來5年，榆林還將舉全力建設(shè)世界一流高端能源化工基地。靠什么做深做細煤化工產(chǎn)業(yè)？科技創(chuàng)新是背后的最重要推動力。
提高綜合能效
熱氣沖天，榆神工業(yè)區(qū)一角，工人們頂著烈日忙碌。這是50萬噸/年煤基乙醇項目建設(shè)現(xiàn)場，下個月，這一全球最大的煤基乙醇工程就將正式投產(chǎn)，解決“煤變酒精”這道世界級難題，靠的是由中科院大連化物所開創(chuàng)的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)路線。
“煤炭在我國現(xiàn)代能源體系中具有舉足輕重的地位，但面對‘雙碳’目標，煤炭自身也需要改變，朝著清潔化、低碳化方向發(fā)展。”中國工程院院士、中科院大連化物所所長劉中民表示，煤基乙醇就是一條清潔高效利用的全新路線，可有效提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能。
除了榆神工業(yè)區(qū)，榆林還布局了靖邊、榆橫等多個園區(qū)，側(cè)重點雖有不同，目標卻都是為了走好煤炭精深加工之路。“1噸煤，價高時賣到上千元，加工成高碳醇產(chǎn)品，市場均價在1.5萬元/噸左右。早在2019年，全球高碳醇市場需求就達到3500多萬噸，我國需求量約有800萬噸，但長期以來供應(yīng)受限。”中科院大連化物所研究員丁云杰告訴記者。
聽起來陌生的高碳醇，與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，增塑劑、洗滌劑、化妝品等生產(chǎn)均會用到。由丁云杰團隊開發(fā)的鈷基漿態(tài)床費托合成制油與碳化鈷基漿態(tài)床合成氣制高碳醇兩種催化劑及其工藝，通過與陜西延長石油榆林煤化公司合作，在榆林完成了工業(yè)化示范。“這是煤炭高值化、精細化利用的又一項重要進展。”該公司總經(jīng)理馮成海稱，以高碳醇為原料還能生產(chǎn)高碳α-烯烴和短鏈脂肪酸，分別為VI和V類潤滑油基礎(chǔ)油的生產(chǎn)提供原料。同期開發(fā)的全球首套炭載鈷基漿態(tài)床合成氣制油工業(yè)示范裝置，現(xiàn)已達產(chǎn)達效，為后續(xù)大型商業(yè)化裝置運營提供技術(shù)支撐。“沒有成熟經(jīng)驗可參考，從2016年至今，一邊運行一邊技改，項目終于成功試車，催化劑性能歷經(jīng)考驗。”
從源頭實現(xiàn)節(jié)能降碳
“全球首套”“全國首個”……諸如此類的詞匯，在榆林煤化工行業(yè)并不少見。背后，折射出煤炭走清潔高效利用之路的堅定與執(zhí)著。
陜西延長中煤榆林能源化工有限公司副總經(jīng)理呂春成向記者舉了一個例子：“我公司打造的填平補齊項目甲醇制烯烴裝置，采用新一代DMTO專用催化劑，為提高乙丙烯收率和裝置經(jīng)濟效益注入新動能。去年，乙丙烯產(chǎn)量為69.46萬噸，內(nèi)部測算盈利約12.18億元。煤制甲醇的綜合能耗優(yōu)于行業(yè)標桿值，二氧化碳排放量較同行業(yè)先進值減少約60%，污水回用率超過97%。”
延長石油集團科技部部長王軍峰打開手機里的一張照片，只見一輪明月懸掛夜空，下方的試驗裝置熠熠生輝。時隔2年多，他仍清楚記得當時情景。
“這是2019年9月13日中秋節(jié)那晚，全球首套煤經(jīng)合成氣制低碳烯烴千噸級全流程工業(yè)試驗裝置投料試車的關(guān)鍵日子。你看，凌晨1點56分拍的。包信和院士、潘秀蓮研究員帶著團隊成員認真嚴謹把控每個細節(jié)，大伙兒一起值守到深夜。看到月光傾瀉的瞬間，就覺得我們要成功了。”
事實上，這條成功之路已經(jīng)走了十多年。“我們身上穿的衣服、手上拿的礦泉水瓶，很多生活中常見物品的生產(chǎn)都離不開含碳資源。在我國，含碳最多的資源就是煤。2007年，我們團隊便提出以煤為原料，由合成氣直接轉(zhuǎn)化制烯烴的構(gòu)想。”中國科學院大連化物所研究員潘秀蓮坦言，傳統(tǒng)用以制烯烴的費托合成路線已有百年歷史，改變意味著重重考驗。
“我國煤炭資源分布多的地方，往往又是水資源稀缺地，榆林就是一個典型。從源頭改變才有可能降低水耗、能耗，把二氧化碳排放降到最低。”潘秀蓮表示，利用納米限域催化新概念，創(chuàng)立OXZEO?催化劑和催化體系，實現(xiàn)合成氣一步直接轉(zhuǎn)化制低碳烯烴，為煤炭高效清潔節(jié)水轉(zhuǎn)化提供了一條全新路線。基于該催化體系建設(shè)的全球首套千噸級工業(yè)試驗裝置，進一步驗證了路線的先進性和可行性，下一步計劃按30-60萬噸規(guī)模實施產(chǎn)業(yè)化放大。
清潔高效利用之路越走越寬
項目積少成多，煤炭清潔高效利用之路越走越寬。在劉中民看來，榆林肩負著更多重任。
“依靠資源優(yōu)勢，榆林已構(gòu)建了以煤油氣鹽開發(fā)為基礎(chǔ)，電力、化工、載能工業(yè)為主導的較為完善的能源工業(yè)體系。要充分挖掘資源潛力，通過多能互補讓產(chǎn)值升上去、排放降下來。”劉中民表示，以煤炭清潔高效利用為代表，榆林可作為化石資源富集區(qū)低碳化發(fā)展的代表，待取得一定經(jīng)驗后，用相應(yīng)技術(shù)、理念、模式等為同類地區(qū)提供參考。
為此，加強科技創(chuàng)新被視為最緊迫的任務(wù)。“榆林有‘中國科威特’之稱，煤、氣、油、鹽及可再生能源資源聚集，優(yōu)勢更加突出。再加上當?shù)赜挟a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需求，我們一拍即合。”榆林中科潔凈能源創(chuàng)新研究院執(zhí)行院長任曉光介紹，以高碳城市的低碳化發(fā)展為目標，該院為榆林打造世界一流高端能源化工基地、創(chuàng)建能源革命創(chuàng)新示范區(qū)提供了科技支撐，解決能源安全和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題。由中科院大連化物所與該院聯(lián)合設(shè)立的煤化工下游產(chǎn)品“高端化、多元化、低碳化”技術(shù)開發(fā)專項基金，將用于突破下游高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)的核心技術(shù)。
另據(jù)榆林市委常委、市政府副市長楊向喜介紹，該市已編制《落實高端化、多元化、低碳化發(fā)展要求建設(shè)國家級能源化工基地（榆林）實施方案（2022-2030年）》，將全力打造世界級煤化工示范基地。“依托榆林發(fā)展煤化工的成本、規(guī)模等優(yōu)勢，加快代表產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向的國能大型煤基可降解材料基地項目、陜煤國內(nèi)最大電解液生產(chǎn)基地項目、延長中科500萬噸煤制油項目、中煤二期國家煤化工行業(yè)碳排放評價試點示范項目等一批全產(chǎn)業(yè)鏈項目落地，探索開辟煤化工轉(zhuǎn)型升級新路徑，推動榆林發(fā)展從資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)為經(jīng)濟優(yōu)勢，進而轉(zhuǎn)向創(chuàng)新優(yōu)勢。”