陜煤化集團與中國長江三峽集團公司斥資178.65億元的年產180萬噸甲醇、70萬噸甲醇制烯烴工業化示范項目,具有項目所在地交通便利、水資源和煤炭資源豐富、環境容量大等優勢。圖為該項目的總體布局示意圖。 (陳早佩 攝)
10月26日,全球首份新一代甲醇制烯烴(DMTO-Ⅱ)技術許可合同在北京釣魚臺國賓館簽訂,標志著由陜西煤業化工集團有限責任公司(以下簡稱為陜煤化集團)與中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱為大化所)、中國石化集團洛陽石油化工工程公司(以下簡稱為洛陽工程公司)共同開發的,具有我國自主知識產權,世界領先的DMTO-Ⅱ技術,在產業化道路上邁出了關鍵一步,也標志著DMTO-Ⅱ工業化示范項目——陜煤化集團與中國長江三峽集團公司合作建設的70萬噸/年煤制烯烴項目正式啟動。
如果從2008年3月算起,DMTO-Ⅱ技術從實驗室研究開始,到工業化試驗成功,再到產業化示范啟動,僅用2年7個月的時間,這在世界科技成果轉化史上是罕見的。
眾所周知,受體制僵化、科研與生產脫節、科技投入方式單一等因素制約,我國原創科技成果少、科技成果轉化率低的問題長期存在,并已影響到我國產品在國際市場的競爭力和綜合國力的提升。然而,此次DMTO-Ⅱ這一原創技術,從實驗室到工業化應用,創造了世界速度,這是為什么呢?
高瞻遠矚 政府力推企院合作
20世紀中期的兩次全球性石油危機,迫使人們不斷探索石油替代資源的新途徑,煤化工技術開發和煤化工產業發展因此悄然升溫。1993年以后,伴隨著經濟的快速發展,我國石油消費量大幅增加,石油對外依存度連年攀升。健康穩妥地發展煤化工產業,既符合我國貧油、少氣、富煤的資源稟賦特點,也成為我國實現能源多元化,保障能源戰略安全的重要舉措。為此,中央提出加快發展以甲醇、二甲醚、煤制油等作為石油替代品的計劃,并將新型煤化工技術列為國家科技攻關的重點之一。
1981年,中科院在太原召開碳一化學工作會議,明確提出由大化所承擔DMTO(甲醇制取低碳烯烴)的研究工作。經過15年攻關,1995年,大化所開發出具有國際先進水平的“適合兩段反應的催化劑及流化反應工藝”的DMTO實驗室中試技術。但在將實驗室技術轉化為工業化技術的道路上,大化所遇到了前所未有的困難——即便是最有實力的國內幾家能源巨頭,當時也不愿冒從實驗室裝置直接放大到工業化裝置的風險。流化催化裂化工程技術(FCC)世界領先,且擁有豐富設計經驗的洛陽工程公司也表示:中試技術直接放大建設工業化裝置存在很大風險,弄不好會對業主和國家造成巨大損失,也將給該項技術以后的推廣應用帶來負面影響。建議先進行工業化試驗,待取得成功后,再進行工業化示范推廣。
然而,建設并運行一套工業化試驗裝置,少則五六千萬元,多則上億元的投入,困擾著大化所領導。就在此時,陜西省委、省政府果斷向大化所伸出了“橄欖枝”。
作為經濟欠發達地區,陜西省礦產資源豐富,煤炭探明資源量達1722億噸,且大多為“兩高三低”的優質動力煤和化工用煤。多年來,該省領導一直想利用先進的煤化工技術,通過發展新型煤化工產業,實現煤的就近轉化、高效轉化,以期將全省的資源優勢轉變為經濟優勢、產業優勢。
2004年4月28日,得知大化所已經開發出具有世界領先水平的DMTO實驗室中試技術,正在尋找風險投資人和合作伙伴的消息后,陜西省委、省政府當即決定,立刻與大化所接觸,商談合作事宜,并表示:工業化試驗的投資風險全部由陜西方面承擔。隨后,陜西省政府積極協調陜煤化集團、陜西省投資集團、泰國正大集團共同組建陜西新興煤化工科技發展有限公司,與大化所、洛陽工程公司合作,開發DMTO工業化技術。其中,陜西新興煤化工科技發展有限公司負責全部投資、試驗裝置建設以及運行管理工作。
在陜西省委、省政府的全力推動下,2004年8月2日,總投資8610萬元的1.67萬噸/年甲醇處理能力的DMTO工業化試驗裝置,在陜西省華縣開工建設。經過1年多的艱苦努力,2005年底,全球首套萬噸級DMTO工業化試驗裝置建成并投入運行。
2006年8月23日,一個令國人無比自豪的消息傳遍神州大地,傳到大洋彼岸——由陜西新興煤化工科技發展有限公司、大化所、洛陽工程公司等單位合作開發的全球首套萬噸級DMTO工業化試驗裝置,通過了原中國石油和化學工業協會組織的科技成果鑒定。專家們一致認為,該工業化試驗裝置是具有自主知識產權的創新技術,裝置運行穩定、安全可靠,技術指標先進,是目前世界上唯一的萬噸級甲醇制取低碳烯烴的工業化試驗裝置,裝置規模和技術指標達到了世界領先水平。
時任陜西省常務副省長、現任陜西省代省長的趙正永在實地考察了DMTO工業化試驗裝置后,高興地表示:DMTO項目的試車成功顯示了陜西的科技優勢,也表明了陜西省委、省政府和投資方投資高新技術的魄力與膽識。要加快這一領先世界的科技成果轉化,促進我國新型煤化工產業健康發展和“以煤代油”能源戰略的實施。
2007年9月17日,陜西新興煤化工科技發展有限公司、大化所、洛陽工程公司與神華集團在北京簽訂了60萬噸/年DMTO裝置的技術許可合同,標志著具有我國自主知識產權的DMTO技術,向產業化邁出了堅實的一步。2010年8月13日,神華包頭60萬噸/年DMTO裝置順利生產出丙烯和乙烯產品,標志著DMTO技術成功實現了產業化。
作為陜西省最大的煤化工企業,陜煤化集團為甲醇制烯烴工業化技術的開發投入了大量資金和精力,不僅全程參與了DMTO技術的工業化試驗,而且領導了DMTO-Ⅱ工業化技術的開發以及試驗裝置的運行管理,對甲醇制烯烴工業化技術的成功開發作出了巨大貢獻。圖為陜煤化集團黨委書記、董事長華煒(右二)與DMTO技術首席科學家、大化所研究員劉中民博士(左二)等在甲醇制烯烴工業化試驗現場親切交談。 (張軍民 攝)
著眼長遠 企業擔綱創新主體
作為西部最大的煤化工企業和陜西省特大型骨干企業,陜煤化集團不僅擁有年產1億噸煤炭的生產能力,而且擁有渭化集團等新型煤化工領軍企業多年來積累的人才力量和技術力量,發展煤化工產業具有得天獨厚的優勢。為響應陜西省委、省政府“三個轉化”的戰略部署和“大集團引領、大項目支撐、集群化推進、園區化承載”的發展思路,陜煤化集團制定了“以煤炭開采為基礎,以煤化工為主導,打造中國一流環保節能能源化工企業”的發展戰略。多年來,該集團一直在探索、研發與煤炭開采、加工以及與煤化工有關的先進技術,先后開發出“中低溫煤焦油輕質化加氫生產優質燃料油”、“甲醇羰基合成醋酸聯產醋酐”以及“煤炭高效采掘”與“低濃度瓦斯收集與利用”等先進技術,大幅提升了企業的科技實力和競爭力。
DMTO技術的開發成功更加堅定了陜西省委、省政府和中國科學院繼續深化合作的信心。2006年8月,吳登昌副省長代表陜西省政府訪問大化所,積極推動雙方的進一步合作。陜煤化集團和大化所抓住機遇,著眼長遠,進行了一系列富有成效的運作,全面理順了雙方的合作體制和機制。
2007年底,經友好協商,陜煤化集團受讓陜西省投資集團持有的陜西新興煤化工科技發展有限公司51%的股權,加上原來持有的20%股份,使其股份增至71%,成為陜西新興煤化工科技發展有限公司第一大股東,有力推動了DMTO技術的推廣應用。與此同時,陜煤化集團還積極協調各方,將DMTO技術注入到陜西新興煤化工科技發展有限公司,并將該公司重組為新興能源科技有限公司,全面負責DMTO技術的轉讓許可業務。
2008年3月,陜煤化集團與大化所共同組建甲醇制烯烴國家工程實驗室和陜西煤化工技術工程中心有限公司(其中,陜煤化集團占55%股份),開始DMTO-Ⅱ、DMTP(甲醇制丙烯)等新型煤化工前沿技術的研發。通過上述運作,陜煤化集團累計出資2億多元,成功推動、支持并全程參與了新一代甲醇制烯烴技術開發與工業化試驗工作,密切了與大化所的合作,建立起自主創新技術從實驗室研究到工業化試驗,再到產業化應用的快車道。
2010年6月26日,距甲醇制烯烴國家工程實驗室和陜西煤化工技術工程中心有限公司成立僅2年3個月,DMTO-Ⅱ工業化技術成果即通過了中國石油和化學工業聯合會組織的鑒定。由中國工程院院士謝克昌、汪燮卿等12位專家和教授組成的鑒定委員會認為:DMTO-Ⅱ技術的甲醇轉化率達到99.97%,乙烯+丙烯選擇性為85.68%,每噸乙烯+丙烯消耗甲醇2.67噸;專用催化劑流化性能良好,磨損率低;與DMTO技術相比,DMTO-Ⅱ的烯烴收率更高,每噸烯烴甲醇消耗降低10%以上,生產成本大幅降低,工業化試驗裝置工藝合理,運行安全可靠,處于國際領先水平,是DMTO技術的再次創新。
2010年10月26日,首份DMTO-Ⅱ技術許可合同正式簽訂,標志著具有我國自主知識產權、世界領先的DMTO-Ⅱ技術,在產業化道路上實現了新跨越,也標志著由陜西省委、省政府主導,以陜煤化集團為創新主體,大化所、洛陽工程公司等單位合作的技術創新模式取得了巨大成功!這次成功不僅更加鞏固了我國DMTO技術的國際領先地位,還為如何發揮政府、企業、科研院所各自優勢,增強我國自主創新能力,加快科技成果轉化探索了一條新路子。
正如大化所研究員、DMTO技術首席科學家劉中民所言:與陜煤化集團的合作,最大的成功不在于DMTO技術本身,而在于探索出一種企院合作的創新模式,即以科研院所為研發主體,企業為創新主體,政府引導,工程公司參與的全新合作模式。這種模式所選擇的研發技術,既符合國家產業政策,又與企業的長遠發展密切相關,故而能得到政府的大力支持和企業的全力推動,科研開發的成功性更大、成果的轉化率更高。
陜煤化集團黨委書記、董事長華煒向記者透露:借助這種創新模式,陜煤化集團與大化所不僅成功開發DMTO和DMTO-Ⅱ技術并實現工業化,還正在開發甲醇制丙烯、甲醇甲苯制對二甲苯等數項世界領先技術。目前,甲醇制丙烯和甲醇甲苯制對二甲苯技術已具備全流程工業化試驗條件。下一步,陜煤化集團將再投資8億~10億元,建設國際一流的、模塊化的化工新技術工業化試驗基地,承接各種化工新技術的工業化試驗,加快化工領域的科技成果轉化和產業化進程,將陜煤化集團打造成一個集煤炭開采、化工生產、裝備制造、科技開發等為一體的綜合性、高科技企業集團,為陜西乃至全國能源化工產業健康發展作出更大貢獻。
乘勢而上 示范項目成功啟動
對陜西省和陜煤化集團而言,開發DMTO工業化技術的終極目標是:通過這項技術,將陜西豐富的煤炭資源,轉化為高附加值的烯烴產品,推動陜西經濟又好又快發展。為此,早在DMTO技術工業化試驗期間,陜西省就規劃了大型DMTO項目。DMTO-Ⅱ研發工作啟動后,陜西省委、省政府以及陜煤化集團更加緊了建設DMTO-Ⅱ工業化示范項目的各項準備工作。
2008年初,陜西省政府核準了陜煤化集團與中國長江三峽集團公司合作建設蒲城清潔能源化工有限公司年產150萬噸甲醇、100萬噸二甲醚項目(以下簡稱為蒲城項目)。爾后,根據DMTO-Ⅱ的研發進程和國家產業政策調整以及市場變化,又將該項目調整為年產180萬噸甲醇、70萬噸DMTO-Ⅱ試范項目。
據陜煤化集團副總經理尚建選介紹,目前,蒲城項目前期工作進展順利,水、電、煤、運均得到落實,主要裝置的技術許可談判已經結束,廠前區工作全面展開, 長周期設備開始訂貨,總體設計和單元設計陸續啟動。
負責項目總體設計的華陸工程科技有限責任公司副總工程師山秀麗則告訴記者,蒲城項目具有以下優勢:
一是原料供應充足。2009年,陜煤化集團煤炭產量已經達到7100萬噸,今年將達1億噸。該集團不僅在距蒲城項目咫尺的區塊建有蒲白煤礦,還在陜北地區擁有數個特大型煤礦,所產煤炭均為“兩高三低”的優質化工用煤和動力煤,可為蒲城項目提供優質充足的煤炭資源。
二是有豐富的水資源。根據黃河水利委員會的分配指標,東雷抽黃二期工程每年可為渭南市富余1.6億立方米水。目前,渭南市政府已經批復:為支持項目建設,振興地方經濟,抽黃二期工程每年富余的1.6億立方米水,將優先供給蒲城項目。加之項目設計時,已經考慮采用空冷技術和水資源梯級利用與凈化回收技術,使單位產品耗水量比同類企業降低40%以上,年節水上千萬立方米。因此,已經落實的水源不僅能滿足一期70萬噸/年煤制烯烴項目用水,而且可以滿足陜煤化集團規劃的總計200萬噸/年煤制烯烴項目的用水需求。
三是交通運輸方便。該項目位于蒲城工業園區,這里地勢平坦、擴展空間大,交通運輸便利。除西延、包西兩條骨干鐵路線經過園區外,數條國道、省道也毗鄰園區,項目的原料與烯烴產品的運輸無后顧之憂。
四是技術先進。蒲城項目將采用世界領先的8.7兆帕壓力等級水煤漿氣化技術和國內最大煤炭處理能力的氣化爐,通過等壓合成技術生產甲醇,從而使甲醇系統的綜合能耗,較6.5兆帕壓力等級水煤漿氣化技術降低30%以上。采用具有自主知識產權、世界領先的DMTO-Ⅱ技術后,甲醇制烯烴單元的甲醇轉化率、烯烴收率更高,綜合能耗又將比DMTO技術降低10%以上,生產成本更低,產品競爭力更強。更為重要的是,陜煤化集團下屬渭化集團,是我國第一家采用6.5兆帕壓力等級水煤漿氣化技術建設的大型現代煤化工企業,積累了建設、運行、管理大型現代煤化工裝置的豐富經驗,可為蒲城項目提供并培養高素質的技能與管理人才。
“蒲城項目的戰略意義更為重要”,陜西省社科院經濟研究所副所長吳剛對記者說,蒲城項目位于“關—天經濟區”東部,承東啟西。如果將“關—天經濟區”看作一條龍,項目所在地正好處于龍頭位置。龍欲騰飛,龍頭必須先翹起來。因此,蒲城項目的意義在于,不僅建設了一個DMTO-Ⅱ工業化示范項目,而且通過項目建設,使“關—天經濟區”的“龍頭”盡快抬起來,帶動區域經濟發展,為國家“西部大開發新十年”規劃的實施贏得“開門紅”。
石油和化學工業規劃院總工程師李君發從全局性、戰略性高度點評蒲城項目。他說,不久前,石油和化學工業規劃院受有關部門委托,對國內煤基甲醇制烯烴發展進行過專題研究,對重點區域擬建煤基甲醇制烯烴項目的支撐條件,特別是水資源配套條件進行了實地調研。李君發認為,蒲城項目位于關中平原,周邊煤炭資源豐富,水資源相對落實,交通便捷,環境容量大,生態環境較好,具備了建設大型煤化工項目的基本條件。尤其陜煤化集團擁有DMTO和DMTO-Ⅱ技術知識產權以及煤炭資源,中國長江三峽集團公司擁有強大的資金實力,使得項目建設的基礎條件十分優越,項目的經濟、環保、社會效益比較突出。將其列為DMTO-Ⅱ工業化示范項目,有利于DMTO-Ⅱ這一具有我國自主知識產權、世界領先的原創性技術,盡快轉化為生產力,助推西部省份經濟轉型和產業升級。
在陜西省委、省政府全力推動與支持下,陜煤化集團、大化所、洛陽工程公司等單位,聯手在陜西省華縣建設了萬噸級甲醇制烯烴工業化試驗裝置,并在陜煤化集團的協調領導下,成功進行了甲醇制烯烴技術工業化試驗,使我國甲醇制烯烴工業化技術水平走在了世界前列。圖為世界首套1.67萬噸/年甲醇制烯烴工業化試驗裝置。 (張軍民 攝)