煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用的引領(lǐng)者未來能源：中國煤制油巨頭崛起

本刊記者 李曉文 特約通訊員 王 斌

煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用的引領(lǐng)者未來能源：中國煤制油巨頭崛起

本刊記者 李曉文 特約通訊員 王 斌

專家簡介：

孫啟文，研究員。現(xiàn)任兗礦集團有限公司副總經(jīng)理，陜西未來能源化工有限公司總經(jīng)理，煤液化及煤化工國家重點實驗室主任，“醇醚酯化工清潔生產(chǎn)國家工程實驗室”副理事長，華東理工大學、廈門大學、青島科技大學兼職教授，“十一五”國家“863”計劃重大項目“以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)示范工程”總體專家組成員，“十二五”國家科技部“潔凈煤技術(shù)”重點專項總體專家組成員。

主要從事反應工程、甲醇合成和F-T合成的研究。主持開發(fā)成功了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的低溫與高溫費托合成煤間接液化技術(shù)，包括費托合成催化劑、費托合成工藝、三相漿態(tài)床與固定流化床費托合成反應器及其內(nèi)件、費托合成產(chǎn)品加氫提質(zhì)工藝及催化劑等。

大漠孤煙直，長河落日圓。莽莽蒼蒼的毛烏素沙漠，駐留著這樣一群執(zhí)著的追夢人，他們的夢想就是要成功建設全國第一套百萬噸級煤間接制油示范項目，成為中國煤炭高效利用轉(zhuǎn)化的引領(lǐng)者，為集團公司轉(zhuǎn)型發(fā)展、跨越發(fā)展注入強大動力，全力打造兗礦重新崛起的新名片。

十年磨一劍，十年圓一夢！

2015年6月，以成功安裝全球最大的費托合成反應器為標志，陜西未來能源化工有限公司如期建成中國第一套百萬噸級煤間接制油示范裝置。“三年三大步”，未來能源公司實現(xiàn)了從無到有、從小到大、從平凡到輝煌、從創(chuàng)業(yè)開拓者到示范引領(lǐng)者的完美蛻變。

巨輪起航——能源安全呼喚煤制油戰(zhàn)略

要認識煤制油的戰(zhàn)略意義，首先還得要從我國“富煤貧油”的能源特征說起。

2011年8月3日，我國的工業(yè)和信息化部最新公布數(shù)據(jù)顯示：我國原油對外依存度首次超過了美國，達到55.2%。

“富煤少氣貧油”，一直以來都是我國能源的一大標簽。特別是隨著我國經(jīng)濟化進程加快，自20世紀90年代以來，我國原油對外依存度幾成直線上升的趨勢。到2012年，對外依存度為58%，2013年為58.8%，2014年超過59.5%，逼近六成。

“煤炭的清潔高效開發(fā)利用既是支撐經(jīng)濟社會發(fā)展的內(nèi)在要求，也是走低碳發(fā)展道路的必然選擇。站在國家層面，能源危機呼喚煤制油項目。”2015年9月12日，在陜西榆林煤液化及煤化工國家重點實驗室學術(shù)委員會二屆一次會議上，中國工程院院士謝克昌說道，“在這種客觀條件下，兗礦煤制油項目充分利用自主研發(fā)技術(shù)，為國家的戰(zhàn)略需求和國家能源儲存做出了重大貢獻。”

作為國家能源安全的重要發(fā)展戰(zhàn)略，兗礦煤制油項目的發(fā)展可追溯至14年前。

2002年年底，南非沙索公司首席工程師孫啟文從約翰內(nèi)斯堡飛抵上海，加盟兗礦集團。彼時，南非沙索公司是全球唯一擁有商業(yè)運行煤間接液化裝置的公司。作為未來兗礦集團煤制油項目的掌舵人，孫啟文的加盟，為兗礦研發(fā)煤間接液化技術(shù)注入了靈魂。

從2002年加盟兗礦開始，孫啟文便全身心投入到煤間接液化技術(shù)的自主創(chuàng)新，很快便建立起一支高素質(zhì)研發(fā)團隊，并親自主持高效費托合成催化劑的研制和應用、費托合成反應器與工藝流程的設計優(yōu)化和分離技術(shù)等煤間接液化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。

2004年和2006年，孫啟文帶領(lǐng)研發(fā)團隊分別成功進行了低、高溫費托合成萬噸中試，成為全國唯一一家同時掌握高低溫費托合成技術(shù)的公司。

2008年經(jīng)國家科技部批準在上海能源科技研發(fā)有限公司建立煤液化及煤化工國家重點實驗室，系統(tǒng)開展了煤間接液化基礎(chǔ)理論與工業(yè)化應用研究工作。在項目研發(fā)過程中，孫啟文帶領(lǐng)團隊先后承擔了國家“863”計劃課題5項、國家“973”計劃課題2項，建設了國內(nèi)中試規(guī)模最大的5000噸/年漿態(tài)床低溫費托合成中試裝置和國內(nèi)唯一的4500噸/年固定流化床高溫費托合成中試裝置，開發(fā)成功了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的以油品為主的低溫費托合成技術(shù)和聯(lián)產(chǎn)油品、烯烴、精細化學品的高溫費托合成技術(shù)，在研發(fā)過程中已申請專利50項，已獲授權(quán)煤間接液化技術(shù)發(fā)明專利34項，取得國家級科技成果9項，低溫費托合成技術(shù)與國內(nèi)外同類技術(shù)相比，具有柴油選擇性高、噸油品催化劑消耗低、費托合成反應器生產(chǎn)強度大、能量利用效率高等優(yōu)點，主要關(guān)鍵技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。

2011年2月，兗礦集團出資50%，兗州煤業(yè)和延長石油各出資25%，注冊資本54億元，組建陜西未來能源化工有限公司，落地榆林建設百萬噸級煤間接制油項目和千萬噸級煤礦，為中國煤制油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展領(lǐng)航示范。

2012年，未來能源項目被國家發(fā)改委列為“十二五”期間“煤炭深加工示范項目”，正式駛?cè)氚l(fā)展建設快車道。

2015年七八月份，未來能源項目僅用23天就打通全流程，一次投料試車圓滿成功。百萬噸級煤制油示范項目的試車成功，實現(xiàn)了煤間接液化制油的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，開啟了我國煤清潔高效利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上的新篇章，這是我國煤清潔高效利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上重要的里程碑，對保障國家能源安全、實現(xiàn)國家能源多元化發(fā)展戰(zhàn)略具有重要的戰(zhàn)略意義。

2015年9月，孫啟文（右）被續(xù)聘為煤液和煤化工國家重點實驗室學術(shù)委員會主任

示范領(lǐng)航——樹立煤制油行業(yè)標桿

新世紀以來，煤制油項目幾經(jīng)波折。一方面，把煤轉(zhuǎn)化為油的技術(shù)契合我國富煤貧油的能源格局，有利于能源安全；另一方面，“高耗水、高排放、高污染”又讓其頗具爭議。

然而，如今，未來能源公司通過自主技術(shù)攻關(guān)、高效嚴格的管理手段，已有效地解決了煤制油的“先天缺陷”。

為了確定最終生產(chǎn)出來的是非常潔凈的油，從研發(fā)到生產(chǎn)，每一個環(huán)節(jié)孫啟文都控制得非常嚴格。在百萬噸級煤制油示范項目建設階段，項目的研發(fā)、設計、建設者和全體員工按照“一抓一控三保”（抓管理、控投資、保安全、保質(zhì)量、保進度）工作總體要求，不斷強化項目管理，科學組織項目建設，克服施工期短、制約因素多等重重困難，實現(xiàn)了項目建設優(yōu)質(zhì)、快速、高效推進。在項目開車階段，全體開車人員，精益求精，嚴格規(guī)程，優(yōu)化操作，于2015年7月31日22時16分首臺氣化爐投料試車成功，8月21日3時16分核心裝置費托合成順利接氣，8月23日0時19分全流程打通，產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)油品，各項參數(shù)完全符合要求，達到歐Ⅴ標準。

“我們的油品品質(zhì)非常好，不含硫，不含氮，不含芳香組的化合物，十六烷值非常高。”孫啟文說，兗礦項目產(chǎn)出的油品符合歐洲五號標準，含硫量只有0.1個ppm，遠低于100ppm的國家標準。

同時，相比火電廠污水，現(xiàn)代煤化工的污水更難處理。而未來能源公司煤制油項目卻創(chuàng)造了污水近零排放的驚嘆成就。

“每小時產(chǎn)生污水100立方米左右，上設備做達標處理，1立方米要多花25元，一年就得上千萬，但這錢肯定得花。”孫啟文表示，處理污水是企業(yè)職責所在，絕不會偷工減料。

而為煤制油項目配套的金雞灘煤礦，設計年產(chǎn)能800萬噸，概算投資48億元，可采儲量10億噸，屬低灰、低硫、低磷、高發(fā)熱量、高揮發(fā)分的優(yōu)質(zhì)煤。

此外，百萬噸級煤制油示范項目采用多噴嘴對置式水煤漿氣化、一氧化碳耐硫變換、低溫甲醇洗氣體凈化、低溫漿態(tài)床費托合成及油品加氫提質(zhì)等技術(shù)生產(chǎn)柴油、石腦油、液化石油氣等產(chǎn)品。建設內(nèi)容包括4套8.5萬標準立方米/小時空分裝置、8臺（6開2備）日處理煤量2000噸的多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化爐、3套一氧化碳變換裝置、3套處理氣量為27萬標準立方米/小時低溫甲醇洗裝置、2套硫回收裝置、1套費托合成裝置、1套費托合成油品加工裝置、1套尾氣制氫裝置、3臺480噸蒸汽/小時高壓煤粉鍋爐、3臺50兆瓦蒸汽發(fā)電機組、1臺42兆瓦燃氣輪機發(fā)電機組、3000噸/年費托合成催化劑生產(chǎn)裝置以及儲運、消防、供水、水處理、鐵路、灰渣場等輔助和廠外工程。按投資額度計算，項目裝備自主化率達到82%以上；按臺套數(shù)計算，項目裝備自主化率達到92%以上，項目綜合能源利用效率為45.9%，水重復利用率達到98.26%，全部符合或優(yōu)于國家相關(guān)標準。

同時，催化劑是煤制油合成技術(shù)的核心，能否成功生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)催化劑，直接關(guān)系到煤制油的成功與否。

2014年9月6日23時36分，我國煤間接制油規(guī)模化建設取得標志性成果，國家煤制油示范項目——陜西未來能源化工有限公司配套的催化劑制備生產(chǎn)系統(tǒng)貫通，首次投料試車即取得成功，順利產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的催化劑產(chǎn)品。這項完全具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的煤間接液化催化劑取得成功，宣告我國徹底打破國外企業(yè)技術(shù)壟斷和封鎖。

未來能源煤制油項目裝置區(qū)

“我們花了十年時間研究煤制油技術(shù)”談及煤制油技術(shù)優(yōu)勢，孫啟文如數(shù)家珍，“一是催化劑效率好，活性好，選擇性好，催化劑的消耗低；二是反應器的設計合理，單體生產(chǎn)強度大，生產(chǎn)能力是國際上同位反應器的1.5倍左右；三是整體工藝設計比較優(yōu)化，比較短，一方面節(jié)約投資，另一方面加工效率大大提高，整體能效為43%左右，國際是39%，我們上了一個臺階；四是全廠的熱效率非常高；五是從建成的角度來看，項目在環(huán)境問題方面考慮非常周到，水、氣體、固廢的處理問題等，都下了很大功夫。所以這個項目建成之后我相信可以起到非常的好的標桿示范引領(lǐng)作用，這些都是處在國際領(lǐng)先水平。”

未來能源——乘風破浪 奮勇爭先

“煤制油，將是未來中國煤化工發(fā)展方向之一，也是兗礦未來的希望所在，可以說，兗礦的未來在未來能源，未來能源的未來在煤制油。”兗礦集團領(lǐng)導擲地有聲。

但因項目核準拖延了8年之久，以致兗礦集團煤制油“起了個大早”，卻“趕了個晚集”。更令人擔憂的是，未來能源項目甫一投產(chǎn)，便趕上了國際油價跌至歷史低位，面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。

“盡管是在油價如此低迷的時候，我們的項目仍然有賬可算。”對此，孫啟文肯定地說道，“即使在當前的低油價下，如果沒有過重的稅負，煤制油示范項目仍有較好的盈利能力，這表明煤制油的發(fā)展是可行的，現(xiàn)在急需的就是相對寬松的空間繼續(xù)自我完善、創(chuàng)新發(fā)展。”

他表示，自國際原油價格下跌以來，我國已連續(xù)三次上調(diào)成品油消費稅。在低油價時期提高成品油消費稅，以抑制石油過度消費，促進環(huán)境治理、節(jié)能減排和能源替代，可以理解。但是，煤制油作為煤炭清潔利用的新興產(chǎn)業(yè)，作為肩負保障國家能源安全重要責任的示范產(chǎn)業(yè)，受到高稅收的“傷害”則說不過去。

“煤制油項目目前生產(chǎn)每噸柴油的消費稅在1411元左右，每噸石腦油的消費稅在2105元左右。不僅如此，增值稅、城建稅等其他稅種也‘水漲船高’。而目前柴油、石腦油的售價卻只有4000～5000元。也就是說，每噸油品售價的一半都交了稅。在此情況下，多數(shù)煤制油項目陷入虧損。按年產(chǎn)115萬噸油品計算，每年需繳納消費稅16.61億元，如果全額免征消費稅，將增加企業(yè)利潤18.6億元。”孫啟文不無焦慮地說道，“征收油品消費稅的一大功能是抑制石油的過度消費，但煤制油卻是以煤為原料，比照石油煉制企業(yè)收稅的做法不合理。應當充分考慮煤制油產(chǎn)業(yè)的特殊性，改變煤制油企業(yè)稅收參照石油企業(yè)稅收的做法，實行差別化較低稅收政策。”

作為肩負保障國家能源安全重要責任的示范產(chǎn)業(yè)，煤制油項目才剛剛起步，正處于示范試點階段。由于產(chǎn)業(yè)技術(shù)、管理、環(huán)保等方面的不成熟，加之受到來自國際原油價格走低的沖擊，這些在艱難中破土的幼苗更加需要國家產(chǎn)業(yè)政策的呵護、扶持。

“剛剛起步的中國煤制油產(chǎn)業(yè)，正處于示范試點階段，對國家能源安全的戰(zhàn)略意義大于經(jīng)濟意義。”孫啟文表示。

同時，“以項目換資源”，未來能源項目獲取了大批煤炭資源，也因此緩解了山東本部的資源枯竭危機。早在十多年前，兗礦集團就做過測算，本部煤礦可采年限不會超過20年。經(jīng)歷了煤炭黃金十年的普遍超采，這一歷程或還要進一步縮減。

而通過在陜北榆林投資煤制油項目，兗礦獲得了寶貴的當?shù)孛禾抠Y源。兗礦煤制油一期的第一條生產(chǎn)線，地方政府為其“配套”了金雞灘煤礦。隨著后續(xù)400萬噸煤制油項目的推進，兗礦還將獲得西紅墩煤礦，將有效緩解山東本部的資源枯竭危機。

目前，未來能源項目每年約用500萬噸原煤，可生產(chǎn)115萬噸油品及化工產(chǎn)品，主要包括79萬噸柴油、25萬噸石腦油等，為目前世界上最大的煤間接液化單體系統(tǒng)。孫啟文表示，2015年，兗礦生產(chǎn)的油品，均售給了延長石油集團作為調(diào)和油，但未來兗礦準備自建銷售渠道。

按照計劃，在110萬噸/年煤間接液化示范裝置成功運行后，未來能源公司將以示范裝置為依托，利用已開發(fā)成功的高溫與低溫費托合成多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，進一步增加產(chǎn)品種類，延長產(chǎn)業(yè)鏈，提高煤液化裝置的市場適應性和經(jīng)濟效益，“十三五”期間將開展一期后續(xù)400萬噸/年煤間接液化項目及配套1000萬噸/年西紅墩煤礦項目。力爭在“十三五”末，建成以陜西未來能源化工有限公司為主體的，主要產(chǎn)品為柴油、石腦油、汽油、液化石油氣、溶劑油、特種蠟、聚丙烯、混合醇、丙酮和甲乙酮、醋酸的“煤、油、電、化”一體化循環(huán)發(fā)展的新型工業(yè)園區(qū)，最終達到年產(chǎn)1000萬噸油品、高端化學品和4000萬噸煤炭能力，實現(xiàn)千億元產(chǎn)值、百億元利潤，成為中國煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用的大型生產(chǎn)基地，為我國煤制油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展豎起一面不倒的旗幟，引領(lǐng)中國煤制油產(chǎn)業(yè)化更快更好發(fā)展。

孫啟文在生產(chǎn)現(xiàn)場進行技術(shù)指導