作者：李軍 賀云龍 鐘陽 李朝雄 來源：中國化工報(bào)
——陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司發(fā)展紀(jì)實(shí)
神木天元全景圖
15年前，一群掌握塊煤干餾中低溫煤焦油制輕質(zhì)化燃料技術(shù)的東北人，執(zhí)著地來到陜西神木錦界，和淳樸厚實(shí)的西北人碰撞出干一番事業(yè)的思想“火花”，攜手創(chuàng)立了神木錦界天元化工有限公司(陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司的前身，以下簡稱“神木天元”)，開始建設(shè)25萬噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化項(xiàng)目。隨后擴(kuò)建至50萬噸/年，居國內(nèi)之首。
這種獨(dú)辟蹊徑的煤制油工藝，被業(yè)內(nèi)譽(yù)為“陜煤—榆林版煤制油”。如今，神木天元多項(xiàng)成果居行業(yè)領(lǐng)先水平，開啟了轉(zhuǎn)型升級(jí)新征程，致力于成為中國煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化分質(zhì)利用的技術(shù)探索者和產(chǎn)業(yè)踐行者。
神木天元公司黨委書記、董事長毛世強(qiáng)(左一)，總經(jīng)理李秀輝(右二)陪同有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)考察
新模式 開辟煤制油全新路線
我國“富煤缺油少氣”的資源稟賦，決定了煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化分質(zhì)利用的重要性，成為“十三五”期間國家能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)領(lǐng)域和主攻方向。中低溫?zé)峤饧夹g(shù)是實(shí)現(xiàn)煤炭分質(zhì)利用、清潔高效轉(zhuǎn)化的重要方式，國家《煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015~2020年)》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016~2030年)》提出，積極推進(jìn)煤炭分級(jí)分質(zhì)梯級(jí)利用，加快推進(jìn)低階煤中低溫?zé)峤夥仲|(zhì)轉(zhuǎn)化。
占我國煤炭資源總量一半以上的低階煤主要分布在陜西、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆等地。這種煤油含率和水含率較高，熱值較低，直接工業(yè)應(yīng)用有較大困難。低階煤通過中低溫?zé)峤?干餾)，將煤分解為氣體(熱解氣)、液體(煤焦油)和固體(半焦，也稱蘭炭)三相物質(zhì)，技術(shù)源遠(yuǎn)流長。尤其是近年來，我國低階煤熱解技術(shù)開發(fā)和示范取得突破性進(jìn)展。其中陜西榆林煤熱解產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，蘭炭產(chǎn)能占全國總產(chǎn)能的一半以上。
中低溫煤焦油中的化合物種類繁多、組分復(fù)雜，主要成分為環(huán)烷烴、烷烴及酚類等，可制成各種液體燃料和化工原料，甚至附加值更高的化工新材料、精細(xì)化學(xué)品等。但這種寶貴的資源，當(dāng)時(shí)由于缺乏分離提取關(guān)鍵技術(shù)，中低溫煤焦油難以有效加工利用，只能作為簡單的工業(yè)燃料。
2005年8月，神木天元依托擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料工藝技術(shù)，開工建設(shè)25萬噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化項(xiàng)目，2008年4月產(chǎn)出合格油品——輕質(zhì)化煤焦油，標(biāo)志著黑土地上的科技種子在黃土地上開花結(jié)果。當(dāng)年10月，神木天元與有著“中國西部能源航母”之稱的陜西煤業(yè)化工集團(tuán)合作重組，組建成立陜西煤業(yè)化工集團(tuán)神木天元化工有限公司，使東北老工業(yè)區(qū)科技成果“南遷”與陜煤集團(tuán)“北移精神”深度融合。從此，神木天元邁上科學(xué)發(fā)展的快車道。
2010年4月，神木天元50萬噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化工業(yè)示范項(xiàng)目建成并一次開車成功，產(chǎn)出合格油品對(duì)外銷售。這個(gè)國內(nèi)單套規(guī)模最大、技術(shù)等級(jí)和煤炭資源轉(zhuǎn)化率最高煤焦油輕質(zhì)化項(xiàng)目，10年來裝置一直安全穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)，取得了驕人的業(yè)績。
2010年6月，這套裝置通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。專家認(rèn)為該裝置整體技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國內(nèi)煤焦油深加工的技術(shù)空白。從此，“陜煤—榆林版煤制油”在業(yè)內(nèi)廣為流傳。
在此基礎(chǔ)上，神木天元瞄準(zhǔn)中低溫煤焦油提取酚類化合物自主開展技術(shù)攻關(guān)，掌握了萃取提酚法關(guān)鍵技術(shù)。2013年10月，國內(nèi)最大的中低溫煤焦油提取精酚生產(chǎn)裝置——神木天元2.2萬噸/年精酚裝置建成投產(chǎn)，以預(yù)處理生產(chǎn)的酚油為原料，經(jīng)萃取、精制后分別產(chǎn)出苯酚、鄰甲酚、間對(duì)甲酚、二甲酚等系列產(chǎn)品。
除掌握煤炭分質(zhì)利用、煤焦油輕質(zhì)化、煤焦油深加工等關(guān)鍵技術(shù)外，神木天元針對(duì)煤熱解高濃有機(jī)廢水處理這個(gè)世界性難題也研究攻關(guān)、反復(fù)試驗(yàn)，并取得成功突破，將這部分工業(yè)廢水處理為合格中水。
2014年10月，神木天元投資4.1億元開工建設(shè)100噸/小時(shí)煤焦油輕質(zhì)化廢水處理項(xiàng)目，采用自主研發(fā)的污水處理工藝技術(shù)。利用“預(yù)處理+生化處理+深度處理”三級(jí)處理工藝，有效降低廢水中的焦油、氨氮、酚類固體懸浮物等，處理后的回用水作為循環(huán)水補(bǔ)充水和熄焦水，實(shí)現(xiàn)中水回用和工業(yè)污水零排放，具有顯著的社會(huì)效益和蘭炭清潔生產(chǎn)示范和引領(lǐng)作用。
2019年11月26日，神木天元大型工業(yè)化低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解成套技術(shù)在北京通過鑒定
新起點(diǎn) 粉煤熱解技術(shù)國際領(lǐng)先
天有不測(cè)風(fēng)云。2014年下半年以來，國際油價(jià)出現(xiàn)斷崖式下跌，輕質(zhì)化煤焦油單價(jià)由最高時(shí)的每噸8000多元直線跌至每噸3000元，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益急速下滑，甚至出現(xiàn)虧損，周邊同類項(xiàng)目陸續(xù)上馬，搶原料、搶市場(chǎng)、搶人才的不良行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇。天元人感受到了前所未有的挑戰(zhàn)與壓力。
“國內(nèi)現(xiàn)有的熱解工藝主要以塊煤為主。我們依賴于塊煤干餾中低溫煤焦油制取輕質(zhì)化燃料工藝技術(shù)，存在很大的局限性。榆林地區(qū)富產(chǎn)煤炭，但開采的原煤中70%~80%屬于粉煤，并沒有得到有效轉(zhuǎn)化利用。我們要瞄準(zhǔn)價(jià)格低廉的粉煤，在技術(shù)上向低階粉煤提質(zhì)高效利用延伸，實(shí)施產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。”神木天元公司黨委書記、董事長毛世強(qiáng)敏銳地看到了企業(yè)存在的短板。
其實(shí)，粉煤熱解技術(shù)已成為國內(nèi)科研院所和企業(yè)研發(fā)攻關(guān)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，但至今實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行的工業(yè)化裝置鳳毛麟角。之所以難以實(shí)現(xiàn)突破，煤化工資深專家、中國石化聯(lián)合會(huì)煤化工專委會(huì)委員賀永德說，以前由于熱解油、氣、煤塵在線分離和干熄焦技術(shù)，以及粉焦的鈍化、儲(chǔ)運(yùn)和大規(guī)模應(yīng)用等技術(shù)難題尚未完全突破，粉煤熱解沒有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。同時(shí)設(shè)備大型化、長周期穩(wěn)定運(yùn)行、產(chǎn)品應(yīng)用等仍需下功夫。
早在2011年，神木天元就投入科研力量，針對(duì)粒度為0~30毫米之間的低階粉煤熱解開展研究，正式立項(xiàng)“低階粉煤分質(zhì)利用技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目”，與華陸工程科技有限責(zé)任公司合作科研攻關(guān)。2012年，5萬噸/年低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無煙煤工藝技術(shù)研究項(xiàng)目啟動(dòng)建設(shè)。
2015年，該技術(shù)通過了由陜西省科技廳組織的科技成果鑒定。專家認(rèn)為，該技術(shù)攻克了煤低溫?zé)峤忸I(lǐng)域粉煤潔凈化分質(zhì)利用關(guān)鍵性技術(shù)和裝備，整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
2012年8月，首個(gè)國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在陜西組建，由陜煤集團(tuán)主導(dǎo)建設(shè)。考慮到在煤熱解及中低溫煤焦油綜合利用領(lǐng)域取得的豐碩成果和成功經(jīng)驗(yàn)，2017年2月，神木天元被認(rèn)定為國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——天元試驗(yàn)示范基地。
建設(shè)低價(jià)粉煤回轉(zhuǎn)熱解大型工業(yè)化示范項(xiàng)目迫在眉睫。神木天元規(guī)劃了660萬噸/年粉煤分質(zhì)綜合利用工業(yè)化藍(lán)圖，其中一期工程60萬噸/年示范項(xiàng)目被陜煤集團(tuán)列為重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，2017年6月開始設(shè)計(jì)，2018年3月動(dòng)工建設(shè)，2018年12月25日中交。
該裝置原料適合粒度為0~30毫米的粉狀褐煤、長焰煤、弱黏煤、不黏煤等高揮發(fā)分煤種，采用回轉(zhuǎn)干燥、回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐低溫?zé)峤獾刃录夹g(shù)，可生產(chǎn)提質(zhì)焦粉、煤焦油、煤氣及LNG、LPG等產(chǎn)品，其中粉煤經(jīng)熱解提質(zhì)后，焦粉質(zhì)量達(dá)到無煙煤標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)過8年艱苦努力，業(yè)內(nèi)翹首以盼的粉煤回轉(zhuǎn)熱解技術(shù)取得了突破性成果。2019年5月11日17時(shí)30分將永遠(yuǎn)載入神木天元的史冊(cè)：60萬噸/年粉煤分質(zhì)綜合利用示范項(xiàng)目打通全部工藝流程，火炬上藍(lán)色火焰騰空而起，一次投料試車成功，主要技術(shù)指標(biāo)全部達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值，裝置運(yùn)行平穩(wěn)。同年11月26日，大型工業(yè)化低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解成套技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用科技成果在北京通過中國石化聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。由中國工程院院士謝克昌、楊啟業(yè)、倪維斗，中國科學(xué)院院士李洪鐘等9位專家組成的鑒定委員會(huì)認(rèn)為，該技術(shù)攻克了煤低溫?zé)峤忸I(lǐng)域粉煤清潔高效分質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的關(guān)鍵性技術(shù)和裝備，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，創(chuàng)新性強(qiáng)，對(duì)于促進(jìn)低階粉煤高效轉(zhuǎn)化、煤熱解科技進(jìn)步具有積極意義，整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
鑒定委員會(huì)認(rèn)為，低階粉煤清潔高效分質(zhì)轉(zhuǎn)化利用是我國的重大課題，該技術(shù)成果突破了粉煤高效利用難度大的技術(shù)難題，探索出一條低階粉煤高效分質(zhì)轉(zhuǎn)化新途徑，資源綜合利用和經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)顯著，應(yīng)盡早開展百萬噸級(jí)大型工業(yè)化示范及推廣應(yīng)用。
據(jù)了解，該技術(shù)在研發(fā)及工業(yè)化過程中，神木天元相繼完成了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、冷模實(shí)驗(yàn)、中試試驗(yàn)、工業(yè)化試驗(yàn)、污水處理和焦油脫渣等技術(shù)課題，先后攻克了設(shè)備放大、管道堵塞、油氣粉塵含量高、運(yùn)行周期短、設(shè)備結(jié)焦、油水分離困難、污水處理難等系列難題。在8年的粉煤熱解技術(shù)研發(fā)期間，神木天元累計(jì)獲得國家授權(quán)專利56件，其中發(fā)明專利12件、實(shí)用新型專利44件。
神木天元技術(shù)人員在進(jìn)行科研工作
新征程 轉(zhuǎn)型升級(jí)再出發(fā)
2020年注定是不平凡的一年。隨著全球新冠肺炎疫情蔓延擴(kuò)散，國際油價(jià)暴跌探底，煤化工等行業(yè)遭受重大沖擊。加之國內(nèi)外能源需求結(jié)構(gòu)發(fā)生深刻變化，油品過剩逐步擴(kuò)大，榆林地區(qū)煤焦油加氫企業(yè)不斷增多，原料、產(chǎn)品、人才、技術(shù)等領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，行業(yè)步入發(fā)展的“天花板”，進(jìn)入微利時(shí)代。
神木天元并未躺在曾經(jīng)取得輝煌業(yè)績的功勞簿上，而是未雨綢繆，開啟轉(zhuǎn)型升級(jí)新征程。
“10年來，我們依賴于塊煤干餾制取輕質(zhì)化燃料技術(shù)的先進(jìn)性和創(chuàng)新性，在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。但近兩年周邊同類型企業(yè)不斷上馬，與我們的差距不斷縮小。加之消費(fèi)稅政策的影響，我們的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)不明顯了。我們必須始終不渝地堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略，走出一條產(chǎn)品精細(xì)化、高端化、差異化的高質(zhì)量發(fā)展之路。”神木天元公司總經(jīng)理李秀輝說，圍繞煤焦油，上游產(chǎn)業(yè)依托工業(yè)化低價(jià)粉煤回轉(zhuǎn)熱解成套技術(shù)為核心，下游以中溫煤焦油制備碳材料、中溫煤焦油提酚制取酚基新材料、輕質(zhì)化煤焦油制備芳烴等精細(xì)化工產(chǎn)品技術(shù)為主線，使產(chǎn)品鏈向上以粉煤為原料，生產(chǎn)提質(zhì)焦粉等高端產(chǎn)品，向下以輕質(zhì)化煤焦油為原料生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品、環(huán)保產(chǎn)品，構(gòu)筑特色模塊化產(chǎn)業(yè)格局。
經(jīng)過2年多的自主攻關(guān)，神木天元利用煤焦油制取碳材料(針狀焦)技術(shù)獲得成功，通過煤焦油預(yù)處理、延遲焦化、煅燒加工生產(chǎn)碳功能材料，產(chǎn)品主要用于高功率、超高功率電極、鋰電負(fù)極材料、超級(jí)電容器及儲(chǔ)能材料等。2019年12月底，12萬噸/年中低溫煤焦油制備碳材料研究開發(fā)項(xiàng)目建成試運(yùn)行，今年5月產(chǎn)出合格產(chǎn)品。目前正在優(yōu)化完善工藝，穩(wěn)定裝置運(yùn)行。
在60萬噸/年粉煤分質(zhì)綜合利用示范裝置成功運(yùn)行的基礎(chǔ)上，神木天元正在推進(jìn)二期工程600萬噸/年大型工業(yè)化項(xiàng)目。該項(xiàng)目被陜西省政府列入《〈中國制造2025〉陜西實(shí)施意見》重大項(xiàng)目，可產(chǎn)提質(zhì)煤(清潔無煙煤)455萬噸/年、煤焦油56萬噸/年，同時(shí)可副產(chǎn)LNG、LPG等產(chǎn)品。目前該項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)、方案優(yōu)化、物流布局等前期工作已著手開展，計(jì)劃在年內(nèi)啟動(dòng)項(xiàng)目建設(shè)。
15年來，神木天元始終把技術(shù)研發(fā)、科技創(chuàng)新作為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，堅(jiān)持圍繞煤焦油上下游產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸，從來沒有止步不前，多項(xiàng)技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。截至目前，神木天元已累計(jì)形成各類創(chuàng)新性、改造性成果100余項(xiàng)，申報(bào)國家專利100余項(xiàng)，其中76項(xiàng)獲授權(quán)。
據(jù)了解，神木天元正在布局酚基新材料和輕質(zhì)化煤焦油制取芳烴新項(xiàng)目。其中去年3月開始研發(fā)的酚基新材料，利用間對(duì)甲酚生產(chǎn)抗氧劑BHT，該產(chǎn)品廣泛用于塑料、橡膠、油品及食品等行業(yè)，附加值更高。目前前期試驗(yàn)和成果已完成，具備工業(yè)化轉(zhuǎn)化條件，爭(zhēng)取3500噸/年酚基新材料項(xiàng)目年內(nèi)開工。
借國家推進(jìn)科創(chuàng)板等資本市場(chǎng)的東風(fēng)，神木天元利用技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)開啟資本化之路。2019年，神木天元啟動(dòng)科創(chuàng)板上市，逐步推進(jìn)資產(chǎn)證券化，建立核心技術(shù)、研發(fā)、生產(chǎn)和管理人才的激勵(lì)機(jī)制。目前，神木天元已被列入陜西省首批7家科創(chuàng)板上市培育企業(yè)名單。
“如果說2019年是神木天元轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展元年，那么今年正處在一個(gè)‘新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換’的戰(zhàn)略接續(xù)期和‘存量經(jīng)濟(jì)向增量發(fā)展過渡’的動(dòng)能培育期。”在毛世強(qiáng)看來，一個(gè)“百億新天元”戰(zhàn)略即將全面啟動(dòng)，新藍(lán)圖再次擘畫出神木天元的轉(zhuǎn)型升級(jí)方向，即以60萬噸粉煤分質(zhì)綜合利用示范項(xiàng)目科研成果鑒定為新起點(diǎn)，以“高質(zhì)量發(fā)展”為核心，以“改革轉(zhuǎn)型”為主線，以“科研創(chuàng)新”為引擎，以“12萬噸碳材料項(xiàng)目投產(chǎn)、600萬噸項(xiàng)目建設(shè)、科創(chuàng)板上市”為新征程，打造智慧化工廠，建立集團(tuán)化運(yùn)作模式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)、科研、金融協(xié)同發(fā)展，建設(shè)以煤為基、國內(nèi)一流的技術(shù)型煤炭資源綜合利用的集團(tuán)化企業(yè)，成為煤炭分質(zhì)利用的技術(shù)探索者、產(chǎn)業(yè)踐行者，做中國煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用的引領(lǐng)者。
毛世強(qiáng)表示，神木天元對(duì)內(nèi)要發(fā)揮混合所有制的優(yōu)勢(shì)，各方股東、全體員工共建共享，確保企業(yè)長治久安;對(duì)外合作包容、互惠互利，不斷擴(kuò)大“朋友圈”和影響力，把技術(shù)創(chuàng)新作為增長的新引擎，做大做強(qiáng)產(chǎn)業(yè)集群，推動(dòng)企業(yè)增長模式由規(guī)模與成本數(shù)量型轉(zhuǎn)向技術(shù)驅(qū)動(dòng)效率型增長。
未來5年，神木天元將以煤炭分質(zhì)綜合利用技術(shù)系統(tǒng)性研發(fā)為基礎(chǔ)，以清潔能源、新材料和精細(xì)化學(xué)品開發(fā)利用為主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)煤炭分質(zhì)利用全產(chǎn)業(yè)鏈集群化、集約化、精細(xì)化、高端化布局，形成“煤炭轉(zhuǎn)化、金融資本、技術(shù)工程、現(xiàn)代物流”四大業(yè)務(wù)板塊系統(tǒng)化、協(xié)同化發(fā)展，打造“規(guī)模化、集團(tuán)化、智慧化”產(chǎn)業(yè)格局，建設(shè)一流高新技術(shù)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)“1120”戰(zhàn)略目標(biāo)，即到2025年資產(chǎn)規(guī)模達(dá)到100億元，實(shí)現(xiàn)銷售收入100億元、利潤20億元。
神木天元12萬噸/年中低溫煤焦油制碳材料裝置
