变废为宝，点石成金，这种传说中的化腐朽为神奇的技能，今天在陕北一群从事煤业化工的企业家和科研人员中变成了现实。从2010年4月开始，位于陕北国家级能源化工基地核心区的陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，骤然间成为业界关注的焦点——国内能源和煤化工巨头纷纷到该公司考察，美国、澳大利亚、新西兰、南非、印度尼西亚等国家，以及香港地区的一些企业，也通过各种关系和渠道，积极与天元公司接触。十多位科学院院士、专家及政府官员，数次莅临该公司调研。人们不禁纳闷：天元公司是一个什么样的企业？掌握了什么“秘密武器”？为何会受到如此高度关注？东北萌芽西北扎根的新技术天元公司成立于2005年8月，占地1000亩，有职工1200人，拥有资产总额30亿人民币，其前身为神木锦界天元化工有限公司。正当中国的煤炭化工企业正在大步向前的时候，天元公司审时度势，抢先出击，与陕西煤业化工集团成功地进行了合作重组，成为我国从事中温煤焦油轻质化综合利用技术研发和化工推广的新型煤化工企业。“天元公司是黑土地上的种子在黄土地上绽放的奇葩，是东北人的执着与西北人的智慧交融的结果。”天元公司董事长毛世强用充满诗意的话语解读自己的企业。他说，天元公司的前身是神木锦界天元化工有限公司，专业从事中低温煤焦油加氢制取燃料油业务。2008年10月，陕西煤业化工集团重组并控股天元公司，成立陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，建成年产135万吨半焦和50万吨中温煤焦油轻质化项目。由于创造性地使用了延迟焦化、“荒煤气”提氢、煤焦油加氢裂化、污水焚烧等技术，优化了工艺，降低了能耗，将焦化行业的副产物——煤焦油“变废为宝”制成了可替代石油生成的柴油、汽油类产品——轻质化煤焦油，对国家能源安全具有重要的战略意义。并且整个工艺中提高了装置运行的安全性、实现了工业污水和固体废物零排放，“废气”实现了资源化利用，该公司先后被陕西省和国家有关部门确定为“循环经济示范项目”和“节能环保项目”。毛世强董事长介绍说：上世纪90年代中后期，东北一家化工企业的技术人员王守峰，看到生产城市煤气企业副产的低温焦油不是被人白白扔掉，就是被燃烧掉，释放了大量的苯酚类有毒有害气体，既浪费了资源又污染了环境，于是便带领一班人自筹资金，开始研究煤焦油资源综合利用课题，经过6年的苦心研究和实验，终于建成了1.5万吨/年焦油分离装置，创造了良好的经济效益。王守峰发现，焦油分离过程会排放大量含酚等对环境有害的废液，而这些物质如果被提取出来，不仅能避免对环境的危害，还可为企业带来可观的经济效益。于是，他们又筹资于2003年10月建成4万吨/年焦油加氢装置，14个月即收回全部投资，实现了煤焦油综合利用，将有毒有害的煤焦油转化成了可用于车辆、锅炉等使用的燃料油，同时又解决了煤焦油污染问题。为了使这项专利技术实现产业化，创造更大的环保和经济效益，王守峰等人决心边扩大生产规模边科研。但整个东北地区极其有限的煤焦油资源，限制了企业的科研与发展。最终，王守峰等人将目光锁定在陕西榆林地区。

陕北地区是我国重要的能源化工基地，榆林地区不仅有丰富的煤炭资源，当地企业还根据煤种特点，开发了独具特色的中温煤干馏（兰炭）生产技术。即在600~850℃的温度条件下，通过对煤的干馏，脱去煤中挥发分，生产强度好、发热量高的兰炭。同时围绕煤炭转化建设了大量的半焦生产企业。仅榆林地区共有规模以上兰炭（半焦）生产厂50余家，年产兰炭（半焦）3582万吨，副产煤焦油358万吨，排放干馏煤气238亿标准立方米。目前我国对煤焦油深加工和干馏煤气回收利用缺乏系统的技术手段，致使大量煤焦油低效燃烧，干馏煤气无法有效利用而直接排放，共造成污染性排放氮氧化物15.1万吨/年，二氧化硫7.5万吨/年。同时，副产数亿立方米热值低、难以回利用的“荒煤气”。由于缺乏先进实用技术，这些煤焦油有的直排地下或直接燃烧，荒煤气则被“点天灯”，造成了严重的环境污染，极大地危害了陕北环境。十年前，陕北煤焦油处理的方式就是直接燃烧处理，产生巨量的苯酚等致癌物质，燃烧起来黑烟滚滚，就像重磅炸弹爆炸一样升起。用老百姓的话说，不仅陕北的羊是黑色的，一旦燃烧煤焦油方圆几里的百姓不敢出屋，不敢开窗子。这种现状引起陕西省和榆林市政府的高度关注，他们四处寻找能对煤焦油和荒煤气综合利用的成熟技术。

2005年，在西安举行的第九届“西洽会”上，摸索出煤焦油加氢技术的王守峰和他的东北兄弟们，与榆林市领导一拍即合，神木锦界天元化工公司总投资10亿元、年产60万吨煤干馏、25万吨煤焦油轻质化项目迅即开工建设，并于2008年4月生产出合格的轻质化油品。2008年10月，为了加大治理解决陕北地区煤化工企业的污染和资源综合利用问题，提升企业的创新力和抗风险能力，在陕西省委省政府的倡导和推动下，陕煤化集团正式与神木锦界天元化工公司合作重组，成立陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司，注入3.39亿元资本金、担保贷款4亿元，帮助借款8.8亿元。天元公司开始对原有装置进行技术升级和扩能改造，建设累计135万吨/年煤干馏和50万吨中温煤焦油延迟焦化加氢及安全环保配套项目。2010年4月12日，全球规模最大的中温煤焦油轻质化装置—陕煤化集团神木天元化工有限公司50万吨/年煤焦油轻质化装置一次投料成功并生产出优质燃料油。2010年6月28日，该装置顺利通过由中国工程院院士胡永康为组长的中国石油和化学工业联合会组织的技术鉴定。至此，一项由王守峰等摸索出的中温煤焦油加氢技术，经陕煤化集团的精心栽培、扶持、改进与提升，迅速成长并升华为能带来巨大的节能减排效益、先进实用、引发全球关注的“陕煤—榆林版煤制油技术”。

一个节能、高效、环保新项目

“50万吨煤焦油轻质化项目，是对煤炭进行分质利用的节能环保项目”。陕西省决策咨询委员会委员贺永德、北京焦化厂原总工程师陈卫国等专家这样点评天元公司项目。陈卫国评价说，现阶段煤的有用成份主要包括二部分，一是挥发分，二是固定炭。此前，国内外煤的利用途径虽然很多，但无论是燃烧取暖发电还是作为化工生产原料，均未对挥发分和固定炭进行分离，而是直接燃烧或气化，不能发挥两种成份各自优势，导致煤的利用效率与能量转化率低下，排放物多，环境污染重。“陕煤—榆林版煤制油”技术，表面上看，用的都是传统的煤干馏与焦油加氢技术，但于对相关技术进行了优化升级和提质改进，并使用了其拥有完全自主知识产权的延迟焦化技术，提高了装置运行的安全性、可靠性和产品品质。同时，对热值低、难以回收利用的荒煤气进行处理提纯，生产出焦油加氢裂解所需的宝贵氢气原料，从而最大限度地利用了能源与资源，使煤的热能利用率提高到80%以上，比煤燃烧发电高出1倍多，是对低变质煤高效利用的有效途径，是真正意义上的节能环保项目。贺永德认为，煤中温干馏的目的是除去煤中大量存在的挥发分，生产电石、化肥、铁合金等企业所需的强度大、热值高、便于长距离运输，价格又较高温冶金焦便宜的半焦产品。此前，受技术制约，干馏过程副产的约10%的中温焦油，要么被当作废物就地排放，要么当作粗劣燃料烧掉。每吨半焦副产的400多立方米的荒煤气，也因其中含氮量高（超过40%）、处理难度大、热值低（仅1800千卡/立方米）被“点天灯”，造成了严重的资源浪费和环境污染。在晋、陕、蒙、宁交汇处，甚至因此形成了被环保部门挂牌督办的环境“黑三角”。

天元化工通过建设135万吨/年半焦和50万吨/年中温煤焦油轻质化项目，并斥资1.5亿元，配套建设了废水雾化焚烧处理设施和氨、硫回收装置。由于设计科学合理、装置规模大，安全环保设施配套齐全，不仅使自产的煤焦油得以全部回收利用，每年还可处理榆林当地40万吨煤焦油。同时，通过从荒煤气中提取高纯氢气，生产高品质轻质燃料油，对自产的荒煤气全部回收利用，对其中的氮气、硫化物回收后生产合成氨、硫磺等产品，实现了对煤的分质利用和对资源的“吃干榨尽”。尤其延迟焦化装置的投用，不仅大幅降低了加氢反应器的压力和温度，改善了操作环境，提升了装置运行的安全性。而且大幅减少了加氢反应过程氢气的消耗，从而使整套装置的参数更优化，安全稳定性更高、资源利用更充分，排放物更少，环境更友好。从该装置运行850多天的结果看，与直接或间接煤制油项目相比，其综合能耗仅相当于前者的2/3，二氧化碳排放量相当于前者的1/2。陕西省工信厅副巡视员胡海峰、延长石油集团总理经张积耀也盛赞50万吨/年焦油轻质化是节能环保的好项目。他俩认为：无论是传统煤化工还是新型煤化工，合成气中都存在“碳多氢少”的问题。为了实现碳/氢平衡，煤化工企业不得不用超过1/4的煤生产氢气，以神华108万吨/年煤直接液化项目为例，在9台煤气化炉中，就有2台大型壳牌粉煤加压气化炉是专为生产氢气设计的。而煤制氢的机理就是一氧化碳与水蒸汽进行氧化还原反应。每生产一吨氢气，就会产生22吨二氧化碳，导致煤化工二氧化碳排放量居高不下。但天元公司是通过从此前浪费掉的荒煤气中提取氢气，没有为制氢单独消耗煤炭，二氧化碳排放量因此大幅减少。从热能转化情况看，目前煤制甲醇的热能转化率为34%，在煤化工领域算是较高的，但也只有煤焦油轻质化热能转化率的43%。国家化工行业生产力促进中心总工程师方德巍则告诉笔者，煤炭是芳烃基的大分子，其分子结构好比若干个王八壳拼揍在一起，比石油分子结构复杂，因此加工处理难度更大，能耗更高。煤干馏技术，其实就是将煤中类似于石油组分的挥发物分离出来。遗憾的是，我国绝大多数焦炭企业，都是以生产焦炭为主，而将宝贵的煤焦油当作副产品要么廉价销售，要么只做初级加工，使煤中的精华部分没有得到充分利用，甚至被白白浪费。天元公司的技术看似传统而简单，但其可贵之处在于将焦化、荒煤气提纯与焦油加氢三种技术实现了对接耦合，使整个装置形成了闭路循环，最大限度地利用了煤中挥发成份，故而比其他煤化工装置更节能环保。

资源综合利用技术的新发展

“天元项目最大的亮点是投资省、见效快、成本低、水资源消耗少。”全国人大代表、陕西煤业化工集团董事长华炜这样认为。他说，耗水量大是影响煤化工产业健康发展的关键因素之一。由于我国煤炭资源与水资源呈明显的逆向分布，拥有全国煤炭资源量6%以上的西部地区，水资源拥有量只有全国的1/4。“块煤干馏中低温煤焦油制取轻质化燃料工艺”技术是通过煤的干馏提取挥发分，且煤焦油轻质化过程耗水量较少，使其整个装置的耗水量大幅减少。从天元公司50万吨/年煤焦油轻质化装置实际运行看，即便为50万吨焦油轻质化装置配套500万吨煤干馏装置，一年耗水量也不过160万立方米。按成品油收率80%计算（即一年生产40万吨燃料油），吨油的耗水量不足3立方米，仅相当于传统煤化工和新型煤化工耗水量的1/4。据了解，天元公司的干法息焦和污水处理实验已获得成功，将这两项科研成果实现产业化后将实现工业污水循环利用，使生产用水量大幅度下降。这项技术的推广，将为西北、新疆、内蒙古等缺水地区实现煤炭分质利用开创新途径，这对我国煤炭能源转化替代能源将起到积极作用。

从投资及收益情况看，天元公司50万吨煤焦油轻质化装置及其配套项目，总投资18亿元，吨油品投资额约4000元，少于直接制油或间接制油投资额的一半。截止2012年7月31日，该装置实现了安全、稳定、长周期满负荷运行850余天，生产优质燃料油60余万吨，创造了大型化工装置当年投料试车，当年实现高负荷平衡稳运行，当年盈利的奇迹。这些都充分表明：“陕煤—榆林版煤制油”技术，是一项性价比高、用水量少、项目投资回收期短的先进实用技术。中国工程院院士胡永康、西北大学化工学院院长马晓迅，以及中国石化洛阳石化工程公司副总工程师梁龙虎等专家认为：“陕煤—榆林版煤制油”技术，是一项真正拥有自主知识产权、具有中国特色的煤制油技术。其示范装置的成功运行，不仅证明了该项技术的安全可靠性、节能环保性，更证明了其节水性和经济可行性，是一项值得国家关切和重视的实用技术，为富煤缺水的西部地区实现煤的就近高效转化开辟了新的途径和方法，较好地解决了煤化工耗水量大的难题。专家们同时建议：天元公司应通过示范装置的运行，不断积累经验，优化参数，提取焦油中更多有用成份，开发新技术，降低荒煤气中的氮含量，提升装置运行效率和安全性。

陕煤化集团的陕北煤化工领军人物——神木煤化工产业公司党委书记、董事长任沛建评价该技术认为，该装置一经投产便实现了高负荷生产，这在国内化工界是十分少见的，而且经过两年多的安全稳定运行，充分说明了该技术的成熟性和稳定性。其经济价值、社会价值是非常巨大的，极具推广价值。毛世强则向笔者透露：天元公司技术人员已经开发成功粉煤流态化中温干馏技术，并已完成了工业化试验。采用该技术后，煤焦油收率可提高三倍以上。目前，天元公司正着手建设20万吨/年粉煤流态化中温干馏装置的各项装备工作，一旦实施，“陕煤——榆林版煤制油”技术的产油率将翻番，项目的经济效益将更加可观。他同时透露：天元公司今年将投资2亿元，建设2.5万吨/年全球最大的精酚生产装置。

“目前，精酚市场价超过1.2万元/吨，且供不应求。2.5万吨精酚装置建成投产后，一年可产生2亿多元收益。不仅如此，由于酚中含有OH—，显酸性，容易与氢气反应，消耗大量氢气。同时，腐蚀管道和设备，造成安全隐患。提酚后，这些问题均可迎刃而解，装置的安全性会更高，公司的经济效益会更好。”毛世强坚信：通过不断优化和改进，土生土长的陕煤——榆林版煤制油技术，将日臻完善，成为黄土高原上一颗闪亮的明珠，助推煤化工产业健康发展，助推我国“煤代油”工程提速。

“煤代油”技术的新启示

十几年矢志不愈，一群不服输的东北和西北汉子在黄土高原上，实现了凤凰涅槃般的升华，并被验证为一项备受国内外关注的节能、环保、经济实用的“陕煤—榆林版煤制油技术”，揭开了煤代油技术崭新的篇章。也为富煤缺水的西部地区实现煤炭就近转化，促进煤化工和地方经济快速发展开创了一种现实可行的方法和途径。令人欣慰的是，面对技术开发和示范装置运行的巨大成功，天元人没有停止前进的脚步，而是在进一步积累操作与运行经验、不断优化工艺，促进技术进步和升级。在此基础上，他们正在研究更先进的煤炭分质利用技术，通过这项技术不断提高煤焦油的收率和煤炭的高效利用。将来该技术的发展布局要与煤炭和煤焦油资源相匹配，更好的发挥该技术的环保效益和能源替代作用。近几年，我国开发的新技术、新工艺、新成果的确不少，但往往在没有完全被工业化验证，甚至在没有进行中试的情况下，就迫不及待地大肆宣扬、大范围推广，不仅给投资者带来巨大风险和损失，也造成了巨大的资金和资源浪费。

从这个层面讲，“陕煤—榆林版煤制油”技术的开发成功，不仅为我国实施“煤代油”战略提供了更加低碳、环保、经济可行的途径和方法，更为我们树立了科学、冷静、客观、公正、务实的表率。这种作风，比“陕煤—榆林版煤制油”技术还要宝贵，一旦“推广应用”，受益的不仅是煤化工行业。

 陕西日报 （武德平  黄  澜  韩伟林  周海辉  拜伊春）