潞安集團(tuán)煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)的探索與實踐

胡水龍

（山西潞安集團(tuán)，山西 長治 046204）

改革開放以來，我國耀眼的經(jīng)濟(jì)成就開始令世界炫目的時候，龐大而粗放的經(jīng)濟(jì)體在1993年出現(xiàn)了能源拐點——中國成為了石油凈進(jìn)口國，并以每年千萬噸的速度遞增，石油對外依存度一路攀升，石油戰(zhàn)略環(huán)境更顯脆弱，中國能源安全存在極大隱患。山西潞安集團(tuán)（以下簡稱潞安）從保障國家能源安全出發(fā)，充分發(fā)揮自身煤質(zhì)煤種、煤炭資源和區(qū)位發(fā)展優(yōu)勢，以煤的深度轉(zhuǎn)化為主線，著力探索實踐煤基合成油項目，延伸發(fā)展煤基多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)出了第一桶煤基合成油，建成了煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，走出了一條“高碳能源，低碳利用”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)之路。以潞安煤油園區(qū)作為研究對象，對煤基合成油及整個煤油園區(qū)的探索、實踐和發(fā)展過程進(jìn)行研究，以期為煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供一種全新的視角和思路。

長期以來，我國煤炭利用效率低、污染程度高、資源浪費嚴(yán)重，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，特別是山西，隨著煤炭資源持續(xù)的高強(qiáng)度開采，陷入了“資源詛咒”的怪圈，發(fā)展模式難以持續(xù)。因此，必須以煤炭為基礎(chǔ)，拉長加粗產(chǎn)業(yè)鏈、發(fā)展煤化工，對煤炭進(jìn)行深度轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)聯(lián)動良性循環(huán)發(fā)展，實現(xiàn)成本、效益優(yōu)勢層層迭加和節(jié)能、環(huán)保，做到煤炭“吃干榨凈”，最大限度地轉(zhuǎn)化增值，從而使產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、規(guī)模擴(kuò)張和經(jīng)濟(jì)效益最大化。

2000年8月，潞安改制后，隨著對舊井不斷技術(shù)改造和陸續(xù)進(jìn)行新井建設(shè)，煤炭產(chǎn)量大幅增加，在對周邊大用戶直達(dá)運煤的同時，又發(fā)展了公路外運，但仍不能全部外運。而對此困境，潞安決定將“立足煤，延伸煤，超越煤，以煤為基礎(chǔ)，拉長產(chǎn)業(yè)鏈條，建設(shè)綠色新型能化集團(tuán)”作為企業(yè)戰(zhàn)略，以煤的深度轉(zhuǎn)化為主線，發(fā)展新型煤化工，建設(shè)煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，發(fā)展具有“高碳能源，低碳利用”特色的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，走上了“全面實施戰(zhàn)略管理，建設(shè)綠色新型能化集團(tuán)”的戰(zhàn)略發(fā)展之路。

1 建設(shè)煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)的有利條件

1.1 資源優(yōu)勢

潞安礦區(qū)位于山西省上黨盆地，是國家重要的煤炭生產(chǎn)基地，已探明煤炭可開采儲量260億t，此外還有儲量120多億t的下組高硫煤資源，為煤基合成油項目和建設(shè)煤化工基地提供了充足的資源保障。此外，潞安煤有效含碳量高、產(chǎn)氣量高、熱值高，內(nèi)在含水和含氧量低，且低硫、低磷、低灰，是進(jìn)行煤化工生產(chǎn)特別是煤變油的優(yōu)選材料。同時，可利用原有礦井大面積開發(fā)尚未利用的下組高硫煤資源，在減少成本投入的同時綜合利用資源。

1.2 水資源優(yōu)勢

潞安所在的長治地區(qū)是華北地區(qū)的富水區(qū)，水資源總量為22.96億m3，其中：地表水量19.86億m3，地下水量10.83億m3，重復(fù)水量7.73億m3。在水資源總量中，過境水量為5.04億m3，屬于長治市的水資源量為17.92億m3，其中河川徑流量14.82億m3。規(guī)劃利用的后灣水庫、礦井涌水、長治污水廠的中水，每年可為煤基合成油項目提供水量1.488 7億m3，為進(jìn)行煤化工提供了充足的水資源，滿足“煤變油”項目的用水需求。

1.3 人才和技術(shù)優(yōu)勢

山西集中了國家與地方一批國內(nèi)煤化工領(lǐng)域具有較強(qiáng)實力的科研、設(shè)計和生產(chǎn)單位，潞安與上述科研院校單位建立了長期戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，多年來開展了全方位的深度合作，很多專家都是潞安專家決策委員會專家成員，不僅為潞安科學(xué)決策提供了重要依據(jù)，而且為企業(yè)培養(yǎng)了一大批技術(shù)骨干人才，為煤化工產(chǎn)業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1.4 區(qū)位發(fā)展優(yōu)勢

長治區(qū)域內(nèi)有電力、鋼鐵、水泥等一大批企業(yè)，煤炭就地消化能力強(qiáng)；擁有山西煤化工生產(chǎn)的骨干企業(yè)，電石生產(chǎn)規(guī)模也居全國前列，在發(fā)展煤基醇醚清潔燃料，焦化、煤炭間接液化，一碳、二碳和多碳化工、延伸產(chǎn)業(yè)鏈方面，具有充裕的資源、良好的基礎(chǔ)和巨大的潛力。長期以來，潞安主動融入?yún)^(qū)域經(jīng)濟(jì)，先后派出98名總工程師幫助區(qū)域煤炭企業(yè)發(fā)展，為區(qū)域的安全發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)；長治市委、市政府努力為潞安戰(zhàn)略發(fā)展創(chuàng)造良好環(huán)境，幫助潞安與當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)融合滲透，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ)、產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。

2 建設(shè)煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)經(jīng)過長期充分的準(zhǔn)備

煤基合成油即煤基液體燃料合成技術(shù)，是以固體狀態(tài)的煤炭為原料，通過化學(xué)加工過程，使其轉(zhuǎn)化成為汽油、柴油、液化石油氣等液態(tài)烴類燃料和高附加值化工產(chǎn)品的技術(shù)。

我國煤基合成油技術(shù)研究，始于20世紀(jì)50年代，中間幾起幾落。2001年，為了滿足國家能源戰(zhàn)略對間接液化技術(shù)的迫切需要，國家“863”計劃和中國科學(xué)院聯(lián)合啟動了“煤變油”重大科技項目。中科院山西煤化所等部門承擔(dān)了這一項目的研究。2002年9月，山西煤化所千噸級中試裝置試車成功，打通了流程，并獲得了油品大樣。2003年8月，中試項目通過裝置改造，進(jìn)入了長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)和技術(shù)優(yōu)化匹配的試驗階段。

早在2001年，潞安集團(tuán)就開始緊密關(guān)注、跟蹤國內(nèi)外煤炭間接液化技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)企業(yè)的資源條件和煤質(zhì)特點，先后進(jìn)行了“潞安礦區(qū)煤炭產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究”、“潞安140萬t煤炭間接液化項目方案研究”、“潞安煤用于高爐噴吹技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究”、“型煤技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究”、“潞安礦區(qū)新礦井煤質(zhì)評價報告”、“潞安礦區(qū)煤炭地下氣化技術(shù)調(diào)研”等多項研究工作，對直接關(guān)系煤基合成油項目的潞安煤氣化技術(shù)、間接液化技術(shù)、煤質(zhì)煤種分析評價、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析等因素，做了大量的技術(shù)儲備工作。

2004年，潞安專門召開了“煤化工發(fā)展戰(zhàn)略研討會”，邀請國內(nèi)的一批煤化工專家參加，制定了潞安發(fā)展煤基合成油產(chǎn)業(yè)的前期規(guī)劃。同年，潞安主要領(lǐng)導(dǎo)又專程到中科院山西煤化所，參觀了煤基合成油品工程研究中心小店中試基地的千噸級合成裝置；中科院山西煤化所主要領(lǐng)導(dǎo)專程到潞安，表示愿意為潞安項目提供技術(shù)支持。

2005年，山西省主要領(lǐng)導(dǎo)就《關(guān)于在長治市以潞安礦業(yè)集團(tuán)為主，建設(shè)煤基合成油萬噸級示范廠的建議》做了重要指示，指出：要嚴(yán)密論證，穩(wěn)妥推進(jìn)，化解風(fēng)險，為今后大規(guī)模發(fā)展打好基礎(chǔ)。同年，山西省政府把潞安煤基合成油項目列入“十一五”發(fā)展規(guī)劃和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項目，大力發(fā)展煤基合成油項目。

根據(jù)省領(lǐng)導(dǎo)的指示精神，潞安集團(tuán)完成了《潞安520萬t煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)項目預(yù)可行性研究報告》，從資源、環(huán)境、基礎(chǔ)條件、技術(shù)路線多方面進(jìn)行了基礎(chǔ)研究和技術(shù)論證。

2005年5月，我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)煤基合成油示范項目公開招標(biāo)。經(jīng)過精心準(zhǔn)備，在山西省委省政府的大力支持下，潞安代表山西省政府參加競標(biāo)。經(jīng)過激烈的角逐，潞安憑借得天獨厚的資源和科技創(chuàng)新的軟、硬實力，以總分第一名的成績，獲得該項目技術(shù)轉(zhuǎn)讓權(quán)，世人矚目的國家級煤間接液化技術(shù)示范項目，落戶到長治，建在了潞安。

3 煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)的建設(shè)

2006年2月22日，潞安21萬t/a煤基合成油示范廠奠基開工。該項目被列為國家“863”、“973”高新技術(shù)項目和中科院知識創(chuàng)新工程重大項目，得到了中科院、科技部和山西省委、省政府的高度重視和大力支持，中科院、科技部、省領(lǐng)導(dǎo)多次深入現(xiàn)場調(diào)研，解決問題；潞安集團(tuán)制定了“特區(qū)政策”，在機(jī)制、政策、人力、財力上給予全力支持，集團(tuán)主要領(lǐng)導(dǎo)親自掛帥，分管領(lǐng)導(dǎo)常駐現(xiàn)場，各職能部門提供“保姆式服務(wù)”；項目實施分級負(fù)責(zé)、責(zé)任到人，各項目建設(shè)單位倒排工期、交叉作業(yè)。為了全面加快項目建設(shè)進(jìn)程，潞安集團(tuán)先后開展了兩次“百日會戰(zhàn)”。

為了建設(shè)好煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，潞安集團(tuán)通過專家論證、民主決策，制訂出明確的目標(biāo)：發(fā)展煤基合成油，不能只注重油品，必須站在長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展的高度，致力于建設(shè)煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，發(fā)展以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)。山西省也將潞安作為全省循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點企業(yè)，同意建設(shè)以煤制油、劣質(zhì)煤開發(fā)、化肥生產(chǎn)、噴吹煤生產(chǎn)、瓦斯發(fā)電、矸石制磚、水的循環(huán)利用為主線的煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)方案。

3.1 園區(qū)建設(shè)主要內(nèi)容

600萬t/a屯留煤礦及配套模塊選煤廠、2×13.5萬kW煤矸石綜合利用電廠、新型建材廠、21萬t/a煤基合成油示范項目（包括鐵基和鈷基兩種催化生產(chǎn)技術(shù)）、1830化肥以及余吾煤業(yè)瓦斯抽采、羿神焦化、慈林山和郭莊礦下組煤開發(fā)、IGCC發(fā)電項目等，目的是把煤炭開采、洗選加工、高硫下組煤開發(fā)、瓦斯抽采利用、焦?fàn)t煤氣利用、矸石發(fā)電、煤基合成油、化肥、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、氮氣干熄焦、硫磺回收等融為一體，實現(xiàn)減量化、資源化和再利用。

經(jīng)過一年半的努力拼搏，2008年12月22日，示范項目產(chǎn)出中國第一桶完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鈷基間接液化費托合成油；2009年8月，繼鈷基催化劑出油之后鐵基漿態(tài)床生產(chǎn)出合格油品；2009年10月，2×13.5萬kW煤矸石綜合利用電廠正式運行；2009年12月，聯(lián)產(chǎn)的1830化肥項目投產(chǎn)；2010年10月，回收利用低熱值尾氣的IGCC發(fā)電項目建成投產(chǎn)，初步形成了集“煤炭開采、洗選加工、煤基合成油、精細(xì)化工，以及瓦斯、焦?fàn)t煤氣、矸石、尾氣綜合利用”為一體的特色園區(qū)。

3.2 煤油園區(qū)的循環(huán)流程

屯留礦開采的優(yōu)質(zhì)動力煤，直接作為碎煤加壓氣化原料，其余送模塊化洗煤廠進(jìn)行洗選，洗精煤作為噴吹煤出售，中煤和矸石作為余吾煤矸石電廠燃料使用。

屯留、石圪節(jié)、慈林山等煤礦開采的下組原煤經(jīng)篩分后，作為煤基合成油的原料煤使用。在氣化加壓過程中，煤經(jīng)干餾產(chǎn)生的初級油品在煤氣水處理和煤氣凈化裝置中分別產(chǎn)生焦油和粗苯，園區(qū)內(nèi)配置了焦油加工及粗苯精制裝置，同時處理從羿神焦化和周邊焦化廠收集的煤焦油和粗苯，生產(chǎn)芳烴類系列產(chǎn)品和精苯產(chǎn)品。

煤氣化裝置產(chǎn)生的含硫粗煤氣經(jīng)凈化后脫硫化氫及二氧化碳，凈化氣進(jìn)入F-T合成裝置，含硫尾氣經(jīng)硫收裝置處理后達(dá)標(biāo)排放，同時副產(chǎn)工業(yè)硫磺。副產(chǎn)的高純度二氧化碳部分用于1830化肥廠生產(chǎn)尿素等產(chǎn)品，部分返回煤氣化裝置及甲烷轉(zhuǎn)化裝置作為氣化劑使用，調(diào)節(jié)原料氣的氫碳比例。

屯留煤礦預(yù)抽采瓦斯氣、焦?fàn)t氣和合成油排放的高熱值尾氣送入甲烷轉(zhuǎn)化裝置，經(jīng)轉(zhuǎn)化后進(jìn)入凈化裝置，脫除二氧化碳后大部分送F-T合成裝置，剩余部分經(jīng)變壓吸附（PSA）提氫裝置，氫氣送到下游油品加氫、焦油精制、粗苯加氫合成氨裝置，富一氧化碳?xì)馑腿隖-T合成裝置。F-T合成的粗產(chǎn)品經(jīng)油品加工后產(chǎn)生硬蠟、軟蠟、石油腦、柴油、LPG（液化石油氣）等系列產(chǎn)品。

屯留礦井通風(fēng)氣與合成油裝置排放的低熱值尾氣調(diào)配后作為IGCC發(fā)電站的燃料使用。

園區(qū)內(nèi)所有裝置產(chǎn)生的工業(yè)廢水、生活污水及居民區(qū)的生活污水統(tǒng)一進(jìn)入園內(nèi)的綜合水處理廠分級處理，處理后根據(jù)水質(zhì)的好壞分別作為鍋爐水、循環(huán)水補(bǔ)充水、辦公樓及居民區(qū)的綠化用水和沖洗水、洗煤廠補(bǔ)充水，實現(xiàn)了污水零排放。

碎煤加壓氣化裝置和矸石電廠排出的爐渣，根據(jù)其成分和特性分別用于水泥配料、爐渣磚原料、修路路基材料、填充煤礦采空塌陷區(qū)，其余送到礦山修復(fù)整理區(qū)域作為填充物。

余吾煤矸石綜合利用熱電廠主要為園區(qū)內(nèi)提供動力蒸汽，剩余蒸汽發(fā)電，低位熱能用于園區(qū)內(nèi)辦公樓、工業(yè)廠房和居民區(qū)的冬季采暖和熱水供應(yīng)。

4 煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)的特點

一是鈷基、鐵基兩種催化劑工藝都在正常運行。潞安是世界上唯一一個同時掌握兩種工藝進(jìn)行煤基合成油的企業(yè)。

二是潞安煤基合成油不是簡單把煤變成油，而是充分體現(xiàn)低碳發(fā)展理念，以煤基合成油為基礎(chǔ)，在生產(chǎn)柴油、石腦油、潤滑油的同時，生產(chǎn)航空煤油、洗化油、含氧化合物等6大系列200余種化學(xué)品，實現(xiàn)煤基合成油的多聯(lián)產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)化，建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的煤油園區(qū)。不僅礦井預(yù)抽瓦斯以及附近焦化廠的焦?fàn)t煤氣作為原料補(bǔ)充，利用合成油過程中的富余氫氣、氮氣，處理二氧化碳廢氣聯(lián)產(chǎn)“1830”化肥，使二氧化碳排放總量減少一半，而且大規(guī)模利用因環(huán)保要求50年棄采的高硫高灰劣質(zhì)下組煤資源，為延長礦井服務(wù)年限、推進(jìn)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展探索了一條新路。

目前，21萬t/a示范項目實現(xiàn)了長周期穩(wěn)定運行，生產(chǎn)的高品質(zhì)柴油、石腦油、石蠟、硫磺等產(chǎn)品銷往河南、山東、上海、廣東、香港等地，并成功進(jìn)入上海世博會。

三是以循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)為載體，把煤炭開采、洗選加工、高硫下組煤開發(fā)、瓦斯抽采利用、焦?fàn)t煤氣利用、矸石發(fā)電、煤基合成油、化肥、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、氮氣干熄焦、硫磺回收等融為一體，實現(xiàn)了節(jié)能減排、資源綜合化利用。其中，30萬t/a尿素裝置，可每年減少27萬t二氧化碳排放；焦?fàn)t煤氣和預(yù)抽瓦斯氣與二氧化碳重整，每年可減少14萬t二氧化碳排放，走出了一條煤化工多聯(lián)產(chǎn)低碳排放的路子。

四是示范項目已獲得國家發(fā)明專利40余項。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“潞安煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)低碳化技術(shù)與應(yīng)用”、“鈷基合成油固定床技術(shù)與工業(yè)示范裝置”兩項科技成果，先后通過了專家鑒定，潞安煤基合成油關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，項目全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，是在政府主導(dǎo)支持下，產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合的一個成功范例。潞安煤油園區(qū)成為國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范園區(qū)，潞安集團(tuán)成為國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點企業(yè)。

5 今后的發(fā)展構(gòu)想

潞安煤油循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)建設(shè)得到了中央領(lǐng)導(dǎo)、中科院、山西省委省政府的充分肯定和高度評價。

通過示范項目建設(shè)的長周期運營，潞安集團(tuán)積累了豐富的經(jīng)驗，蓄積、培養(yǎng)了一大批高素質(zhì)的技術(shù)人才和高技能產(chǎn)業(yè)工人，為煤基合成油產(chǎn)業(yè)化多聯(lián)產(chǎn)項目建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)。目前，潞安集團(tuán)正在抓緊進(jìn)行年產(chǎn)540萬t煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化項目的前期準(zhǔn)備工作，發(fā)展構(gòu)想是：

一是建成我國首個540萬t/a煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)項目。

二是依托潞安集團(tuán)目前已經(jīng)建成的煤基合成油循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)，持續(xù)進(jìn)行新技術(shù)示范和新工藝開發(fā)，從產(chǎn)品輸出逐步轉(zhuǎn)向技術(shù)輸出。

三是建立研發(fā)和工程技術(shù)團(tuán)隊，開展技術(shù)研發(fā)和集成創(chuàng)新，打造清潔煤化工技術(shù)研發(fā)平臺和人才培養(yǎng)基地。

四是將潞安煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)項目建設(shè)成為保障我國能源安全的戰(zhàn)略石油儲備“動態(tài)油庫”。