DMTO-Ⅱ技术产业化为何如此神速

   2010-10-27 中国化工报陈继军 张军民

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陕煤化集团与中国长江三峡集团公司斥资178.65亿元的年产180万吨甲醇、70万吨甲醇制烯烃工业化示范项目,具有项目所在地交通便利、水资源和煤炭资源丰富、环境容量大等优势。图为该项目的总体布局示意图。     (陈早佩 摄)

 
      10月26日,全球首份新一代甲醇制烯烃(DMTO-Ⅱ)技术许可合同在北京钓鱼台国宾馆签订,标志着由陕西煤业化工集团有限责任公司(以下简称为陕煤化集团)与中国科学院大连化学物理研究所(以下简称为大化所)、中国石化集团洛阳石油化工工程公司(以下简称为洛阳工程公司)共同开发的,具有我国自主知识产权,世界领先的DMTO-Ⅱ技术,在产业化道路上迈出了关键一步,也标志着DMTO-Ⅱ工业化示范项目——陕煤化集团与中国长江三峡集团公司合作建设的70万吨/年煤制烯烃项目正式启动。


  如果从2008年3月算起,DMTO-Ⅱ技术从实验室研究开始,到工业化试验成功,再到产业化示范启动,仅用2年7个月的时间,这在世界科技成果转化史上是罕见的。


  众所周知,受体制僵化、科研与生产脱节、科技投入方式单一等因素制约,我国原创科技成果少、科技成果转化率低的问题长期存在,并已影响到我国产品在国际市场的竞争力和综合国力的提升。然而,此次DMTO-Ⅱ这一原创技术,从实验室到工业化应用,创造了世界速度,这是为什么呢?

  
  高瞻远瞩 政府力推企院合作

  
  20世纪中期的两次全球性石油危机,迫使人们不断探索石油替代资源的新途径,煤化工技术开发和煤化工产业发展因此悄然升温。1993年以后,伴随着经济的快速发展,我国石油消费量大幅增加,石油对外依存度连年攀升。健康稳妥地发展煤化工产业,既符合我国贫油、少气、富煤的资源禀赋特点,也成为我国实现能源多元化,保障能源战略安全的重要举措。为此,中央提出加快发展以甲醇、二甲醚、煤制油等作为石油替代品的计划,并将新型煤化工技术列为国家科技攻关的重点之一。


  1981年,中科院在太原召开碳一化学工作会议,明确提出由大化所承担DMTO(甲醇制取低碳烯烃)的研究工作。经过15年攻关,1995年,大化所开发出具有国际先进水平的“适合两段反应的催化剂及流化反应工艺”的DMTO实验室中试技术。但在将实验室技术转化为工业化技术的道路上,大化所遇到了前所未有的困难——即便是最有实力的国内几家能源巨头,当时也不愿冒从实验室装置直接放大到工业化装置的风险。流化催化裂化工程技术(FCC)世界领先,且拥有丰富设计经验的洛阳工程公司也表示:中试技术直接放大建设工业化装置存在很大风险,弄不好会对业主和国家造成巨大损失,也将给该项技术以后的推广应用带来负面影响。建议先进行工业化试验,待取得成功后,再进行工业化示范推广。


  然而,建设并运行一套工业化试验装置,少则五六千万元,多则上亿元的投入,困扰着大化所领导。就在此时,陕西省委、省政府果断向大化所伸出了“橄榄枝”。


  作为经济欠发达地区,陕西省矿产资源丰富,煤炭探明资源量达1722亿吨,且大多为“两高三低”的优质动力煤和化工用煤。多年来,该省领导一直想利用先进的煤化工技术,通过发展新型煤化工产业,实现煤的就近转化、高效转化,以期将全省的资源优势转变为经济优势、产业优势。


  2004年4月28日,得知大化所已经开发出具有世界领先水平的DMTO实验室中试技术,正在寻找风险投资人和合作伙伴的消息后,陕西省委、省政府当即决定,立刻与大化所接触,商谈合作事宜,并表示:工业化试验的投资风险全部由陕西方面承担。随后,陕西省政府积极协调陕煤化集团、陕西省投资集团、泰国正大集团共同组建陕西新兴煤化工科技发展有限公司,与大化所、洛阳工程公司合作,开发DMTO工业化技术。其中,陕西新兴煤化工科技发展有限公司负责全部投资、试验装置建设以及运行管理工作。


  在陕西省委、省政府的全力推动下,2004年8月2日,总投资8610万元的1.67万吨/年甲醇处理能力的DMTO工业化试验装置,在陕西省华县开工建设。经过1年多的艰苦努力,2005年底,全球首套万吨级DMTO工业化试验装置建成并投入运行。


  2006年8月23日,一个令国人无比自豪的消息传遍神州大地,传到大洋彼岸——由陕西新兴煤化工科技发展有限公司、大化所、洛阳工程公司等单位合作开发的全球首套万吨级DMTO工业化试验装置,通过了原中国石油和化学工业协会组织的科技成果鉴定。专家们一致认为,该工业化试验装置是具有自主知识产权的创新技术,装置运行稳定、安全可靠,技术指标先进,是目前世界上唯一的万吨级甲醇制取低碳烯烃的工业化试验装置,装置规模和技术指标达到了世界领先水平。


  时任陕西省常务副省长、现任陕西省代省长的赵正永在实地考察了DMTO工业化试验装置后,高兴地表示:DMTO项目的试车成功显示了陕西的科技优势,也表明了陕西省委、省政府和投资方投资高新技术的魄力与胆识。要加快这一领先世界的科技成果转化,促进我国新型煤化工产业健康发展和“以煤代油”能源战略的实施。


  2007年9月17日,陕西新兴煤化工科技发展有限公司、大化所、洛阳工程公司与神华集团在北京签订了60万吨/年DMTO装置的技术许可合同,标志着具有我国自主知识产权的DMTO技术,向产业化迈出了坚实的一步。2010年8月13日,神华包头60万吨/年DMTO装置顺利生产出丙烯和乙烯产品,标志着DMTO技术成功实现了产业化。

 

 


   作为陕西省最大的煤化工企业,陕煤化集团为甲醇制烯烃工业化技术的开发投入了大量资金和精力,不仅全程参与了DMTO技术的工业化试验,而且领导了DMTO-Ⅱ工业化技术的开发以及试验装置的运行管理,对甲醇制烯烃工业化技术的成功开发作出了巨大贡献。图为陕煤化集团党委书记、董事长华炜(右二)与DMTO技术首席科学家、大化所研究员刘中民博士(左二)等在甲醇制烯烃工业化试验现场亲切交谈。 (张军民 摄)


  着眼长远 企业担纲创新主体
  

  作为西部最大的煤化工企业和陕西省特大型骨干企业,陕煤化集团不仅拥有年产1亿吨煤炭的生产能力,而且拥有渭化集团等新型煤化工领军企业多年来积累的人才力量和技术力量,发展煤化工产业具有得天独厚的优势。为响应陕西省委、省政府“三个转化”的战略部署和“大集团引领、大项目支撑、集群化推进、园区化承载”的发展思路,陕煤化集团制定了“以煤炭开采为基础,以煤化工为主导,打造中国一流环保节能能源化工企业”的发展战略。多年来,该集团一直在探索、研发与煤炭开采、加工以及与煤化工有关的先进技术,先后开发出“中低温煤焦油轻质化加氢生产优质燃料油”、“甲醇羰基合成醋酸联产醋酐”以及“煤炭高效采掘”与“低浓度瓦斯收集与利用”等先进技术,大幅提升了企业的科技实力和竞争力。


  DMTO技术的开发成功更加坚定了陕西省委、省政府和中国科学院继续深化合作的信心。2006年8月,吴登昌副省长代表陕西省政府访问大化所,积极推动双方的进一步合作。陕煤化集团和大化所抓住机遇,着眼长远,进行了一系列富有成效的运作,全面理顺了双方的合作体制和机制。


  2007年底,经友好协商,陕煤化集团受让陕西省投资集团持有的陕西新兴煤化工科技发展有限公司51%的股权,加上原来持有的20%股份,使其股份增至71%,成为陕西新兴煤化工科技发展有限公司第一大股东,有力推动了DMTO技术的推广应用。与此同时,陕煤化集团还积极协调各方,将DMTO技术注入到陕西新兴煤化工科技发展有限公司,并将该公司重组为新兴能源科技有限公司,全面负责DMTO技术的转让许可业务。

 
  2008年3月,陕煤化集团与大化所共同组建甲醇制烯烃国家工程实验室和陕西煤化工技术工程中心有限公司(其中,陕煤化集团占55%股份),开始DMTO-Ⅱ、DMTP(甲醇制丙烯)等新型煤化工前沿技术的研发。通过上述运作,陕煤化集团累计出资2亿多元,成功推动、支持并全程参与了新一代甲醇制烯烃技术开发与工业化试验工作,密切了与大化所的合作,建立起自主创新技术从实验室研究到工业化试验,再到产业化应用的快车道。 


  2010年6月26日,距甲醇制烯烃国家工程实验室和陕西煤化工技术工程中心有限公司成立仅2年3个月,DMTO-Ⅱ工业化技术成果即通过了中国石油和化学工业联合会组织的鉴定。由中国工程院院士谢克昌、汪燮卿等12位专家和教授组成的鉴定委员会认为:DMTO-Ⅱ技术的甲醇转化率达到99.97%,乙烯+丙烯选择性为85.68%,每吨乙烯+丙烯消耗甲醇2.67吨;专用催化剂流化性能良好,磨损率低;与DMTO技术相比,DMTO-Ⅱ的烯烃收率更高,每吨烯烃甲醇消耗降低10%以上,生产成本大幅降低,工业化试验装置工艺合理,运行安全可靠,处于国际领先水平,是DMTO技术的再次创新。


  2010年10月26日,首份DMTO-Ⅱ技术许可合同正式签订,标志着具有我国自主知识产权、世界领先的DMTO-Ⅱ技术,在产业化道路上实现了新跨越,也标志着由陕西省委、省政府主导,以陕煤化集团为创新主体,大化所、洛阳工程公司等单位合作的技术创新模式取得了巨大成功!这次成功不仅更加巩固了我国DMTO技术的国际领先地位,还为如何发挥政府、企业、科研院所各自优势,增强我国自主创新能力,加快科技成果转化探索了一条新路子。


  正如大化所研究员、DMTO技术首席科学家刘中民所言:与陕煤化集团的合作,最大的成功不在于DMTO技术本身,而在于探索出一种企院合作的创新模式,即以科研院所为研发主体,企业为创新主体,政府引导,工程公司参与的全新合作模式。这种模式所选择的研发技术,既符合国家产业政策,又与企业的长远发展密切相关,故而能得到政府的大力支持和企业的全力推动,科研开发的成功性更大、成果的转化率更高。 


  陕煤化集团党委书记、董事长华炜向记者透露:借助这种创新模式,陕煤化集团与大化所不仅成功开发DMTO和DMTO-Ⅱ技术并实现工业化,还正在开发甲醇制丙烯、甲醇甲苯制对二甲苯等数项世界领先技术。目前,甲醇制丙烯和甲醇甲苯制对二甲苯技术已具备全流程工业化试验条件。下一步,陕煤化集团将再投资8亿~10亿元,建设国际一流的、模块化的化工新技术工业化试验基地,承接各种化工新技术的工业化试验,加快化工领域的科技成果转化和产业化进程,将陕煤化集团打造成一个集煤炭开采、化工生产、装备制造、科技开发等为一体的综合性、高科技企业集团,为陕西乃至全国能源化工产业健康发展作出更大贡献。
  

  乘势而上 示范项目成功启动
  

  对陕西省和陕煤化集团而言,开发DMTO工业化技术的终极目标是:通过这项技术,将陕西丰富的煤炭资源,转化为高附加值的烯烃产品,推动陕西经济又好又快发展。为此,早在DMTO技术工业化试验期间,陕西省就规划了大型DMTO项目。DMTO-Ⅱ研发工作启动后,陕西省委、省政府以及陕煤化集团更加紧了建设DMTO-Ⅱ工业化示范项目的各项准备工作。 


  2008年初,陕西省政府核准了陕煤化集团与中国长江三峡集团公司合作建设蒲城清洁能源化工有限公司年产150万吨甲醇、100万吨二甲醚项目(以下简称为蒲城项目)。尔后,根据DMTO-Ⅱ的研发进程和国家产业政策调整以及市场变化,又将该项目调整为年产180万吨甲醇、70万吨DMTO-Ⅱ试范项目。


  据陕煤化集团副总经理尚建选介绍,目前,蒲城项目前期工作进展顺利,水、电、煤、运均得到落实,主要装置的技术许可谈判已经结束,厂前区工作全面展开, 长周期设备开始订货,总体设计和单元设计陆续启动。 


  负责项目总体设计的华陆工程科技有限责任公司副总工程师山秀丽则告诉记者,蒲城项目具有以下优势: 


  一是原料供应充足。2009年,陕煤化集团煤炭产量已经达到7100万吨,今年将达1亿吨。该集团不仅在距蒲城项目咫尺的区块建有蒲白煤矿,还在陕北地区拥有数个特大型煤矿,所产煤炭均为“两高三低”的优质化工用煤和动力煤,可为蒲城项目提供优质充足的煤炭资源。

 
  二是有丰富的水资源。根据黄河水利委员会的分配指标,东雷抽黄二期工程每年可为渭南市富余1.6亿立方米水。目前,渭南市政府已经批复:为支持项目建设,振兴地方经济,抽黄二期工程每年富余的1.6亿立方米水,将优先供给蒲城项目。加之项目设计时,已经考虑采用空冷技术和水资源梯级利用与净化回收技术,使单位产品耗水量比同类企业降低40%以上,年节水上千万立方米。因此,已经落实的水源不仅能满足一期70万吨/年煤制烯烃项目用水,而且可以满足陕煤化集团规划的总计200万吨/年煤制烯烃项目的用水需求。


  三是交通运输方便。该项目位于蒲城工业园区,这里地势平坦、扩展空间大,交通运输便利。除西延、包西两条骨干铁路线经过园区外,数条国道、省道也毗邻园区,项目的原料与烯烃产品的运输无后顾之忧。


  四是技术先进。蒲城项目将采用世界领先的8.7兆帕压力等级水煤浆气化技术和国内最大煤炭处理能力的气化炉,通过等压合成技术生产甲醇,从而使甲醇系统的综合能耗,较6.5兆帕压力等级水煤浆气化技术降低30%以上。采用具有自主知识产权、世界领先的DMTO-Ⅱ技术后,甲醇制烯烃单元的甲醇转化率、烯烃收率更高,综合能耗又将比DMTO技术降低10%以上,生产成本更低,产品竞争力更强。更为重要的是,陕煤化集团下属渭化集团,是我国第一家采用6.5兆帕压力等级水煤浆气化技术建设的大型现代煤化工企业,积累了建设、运行、管理大型现代煤化工装置的丰富经验,可为蒲城项目提供并培养高素质的技能与管理人才。


  “蒲城项目的战略意义更为重要”,陕西省社科院经济研究所副所长吴刚对记者说,蒲城项目位于“关—天经济区”东部,承东启西。如果将“关—天经济区”看作一条龙,项目所在地正好处于龙头位置。龙欲腾飞,龙头必须先翘起来。因此,蒲城项目的意义在于,不仅建设了一个DMTO-Ⅱ工业化示范项目,而且通过项目建设,使“关—天经济区”的“龙头”尽快抬起来,带动区域经济发展,为国家“西部大开发新十年”规划的实施赢得“开门红”。


  石油和化学工业规划院总工程师李君发从全局性、战略性高度点评蒲城项目。他说,不久前,石油和化学工业规划院受有关部门委托,对国内煤基甲醇制烯烃发展进行过专题研究,对重点区域拟建煤基甲醇制烯烃项目的支撑条件,特别是水资源配套条件进行了实地调研。李君发认为,蒲城项目位于关中平原,周边煤炭资源丰富,水资源相对落实,交通便捷,环境容量大,生态环境较好,具备了建设大型煤化工项目的基本条件。尤其陕煤化集团拥有DMTO和DMTO-Ⅱ技术知识产权以及煤炭资源,中国长江三峡集团公司拥有强大的资金实力,使得项目建设的基础条件十分优越,项目的经济、环保、社会效益比较突出。将其列为DMTO-Ⅱ工业化示范项目,有利于DMTO-Ⅱ这一具有我国自主知识产权、世界领先的原创性技术,尽快转化为生产力,助推西部省份经济转型和产业升级。

 


在陕西省委、省政府全力推动与支持下,陕煤化集团、大化所、洛阳工程公司等单位,联手在陕西省华县建设了万吨级甲醇制烯烃工业化试验装置,并在陕煤化集团的协调领导下,成功进行了甲醇制烯烃技术工业化试验,使我国甲醇制烯烃工业化技术水平走在了世界前列。图为世界首套1.67万吨/年甲醇制烯烃工业化试验装置。 (张军民 摄)
 

 
 
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