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8455游戏线路检测神华攻克技术难题 煤制油实现污水“零排放”

煤炭,被称为“工业的食粮”,而石油则是“工业的血液”。我国是世界上煤炭储量比较丰富的国家,而石油储量就相对贫乏。因此,煤制油技术对我国未来的能源安全具有十分重要的意义。目前,我国是世界上唯一掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家。然而,这一技术在实际发展中的环保效应与经济效益也成为社会质疑的焦点。当前,到底该不该发展煤制油工业?煤制油工业产业化发展是否具备基础和可能?煤制油工业的环保问题应如何解决?

经过几年的不懈探索和实践,目前,神华煤制油终于突破全厂污水“零排放”的瓶颈。位于内蒙古鄂尔多斯高原的神华百万吨级煤直接液化工业化示范装置完全实现污水的全程处理并达到“零排放”目标。这是目前世界范围内,化学污水处理的最高水平。

问题一:煤制油该不该发展?

解决石油资源短缺重要途径

与世界大多数国家相比,中国能源资源特点是煤炭资源丰富,而石油、天然气相对贫乏。煤炭是中国未来相当长时间内主要可依赖能源。

利用丰富的煤炭资源,通过煤炭直接液化生产液体产品,是目前解决石油资源短缺的一条重要途径。数据表明,煤直接液化的能源利用率达到60%以上;同时,煤直接液化制油是煤炭清洁利用,减少直接燃煤对环境造成污染的有效方法。

近几年,我国的原油产量一直徘徊在1.6亿吨左右,远远满足不了高速增长的需求,2012年原油进口已达2.71亿吨,石油对外依存度达到56.9%,已对我国能源供应安全构成威胁。在这种背景下,煤制油不仅是解决石油供需矛盾的重要途径,也对发挥我国煤炭资源优势、确保能源安全具有重要的意义。

神华集团根据国家能源战略发展要求,从2002年初开始致力煤直接液化工业化技术的探索和实践,在国内科研院所和石化工程公司的大力支持下,大胆进行煤直接液化工艺技术、工程建设、生产准备和试车的集成创新。2008年12月31日,煤直接液化第一次试车取得圆满成功,使我国成为第一个掌握百万吨级煤直接液化技术的国家。

而反观世界,美国加大页岩气等非常规能源开发力度,美国已经逆转了自1982年以来能源自给率不断下降的趋势,从2005年开始,美国的一次能源自给率已由历史最低点69.2%逐步回升到2011年的78%.

神华煤直接液化制油技术是一项煤炭清洁高效转化的重大技术。在丰富的煤炭资源中拿出一部分煤炭制成油品,用进口原油的资金建设几套规模较大的煤制油装置,足以弥补石油资源的不足,对保障国家能源安全具有重大战略意义。

8455游戏线路检测 ,国家发改委能源研究所研究员韩文科表示,如果站在“能源安全”这个高度去看,当前美国已经把维护能源安全的重担逐步转移给以中国为首的发展中大国,能源安全是中国必须回答的问题。

攻克三大世界性技术难题

2008年底,世界首套工业规模的煤制油百万吨级示范工程在神华集团试车成功,第一次投煤连续稳定运行303小时后按计划停车,创造了“二战”以来所有煤直接液化装置试车最好纪录。工程自首次投煤以来,通过一系列技术改造和设备国产化攻关,解决了制约装置稳定高效运行的多个难题。目前工程正在向优化运行的目标迈进。

煤直接液化制油重要的是解决好技术和标准问题。神华的百万吨级煤直接液化制油规模在国内外都未曾实践过,其技术的特殊性和复杂性在现代石油化工、煤化工行业都面临着技术挑战。神华煤制油化工公司技术研究人员、工程管理人员、生产管理人员,先后攻克“煤直接液化核心工艺放大、超大型设备制造和安装、首套工业化示范装置的安全稳定长周期运行”三大世界性技术难题。在工程化过程中,又开发了防止反应器矿物质沉聚、含固物料系统防止结焦、超大超厚煤直接液化反应器现场制造和吊装等核心技术,研制了高温高差压耐磨阀、高温残渣输送泵等关键装备。通过系统集成创新,成功地将现代煤化工、石油化工和无机化工有机地结合为一体。开发并掌握了大型煤液化装置操作和运行技术,为世界首套百万吨级煤直接液化示范工程的实施奠定坚实的技术基础。

长期以来,煤制油的核心技术被德国、美国和日本掌握。“神华煤直接液化百万吨级工业示范工程的试车成功,使我国成为世界上唯一掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家。这对增强我国能源自我保障能力,提高我国综合经济实力,走中国特色的清洁能源道路具有深远意义。”神华集团董事长张喜武说。

2011年7月4日,神华《百万吨级煤直接液化关键技术及示范》项目在北京顺利通过专家鉴定。专家们一致认为,神华煤直接液化项目开发并成功应用了百万吨级煤直接液化关键技术,使我国成为世界唯一实现百万吨级煤直接液化技术工业化的国家,总体技术水平世界领先;该项目成功建成了世界首套百万吨级煤直接液化示范工程,实现了安全稳定运行,继2011年神华煤直接液化获得中国煤炭工业技术特等奖之后,2012年又获得第14届中国专利金奖。

问题二:煤制油能否产业化?

神华煤直接液化技术专利迄今已在美国、日本、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、乌克兰、印度、印度尼西亚等8个国家获得专利授权。已累计专门制订煤制油产品标准6项,方法标准5项。自2009年试车运行和2011年进入商业化运行至2013年5月底,已累计生产煤制油品256.7万吨,2011年至2013年5月实现利税36.13亿元。

美、德、日等发达国家也都掌握煤制油技术,但这些国家为何没有将煤制油投入商业化生产?

探索污水“零排放”

早在上世纪30年代末,由于石油紧缺,德国就开始研究煤制油技术。到了上世纪40年代末、50年代初,随着中东大油田的开采,低成本的石油大量充斥市场,在这种情况下,煤制油经济价值缩减。直到1973年,中东国家实行石油禁运,油价暴涨,大规模的煤制油研发又掀起高潮。

神华煤制油的成功除了不断解决一系列技术难题外,丝毫没有停止探索污水的“零排放”。内蒙鄂尔多斯黄土高原没有足够水体做支撑,不能照搬传统的污水处理设计方案,这就要求神华必须探索研究污水“零排放”的方法和途径。

关于煤制油项目的经济价值,一直就是业内争论的焦点。对此,煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院原总工程师史士东指出,当油价超过65美元/桶时,煤制油就有利可图。如果达到300万吨的经济规模,加上催化效率的改进,成本还可降低。

神华煤直接液化项目是当今世界上第一套百万吨级的工业化示范装置,由于工艺是多种技术和设备的集合与组合,污水化学成分也呈现出多样性与复杂性的特点,处理难度不同于一般的化学装置。由于是示范工程,在项目投用之前无法获得实际运行后污水的相关技术数据,也无法完全借鉴现有的工程经验和操作实践,唯一可以利用的是试验装置和工艺开发装置获得一定范围的水样,在国内外相关研究机构进行分析化验的基础上,通过试验分析其特性和处理试验,摸索和论证处理技术方案。

十年来,神华通过对煤制油项目的研发与建设运营,攻克了诸多技术难题,实现了一条生产线100万吨级的油品产量,使我国成为目前全世界唯一掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家。截至2013年5月30日,煤液化项目第一条生产线累计生产油品258万吨,销售油品253万吨。

神华在煤制油的可行性研究和基础工程设计阶段,曾先后委托中石化抚顺石化科学研究院、中国化工工程集团公司东华科技工程公司、北京三泰正方生物环境科技发展有限公司、美国RCCI(2005年由GE公司收购)等国内外科研机构和工程公司进行大量的分析试验工作,最后确定了“清污分流、污污分治、一水多用”的总体设计方案。按照全厂的水平衡和项目建成投产后各类污水的总量,按照环保的要求,对含盐废水、催化剂废水、低浓度污水和高浓度污水配置5条处理生产线:

“由于以煤炭为原料生产油品,神华煤制油项目吨油上缴税费远高于一般煤化工和石油化工企业。随着科技的不断创新,项目在实现长周期稳定运行的基础上,节能减排水平亦不断提高,并且实现了污水的零排放,如将这些技术用于未来的二三条生产线,项目的产品收益还有望进一步提高,产业前景广阔。”神华煤制油化工公司总裁张继明说。

对低含盐废水通过超滤与膜分离后,大部分补化学水,少量浓盐水排到蒸发塘进行蒸发。

问题三:环保难题如何破解?

对高含盐的催化剂废水采用机械降膜蒸发方式,处理后的水一部分补充催化剂制备用水,一部分生产硫酸铵盐产品。

尽管煤制油的技术探索已经初具成效,但真正制约这个行业发展的因素却不在此。专家指出,煤制油项目未来的难题是如何减少对水资源的消耗,保护环境的可持续发展。

对低浓度污水采取生化处理后补充到循环水系统。

为此,国家发改委也曾公开表示,煤液化项目一定要“量水而行”,综合各地资源状况科学规划,合理分布项目,不能影响当地经济社会平稳发展和生态环境保护。

高浓度污水是处理难度最大的一种污水,神华历经两年多的试验研究,最终利用专利生化方式,有效处理了高浓度污水,处理后补充到循环水系统。

“煤制油工业,生产1吨液体产品的设计耗水量约为10吨,目前经过工艺改进,实际耗水量已经降为7吨左右。然而我国煤和水资源呈逆向分布态势,也就是煤多的地区水少,因此煤制油对环境保护的挑战很大。”史士东说。

在此基础上,神华又将低浓度污水生化处理和高浓度污水生化处理后,在催化氧化作用下,将这些水再通过深度污水处理系统,处理后的水一部分补充到循环水系统,另一部分再通过超滤反渗透,补充化学水。

在发展中,神华煤制油公司注重环保和可持续发展,与煤直接液化项目相配套的环保设施投资8.9亿元,占项目总投资的7.02%.2009年至今,公司又先后累计投入3亿多元用于环保,尤其是污水治理及回收方面的优化改造,以保证水质达标和零排放。

今年8月,神华在大系统的新一轮改造中真正实现了污水“零排放”设计目标,处理后的净化水水质高于中水标准,达到锅炉用水,除了循环使用之外,还可以用于灌溉植物和养殖淡水鱼。神华还通过工艺技改和采取先进的节水和污水处理技术,降低新鲜水用量,提高污水回用率,进一步降低吨产品水耗;同时,对煤直接液化二三条线将借鉴先期工程污水处理的经验,在设计之初就做好基础工作,保证在建成投产后污水全部回用、不外排。

但是,工程实施中在污水排放上也出现了一些问题。“这是因为煤制油蒸发塘的实际蒸发量与设计出现了偏差。不管什么情况,即使经过处理达到达标排放的水也不允许排放。”史士东说,因此,在建设中,应考虑建设备用蓄水池,以应对非正常情况下的污水处理问题。

实现绿色发展

针对污水处理中的问题,神华煤制油公司新增污水处理系统和臭氧氧化处理系统,这些工程将在近期投入使用,届时工程污水将达到零排放标准。

神华走出了从煤到电到油,从原理到实践,从环保出发到循环经济综合利用的新路,这是现代工业文明的一条经典道路,符合人类环境友好目标的追求。神华煤制油污水零排放是生态文明的真实写照。

“使用这种技术,一吨水的成本将提高120元,但是为了环保和可持续发展,我们也将不吝惜这些投入。”张继明说,通过技术改造,我们的日取水量将降低到2万吨以内,吨产品水耗将降到6吨以下。

神华煤制油项目共计在环保上投入13.4亿元,占到项目总投资的10%,这些投资重点用于污水治理及回用方面的优化和改造,并且使用目前世界上最为先进的环保技术和设备;采用含硫污水汽提,硫磺回收,放空气回收等技术对废气的处理;特别是将二氧化碳通过捕集压缩封存到鄂尔多斯盆地1500米-2500米之间的咸水层,2012年以来,共封存二氧化碳14万吨。同时,煤制油生产的油渣,直接送往自备电厂作为燃料,而电厂产生的灰渣则作为建材的原料。

神华煤制油一直朝着绿色能源的目标前进,这既是煤制油产业发展趋势使然,更是一份沉甸甸的责任,也是一种无形的动力。清华大学胡鞍钢教授认为“神华煤制油实现了中国的绿色发展。神华打造绿色能源产业链的探索不仅给中国,甚至给全世界都提供了很好的借鉴与思路。”

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