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大型煤气化技术:为相关产业节省三十亿元专利费
字号:[    ] 发布时间:2019-08-26 来源:科技日报

  “在2005年之前我国没有自己的大型煤气化技术,全靠引进。”华东理工大学洁净煤技术研究所王辅臣教授将煤气化技术比喻为煤化工产业领域的“芯片”技术。如今,我国于2014年建成的国际最大的水煤浆气化装置(单炉日处理煤3000吨级)已稳定运行了5年。其技术经济指标全面超越了国外同类技术,实现了我国大型煤气化技术从跟跑、并跑向领跑的跨越。

  黑乎乎的煤块经过高温高压气化、合成气洗涤冷却、净化回收等工序生产出清洁的CO H2,成为生产合成氨、甲醇、乙烯、丙烯、清洁油品和氢气的原料,广泛应用于农业、发电、炼铁等工业领域。“我国‘富煤、贫油、少气’的能源结构特点,决定了煤炭将长期是我国的战略原料,煤炭的清洁高效转化对我国具有重要意义,而大型煤气化技术就是煤炭清洁高效转化的龙头技术。”王辅臣说。

  自上世纪70年代以来,大型煤气化技术一直被外国垄断。从80年代到2000年,我国各地引进的外国煤气化装置,仅付给国外的专利实施许可费就高达2亿多美元,另外还得支付几亿美元的专有设备费。中国成了国外煤气化技术的试验场,开发具有自主知识产权的大型煤气化技术是中国煤化工界几代人的愿望。

  另辟蹊径,30年基础研究攻关突围

  万事开头难,基础研究突破是煤气化核心技术攻关的关键一步。早在上世纪70年代中期我国煤气化技术团队曾在新疆进行了一次中试试验,但是由于基础研究不足,关键核心技术缺失,随后的技术应用中断。80年代,技术团队一边向别人学习,一边进行艰苦的基础研究。

  “面临的首要问题是测试仪器的缺乏,主要仪器需要从国外采购。”王辅臣回忆,“九五”期间,团队获得了一笔较大的项目经费,其中的绝大部分都投入到了实验室建设,购置了一台当时世界上最先进的“激光多普勒动态粒子分析仪”,为开展高水平基础研究奠定了基础。

  团队建设了国内第一套气流床气化炉大型冷模装置,利用这台先进仪器设备揭示了炉内复杂的流动过程,解决了引进技术存在的耐火砖寿命短、喷嘴寿命短、碳转化率低等工程问题。随后又建设了热态实验平台,提出了多喷嘴对置式水煤浆气化技术方案,并成功实现了产业化,成为我国大型煤气化技术发展历史上的里程碑。

  “单喷嘴气化炉的碳转化率最高到95%—96%,”王辅臣介绍说,“而多喷嘴气化炉有4个喷嘴在炉膛中上部对称式排布,能够强化反应物料之间的混合与热质传递,碳转化效率可以达到98%—99%。”

  产学研勠力同心,终迎产业化曙光

  “基础研究和关键技术突破很重要,敢于第一个吃螃蟹的企业在推动技术发展上更加重要。基础研究的产业化,需要敢于承担风险的企业家,两者缺一不可。”王辅臣介绍。由于项目团队的基础研究做得足够扎实,中试装置顺利实现了一次性投料成功运行。2000年,项目团队与兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司合作开发的“新型(多喷嘴对置式)水煤浆气化炉中试装置”,每天处理15—22吨煤。历经20多年风雨的研究成果得到初步验证,煤气化技术国产化进程初现曙光。

  就在这时,国外的一家跨国企业找到当时的团队带头人于遵宏教授,提出用1500万美元买断这项最新的技术。是接受国外企业的买断还是继续与国内企业合作自己实现产业化?王辅臣的导师于遵宏毫不犹豫地选择了依靠国内企业实现煤气化技术产业化。“实现国家大型煤气化技术的自主创新以及国产化是老一代科技攻关者数十年坚守的愿望。”王辅臣语气坚定。我国具有自主知识产权的首套大型煤气化技术在2005年10月顺利投入工业运行,打破了国外对大型煤气化技术的垄断。

  买断技术没有达到目的,国外公司进口专利费马上降低了一半,后来专利费又降低到原来的1/4。迄今,华东理工大学和兖矿集团合作开发的技术已累计为国内产业界节省了超过30亿元的专利费。

  从日处理1000吨煤到现在日处理3000吨,我国大型煤气化技术几乎每5年就跨上一个台阶,装备国产化率超过98%。2008年该技术出口美国,技术许可费超过1亿元,这是中国大型能源化工成套技术第一次向发达国家出口。如今,我国煤气化能力达到了世界第一,国内市场份额达1/4,带动经济产值超过1000亿元,利润达到近300亿元。


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