中國為什么能“煤變油”
——探訪世界級工程背后的中科院技術團隊
2016年底，神華寧煤400萬噸/年煤制油工程打通全廠工藝流程，這對我國增強能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用具有重大意義。
在這個目前世界上單體規模最大的煤制油項目背后，站立著一支攻堅克難的核心技術團隊——中科合成油技術有限公司。近日，記者采訪了這一團隊，回顧煤制油的追逐與趕超之旅。
百年探索，中國創造煤制油的新歷史
石油被稱為“工業的血液”，但我國是一個富煤少油的國家，目前將近三分之二的石油依賴進口。
1923年，德國科學家費舍爾和托普舍發現可以將煤間接液化，僅過一年，就有中國人緊跟世界技術前沿，開始探索煤制油的途徑。1951年，新中國生產出第一桶煤制油。不過，隨著國內油田依次被發現，煤制油技術逐漸淡出視野。
進入改革開放年代，石油價格波動起伏，中科院山西煤炭化學研究所集中科研力量，開始了中國第二次煤制油之旅。科研人員陸續研制出新型催化劑，開發新式合成工藝，油收率得到較大提升。
1997年，山西煤化所研究員李永旺重新組織研發團隊，立志做出自己的煤制油技術。
李永旺說，煤制油工廠是一個系統復雜、高度集成的工廠，其中合成氣轉化為初油品的費托合成反應是最為關鍵的一步，因此費托合成催化劑與大型合成反應器技術的突破是煤制油技術實現工業化的根本性、決定性的因素。
2011年，中國神華寧煤集團決定采用李永旺團隊開發的高溫漿態床煤制油成套工藝技術。國家能源局組織專家對示范裝置進行標定后評價：“是我國煤炭間接液化技術發展的里程碑。”
2016年12月，年產400萬噸的煤制油工廠建成并試車成功，生產出了高品質的柴油、石腦油、蠟等產品，一舉使我國進入少數掌握煤制油工業化技術的國家行列，并使我國煤制油技術達到了國際領先水平。
蓄力二十載，自主技術突破瓶頸
研究掌握煤制油技術的20年間，盡管可供借鑒的國外先進經驗非常有限，但一個又一個技術瓶頸仍被相繼突破。
在規劃和設計年產16萬噸至20萬噸煤制油示范廠時，李永旺反復核算了整個工藝流程和能源利用效率，發現在200℃至250℃下反應，產生的大量熱量難以回收。“這部分熱量得不到很好利用，對煤制油的系統能效影響很大。”李永旺開創性地提出，將反應溫度提至260℃至290℃。
中科合成油副總經理楊勇介紹，神華寧煤工程的技術先進性還體現在獨創配方的高效催化劑大幅提高了反應活性，產油能力比此前國際通用技術提高了3倍以上。此外，形成了煤制油高度節水流程技術，使噸油耗水量從10噸左右降到8噸以下。
楊勇說，神華寧煤工程裝置產出的高清潔油品無硫、無氮、低芳烴等優點，一氧化碳、氮氧化物、顆粒物排放大幅度減少。
產研一體，“把論文寫在祖國大地上”
在實驗室技術走向工業化應用的發展過程中，中科院山西煤化所大膽地進行了體制、機制、管理和融資等方面的改革創新。
中科合成油是山西煤化所聯合內蒙古伊泰集團、山西潞安集團、中國神華集團、徐州礦業集團等大型煤炭企業組建的股份制高技術公司。李永旺說，事實證明，這是一條依托中科院與大型企業緊密合作、引入社會資金和市場運作機制、快速推動科技成果產業化的成功模式。
李永旺說，通過社會化路徑，不僅可以為科技成果轉化提供強有力的資金保障，還可以提供市場管理、資本運作、融資能力等方面的幫助，并有助于改變科研人員的固有概念。
在發展壯大過程中，中科合成油不斷培養、吸收和引進國際國內高精尖科研人員和高級工程設計人才。同時，通過股權分配和股權激勵等政策，解決了科研骨干的后顧之憂，激發了科研人員的技術創新能力。
李永旺說，中科合成油研發團隊針對我國擁有大量的褐煤、煙煤等低階煤資源難以有效利用的現實，正在試驗分級液化的煤制油新工藝，目前正在規劃和設計百萬噸級的商業裝置，有望形成新一代煤制油工業技術。