2008年7月,一批美國(guó)人來(lái)到了位于山東魯南的兗礦集團(tuán)。他們不是來(lái)簡(jiǎn)單的觀光考察,而是要完成一項(xiàng)重要的商務(wù)任務(wù),代表美國(guó)Valero能源公司與中方完成技術(shù)專(zhuān)利授權(quán)的談判。
美國(guó)Valero能源公司是北美最大的獨(dú)立煉油企業(yè),一度在世界500強(qiáng)企業(yè)中排到第43位。在此之前,他們已經(jīng)廣泛考察過(guò)了世界上的各種煤化工氣化技術(shù),最終把目光落在華東理工大學(xué)、兗礦集團(tuán)和中國(guó)天辰化學(xué)工程公司共同開(kāi)發(fā)的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)上。為了這次商務(wù)談判能夠成功,美國(guó)人事先做了充分準(zhǔn)備,做出了詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,光支付出去的律師費(fèi)用據(jù)說(shuō)就有上百萬(wàn)美元。
經(jīng)過(guò)緊張的談判,2008年8月29日,中方終于和美國(guó)Valero能源公司簽訂了商業(yè)合同。合同分兩部分,第一部分是“氣化技術(shù)專(zhuān)利許可協(xié)議”合同,中方授權(quán)美國(guó)Valero能源公司在將要實(shí)施的大型石油焦氣化項(xiàng)目中使用中方的多噴嘴水煤漿氣化專(zhuān)利技術(shù),美國(guó)Valero能源公司為此支付專(zhuān)利技術(shù)授權(quán)使用費(fèi)1510萬(wàn)美元。第二部分合同是工藝軟件包開(kāi)發(fā)合同。合同規(guī)定,中方將為美國(guó)Valero能源公司未來(lái)將要建設(shè)的5套單爐日處理能力2500噸石油焦的大型氣化裝置開(kāi)發(fā)提供工藝軟件包。
這是新中國(guó)成立以來(lái)我國(guó)向發(fā)達(dá)國(guó)家最大金額的一筆技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)彩侵袊?guó)煤化工自主技術(shù)第一次向外商業(yè)轉(zhuǎn)讓?zhuān)@一歷史性事件還開(kāi)啟了中國(guó)向發(fā)達(dá)國(guó)家出口先進(jìn)清潔能源化工技術(shù)的先河,一時(shí)間在國(guó)內(nèi)化工行業(yè)引起巨大反響。
多噴嘴水煤漿氣化專(zhuān)利技術(shù)的擁有者是是華東理工大學(xué)和兗礦國(guó)拓公司。這項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)也是經(jīng)過(guò)20余年的研發(fā)和積累。作為我國(guó)煤化工自主技術(shù)突破的標(biāo)志性成果,這項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)到目前為止已經(jīng)取得了令人矚目的成績(jī)。即使是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手國(guó)外跨國(guó)公司,也不得不承認(rèn),該項(xiàng)技術(shù)已完全具備與GE、Shell等大型跨國(guó)公司同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)的能力技術(shù)。
八十年代初,剛剛開(kāi)始改革開(kāi)放的中國(guó)百?gòu)U待興。國(guó)內(nèi)化肥,石化行業(yè)先后引起了一批國(guó)外先進(jìn)技術(shù),包括魯奇第四代加壓氣化技術(shù),德士古/GE水煤漿氣化技術(shù),SHELL粉煤氣化技術(shù)等等,用在許多新建項(xiàng)目上。
這些技術(shù)的引進(jìn),把我國(guó)化肥,石化行業(yè)整體技術(shù)水平提升到新的臺(tái)階。但這個(gè)過(guò)程也暴露出諸多問(wèn)題,除去花費(fèi)了大量外匯支付技術(shù)專(zhuān)利費(fèi)用不說(shuō),從國(guó)外千里迢迢運(yùn)來(lái)的專(zhuān)利設(shè)備往往表現(xiàn)出“水土不服”,長(zhǎng)期難以穩(wěn)定運(yùn)行。另外,昂貴的維修,設(shè)備配件更換費(fèi)用也讓企業(yè)吃不消。這一切都在督促?lài)?guó)內(nèi)科研部門(mén)聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè),必須盡快實(shí)現(xiàn)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收。
在七五,八五期間,原化工部,中石化系統(tǒng)就部署了一批此類(lèi)基礎(chǔ)科研項(xiàng)目,包括重油氣化過(guò)程研究,水煤漿氣化研究。九五計(jì)劃以后,國(guó)家計(jì)劃委員會(huì)(現(xiàn)國(guó)家發(fā)改委),科技部又把很多此類(lèi)科研項(xiàng)目納入到863計(jì)劃中,予以扶持,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)欣欣向榮的煤化工產(chǎn)業(yè),很多國(guó)產(chǎn)技術(shù)都能找到當(dāng)時(shí)的源頭。
1995年,于遵宏教授牽頭在華東理工大學(xué)內(nèi)成立了潔凈煤技術(shù)研究所,在原有繼續(xù)進(jìn)行清潔煤利用技術(shù)的研發(fā)。潔凈煤技術(shù)研究所長(zhǎng)期致力于氣流床氣化過(guò)程與技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā),同時(shí)在水煤漿氣化技術(shù)和粉煤氣化技術(shù)兩條戰(zhàn)線上推進(jìn)。到2000年,已經(jīng)完成了水煤漿氣化技術(shù)基礎(chǔ)性的仿真和實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模試驗(yàn),包括大型冷模研究、小型熱模試驗(yàn)、霧化性能研究及合成氣初步凈化研究等。多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)初步成形。
當(dāng)時(shí),國(guó)內(nèi)很多科研成果都夭折在產(chǎn)業(yè)化這一環(huán)節(jié)上。這到不僅僅是缺乏國(guó)家科研經(jīng)費(fèi)的進(jìn)一步扶持,主要原因還是產(chǎn)業(yè)化最適合的平臺(tái)應(yīng)該是企業(yè),科研院所是不適合擔(dān)當(dāng)這部分工作的。顯然,華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所的初步科研成果,要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,必須要找到合適的企業(yè)伙伴,來(lái)繼續(xù)推進(jìn)。
華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所在技術(shù)推廣過(guò)程中找到了合適的產(chǎn)業(yè)伙伴,這就是兗礦集團(tuán)。
兗礦集團(tuán)位于山東南部?jī)贾,棗莊地區(qū)。這是山東省的老煤炭基地,曾經(jīng)為共和國(guó)貢獻(xiàn)上百億噸煤炭。而當(dāng)時(shí),棗莊這座“因煤而生”的城市,連同兗礦集團(tuán),當(dāng)時(shí)已經(jīng)隱含危機(jī)。
兗礦集團(tuán)的煤炭資源開(kāi)發(fā)比較早,后續(xù)儲(chǔ)備資源已經(jīng)顯得不足。另一方面,煤炭?jī)?chǔ)量中40%都是污染嚴(yán)重的“高硫煤”,無(wú)法用于民用和直接燃燒,加劇了資源不足。解決這一難題的出路就是發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)。
兗礦集團(tuán)很早就意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題,也是國(guó)內(nèi)煤化工動(dòng)手比較早的企業(yè)。兗礦集團(tuán)先后建成或者合并了魯南化肥廠,兗礦國(guó)泰乙;す荆瑑嫉V國(guó)泰化工有限公司,開(kāi)發(fā)了合成氨化肥,甲醇,醋酸等煤化工產(chǎn)品,同時(shí)引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)煤化工技術(shù)。
在這一過(guò)程中,兗礦集團(tuán)碰到了和國(guó)內(nèi)其他煤化工技術(shù)引進(jìn)企業(yè)相同的問(wèn)題。國(guó)外技術(shù)要價(jià)很高,引進(jìn)一套技術(shù)成本動(dòng)輒五六千萬(wàn)元。魯南化肥廠作為國(guó)內(nèi)最早引進(jìn)德士古水煤漿氣化技術(shù)的企業(yè),因?yàn)闊o(wú)法支付全部專(zhuān)利授權(quán)費(fèi)用,只購(gòu)買(mǎi)了部分技術(shù)資料和軟件。技術(shù)引進(jìn)后,由于一時(shí)難以把握吃透,裝置開(kāi)始普遍運(yùn)轉(zhuǎn)不正常,而且很多專(zhuān)利設(shè)備的維修更換只能向國(guó)外訂購(gòu),繼續(xù)受制于人,這已經(jīng)嚴(yán)重制約了國(guó)內(nèi)煤化工企業(yè)的發(fā)展。
兗礦集團(tuán)本身對(duì)煤化工先進(jìn)技術(shù)有強(qiáng)烈的需求,又是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)煤化工起步比較早,技術(shù)力量比較強(qiáng)的企業(yè)。最重要的是,兗礦旗下的魯南化肥廠是國(guó)內(nèi)最早引進(jìn)德士古水煤漿氣化技術(shù)的企業(yè),有多年實(shí)踐和技術(shù)更新升級(jí)經(jīng)驗(yàn),對(duì)這一技術(shù)理解比較深,兗礦集團(tuán)自身也有強(qiáng)大的機(jī)械設(shè)備配套制造能力。因此,對(duì)于華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所來(lái)說(shuō),是開(kāi)發(fā)水煤漿氣化技術(shù)最合適不過(guò)的產(chǎn)業(yè)化合作伙伴。
2000年,華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所的“新型(多噴嘴對(duì)置)水煤漿氣化爐”已經(jīng)列入當(dāng)時(shí)的國(guó)家‘九五’重點(diǎn)科技攻關(guān)課題,在“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持下,華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所在兗礦集團(tuán)廠區(qū)內(nèi)建成了第一個(gè)日投煤22噸的中試裝置,初步實(shí)現(xiàn)了裝置的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。2000年10月該裝置通過(guò)了石油和化學(xué)工藝局的技術(shù)鑒定與驗(yàn)收,專(zhuān)家認(rèn)為該技術(shù)在消化吸收德士古水煤漿氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)自主創(chuàng)新,已經(jīng)超越了原有技術(shù),達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
2003年,兗礦集團(tuán)為了調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),與美國(guó)國(guó)泰煤化控股有限公司合資成立了兗礦國(guó)泰化工有限公司,作為集團(tuán)高科技煤化工企業(yè)平臺(tái)。華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所與兗礦集團(tuán)的合作繼續(xù)由兗礦國(guó)泰化工有限公司承接。
此后,多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)已進(jìn)入商業(yè)示范階段。“十五”期間,“新型水煤漿氣化技術(shù)”被列入國(guó)家863計(jì)劃,由華東理工大學(xué)、兗礦集團(tuán)有限公司共同承擔(dān)。2003年5月,第一個(gè)多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)商業(yè)示范項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。這是兗礦國(guó)泰化的煤制甲醇項(xiàng)目,采用兩臺(tái)日投煤量1150噸,壓力4.0Mpa的多噴嘴氣化爐,年生產(chǎn)24萬(wàn)噸甲醇,聯(lián)產(chǎn)71.8MW發(fā)電。由于2003年趕上非典流行,施工進(jìn)度被延誤。直到2005年10月,兩臺(tái)多噴嘴氣化爐(A,B爐)才投入工業(yè)運(yùn)行。2005年12月兩臺(tái)多噴嘴氣化爐通過(guò)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)的連續(xù)168小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)考核。
將考核結(jié)果與當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)使用德士古水煤漿氣化技術(shù)的其他企業(yè)主要技術(shù)數(shù)據(jù)相比較,可以看出,多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)已經(jīng)初步顯示出優(yōu)越性。

2006年1月該技術(shù)通過(guò)技術(shù)鑒定,認(rèn)為該技術(shù)處于水煤漿氣化技術(shù)的國(guó)際領(lǐng)先水平,并榮獲石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)2006年度科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。十年磨一劍,該技術(shù)終于成功破繭而出了。
2005年底,多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)在兗礦國(guó)泰化工的24萬(wàn)噸煤制甲醇項(xiàng)目取得了初步成功。不過(guò),第一個(gè)商業(yè)示范的還不是這個(gè)項(xiàng)目,在兗礦國(guó)泰化工開(kāi)工建設(shè)之前,山東華魯恒升化工股份有限公司已經(jīng)成了第一個(gè)勇敢吃螃蟹者。
山東華魯恒升集團(tuán)有限公司是山東地方國(guó)有企業(yè),其淵源是原山東省化肥工業(yè)總公司。2000年4月24日,山東華魯恒升化工股份有限公司成立,擁有18萬(wàn)噸合成氨,30萬(wàn)5萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)能力。2002年6月20日,公司成功在上海證券交易所上市。
在兗礦國(guó)泰化工的24萬(wàn)噸煤制甲醇示范項(xiàng)目還沒(méi)建成時(shí),華東理工大學(xué)就通過(guò)專(zhuān)利實(shí)施許可的方式,在山東華魯恒升化工股份有限公司日產(chǎn)1000噸大氮肥國(guó)產(chǎn)化工程項(xiàng)目中,建設(shè)了一套日處理750噸煤,氣化壓力6.5MPA的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化裝置。這次技術(shù)授權(quán)得到了當(dāng)時(shí)國(guó)家發(fā)改委"十五"重大技術(shù)裝備研制項(xiàng)目的支持。項(xiàng)目開(kāi)工雖然比兗礦國(guó)泰化工的24萬(wàn)噸煤制甲醇示范項(xiàng)目晚,但是施工進(jìn)度快。該裝置由華東理工大學(xué)、水煤漿氣化與煤化工國(guó)家工程研究中心提供工藝軟件包,中國(guó)華陸工程公司進(jìn)行工程設(shè)計(jì),哈爾濱鍋爐廠有限公司制造了氣化爐設(shè)備主體,新鄉(xiāng)耐火材料廠提供了氣化爐燃燒室耐火襯里。
2004年12月1日,山東華魯恒升化工股份有限公司四噴嘴氣化爐開(kāi)始試車(chē),比兗礦國(guó)泰化工的24萬(wàn)噸煤制甲醇示范項(xiàng)目提前了半年,成為多噴嘴氣化技術(shù)在中試裝置通過(guò)考核后的第一臺(tái)工業(yè)化裝置。
經(jīng)過(guò)優(yōu)化,調(diào)整,該裝置在2005年6月初正式投入運(yùn)行,到2006年7月25日,實(shí)現(xiàn)了累計(jì)運(yùn)行超過(guò)6000小時(shí),最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間近2個(gè)月,工業(yè)運(yùn)行證明了該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

華魯恒升30萬(wàn)大氮肥裝置,多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的第一個(gè)工業(yè)業(yè)績(jī)
我國(guó)氮肥產(chǎn)業(yè)是從“小氮肥”發(fā)展而來(lái),原來(lái)的固定床間歇?dú)饣に囆枰捎脽o(wú)煙塊煤作為原料。公司水煤漿煤氣化裝置的運(yùn)行成功,使公司可以改用 5500大卡的動(dòng)力煙煤,均價(jià)比無(wú)煙塊煤低 300~400 元/噸。按每噸合成氨動(dòng)力煙煤?jiǎn)魏?1.45噸、無(wú)煙煤?jiǎn)魏?1.3噸計(jì)算,公司噸氨成本降低了 350元/噸左右,為公司創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
2006年,對(duì)該大氮肥國(guó)產(chǎn)化工程進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)考核表明,多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐的碳轉(zhuǎn)化率在99%以上,有效氣組成高于84%,渣中含碳量小于5%。與引進(jìn)的GE水煤漿氣化技術(shù)相比,每天可多創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約5萬(wàn)元。
國(guó)產(chǎn)水煤漿氣化技術(shù)的運(yùn)行成功,助力了華魯恒升迅速的內(nèi)涵式擴(kuò)張。目前公司年水煤漿氣化能力約200萬(wàn)噸,公司已成長(zhǎng)為擁有氨醇產(chǎn)能120萬(wàn)噸、尿素 150萬(wàn)噸、DMF25萬(wàn)噸、三甲胺 6萬(wàn)噸、醋酸 35萬(wàn)噸、醋酐 3萬(wàn)噸的大型煤化工企業(yè),成為全球最大的DMF供應(yīng)商。
華魯恒升公司后來(lái)還于2012年7月建成5萬(wàn)噸煤制乙二醇裝置,這是國(guó)內(nèi)第一批煤制乙二醇裝置,華魯恒升又一次敢為先行吃了螃蟹。
而兗礦國(guó)泰化工的24萬(wàn)噸煤制甲醇示范項(xiàng)目也在2005年底正式投入運(yùn)行。2006年生產(chǎn)甲醇23.6萬(wàn)噸,第一年就基本達(dá)到了設(shè)計(jì)能力,表明該技術(shù)成熟可靠。截至2007年4月,我國(guó)首臺(tái)日處理1150t煤的多噴嘴對(duì)置式新型水煤漿氣化爐,在兗礦國(guó)泰化工有限公司實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行68天,工藝燒嘴連續(xù)使用83天,創(chuàng)造了該種爐型連續(xù)運(yùn)行時(shí)間的新紀(jì)錄。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了帶壓連投技術(shù)。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)表明,在同煤種、同等操作環(huán)境的情況下,該技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.8%,每年能夠節(jié)約純氧2000萬(wàn)立方米,節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.8萬(wàn)噸,完全達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)水平。