2010年4月以來，陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司（以下簡稱為天元公司）成為業(yè)界關(guān)注的焦點，不僅國內(nèi)能源和煤化工巨頭紛紛到該公司考察，就連美國、澳大利亞、新西蘭、南非、印度尼西亞等國家和中國香港地區(qū)的一些企業(yè)，也通過各種渠道，積極與天元公司接觸。一些專家及政府官員，甚至數(shù)次蒞臨該公司調(diào)研。人們不禁納悶：天元公司是一個什么樣的企業(yè)？掌握了什么“秘密武器”？為何會受到如此關(guān)注？

    　黑土地的種子在黃土地上綻放奇葩

    　“天元公司是黑土地上的種子在黃土地上綻放的奇葩，是東北人的執(zhí)著與西北人的智慧交融的結(jié)果�！碧煸�公司董事長毛世強用充滿詩意的話語解讀自己的企業(yè)。

    　他說，天元公司的前身是神木錦界天元化工有限公司，專業(yè)從事中低溫煤焦油加氫制取燃料油業(yè)務(wù)。2008年10月，陜西煤業(yè)化工集團與該公司合作重組，并成立陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，建成135萬噸/年中溫煤干餾和50萬噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化項目。由于創(chuàng)造性地使用了延遲焦化、荒煤氣提氫、煤焦油加氫裂化、污水焚燒等技術(shù)，優(yōu)化了工藝，降低了能耗，提高了裝置運行的安全性，實現(xiàn)了工業(yè)污水和固體廢物零排放，廢氣得以資源化利用。公司先后被陜西省和國家有關(guān)部門確定為循環(huán)經(jīng)濟示范項目和節(jié)能環(huán)保項目。

    　天元公司主管技術(shù)研發(fā)的副總經(jīng)理呂子勝動情地說：如果沒有東北人與西北人的真誠合作和鍥而不舍的追求，如果沒有陜西煤業(yè)化工集團的入駐，這個現(xiàn)在看來能帶來經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能減排效益的煤焦油輕質(zhì)化技術(shù)，恐怕早已胎死腹中了。

    　據(jù)介紹，上世紀(jì)90年代中后期，王守峰作為東北一家化工企業(yè)的技術(shù)人員，看到生產(chǎn)城市煤氣副產(chǎn)的低溫焦油被白白扔掉，十分可惜，便帶領(lǐng)一班人自籌資金，建成1.5萬噸/年焦油分離裝置，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。但他們同時發(fā)現(xiàn)，煤焦油分離過程會排放大量對環(huán)境有害的廢液，而這些物質(zhì)如果被提取出來，不僅能避免對環(huán)境的危害，還可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。于是，他們再籌資金，于2003年10月建成4萬噸/年煤焦油加氫裝置，14個月即收回全部投資。

    　為加大工藝技術(shù)研發(fā)力度，加速專利技術(shù)的工業(yè)化進程，這幫東北兄弟決心再擴大生產(chǎn)規(guī)模，但整個東北地區(qū)極其有限的煤焦油資源限制了企業(yè)的發(fā)展。最終，他們將目光鎖定在陜西榆林地區(qū)。

    　榆林地區(qū)不僅有豐富的煤炭資源，當(dāng)?shù)仄髽I(yè)還根據(jù)煤種特點，開發(fā)了獨具特色的中溫煤干餾（蘭炭）生產(chǎn)技術(shù)。即在600℃~850℃的溫度條件下，通過對煤的干餾，脫去煤中揮發(fā)分，生產(chǎn)強度好、發(fā)熱量高的蘭炭。當(dāng)時，僅神木地區(qū)的蘭炭產(chǎn)能已經(jīng)超過2500萬噸，按8%~10%產(chǎn)率計算，1年副產(chǎn)的煤焦油約200萬噸。同時，副產(chǎn)數(shù)億立方米熱值低、難以回收利用的荒煤氣。由于缺乏先進實用技術(shù)，這些煤焦油有的直排地下或直接燃燒，荒煤氣則被“點天燈”，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。這種狀況引起陜西省和榆林市政府的高度關(guān)注，他們四處尋找能綜合利用煤焦油和荒煤氣的成熟技術(shù)。

    　2005年，在西安舉行的第九屆“西洽會”上，摸索出煤焦油加氫技術(shù)的東北兄弟與榆林市領(lǐng)導(dǎo)一拍即合，總投資10億元的神木錦界天元化工公司60萬噸/年煤干餾、25萬噸/年煤焦油輕質(zhì)化項目隨即開工建設(shè)，并于2008年4月生產(chǎn)出合格的輕質(zhì)化油品。但是沒想到，當(dāng)年5月12日，因加氫反應(yīng)器突然發(fā)生質(zhì)量事故，迫使裝置全面停車。

    　突然而至的打擊令天元公司進退維谷：流動資金捉襟見肘，背負巨額外債和銀行利息，甚至連恢復(fù)生產(chǎn)所需的原料采購費用也沒有著落。更可怕的是，如果企業(yè)因資金鏈斷裂而不能恢復(fù)生產(chǎn)，前期投資的10億元資金將化為泡影，天元公司將破產(chǎn)倒閉，100多名從東北趕來創(chuàng)業(yè)的兄弟姐妹將背上沉重的債務(wù)包袱。

    　此時，立志打造中國一流綠色環(huán)保能源化工企業(yè)的陜西煤業(yè)化工集團，向天元公司伸出了援手。

    　2008年10月，在陜西省委、省政府和吳登昌副省長的推動下，陜西煤業(yè)化工集團正式重組神木錦界天元化工公司，成立陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，注入3.39億元資金，擔(dān)保貸款4億元，幫助借款8.8億元。同時，對原有裝置進行技術(shù)升級和擴能改造，建設(shè)累計135萬噸/年中溫煤干餾和50萬噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化及安全環(huán)保配套項目。2010年4月12日，全球規(guī)模最大的中溫煤焦油輕質(zhì)化裝置——陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司50萬噸/年煤焦油輕質(zhì)化裝置一次投料成功并生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)燃料油。2010年6月28日，該裝置順利通過中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的以中國工程院院士胡永康為組長的技術(shù)鑒定。至此，一項由東北兄弟摸索的中溫煤焦油加氫技術(shù)，經(jīng)陜西煤業(yè)化工集團的精心栽培、扶持、改進與提升，迅速成長并升華為能帶來巨大節(jié)能減排效益、省水實用的“陜煤—榆林版”煤制油技術(shù)。

    　分質(zhì)利用煤炭資源的節(jié)能環(huán)保項目

    　“50萬噸/年煤焦油輕質(zhì)化項目是對煤炭進行分質(zhì)利用的節(jié)能環(huán)保項目”。陜西省決策咨詢委員會委員賀永德、北京焦化廠原總工程師陳衛(wèi)國等專家這樣點評。

    　陳衛(wèi)國表示：現(xiàn)階段，煤的有用成分主要包括兩部分，一是揮發(fā)分，二是固定炭。此前，國內(nèi)外煤的利用途徑雖然很多，但無論是燃燒取暖發(fā)電，還是作為化工生產(chǎn)原料，均未對揮發(fā)分和固定炭進行分離，而是直接燃燒或氣化，不能發(fā)揮兩種成分各自優(yōu)勢，導(dǎo)致煤的利用效率與能量轉(zhuǎn)化率低下，排放物多，環(huán)境污染重。表面上看，“陜煤—榆林版煤制油”技術(shù)用的都是傳統(tǒng)的煤干餾與焦油加氫技術(shù)，但由于對相關(guān)技術(shù)進行了優(yōu)化升級和提質(zhì)改進，并使用了其擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的延遲焦化技術(shù)，提高了裝置運行的安全性、可靠性和產(chǎn)品品質(zhì)。同時，對熱值低、難以回收利用的荒煤氣進行處理提純，生產(chǎn)出焦油加氫裂解所需的寶貴氫氣原料，從而最大限度地利用了能源與資源，使煤的熱能利用率提高到80%以上，比煤燃燒發(fā)電高出1倍多，是對低變質(zhì)煤高效利用的有效途徑，是真正意義上的節(jié)能環(huán)保項目。

    　賀永德表示：煤中溫干餾的目的是除去煤中大量存在的揮發(fā)分，生產(chǎn)電石、化肥、鐵合金等企業(yè)所需的強度大、熱值高、便于長距離運輸，價格又較高溫冶金焦便宜的半焦產(chǎn)品。此前，受技術(shù)制約，干餾過程副產(chǎn)的約10%的中溫焦油，要么被當(dāng)作廢物就地排放，要么當(dāng)作粗劣燃料燒掉。每噸半焦產(chǎn)品副產(chǎn)的400多立方米的荒煤氣，也因其中含氮量高（超過40%）、處理難度大、熱值低（僅1800千卡/立方米）被“點天燈”，造成了嚴(yán)重的資源浪費和環(huán)境污染。在晉、陜、蒙、寧交匯處，甚至因此形成了被環(huán)保部門掛牌督辦的環(huán)境“黑三角”。

    　天元公司通過建設(shè)135萬噸/年中溫煤干餾和50萬噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化項目，并斥資800萬元，配套建設(shè)了廢水霧化焚燒處理設(shè)施和氨、硫回收裝置，由于設(shè)計科學(xué)合理、裝置規(guī)模大，安全環(huán)保設(shè)施配套齊全，不僅使自產(chǎn)的煤焦油得以全部回收利用，每年還可處理榆林當(dāng)?shù)?0萬噸煤焦油。同時，通過從荒煤氣中提取高純氫氣，生產(chǎn)高品質(zhì)輕質(zhì)燃料油，對自產(chǎn)的荒煤氣全部回收利用，對其中的氮氣、硫化物回收后生產(chǎn)合成氨、硫黃等產(chǎn)品，實現(xiàn)了對煤的分質(zhì)利用和對資源的“吃干榨盡”。尤其是延遲焦化裝置的投用，不僅大幅降低了加氫反應(yīng)器的壓力和溫度，改善了操作環(huán)境，提升了裝置運行的安全性，而且大幅減少了加氫反應(yīng)過程氫氣的消耗，從而使整套裝置的參數(shù)更優(yōu)化，安全穩(wěn)定性更高、資源利用更充分，排放物更少，環(huán)境更友好。從該裝置運行近200多天的結(jié)果看，若與直接或間接煤制油項目相比，其綜合能耗僅相當(dāng)于前者的2/3，二氧化碳排放量相當(dāng)于前者的1/2。

    　陜西省工信廳副巡視員胡海峰、延長石油集團總經(jīng)理張積耀此前在接受筆者采訪時也認(rèn)為：無論是傳統(tǒng)煤化工還是新型煤化工，合成氣中都存在“碳多氫少”的問題。為了實現(xiàn)碳/氫平衡，煤化工企業(yè)不得不用超過1/4的煤生產(chǎn)氫氣。以神華108萬噸/年煤直接液化項目為例，在9臺煤氣化爐中，就有2臺大型殼牌粉煤加壓氣化爐是專為生產(chǎn)氫氣設(shè)計的。而煤制氫的機理就是一氧化碳與水蒸氣進行氧化還原反應(yīng)。每生產(chǎn)1噸氫氣，就會產(chǎn)生22噸二氧化碳，導(dǎo)致煤化工二氧化碳排放量居高不下。但天元公司是通過從此前浪費掉的荒煤氣中提取氫氣，沒有為制氫單獨消耗煤炭，二氧化碳排放量因此大幅減少。從熱能轉(zhuǎn)化情況看，目前煤制甲醇的熱能轉(zhuǎn)化率為34%，在煤化工領(lǐng)域算是比較高的，但也只有煤焦油輕質(zhì)化熱能轉(zhuǎn)化率的43%。

    　國家化工行業(yè)生產(chǎn)力促進中心總工程師方德巍則告訴筆者，煤炭是芳烴基的大分子，其分子結(jié)構(gòu)好比若干個正六邊形拼揍在一起，比石油分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此加工處理難度更大，能耗更高。煤干餾技術(shù)，其實就是將煤中類似于石油組分的揮發(fā)物分離出來。遺憾的是，我國絕大多數(shù)焦炭企業(yè)，都是以生產(chǎn)焦炭為主，而將寶貴的煤焦油當(dāng)作副產(chǎn)品要么廉價銷售，要么只做初級加工，使煤中的精華部分沒有得到充分利用，甚至被白白浪費。天元公司的技術(shù)看似傳統(tǒng)而簡單，但其可貴之處在于將焦化、荒煤氣提純與焦油加氫3種技術(shù)實現(xiàn)了對接耦合，使整個裝置形成了閉路循環(huán)，最大限度地利用了煤中揮發(fā)成分，故而比其他煤化工裝置更節(jié)能環(huán)保。

   　 經(jīng)濟實用耗水量少的煤炭加工技術(shù)

    　“天元項目最大的亮點是投資省、見效快、成本低、水資源消耗少�！比珖�人大代表、陜西煤業(yè)化工集團董事長華煒這樣認(rèn)為。

    　他說，耗水量大是影響煤化工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。由于我國煤炭資源與水資源呈明顯的逆向分布，擁有全國煤炭資源量65%以上的西部地區(qū)，水資源擁有量只有全國的1/4。而就目前的煤化工技術(shù)而言，無論是傳統(tǒng)的煤制甲醇、煤制合成氨，還是新型的煤制油、煤制乙二醇，噸產(chǎn)品耗水均在10立方米以上，有的甚至超過15立方米。導(dǎo)致一個上規(guī)模的項目，年耗水量高達上千萬甚至數(shù)千萬立方米。水資源短缺與煤化工耗水量巨大這一矛盾，已經(jīng)并將繼續(xù)制約我國煤化工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

    　“陜煤—榆林版煤制油”技術(shù)則不同，由于該技術(shù)是通過煤的干餾提取揮發(fā)分，且煤焦油輕質(zhì)化過程耗水量較少，使整個裝置的耗水量大幅減少。從天元公司50萬噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化裝置的實際運行看，即便配套500萬噸煤干餾裝置，每年耗水量也不過240萬立方米。按成品油收率80%計算（即1年生產(chǎn)40萬噸燃料油），噸油的耗水量不足6立方米，僅相當(dāng)于傳統(tǒng)煤化工和新型煤化工耗水量的1/2。

    　再從投資及收益情況看，天元公司50萬噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化裝置及其配套項目，總投資17億元。如果當(dāng)初為其配套建設(shè)500萬噸煤干餾裝置，整個項目的投資不過20億元，噸油品投資額約5000元，不到直接制油或間接制油投資額的一半。截至2010年12月31日，該裝置安全平穩(wěn)運行近200天，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)燃料油13萬多噸，實現(xiàn)利潤7000多萬元，創(chuàng)造了大型化工裝置當(dāng)年投料試車，當(dāng)年實現(xiàn)安全平穩(wěn)運行，當(dāng)年盈利的良好業(yè)績。這些都充分表明：“陜煤—榆林版煤制油”技術(shù)，是一項性價比高、用水量少、項目投資回收期短的先進實用技術(shù)。

    　中國工程院院士胡永康、西北大學(xué)化工學(xué)院院長馬曉迅，以及中國石化洛陽石化工程公司副總工程師梁龍虎等專家則認(rèn)為：“陜煤—榆林版煤制油”技術(shù)，是一項真正擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有中國特色的煤制油技術(shù)。其示范裝置的成功運行，不僅證明了該項技術(shù)的安全可靠性、節(jié)能環(huán)保性，更證明了其節(jié)水性和經(jīng)濟可行性，是一項值得國家關(guān)注和重視的實用技術(shù)，為富煤缺水的西部地區(qū)實現(xiàn)煤的就近高效轉(zhuǎn)化開辟了新的途徑和方法，較好地解決了煤化工耗水量大的難題。專家們同時建議：天元公司應(yīng)通過示范裝置的運行，不斷積累經(jīng)驗，優(yōu)化參數(shù)，提取煤焦油中更多有用成分，開發(fā)新技術(shù)，降低荒煤氣中的氮含量，提升裝置運行效率和安全性。

    　“我們已經(jīng)在實驗中開發(fā)出荒煤氣降氮提氫技術(shù)，正著手工業(yè)化試驗，一旦成功，煤焦油輕質(zhì)化的能耗和運行費用將大幅降低。”太原理工大學(xué)教授張永發(fā)的這番話令專家們無比振奮。

   　 他說，由于工藝不同，中溫煤干餾產(chǎn)生的煤氣中氫氣、一氧化碳等有效成分低，熱值低，氮含量高，處理難度大，利用的經(jīng)濟性差，導(dǎo)致這部分煤氣幾乎全部“點天燈”。天元公司雖然斥資1.3億元，專門為其50萬噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化項目建設(shè)了荒煤氣提氫裝置，但該裝置的運行費用較高。為此，太原理工大學(xué)專門成立了課題組，開發(fā)出一種能使荒煤氣中氫氣、一氧化碳等有效成分增加，氮含量減少的新工藝技術(shù)。實驗裝置表明，采用該技術(shù)，荒煤氣中的氮氣可大幅降至4%以下，氫氣含量可由目前的30%提升至46%，一氧化碳含量增加4~6個百分點，甲烷含量大比例提升。從而大大減輕了荒煤氣提氫裝置負擔(dān)，減少運行費用約1/3。
 
    　毛世強則向筆者透露，天元公司技術(shù)人員已經(jīng)開發(fā)成功粉煤流態(tài)化中溫干餾技術(shù)，并已完成了工業(yè)化試驗。采用該技術(shù)后，煤焦油收率可提高3倍以上。目前，天元公司正著手建設(shè)20萬噸/年粉煤流態(tài)化中溫干餾裝置，一旦實施，“陜煤—榆林版煤制油”技術(shù)的產(chǎn)油率將翻番，項目的經(jīng)濟效益將更加可觀。他同時透露：天元公司今年將投資2億元，建設(shè)2萬噸/年全球最大的精酚生產(chǎn)裝置。

    　“目前，精酚市場價超過1.2萬元/噸，且供不應(yīng)求。2萬噸精酚裝置建成投產(chǎn)后，1年可產(chǎn)生2億多元收益。不僅如此，由于酚容易與氫氣反應(yīng)，消耗大量氫氣。同時，腐蝕管道和設(shè)備，造成安全隱患。提酚后，這些問題均可迎刃而解，裝置的安全性會更高，公司的經(jīng)濟效益會更好�！泵�世強堅信，通過不斷優(yōu)化和改進，“陜煤—榆林版煤制油”技術(shù)將日臻完善，成為黃土高原上一顆閃亮的明珠，助推煤化工產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，為我國“煤代油”工程提速。

來源：中國化工報