矢志创新 领先世界
新一代煤制乙二醇技术是姚元根研究员和他的团队在第一代煤制乙二醇技术基础上,自主研发的完全独立于第一代的全新的煤制乙二醇技术。
生于1962年的姚元根曾师从著名科学家卢嘉锡先生做博士后。作为访问学者,他先后到英国Newcastle大学、日本冈山理科大学学习和工作;曾任中科院福建物质结构研究所副所长,《结构化学》常务副主编;主要研究方向: 煤制乙二醇技术及其新型催化剂;重要生物过程中的结构化学问题,已发表研究论文200多篇,申请中国发明专利64项,他领导的团队开辟了煤制乙二醇技术的先河。
把煤制乙二醇实验室技术变成生产技术,创造更多的经济效益,是姚元根和他的团队一直追求的梦想。
作为国家“八五”、“九五”重点科技攻关项目的一氧化碳催化合成草酸酯技术,是煤制乙二醇技术的重要组成部分。此前,中科院福建物构所自1982年起经过多年前期研究,获得了一系列具有完全自主知识产权的小试技术和模试技术。2005年,中科院福建物构所决定让时任中科院福建物构所副所长的担任煤制乙二醇技术攻关组组长。
姚元根和他的团队经过多年研发,形成了第一代煤制乙二醇技术,并率先在国际上实现工业化,引领了世界煤制乙二醇技术的发展方向。2009年3月,万吨级煤制乙二醇成套工艺技术通过了中国科学院组织的技术鉴定并步入工业化。2009年,内蒙古通辽的通辽金煤化工采用中科院福建物构所研发的第一代煤制乙二醇技术,建成了全球第一套年产20万吨煤制乙二醇示范生产装置,结束了全球仅靠石油生产乙二醇的历史。目前,第一代煤制乙二醇技术在国内已经建成年产120万吨生产装置,6套20万吨装置都实现了满负荷运行,生产出聚酯级的乙二醇产品。
“我们第一代的煤制乙二醇技术这些年一直领跑世界,但我们不能停滞不前,必须要研发更先进的工艺装置往前奔跑,技术只有不断地更新换代才能不被别人赶上和超越。”姚元根表示。
从2008年开始,姚元根带领研发团队启动了新一代煤制乙二醇技术研发,他们付出了10余年的努力,2013年该技术通过专家技术论证。新一代煤制乙二醇技术具有完全的自主知识产权,共申请了52项国家发明专利,目前已获得授权专利15项。相比第一代煤制乙二醇技术,新一代煤制乙二醇技术进一步优化了工艺流程,加强了环保和安全控制,降低了催化剂贵金属负载量,催化剂性能显著提升,经济效益大幅度提高。
从目前第一代煤制乙二醇技术生产成本来看,生产一吨乙二醇成本约5000元,新一代煤制乙二醇技术比第一代煤制乙二醇技术每吨节约生产成本近1000元,市场价每吨8000元左右。新一代煤制乙二醇技术生产一吨乙二醇可获利4000元左右,年产60万吨煤制乙二醇每年产值近50亿元,可实现利税25亿元左右。
安全环保的“新一代”
安全环保是社会对煤化工行业最为关注的话题,但在兴仁巴铃工业园区的新一代煤制乙二醇技术千吨级工业试验装置现场,闻不到一点异味,也看不到任何污染物。
据姚元根介绍,新一代煤制乙二醇技术加强了安全工艺,特别是对氢气、一氧化碳、亚硝酸甲酯等危险气体的安全处理,对于残余的氢气和一氧化碳,在充分吸收利用后主要通过驰放气系统送到火炬,通过燃烧实现废气处理。对于氮氧化物和亚硝酸甲酯等含氮化合物,通过高效的吸收工艺处理后达标排放。新一代煤制乙二醇技术有一个十分高效的废气吸收系统,可以把99%的氮氧化物吸收利用。国家氮氧化物的排放标准是低于200 mg/L,而新一代煤制乙二醇氮氧化物的排放目标是低于100 mg/L。
废液的处理分为两个方面,一方面是对从酯化塔出来的稀硝酸进行还原处理后循环利用。第一代煤制乙二醇技术是将1%到5%的稀硝酸排出交给专业的厂家处理,含酸废水的处理成本很高。新一代煤制乙二醇技术是将2%的稀硝酸还原成亚硝酸甲酯回到体系里,然后将剩下0.2%的稀硝酸的废水输送管排到自备水处理装置进行处理后,低于国家标准排放。
新一代煤制乙二醇技术的废渣主要有二到三吨失效的催化剂。将这部分失效的催化剂交回生产催化剂的厂家进行专业回收处理,回收废催化剂里的贵金属以及一些其他金属元素。
缘结兴仁 花开兴仁
第一代煤制乙二醇技术落户都在我国北方。当新一代煤制乙二醇技术产生后,姚元根当时也考虑如何在新疆、内蒙等地落户。
兴仁地处西南一隅,因何得到姚元根的垂青,新一代煤制乙二醇技术缘何花开兴仁。这当中的过程也颇具戏剧性。
兴仁作为内陆山区,应该说,兴仁发展现代煤化工,实现煤炭产业转型升级,兴仁是具备一定优势的。
——境内煤炭远景储量超45亿吨,已探明储量36亿吨,在全国200个重点产煤县中排名74位。2017年,煤炭产量达到328万吨。
——专为巴铃重工区建设1座中型水库,库容达到6060万立方米,供水能力达到30万立方米/天,远期供水能力将达到 100万立方米/天。
——黔西南州拥有贵州省唯一的地方电网,完全覆盖全州工业园区,并且与国家电网互联,形成“双回供电”及“水火气”互济的供电保障系统。地方电网对大工业项目供电实行0.35元/度至0.42元/度区间价,拥有强大的电价优势。
——兴仁是黔西南州的地理中心和交通枢纽,目前已形成集公路、铁路、水运、航空四位一体的综合交通运输体系。
早在2009年时,兴仁市政府就意识到了煤炭产业初级开采的不可持续性,急于为煤炭升级产业发展寻找出路,在巴铃建设重工业园区,为发展煤化工产业做好充分准备。早先是计划上马煤制油项目,但是经过多年的考察、调研,发现兴仁并不适合做煤制油,兴仁寻找煤炭产业发展道路走进了“死胡同”。
转机发生在2013年底,兴仁市政府有关人员到中国煤炭科学研究总院咨询煤炭产业发展路径,中国煤炭科学研究总院将姚元根和他的煤制乙二醇技术推荐给了兴仁市。兴仁市煤化工产业发展又看到了希望。然而,事情并没有那么简单。作为当时的参与者,冯子建、白美宏不无感慨,“从北京回来后,我们就试着联系姚老师,但是无论打电话还是发短信,都没有联系上”。一晃两年过去了,一直没有任何进展。
正在一筹莫展的时候,事情却峰回路转。2015年的一天,一位客商偶然提到自己在中科院福建物构所有亲戚。负责此事的冯子建、白美宏等当即觉得眼前一亮,立即请对方牵线。最终,成功邀请姚元根前来兴仁考察。姚元根对兴仁的煤炭、水利资源进行深入调查后,当即决定在兴仁巴铃重工业产业园开展新一代煤制乙二醇技术的中试。
但是,投资中试装置需要约2亿元的资金,政府没有钱,项目又不能耽搁,经过一番反复,兴仁市政府协调当地的企业家汤远文成为投资商。2016年10月,中科院福建物构所与贵州鑫醇能源有限公司合作,组建贵州鑫醇科技发展有限公司,首先开展千吨级新一代煤制乙二醇技术的工业试验装置的建设,主营煤制乙二醇等新型煤化工技术开发、催化剂生产与销售、技术许可与转让、工艺包装设计与相关技术培训服务。
新一代煤制乙二醇是全新的现代煤化工新技术,在推进过程却遇到很多困难。对项目推进过程中的困难,无论大事小事,兴仁市党政领导班子都高度重视,不予余力的给予解决,市领导多次表态:请姚老师放心,你的事情是我们最重要的事情,政府一定办好。对此,姚元根每每提起,无不赞叹,“没有政府的全力支持,这个项目是不可能完成”、“一旦遇到问题,我就给冯(副)市长打电话或者发短信,我们的事情从来不过夜。这是最令人感动的。”
姚元根所说的冯(副)市长是兴仁市委常委、常务副市长冯子建。当年,还是园区办主任的他,和白美宏等人将姚元根请到兴仁市考察,并最终促成项目落地。经常,冯子建正在召集会议,遇上姚元根的事情,就立即中断会议,办完姚元根的事情再接着开会。
项目需要的整流变重达100多吨,广西的运输手续办好了,贵州不行;贵州协调好了,广西又不行了,说是过了时间;工业试验结果出来后,由于乙二醇是危险品,需要专车送到上海检测.....推进过程中的种种问题,大到办理各类手续,小到化解各种矛盾纠纷,不论涉及省、州、市各个方面,兴仁市都做了大量的协调工作,做到“一站式”“保姆式”“管家式”服务,最终快速推动中试装置的顺利建设。
新一代煤制乙二醇中试装置2017年9月建成并中交,2018年2月开始运行,2018年5月底成功打通全部工艺流程,实现1000多小时的工业试验,生产出合格的乙二醇产品。2018年8月31日至9月2日,中国石化工业联合会组织对贵州鑫醇科技发展有限公司新一代煤制乙二醇工业试验进行了连续72小时的现场考核,新一代煤制乙二醇技术工业试验成功打通了全部工艺流程,在产品质量、能耗指标、废气排放等方面均达到设计预定指标,单位产品综合能耗2.097tce/t,乙二醇选择性大于95%,产品优级品率达到88.4%,新一代煤制乙二醇技术较一代技术具有明显的先进性和优越性。
2018年9月9日,现代煤化工暨新一代煤制乙二醇产业研讨会作为2018“贵洽会”系列重要活动之一在贵阳召开。会议由贵州省人民政府、中国科学院、中国石油和化学工业联合会联合主办。来自国家有关部委、科研院所、学术界及煤化工产业界专家、学者,500强企业和行业重点企业,省、州、县相关部门近200人参会。会上,中国石油和化学工业联合会正式宣布:由中国科学院福建物质结构研究所(以下简称“中科院福建物构所”)自主研发的新一代煤制乙二醇技术(NCTEG)千吨级工业试验取得成功。这标志着新一代煤制乙二醇技术成果向大规模产业化迈出了坚实的步伐,年产60万吨煤制乙二醇项目即将在兴仁市开花结果。
姚元根预计,到今年底,将完成新一代煤制乙二醇技术年产30万吨工业化设计工艺包,随后建设年产30万吨煤制乙二醇示范生产装置,到2021年左右形成年产60万吨煤制乙二醇的规模。
“如果兴仁年产60万吨煤制乙二醇项目建成,将是国内新一代煤制乙二醇技术第一个工业示范,也是我国南方最大的煤制乙二醇生产基地。”姚元根说,就目前来看,国内所有的煤制乙二醇项目都在北方,这对贵州来说将具有特别的意义。
非但如此,得益于兴仁的自然环境好、政府服务好、资源丰富,姚元根准备以兴仁为基地,不断推进煤制乙二醇技术的发展和进步;同时,在中科院煤制乙二醇及其相关技术重点实验室产业化研究基地的基础上,成立省级的工程研发中心(工程实验室 ),把兴仁作为物构所科研成果的转化基地。
近年来,兴仁市紧紧围绕煤炭、水利、电网等综合优势,按照“千亿级、第四代、出口加工、轻重并举”的综合产业布局,谋划在巴铃重工业园区打造60万吨煤制乙二醇工业装置及相关产业生产基地。在完成煤制乙二醇工业试验装置的同时,同步配套完善了水、电、路、项目用地等相关设施,完全具备了建设60万吨煤制乙二醇工业装置建设的要求。兴仁市还匹配了一系列的优惠政策,同步展开化纤纺织、服装、聚酯树脂、增塑剂、防冻剂等相关产业的招商,并且对入驻企业实现了“保姆式”“管家式”服务,所有的手续全程代办,为到兴仁投资的企业全方位搞好服务。2017年,兴仁的营商环境指数在全省22个经济强县方阵中排名第2、黔西南州排名第1。