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“所企联姻”技术研发 保障国家能源安全

“所企联姻”技术研发 保障国家能源安全

  “研发煤制天然气技术是为了应对‘明天’潜在的危机,越是在气量充分、气价便宜之时,越不能放慢技术研发的速度,只有这样,国家才能在能源市场上占据主动地位。”中国科学院山西煤炭化学研究所(以下简称山西煤化所)研究员、新奥能源研究院煤气化首席科学家毕继诚坚定地告诉《中国科学报》记者。

  我国能源消费结构长期处于“多煤、贫油、少气”的失衡状态。一方面,粗放型的煤炭利用方式,导致环境污染严重;另一方面,石油和天然气过度依赖进口,不利于我国能源安全。

 腾讯分分彩 “从全局来看,国家非常需要清洁利用煤炭的‘煤制天然气’技术。”新奥能源控股有限公司(以下简称新奥集团)董事局主席王玉锁曾在采访中强调。这种理念与毕继诚及其团队所从事的研究非常契合。山西煤化所提供研发思路,新奥集团搭建研发平台,双方“联姻”,共同推动煤制天然气产业化,真正实现科技成果“落地生根”。

  结缘:理念与技术的契合

  新奥集团是一家以提供城市燃气为主要业务的民营企业。为应对激烈的市场竞争和天然气短缺危机,新奥集团必须要拥有独立可靠的气源。2004年,新奥集团正式提出发展“煤制天然气”技术,并预计投资20亿元。

  最初,新奥集团采用的是美国大平原工厂以鲁奇炉气化为先导的煤制天然气工艺,但由于该技术本身存在很多不足,它经历了一段探索时期。

  那么,如何改变现状?谁来“率领”研发团队?他们找到了有着数十年煤转化技术研发经验的毕继诚,并聘请其兼任新奥集团煤基低碳能源国家重点实验室副主任、煤气化首席科学家。

  “早在上世纪20年代就已经有了煤催化气化制天然气的概念,但受诸多因素影响,较长时间仅停留在实验室研究阶段。”2009年,毕继诚带领山西煤化所团队一行6人来到了位于河北廊坊的新奥集团煤制天然气研发基地,联合企业申请国际科技支撑计划和“973”计划,开发“煤催化气化制天然气技术”和“煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术”。

  针对美国鲁奇炉煤制天然气技术和工艺存在的问题,毕继诚带领团队与企业另辟蹊径,在原有催化气化概念的基础上,进行创新,显著提高了能量利用效率,引入氧气燃烧难于气化的顽固碳,并使用分散进氧的方式避免气化炉结渣,形成具有自主知识产权的“煤催化气化制天然气技术”。

  “该技术使得每天5吨煤处理量的催化气化PDU装置在国际上得以首次运行。”毕继诚告诉记者,该技术正在内蒙古达拉特旗新能源化工工业园区建设1500吨/日腾讯分分彩的投煤量、2亿立方米/年的天然气工业化示范装置,已完成主体设备吊装,预计今年7月进行投煤试车。

  毕继诚表示,与现有的鲁奇炉煤制天然气技术相比,煤催化气化技术可投资节省1/5,成本降低1/4,能源转化效率提高约10%。

  合作:宽松的研发环境很重要

  “煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术”是一种更高效率的煤制天然气技术。

  毕继诚曾在日本大阪煤气公司工程部做过煤加氢气化技术研发。他深知,将粉煤和氢气同时加入气化炉内,依靠氢气作用会得到富含甲烷的气体和轻质焦油,“此工艺流程简单、投资成本低且过程的热效率较高”。

  在毕继诚的建议下,他们再次联合申请了国家“863”计划,开始研发“煤加氢气化联产芳烃和甲烷技术”。该技术经历了小试、PDU研发过程,正在内蒙古达拉特旗进行400吨/天的中试建设,预计今年7月投入运行。

  技术上的一次次突破,与新奥集团和谐的研发氛围密切相关。毕继诚在采访时强调,山西煤化所与新奥集团的合作堪称典范。至今,他都记得技术研发之初时的那段艰难时光,“科研难度大大超出预期,大家每天都在黑暗中摸索。”这时,王玉锁代表新奥集团给他们了一针“镇定剂”,他告诉毕继诚:一不要怕花钱,二不要怕失败,三要带出一支队伍来。

  “有了宽松的环境、良好的平台,合作就很顺利,技术研发也能加快。”毕继诚说。

  碰撞:科研思维与工程思维的融合

  工程和科研有矛盾怎么办?毕继诚回答:“工程有工程的思维,科研有科研的思维,两者需要碰撞和融合。”

  “有矛盾是正常的,但我们没有冲突。”毕继诚指出,科研人员考虑的是如何按照原有实验方案达到高效率和高指标,而工程技术人员则关注设备制造能否具有可行性。他说:“我们有着相同的目标,出发点都是按照客观规律办事。”

腾讯分分彩  科研人员在工程建设初期发挥着重要作用。在内蒙古达拉特旗的工业示范装置建设初期,毕继诚和团队成员仅用三年时间便快速实现了实验室基础研究和小试、中试试验的关键突破,提供了工艺和气化炉设计、风险分析等初步结果和数据。

  这个每天1500吨投煤量的工业示范装置建成后,将成为我国拥有完全自主知识产权、世界上规模最大的煤催化气化制甲烷工业示范装置。

  山西煤化所与新奥集团的合作已近十年,毕继诚认为,“新奥虽是一家民企,但危机意识很强。”他强调,要想真正解决煤化工能耗高、排放多的问题,我们必须迎难而上,加快技术创新、集成优化,开发出更多先进实用、环境友好的新技术。

  “虽然我们这个技术现在看来是领先的,但若干年后未必会领先。”毕继诚指出,未来,他希望与新奥集团开展进一步的合作,一方面加紧煤催化气化工业化示范项目建设,稳步进行推广应用,另一方面加快研发效率更高、成本更低的新型煤气化制甲烷技术,以期实现煤的高效清洁利用。

  (原载于《中国科学报》 2018-01-15 第6版 院所)