作为我国首套百万吨级煤间接液化示范项目的开拓者和建设者,山东能源集团陕西未来能源化工有限公司扎根陕西榆林10年来,从“十二五”项目建设到“十三五”生产运行,再到如今示范装置成熟驾驭,年产量“芝麻开花节节高”,并在技术改造、产品开发、管理创新等方面不断发力,首创高温费托与低温费托合成技术优化和集成并实现工业化,优化丰富煤间接液化产品结构,为中国乃至世界现代煤化工产业发展蹚出了一条新路。
科技攻关勇攀高峰
2012年,陕西未来能源化工有限公司依托原兖矿集团开发的拥有自主知识产权的煤间接液化关键及系统集成核心技术,在陕西榆林拉开了我国首套100万吨/年煤间接液化项目建设的序幕。2015年8月23日,这个国家“十二五”煤炭深加工示范项目实现一次投料成功,并产出优质的柴油、石脑油、液化石油气等产品,填补了我国大型煤间接液化技术工业发展的空白,成为煤炭清洁高效利用技术产业化的里程碑,对于保障国家能源战略安全和供应多元化发展具有重要战略意义。
百万吨煤间接液化项目作为现代煤化工行业一颗耀眼的“明星”,从实验室研发到产业化的道路上,也遭遇了新技术应用所带来的一些瓶颈问题。“为解决示范装置存在的问题,有效消除设计缺陷,项目投产以来,我们在稳定生产运行的同时,投入大量精力不断对系统进行优化调整,相继完成合成圈改造、石蜡过滤技改、变换冷凝液系统氨综合利用、硫回收系统优化及达标排放关键技术研究应用等项目。”未来能源煤制油分公司总工程师柳永兵说,在彻底摸清示范装置平稳生产运行的“脾性”后,该公司工程技术人员弘扬实事求是、求真务实、开拓创新的科学精神,依靠自主力量不断探索、研究攻关,累计实施70多项技术改造,尤其是合成系统优化升级改造后有效移除系统热负荷,节省蒸汽110吨/时,年创效5000万元。实施变换联通改造项目,增强系统生产柔性调节能力,每年可节约生产费用9000万元左右;新建变换冷凝液氨水提浓项目,保障系统氨平衡,实现氨产品自产自用,全年可节约生产费用720万元。通过补强系统运行存在的短板,攻克史无前例的技术难题,目前不但具备了稳产高产的条件,而且节能降耗效果明显,吨产品全煤耗4.5吨左右,水耗年均不到5吨,能源转化效率43%~47%,水的重复利用率98%,达到能效转化要求。今年上半年,该公司产品完全成本同比下降700多元,系统运行负荷、日产、月产纪录不断刷新,装置经济运行水平达到一个新的高度。
精益管理提质增效
在未来能源煤制油分公司中央控制室,一块醒目的电子屏幕显示着当天的煤制油产量及主要消耗信息,达不到指标的内容用红色标注,随时提醒着班组员工。这是该公司精益管理向班组延伸的重要一环。
“我们制定了《产量及主要消耗看板管理办法》,将当日产品产量、原料煤及水电单耗、完全成本等信息投屏公示,通过分析偏离原因,制定调整措施,营造全员关注产量、参与降本的良好氛围,以日产促月产,以稳产促高产。”未来能源煤制油分公司党委书记、总经理马洪光介绍,在严格指标管控、挖潜降本增效的同时,该公司眼睛向内,在生产组织、安全管理、机电设备管理等方面实施精益管理,挖潜降本,提质增效。
去年以来,煤炭价格持续高位运行,化工企业成本风险持续升高。为此,该公司推行精益管理模式,以精细化、市场化为手段,开展节能降耗、小改小革“金点子”征集等活动,发动全员降本增效,上半年累计创效4097万元。其中锅炉掺烧燃料气、气化细渣,最大化降低用煤成本;粉煤锅炉每天掺烧气化细渣200吨,使灰渣中的可燃物成分“吃干榨净”,全年可节约成本300余万元;新建的2#硫回收装置投入运行,具有了使用高硫煤、副产硫黄5万吨/年的优势。
煤制油分公司副总经理张建中说:“我们实施‘三零工程’(设备零缺陷、零事故、零故障),全面消除设备隐患缺陷,保障了系统稳定运行质量。锅炉系统实现了单锅炉连续运行5个月的目标, 5台气化炉同时运行时间累计达3955小时,合成一、二级反应器运行平稳高效,系统安全、稳定、长周期运行水平创出最好成绩,截至7月底,煤制油分公司累计实现安全生产2280天。”
柳永兵介绍,该公司坚守红线底线思维,将精益理念融入到安全、环保管理各个环节,狠抓教育培训,增强全员安全素质,打造“本质安全型”员工,全面强化安全管控措施,安全管理水平进一步提高。他们大力开展“干标准活,做放心人”专项活动,组织安全、机电、工艺、基建部门分别制定实施方案,编制《标准化检修操作规程》,修订特殊作业管理规定,推进安全检修管理标准化、规范化、精细化。在废水实现近零排放的基础上,强化锅炉、硫回收等环保装置工艺操作及运行维护,实现锅炉超低排放改造。上半年,二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放量分别为计划排放量的4%、58%和22%,各项指标均优于国家和地方环保要求。
信息化、智能化已成为企业发展的新趋势。煤制油分公司加快推动智能工厂建设,去年建成应急管理和安全生产预警系统,包括一体化应急管理、地理信息系统、电子巡检、人员在岗在位管理、安全生产预警、双预控管理、电子作业票、消防管理、环保管理等14个子系统上线运行,现场设备运行状态、隐患风险、员工在现场巡检及轨迹定位、检修票证办理、消防救援路线等,实现远程监控,一目了然。今年1月,关键大型机组在线状态监测与诊断系统又投入运行,13台大型机组实现在线监测。
动能转换驱动发展
高温费托合成在业界被认为是高端和前沿煤化工技术的代表,此前我国在这一领域的核心技术和大型工业化应用均属空白。未来能源煤制油装置采用的低温费托合成技术具有反应温度低、产物碳链长、熔点高的特点。该公司以煤制油分公司稳定加氢装置分馏塔底蜡油为原料,建成运行10万吨/年费托蜡精加工项目,生产出国内其他同类企业无法获得的115℃高熔点精制费托蜡,打破了国外垄断,走出一条绿色化工的发展之路。
2020年10月,未来能源新建的10万吨/年精制费托蜡项目一次投料成功产出合格产品,包括52℃、60℃、70℃、108℃、115℃等不同熔点、不同牌号的系列费托蜡产品。该项目依托煤制油项目土地、原料、公用工程等公共资源,在不增加能源消耗、不产生一滴废水、不排放一方废气的情况下,提高了能效转化率,增加了煤制油产品附加值,实现了新旧动能转换,同时也为企业带来了可观效益。3月20日,未来能源生产的115℃精制费托蜡投放市场,发往华东、华南地区。这是我国最高熔点的高端费托蜡新产品,主要用于亮光蜡、纺织助剂、热熔胶、油墨及涂料、塑料加工、食品及化妆品等高端领域,此前完全依赖国外进口。在满足国内市场需求的同时,近期将走出国门进军国外市场。目前系统保持稳定长周期运行,产品合格率100%,优质品率达95%以上,销售价格和产品质量优势显著,成为新的利润增长点。
在低温费托合成技术的基础上,未来能源采用高温费托合成关键技术,建设国内首套10万吨/年高温费托合成工业示范装置,并于2018年9月一次投料试车成功。至此,未来能源成为国内唯一一家同时掌握高温、低温费托合成两种技术并实现多联产的煤化工企业。2019年4月,“高温费托合成关键技术与成套技术工业示范”和“高温费托合成催化剂开发研究与工业应用”通过科技成果鉴定,专家一致认为达到国际领先水平。
与低温费托合成以产物油品为主不同,高温费托合成的产物碳数分布较窄、烯烃含量更高,接近一步法制烯烃创新技术,特别是α-烯烃含量较高,还可生产石油化工路线难以获取的精细化工品和专用化学品。目前,未来能源正加快推进50万吨/年高温费托合成工业示范装置各项前期准备工作,将利用煤制油分公司富余的气化炉、公用工程等资源,实现高温、低温费托合成联产,油品和化学品优势互补灵活调整。
近年来,该公司各级组织充分发挥主观能动性,开展“争创精益管理优胜车间”评比活动,推行“完全市场化”经营模式,党员技术骨干带头研究攻关,充分调动班组、岗位和个人参与节支降本的积极性。课题小组全力研究生产技术优化,实施技改技措,成功破除核心装置运行瓶颈。生产车间精心维护设备装置,修旧利废,深挖内潜,产量屡创纪录。目前,过硬党支部比例达到85%。
新冠肺炎疫情防控期间,该公司组织“春风行动”,安排专车往返山东邹城、陕西榆林,接送职工返岗返乡,避免感染风险。广大党员主动请缨,成立疫情防控志愿服务队,积极投身疫情防控工作中,真情服务留观职工群众。
直面未来创新创效
创新永无止境。如今,在碳达峰、碳中和的大背景下,未来能源煤制油分公司以“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念为引领,为煤化工企业节能减排、绿色发展、可持续发展贡献出“未来方案”。正在施工的液化石油气分离、低温费托合成固液分级过滤技术与新型滤芯研究与应用、低碳烃回收原料气膜分离技术研发与应用项目在今年年底建成投用后,煤制油系统生产效率、资源转化率将进一步提高。
柳永兵介绍,这些技改围绕节能降耗和提高产品附加值,还将进一步降低煤液化装置的能耗、消耗,提升经济运行水平。比如,通过分离液化石油气中的丙烯、丙烷、混合碳四等,生产市场竞争力较强的产品,延长产业链,优化产品结构,预计年均增加利润3441万元;通过膜分离低碳烃原料气,可回收氢气2万标准立方米/时、液体产品8000吨/年,年均利润1102万元。“环保工程”分盐装置建成后,不但减少固废处置费用,化解环保风险,还可新增工业级氯化钠、硫酸钠副产品8500吨以上。
“装置稳定运行是节能降耗的基础,加强管理是企业永恒的主题。随着技术进步,技改技措深挖内潜仍有空间。”未来能源公司党委书记、总经理祝庆瑞表示,低温费托作为煤制油战略储备技术已经成熟,要创新工艺路线,不断延伸产业链,“十四五”期间完成高温费托工业化验证,开发我国急需的高碳醇、高端聚烯烃、高清洁油品、高端精细化学品等,进一步推动煤化工与石油化工产业有机融合,实现油品和化学品柔性生产、优势互补,灵活调整产品结构。同时,将扩大精制费托蜡产能规模,多生产高熔点费托蜡等高端产品,不断满足人民群众追求高品质生活的需求。