神华宁煤 三项创新问鼎煤化工“珠穆朗玛”

    ——来自400万吨/年煤炭间接液化建设现场的报道(下)
    煤“变”油，乍看一字之差，实则要经历煤化工国度的千山万水。
    南非沙索尔公司自上世纪五十年代起探索煤制油技术，历时半个多世纪、分两期建成了当今760万吨/年的规模；由万余个装备、组件构成的煤制油链式反应中，多项关键技术掌握在国外巨头手中；从国内16万吨/年到400万吨/年，油品合成、气化装置等成几何倍数放大，世界范围内无经验可循……
    这些，注定了煤制油项目建设将在世界煤化工领域开启一场巅峰对决。
    中国式煤制油“心脏”：登顶世界“最大”
    神华宁煤400万吨/年煤制油项目，肩负着部分大型空分、气化炉反应器、工艺压缩机、流程泵及阀门等37项主要技术、设备和关键材料的国产化重任。
    其中，负责油品合成、被称为煤制油“心脏”的费托合成反应器则是需要跨越的第一座高峰。
    8台分别高63米、重2200吨的费托合成反应器是当今世界最大、国内单次吊装最重的化工设备。
    “费托合成反应器采用铬钼钢特殊材料，属首次国产化应用，壁厚132毫米，仅材料费用43亿元。”神华宁煤集团煤制油项目建设指挥部总工程师刘万洲介绍，建设过程中，“大块头”费托合成反应器的焊接、检测、抗冲击、热处理等均超出了原有设计和制造的经验范畴，向前每走一步都是无法探测的深水区。
    没有千万吨级焊床，更改设计采用三段式弧形压制，立体焊接；没有大型室内超声探测仪，利用夜间到凌晨的无人空档期将它们拉到野外拍“λ源”射线探伤……
    远远看去，如巨人般矗立在施工现场的“费托”，对焊接温度和工艺的细微要求苛刻至极，一个针眼般大小的气孔或夹渣，都有可能成为致命伤害，一条环缝使用焊丝1.5吨，仅裙座和角缝焊接就用了20天。
    现场负责人介绍，费托合成反应器的吊装也是个世界性难题，从方案设计到吊装执行，中石化与徐州重工强强联合，历时9个月才完成。吊装首次启用了全球最大的履带式起重机，这个大家伙于2013年7月在烟台趴杆拆车，用146台次特种车辆历经26天辗转1300公里被运抵宁东煤制油现场。
    气化技术：打破垄断与世界“巨头”平分秋色
    从煤到油的超级转化链条中，日投煤2200吨的干煤粉加压气化技术是400万吨/年煤制油项目跻身世界之巅的关键。
    GSP干煤粉加压气化技术属于德国西门子公司，神华宁煤具有在大中华区技术许可50%的权力，但该技术仅在5MW的中试装置中试验成功。
    将“GSP”从中试装置放大100倍并实现工业化运营，神华宁煤成为全球首个“吃螃蟹”的企业。从引进、消化、吸收到再创新，从投料到稳定运行，每一个环节的技术革新，都写满了中国科技工作者呕心沥血、勇攀高峰的探索精神。
    50万吨煤基烯烃项目建设过程中，DME反应器出现问题，导致投料温度不稳定，调试无法进行。神华宁煤技术攻关组提出改变路径，却被严谨的德国专家严词拒绝，并撂下“如果改变工艺流程，立马走人”的狠话。沟通无效，攻关只好偷偷安排在夜间，百余次的摸索最终使投料温度驱归稳定，调试正常进行，百思不得其解的德国专家得知真相后心服口服。
    从煤制甲醇到甲醇制丙烯，从DME反应器到除尘系统的改造，再到气化炉烧嘴的研发，神华宁煤对气化的关键路径和环节先后进行了5000多次革新，攻克了工艺设计不合理、联锁控制繁冗、粗煤气灰含量高、丙烯产品质量控制难等诸多问题，使煤制油整套气化技术在中国瓜熟蒂落。
    如今，神华宁煤已经掌握单台气化炉日投煤2200吨的NCG干煤粉加压气化技术、50万t/a MTP甲醇制丙烯工业化创新技术和低成本高性能MTP工业催化剂制备技术等煤制油的关键技术，在大中华地区享有西门子GSP气化技术50%的专利许可收益权，在全球享有鲁奇MTP技术15%的专利许可权益。不仅如此，还实现了MTP催化剂的国产化开发与工业化应用，打破了国外垄断，使国产催化剂的价格较国外催化剂降低30%，每1000吨催化剂节约成本1.6亿元，同时分享8%国产催化剂销售的知识产权收益。
    2014年11月18日，神华宁煤自主研发的首台干煤粉加压气化炉在煤制油项目现场吊装就位，并与内蒙古伊泰集团签订了10套气化炉专有许可技术合同。
    大型空分装置：引领中国企业跻身世界一流
    费托合成及油品加工成套技术的百万吨级工业化示范、10万标立方米/小时空分成套技术和2200吨/天投煤量干煤粉加压气化炉技术的国产化示范，被誉为煤制油项目登顶世界煤化工最高峰的“三剑客”。
    这三项世界之最中，每小时产氧量达10万标方的大型空分装置的首次国产化开发，无疑是对国企的一次高水平的技术检验和提升。
    煤化工的大型空分装置关键技术一直都由德、法、美等国家的企业垄断。2014年，神华宁煤面向国内外企业进行技术招标，杭州氧气机集团和沈阳鼓风机集团脱颖而出成功中标，并将此视为企业转型升级的里程碑式项目。
    空分成套技术的核心装置是压缩机，而大型压缩机的技术也掌控在西门子等世界“巨头”手中。“大型压缩机是很多化工项目的核心装置，最难加工的当属叶片，这其中又牵涉到材料工程等多个领域，极其复杂。”刘万洲介绍，项目建成后，12套空分装置每小时产氧量将达到120万标立方，神华宁煤将建成世界最大的空分岛，由此带动杭氧集团和沈阳鼓风机集团跻身世界一流企业之列，与西门子、曼透平等公司同台竞技。
    除了“三剑客”，煤制油项目在环保节能方面的探索也首开先河。
    通过工艺技术的系统集成和优化，煤制油项目将诞生目前世界煤化工行业最先进的节能系统：吨油品水耗仅为6.1吨，低于国内外同类项目5吨左右；通过选择先进的节水技术，水蒸发损失率减少19%，年节水500万立方米；污水回用率为97%，水的重复利用率达到98.3%，全厂基本实现近零排放。
    皓月当空，与灯火通明的建设现场交相辉映。在中国大西北这片升腾着梦想的荒原，无数建设者舍家抛子、不舍昼夜，用青春、智慧乃至生命，书写着中国创造，中国骄傲！
    黄河滔滔，贺兰岿然，历史当铭记。