9054001百万吨级煤间接液化关键和系统集成成套技术开发与应用

12019年度国家科学技术进步奖提名项目公示材料一、项目名称百万吨级煤间接液化关键和系统集成成套技术开发与应用二、提名者及提名意见提名者：中国煤炭工业协会提名意见：我国化石能源资源呈现“富煤、贫油、少气”的自然赋存特征。煤炭液化是煤炭清洁高效绿色利用和保障我国能源安全的重要技术途径。该项目在国家“863”、“973”等科技计划支持下，由兖矿集团有限公司、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院和华东理工大学等单位产学研结合，历经十多年持续研发，创造性地开发了百万吨级煤间接液化关键技术和系统集成成套技术，取得以下重要创新成果：（1）首创了高效铁基低温费托合成催化剂制备技术及其工业化生产成套技术，建设了国内首套3000吨/年低温费托合成催化剂工业生产装置。（2）首创了百万吨级费托合成工艺和费托合成油品加工工艺技术，有效提高了费托合成系统的原料气利用率、反应器转化率和生产能力。（3）首创了百万吨级煤间接液化系统集成技术与优化集成设计平台，并成功应用于生产实践。（4）首创了大型低温浆态床费托合成反应器内构件技术和反应器整体技术，建成了产能75万吨/年的超大型浆态床低温费托合成反应器。（5）首次创造性地集成了大型空分、煤气化及净化、费托合成、油品加工、整体尾气循环发电（IGCC）及公用工程等工艺系统，建成并高效长周期运行了国内首套百万吨级煤间接液化工业示范装置。项目成果总体技术达到国际领先水平。该项目获授权发明专利22项；获省部级科技进步奖特等奖1项、一等奖1项、优质工程奖1项，获中国专利银奖1项、优秀奖1项；发表论文18篇；出版专著1部；参与制定国家标准1项。该项目成果在国内首套百万吨级煤间接液化工业示范装置和3000吨/年低温费托合成催化剂生产装置上成功应用，取得显著经济和社会效益。提名该项目为国家科技进步特等奖。三、项目简介该项目属于化学工程技术领域。我国资源特征是“富煤、贫油、少气”。通过2煤间接液化技术将我国丰富的煤炭资源转化成清洁液体燃料，是保障我国能源安全、促进煤炭清洁高效利用技术发展的重要战略措施。在国家“863”、“973”等科技计划支持下，历经十多年持续研发，创造性地开发了百万吨级煤间接液化关键技术和系统集成成套技术。主要创新如下：1.首创了高效铁基低温费托合成催化剂制备技术及其工业化生产成套技术。自主开发了低温费托合成铁基催化剂制备技术及工业化生产关键技术与成套技术，建设了国内首套3000吨/年低温费托合成催化剂工业生产装置，催化剂活性、选择性、寿命、机械性能等各项指标均优于国内外同类催化剂。2.首创了百万吨级费托合成工艺和费托合成油品加工工艺技术。首创了两级反应器串联的百万吨级低温费托合成工艺，有效提高了费托合成系统的原料气利用率、反应器转化率和生产能力。与并联工艺相比，反应器体积和催化剂装填量减少10%、循环气压缩功耗降低20%；首创了由原料预处理、稳定加氢、异构加氢裂化/降凝等过程构成的百万吨级费托合成油品加工工艺技术。3.首创了百万吨级煤间接液化系统集成技术与优化集成设计平台。首次提出了段间带返混多级串联反应器动态数学模型，实现了浆态床费托合成反应器动态模拟；创造性地开发了百万吨级煤间接液化系统集成技术、优化集成设计平台和操作员培训系统，并成功应用于生产实践。4.首创了大型低温浆态床费托合成反应器内构件技术和反应器整体技术，实现了超大型工业反应器放大设计制造的重大突破。创造性地开发了大型低温浆态床费托合成反应器液固分离装置、移热装置、气体分布装置、固体浓度均布装置、气液（固）分离装置等内构件技术和反应器整体技术。建设了直径9.8米、高52米、重量2560吨、产能75万吨/年的超大型浆态床低温费托合成反应器，尺寸、重量和生产能力均为世界第一。5.成功建设并高效长周期运行了国内首套百万吨级煤间接液化工业示范装置。首次创造性地集成了大型空分、煤气化及净化、费托合成、油品加工、整体尾气循环发电（IGCC）及公用工程等工艺系统，建成并高效长周期运行了国内首套百万吨级煤间接液化工业示范装置；产品中柴油选择性75wt%，十六烷值75，无硫、无氮，优质清洁；系统总能效≥42.4%、煤耗≤3.59吨标煤/吨油、水耗≤6.5吨/吨油、催化剂消耗≤1.5kg/吨液体产品，废水近零排放，生产工艺绿色清洁。该项目获授权发明专利22项；获省部级科技进步奖特等奖1项、一等奖1项、优质工程奖1项，获中国专利银奖1项、优秀奖1项；发表论文18篇；出版专著1部；参与制定国家标准1项。该项目成果在国内首套百万吨级煤间接液化工业示范装置和3000吨/年低温费托合成催化剂生产装置上成功应用，经济和社会效益显著。总体技术达到国际领先水平。四、客观评价（一）国家级项目评价3该项目获得了国家863计划、973计划支持，相关项目评价意见如下：1.“煤间接液化催化剂及工艺关键技术”863计划课题（编号2004AA523020）意见如下：该课题完成了Fe基低温费托合成催化剂的制备与优化、低温费托合成反应器及内件的设计与优化、催化剂的还原过程工艺开发与优化等研究内容，并在工业试验装置上对催化剂及反应器内件、合成及还原条件进行了验证、考核与优化，完成了百万吨规模大型费托合成工业过程的数学模拟及可行性研究报告。2.“100万吨级低温费托合成油技术”863计划课题（编号2006AA05A105）意见如下：该课题深入开展了关键技术研发，完成了低温费托合成催化剂优选与制备、反应器放大、工艺技术设计与优化研究。在此基础上，完成了3000吨/年低温费托合成催化剂技术工艺包及100万吨/年低温费托合成技术工艺包，达到了SHSG－052－2003标准的要求，为目前在建的陕西榆林年百万吨级低温费托油示范工程提供了技术支撑。3.“煤间接液化油电联产系统优化集成与设计技术”863计划课题（编号2006AA05A111）意见如下：该课题建立了低温费托合成煤间接液化系统优化软件平台，完成了油电联产系统单元工艺的稳态和动态模型分析，形成了大型煤间接液化油电联产系统优化集成设计方案，······对陕西榆林年百万吨级煤间接液化油电联产系统进行了技术、经济和环境评价。4.“百万吨级煤间接液化及电联产系统工业试验与示范”863计划课题（编号2006AA05A112）意见如下：该课题······对油电联产系统进行了示范工程设计研究，制定出完善优化的油电联产示范装置操作、开停车和施工应急等方案，形成了用于示范工程设计的百万吨级煤液化制油工艺软件包，编写了用户手册，成果已应用于目前在建的示范工程。5.“煤转化过程化学与工程基础研究”973计划课题（编号2010CB736203）意见如下：该课题形成了较为完备的煤向油品和化学品转化过程中热力学理论基础，······并在热力学和反应机理分析的基础上，提出了机理型动力学模型，获得了质量、能量传递系数和返混等流体力学规律与参数，开发出了百万吨级煤间接液化工艺过程的稳态与动态模拟软件，建立了煤向油品和化学品转化过程的完整动态模型库，实现了工程放大过程的最优化。（二）行业协会（学会）评价1.2005年1月29日，中国石油和化学工业联合会对“低温费托合成煤间接液化技术”进行成果鉴定，鉴定意见：“所开发的“低温费托合成煤间接液化技术”，采用自主开发的高效微球状铁基催化剂、气体分布器、移热装置及液固分离系统的三相浆态床反应器以及费托合成催化剂在线还原、补充和分离技术等，形成了全套煤间接液化核心技术。该技术具有生产强度高、催化剂性能好、液固分离过程可靠等特点，整体工艺流程先进、合理并具有创新性”。2.2005年8月5日，中国石油和化学工业联合会对“煤基浆态床低温费托合成产物加氢提质技术（CFHL）”进行成果鉴定，鉴定意见：“同文献中披露的国外合成油加氢提质技术相比，CFHL技术采用的氢油比低、体积空速大，柴4油选择性和质量均较优，具有国际先进水平”。3.2013年8月7日，中国石油和化学工业联合会对“低温费托合成工艺过程动态模拟与操作员培训系统研究开发”进行成果鉴定，鉴定意见：“该项成果具有显著的创新性，整体技术水平达到国际领先，为工业示范装置成功提供了可靠的保证”。4.2005年11月08日，中国石油和化学工业协会对“铁基浆态床费托合成催化剂开发与放大研究”进行成果鉴定，鉴定意见：“开发了具有自主知识产权的铁基浆态床费托合成催化剂及其制备技术，利用该技术所生产的催化剂具有活性好、选择性优异、机械强度高等优点。······为大型工业化煤制油装置提供了可靠的催化剂及其生产技术，催化剂主要性能处于国际同类催化剂的先进水平”。5.2016年01月20日，中国石油和化学工业联合会对“铁基浆态床费托合成催化剂开发研究与工业应用”进行科技成果，鉴定意见：“该研究成果实现了铁基浆态床费托合成催化剂实验室制备、放大和工业生产的关键技术与成套集成技术的成功开发，为大型工业化煤制油装置提供了可靠的催化剂及其工业化生产技术，催化剂性能指标达到国际领先水平”。（三）科技查新2017年4月20日，上海科学技术情报研究所的科技查新结论：“除检出文献提及委托单位相关研究及委托项目参与人自己公开发明专利外，未见他人有影响该查新项目新颖性的文献报道”。（四）获奖情况1.“百万吨级煤间接液化关键及系统集成技术开发与工业示范”获2017年中国煤炭工业协会科学技术奖特等奖。2.“铁基浆态床费托合成催化剂开发研究与工业应用”获2016年中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖。3.“兖矿榆林100万吨/年煤间接液化示范项目”获2016年度全国化学工业“优质工程奖”。4.“一种微球状费托合成铁基催化剂及其制备方法（ZL03151108.2）”获2016年中国专利优秀奖。5.“煤炭间接液化（专著）”获2014年山东省自然科学学术创新奖一等奖。（五）5名该领域的中国工程院院士同意提名谢克昌、李大东、王基铭、彭苏萍、杨启业等该领域5名院士对“百万吨级煤间接液化关键和系统集成成套技术开发与应用”科技成果给予高度评价，推荐该项目提名国家科学技术进步奖特等奖。五、推广应用情况（1）陕西未来能源化工有限公司应用本项目技术，投资建设了国内首套百万吨级低温费托合成煤间接液化工业示范装置，生产能力100万吨/年，该装置于2015年8月19日投产。5（2）兖矿榆林精细化工有限公司应用本项目技术，建设了低温费托合成催化剂工业化生产装置，生产能力3000吨/年，该装置于2014年9月6日投入运行。以上生产装置应用该项目整体技术已满三年以上，取得了显著的经济效应和社会效应，有效推动了我国现代煤化工技术和产业的发展。主要应用单位情况表序号单位名称应用的技术应用对象及规模应用起止时间单位联系人/电话1陕西未来能源化工有限公司百万吨级煤间接液化关键和系统集成成套技术100万吨/年煤间接液化工业示范装置2015年-至今董正庆/157091266072兖矿榆林精细化工有限公司高效铁基低温费托合成催化剂工业化生产成套技术3000吨/年低温费托合成催化剂工业化生产装置2014年-至今刘欣/15709126617六、主要知识产权证明目录（不超过10件）知识产权（标准）类别知识产权（标准）具体名称国家（地区）授权号（标准编号）授权（标准实施）日期证书编号（标准批准发布部门）权利人（标准起草单位）发明人（标准起草人）发明专利（标准）有效状态发明专利一种用合成气生产液体燃料的工艺方法中国ZL200310108146.X2006年10月25日第290728号上海兖矿能源科技研发有限公司孙启文；赵东志；耿加怀；王信；韩晖；褚宏春有效专利6发明专利一种微球状费托合成铁基催化剂及其制备方法中国ZL03151108.22005年12月28日第242370号上海兖矿能源科技研发有限公司孙启文；耿加怀；王信；张高博；杨文书；周标有效专利发明专利一种连续操作的气液固三相浆态床工业反应器中国ZL03151109.02005年12月28日第242371号上海兖矿能源科技研发有限公司孙启文；朱继承；耿加怀；王信；韩晖有效专利发明专利一种集成式费托合成油加氢提质方法中国ZL2