2008年7月,一批美國人來到了位于山東魯南的兗礦集團。他們不是來簡單的觀光考察,而是要完成一項重要的商務(wù)任務(wù),代表美國Valero能源公司與中方完成技術(shù)專利授權(quán)的談判。
美國Valero能源公司是北美最大的獨立煉油企業(yè),一度在世界500強企業(yè)中排到第43位。在此之前,他們已經(jīng)廣泛考察過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)、兗礦集團和中國天辰化學(xué)工程公司共同開發(fā)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)上。為了這次商務(wù)談判能夠成功,美國人事先做了充分準(zhǔn)備,做出了詳細(xì)的風(fēng)險評估,光支付出去的律師費用據(jù)說就有上百萬美元。
經(jīng)過緊張的談判,2008年8月29日,中方終于和美國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)專利許可協(xié)議”合同,中方授權(quán)美國Valero能源公司在將要實施的大型石油焦氣化項目中使用中方的多噴嘴水煤漿氣化專利技術(shù),美國Valero能源公司為此支付專利技術(shù)授權(quán)使用費1510萬美元。第二部分合同是工藝軟件包開發(fā)合同。合同規(guī)定,中方將為美國Valero能源公司未來將要建設(shè)的5套單爐日處理能力2500噸石油焦的大型氣化裝置開發(fā)提供工藝軟件包。
這是新中國成立以來我國向發(fā)達(dá)國家最大金額的一筆技術(shù)轉(zhuǎn)讓,也是中國煤化工自主技術(shù)第一次向外商業(yè)轉(zhuǎn)讓,這一歷史性事件還開啟了中國向發(fā)達(dá)國家出口先進清潔能源化工技術(shù)的先河,一時間在國內(nèi)化工行業(yè)引起巨大反響。
多噴嘴水煤漿氣化專利技術(shù)的擁有者是是華東理工大學(xué)和兗礦國拓公司。這項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)也是經(jīng)過20余年的研發(fā)和積累。作為我國煤化工自主技術(shù)突破的標(biāo)志性成果,這項專利技術(shù)到目前為止已經(jīng)取得了令人矚目的成績。即使是競爭對手國外跨國公司,也不得不承認(rèn),該項技術(shù)已完全具備與GE、Shell等大型跨國公司同臺競爭的能力技術(shù)。
八十年代初,剛剛開始改革開放的中國百廢待興。國內(nèi)化肥,石化行業(yè)先后引起了一批國外先進技術(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,用在許多新建項目上。
這些技術(shù)的引進,把我國化肥,石化行業(yè)整體技術(shù)水平提升到新的臺階。但這個過程也暴露出諸多問題,除去花費了大量外匯支付技術(shù)專利費用不說,從國外千里迢迢運來的專利設(shè)備往往表現(xiàn)出“水土不服”,長期難以穩(wěn)定運行。另外,昂貴的維修,設(shè)備配件更換費用也讓企業(yè)吃不消。這一切都在督促國內(nèi)科研部門聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè),必須盡快實現(xiàn)引進技術(shù)的消化吸收。
在七五,八五期間,原化工部,中石化系統(tǒng)就部署了一批此類基礎(chǔ)科研項目,包括重油氣化過程研究,水煤漿氣化研究。九五計劃以后,國家計劃委員會(現(xiàn)國家發(fā)改委),科技部又把很多此類科研項目納入到863計劃中,予以扶持,F(xiàn)在國內(nèi)欣欣向榮的煤化工產(chǎn)業(yè),很多國產(chǎn)技術(shù)都能找到當(dāng)時的源頭。
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)進行清潔煤利用技術(shù)的研發(fā)。潔凈煤技術(shù)研究所長期致力于氣流床氣化過程與技術(shù)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)開發(fā),同時在水煤漿氣化技術(shù)和粉煤氣化技術(shù)兩條戰(zhàn)線上推進。到2000年,已經(jīng)完成了水煤漿氣化技術(shù)基礎(chǔ)性的仿真和實驗室小規(guī)模試驗,包括大型冷模研究、小型熱模試驗、霧化性能研究及合成氣初步凈化研究等。多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)在實驗室中已經(jīng)初步成形。
當(dāng)時,國內(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家科研經(jīng)費的進一步扶持,主要原因還是產(chǎn)業(yè)化最適合的平臺應(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,要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,必須要找到合適的企業(yè)伙伴,來繼續(xù)推進。
華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所在技術(shù)推廣過程中找到了合適的產(chǎn)業(yè)伙伴,這就是兗礦集團。
兗礦集團位于山東南部兗州,棗莊地區(qū)。這是山東省的老煤炭基地,曾經(jīng)為共和國貢獻(xiàn)上百億噸煤炭。而當(dāng)時,棗莊這座“因煤而生”的城市,連同兗礦集團,當(dāng)時已經(jīng)隱含危機。
兗礦集團的煤炭資源開發(fā)比較早,后續(xù)儲備資源已經(jīng)顯得不足。另一方面,煤炭儲量中40%都是污染嚴(yán)重的“高硫煤”,無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)。
兗礦集團很早就意識到這個問題,也是國內(nèi)煤化工動手比較早的企業(yè)。兗礦集團先后建成或者合并了魯南化肥廠,兗礦國泰乙;す荆瑑嫉V國泰化工有限公司,開發(fā)了合成氨化肥,甲醇,醋酸等煤化工產(chǎn)品,同時引進了國外先進煤化工技術(shù)。
在這一過程中,兗礦集團碰到了和國內(nèi)其他煤化工技術(shù)引進企業(yè)相同的問題。國外技術(shù)要價很高,引進一套技術(shù)成本動輒五六千萬元。魯南化肥廠作為國內(nèi)最早引進德士古水煤漿氣化技術(shù)的企業(yè),因為無法支付全部專利授權(quán)費用,只購買了部分技術(shù)資料和軟件。技術(shù)引進后,由于一時難以把握吃透,裝置開始普遍運轉(zhuǎn)不正常,而且很多專利設(shè)備的維修更換只能向國外訂購,繼續(xù)受制于人,這已經(jīng)嚴(yán)重制約了國內(nèi)煤化工企業(yè)的發(fā)展。
兗礦集團本身對煤化工先進技術(shù)有強烈的需求,又是當(dāng)時國內(nèi)煤化工起步比較早,技術(shù)力量比較強的企業(yè)。最重要的是,兗礦旗下的魯南化肥廠是國內(nèi)最早引進德士古水煤漿氣化技術(shù)的企業(yè),有多年實踐和技術(shù)更新升級經(jīng)驗,對這一技術(shù)理解比較深,兗礦集團自身也有強大的機械設(shè)備配套制造能力。因此,對于華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所來說,是開發(fā)水煤漿氣化技術(shù)最合適不過的產(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(多噴嘴對置)水煤漿氣化爐”已經(jīng)列入當(dāng)時的國家‘九五’重點科技攻關(guān)課題,在“九五”科技攻關(guān)項目經(jīng)費支持下,華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所在兗礦集團廠區(qū)內(nèi)建成了第一個日投煤22噸的中試裝置,初步實現(xiàn)了裝置的連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。2000年10月該裝置通過了石油和化學(xué)工藝局的技術(shù)鑒定與驗收,專家認(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,通過自主創(chuàng)新,已經(jīng)超越了原有技術(shù),達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
2003年,兗礦集團為了調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),與美國國泰煤化控股有限公司合資成立了兗礦國泰化工有限公司,作為集團高科技煤化工企業(yè)平臺。華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所與兗礦集團的合作繼續(xù)由兗礦國泰化工有限公司承接。
此后,多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)已進入商業(yè)示范階段。“十五”期間,“新型水煤漿氣化技術(shù)”被列入國家863計劃,由華東理工大學(xué)、兗礦集團有限公司共同承擔(dān)。2003年5月,第一個多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)商業(yè)示范項目開工建設(shè)。這是兗礦國泰化的煤制甲醇項目,采用兩臺日投煤量1150噸,壓力4.0Mpa的多噴嘴氣化爐,年生產(chǎn)24萬噸甲醇,聯(lián)產(chǎn)71.8MW發(fā)電。由于2003年趕上非典流行,施工進度被延誤。直到2005年10月,兩臺多噴嘴氣化爐(A,B爐)才投入工業(yè)運行。2005年12月兩臺多噴嘴氣化爐通過中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會的連續(xù)168小時現(xiàn)場考核。
將考核結(jié)果與當(dāng)時國內(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)通過技術(shù)鑒定,認(rèn)為該技術(shù)處于水煤漿氣化技術(shù)的國際領(lǐng)先水平,并榮獲石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會2006年度科技進步特等獎。十年磨一劍,該技術(shù)終于成功破繭而出了。
2005年底,多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)在兗礦國泰化工的24萬噸煤制甲醇項目取得了初步成功。不過,第一個商業(yè)示范的還不是這個項目,在兗礦國泰化工開工建設(shè)之前,山東華魯恒升化工股份有限公司已經(jīng)成了第一個勇敢吃螃蟹者。
山東華魯恒升集團有限公司是山東地方國有企業(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18萬噸合成氨,30萬5萬噸甲醇生產(chǎn)能力。2002年6月20日,公司成功在上海證券交易所上市。
在兗礦國泰化工的24萬噸煤制甲醇示范項目還沒建成時,華東理工大學(xué)就通過專利實施許可的方式,在山東華魯恒升化工股份有限公司日產(chǎn)1000噸大氮肥國產(chǎn)化工程項目中,建設(shè)了一套日處理750噸煤,氣化壓力6.5MPA的多噴嘴對置式水煤漿氣化裝置。這次技術(shù)授權(quán)得到了當(dāng)時國家發(fā)改委"十五"重大技術(shù)裝備研制項目的支持。項目開工雖然比兗礦國泰化工的24萬噸煤制甲醇示范項目晚,但是施工進度快。該裝置由華東理工大學(xué)、水煤漿氣化與煤化工國家工程研究中心提供工藝軟件包,中國華陸工程公司進行工程設(shè)計,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始試車,比兗礦國泰化工的24萬噸煤制甲醇示范項目提前了半年,成為多噴嘴氣化技術(shù)在中試裝置通過考核后的第一臺工業(yè)化裝置。
經(jīng)過優(yōu)化,調(diào)整,該裝置在2005年6月初正式投入運行,到2006年7月25日,實現(xiàn)了累計運行超過6000小時,最長連續(xù)運行時間近2個月,工業(yè)運行證明了該技術(shù)的優(yōu)勢。

華魯恒升30萬大氮肥裝置,多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的第一個工業(yè)業(yè)績
我國氮肥產(chǎn)業(yè)是從“小氮肥”發(fā)展而來,原來的固定床間歇氣化工藝需要采用無煙塊煤作為原料。公司水煤漿煤氣化裝置的運行成功,使公司可以改用 5500大卡的動力煙煤,均價比無煙塊煤低 300~400 元/噸。按每噸合成氨動力煙煤單耗 1.45噸、無煙煤單耗 1.3噸計算,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)濟效益。
2006年,對該大氮肥國產(chǎn)化工程進行的現(xiàn)場考核表明,多噴嘴對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%。與引進的GE水煤漿氣化技術(shù)相比,每天可多創(chuàng)造經(jīng)濟效益約5萬元。
國產(chǎn)水煤漿氣化技術(shù)的運行成功,助力了華魯恒升迅速的內(nèi)涵式擴張。目前公司年水煤漿氣化能力約200萬噸,公司已成長為擁有氨醇產(chǎn)能120萬噸、尿素 150萬噸、DMF25萬噸、三甲胺 6萬噸、醋酸 35萬噸、醋酐 3萬噸的大型煤化工企業(yè),成為全球最大的DMF供應(yīng)商。
華魯恒升公司后來還于2012年7月建成5萬噸煤制乙二醇裝置,這是國內(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。
而兗礦國泰化工的24萬噸煤制甲醇示范項目也在2005年底正式投入運行。2006年生產(chǎn)甲醇23.6萬噸,第一年就基本達(dá)到了設(shè)計能力,表明該技術(shù)成熟可靠。截至2007年4月,我國首臺日處理1150t煤的多噴嘴對置式新型水煤漿氣化爐,在兗礦國泰化工有限公司實現(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)運行68天,工藝燒嘴連續(xù)使用83天,創(chuàng)造了該種爐型連續(xù)運行時間的新紀(jì)錄。同時實現(xiàn)了帶壓連投技術(shù)。經(jīng)過檢驗表明,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2000萬立方米,節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.8萬噸,完全達(dá)到了國際先進的技術(shù)水平。