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三聚环保:绿色发展 勇毅前行
  • 作者:澎湃化工号
  • 发布时间:2021-01-29 01:28:08
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“十三五”对于北京三聚环保新材料股份有限公司而言,是艰难跋涉转型发展的5年,同时也是开拓进取创新发展的5年。5年间,三聚环保实现了跨越式的进步,不仅完成了从单一的铁基净化材料向钌基催化材料、炭基新型材料多元化发展的转型,而且成功开发了世界领先的MCT悬浮床加氢成套装备与技术。依托MCT悬浮床加氢这一平台技术,三聚环保开创了重油加工利用以及生物能源的新业务,开启了绿色能源发展的新纪元。

位于河南鹤壁的悬浮床工业示范装置

硕果累累 核心技术群星闪耀

经过多年持续的自主研发以及合作开发,三聚环保形成了一批具有较高技术门槛、突出性能表现和独特竞争力的核心技术、产品和服务,技术水准都处于业界领先水平。

先进材料的研发和制备技术:公司研发团队在催化净化材料技术上进行了20多年的持续专注研究,重点研发了铁基净化材料、钌基催化材料、炭基新型材料等。与此同时,三聚环保利用先进材料形成了一系列核心催化剂产品,支撑了其它核心工艺技术的开发,包括MCT悬浮床加氢、生物质液化、低压氨合成、费托合成等行业重大关键技术。先进材料成为公司科技创新的源动力。

劣质重油MCT悬浮床加氢技术:该技术集成了公司开发的众多先进核心技术,包含催化剂、工艺和核心装备等核心技术,研发团队突破了炼油工业重劣质油加工的国际难题,大幅度提升了劣质、重质石油轻油收率和产品质量,轻油收率比延迟焦化等传统工艺提高20%~30%。该技术经济效益和社会效益都十分突出,以100万吨/年装置为例,相比于延迟焦化工艺,用悬浮床装置可使原来25万吨的石油焦80%变成了油品,按照2000元/吨计算油品和焦炭的差价,则年收益可增加4亿元。

先进生物燃料生产技术:三聚环保还将MCT悬浮床加氢技术应用到生物质原料领域,开发出了悬浮床二代生物柴油(HVO)生产技术和HVO生产生物航煤技术,为进军生物质能源领域打下了坚实的基础。

农作物秸秆炭化还田-土壤改良成套产业化技术:三聚环保通过对秸秆进行限氧炭化,生产生物质炭基肥料、土壤改良剂等产品,实现了农作物秸秆高效高附加值的利用。该技术既可以改良土壤,补充有机质,降低化肥和农药用量,促进粮食增产提质,同时还以工业化技术解决了秸秆处理难题,实现秸秆还田,搭建了可持续发展的闭环产业链。该技术被国家发改委列入国家重点推广的低碳技术目录,相应的“秸—炭—肥还田改土模式”被农业部列入重点推介的秸秆农用十大模式之一。

低压钌基氨合成技术:该项技术以新一代钌系氨合成催化剂为核心,相比传统的铁基氨合成催化剂,在反应压力更低的情况下,可以实现更高的氨合成单程转化率,显著降低能耗、减少维护费用和提高安全系数等,既可用于新建合成氨工厂,也可广泛用于现有合成氨企业的节能增产升级改造。

钴基费托合成技术:该技术打破了国外公司的技术垄断,填补了国内空白。技术主要是利用煤、天然气及生物质转化的合成气,生产高品质的溶剂油和合成蜡。钴基费托合成的溶剂油沸程范围窄、溴指数低,具有无硫、无氮、无芳烃、无色、无味、无毒的特点,属于新型环保产品;钴基费托合成蜡具有高熔点、高硬度、窄馏分等特殊性能,属于高端化学品,市场前景广阔。

众多创新成果和扎实的技术积累,犹如一级级坚实的台阶,有力地承载着三聚环保登高前行的脚步。

2020年5月31日,三聚环保开发的“铁钌接力催化”氨合成成套技术开发及工业应用项目通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。

绿色发展 生物能源获突破

新世纪以来,全球能源格局深刻调整、能源治理体系加速重构、新一轮能源革命蓬勃兴起,清洁低碳成为全球能源转型发展的大势所趋,生物质能源以绿色、清洁、可再生等优势,以及在降低温室气体排放和保障能源安全上的重要意义,成为新能源家族中的一颗新星。

三聚环保体察到这趋势,迅速将目光转向了生物质能源。在MCT悬浮床工业示范装置成功运行的基础上,开始探索用悬浮床加氢技术加工废弃油脂以及秸秆等农作物废弃物,将其转化成绿色清洁的生物质能源。

经过一年多的艰苦努力,研发团队相继在悬浮床HVO生产技术及HVO生产生物航煤技术上都取得了突破性的进展。

其中,悬浮床HVO生产技术已经在河南鹤壁悬浮床工业示范装置上实现了工业化生产。2019年7月2日,三聚环保在鹤壁悬浮床加氢工业装置上利用棕榈酸酸化油为原料,成功产出二代生物柴油;7月12日,三聚环保与欧洲客户签订了首个悬浮床二代生物柴油产品销售订单;8月28日,悬浮床工业示范装置生产的二代生物柴油从连云港启程运往欧洲,油品质量指标全部符合欧盟标准。出口产品的原料全部来自于酸化油、地沟油等废弃生物质,从原料、生产到销售环节全部通过ISCC(生物质国际可持续性和碳认证),碳减排率可达85%以上。

相较于现有的固定床技术,悬浮床加氢技术生产二代生物柴油 ,在技术上具有三大优势:一是对废弃油脂原料杂质要求低,可直接处理高酸值、高杂质原料,无需复杂的前精制和预处理过程;二是催化剂实现了多次循环使用和在线补充,可实现长周期连续运转;三是加工的油品可直接达到商品级品质,无需进行精制处理,简化了生产流程,降低了加工成本。

作为下一代生物燃料生产技术,生物质直接液化技术备受关注。废弃固体生物质来源非常广泛,包括餐厨垃圾、畜禽粪便、果壳、渣粕、秸秆、木屑等,资源量巨大。若能够将生物质直接液化,生物燃料产业可以有效破解困扰产业发展多年的原料来源不稳定的瓶颈。而且固体生物质原料成本仅为废弃油脂等液体原料的1/6~1/4,加工出的油品更具市场竞争力。

目前,三聚环保已经完成了生物质直接液化技术的小试和中试。2018年中科院过程所在公司的试验装置上进行了独立重复试验,报告显示以高含氧的玉米秸杆为原料直接液化,油收率达到47%,油品氧含量小于5%,接近2吨秸杆生产1吨生物原油,转化效率非常高。这让研发团队感到无比振奋。

“在此基础上,三聚环保公司正在建设示范装置,对该技术进行工业化验证,并在验证成功后建立大型商业化运行装置。HVO生产生物航煤技术的技术攻关也在积极推进中,我们已经掌握了HVO异构化生产低凝点生物柴油和生物航煤的工艺技术及催化剂,具备了催化剂制备生产能力。中试测试也已经完成,正在为生物航煤的规模化生产做准备。”李林表示。

采用悬浮床加氢工艺生产出的二代生物柴油样品。

蓄势待发 描绘绿色发展新蓝图

三聚环保生产的二代生物柴油很快得到了欧洲市场的高度认可。自2019年8月出口第一船货以来,产品供不应求。三聚环保的当务之急就是扩大生产规模,提高生产能力、完善产业链。

为此,三聚环保于今年7月份追加投资6.3亿元,对控股子公司山东三聚生物能源有限公司40万吨/年生产装置进行改造。按计划项目改造工程将于年底完成,届时将新增40万吨的生物质能源的供给量。

目前,三聚环保生物能源生产已经形成了三足鼎立态势,明年公司二代生物柴油产能将提高到70万吨,成为国内最大的二代生物柴油生产企业。

就像之前所有成功项目一样,三聚环保在绿色能源上的布局也是周到而细致,在上下游产业链上每个环节都进行精心设计和布局,以确保项目成功。

产业链要实现良性运转,产品销售是重要的一环。2019年三聚环保与BP公司、贡渥集团等国际大型石油公司和油品贸易商建立了稳定的合作关系,打造了产品出口欧洲的直通车。

为确保原料充足稳定供给,今年10月,三聚环保宣布拟在马来西亚设立全资子公司,为生物能源项目提供原料供应保障,实现生物绿色能源产业的专业化发展。

经历了无数次成功的辉煌,也遭遇过泥泞中跋涉的艰难,历经风雨洗礼和市场磨砺,让三聚环保褪去了少年的轻狂,平添几分成年的稳重和干练。眼中的目光更加坚定,心中的理想更加丰满。未来的岁月,三聚人将继续用自己的智慧和汗水、耐心与坚守,在祖国的大地上一笔一画地描绘天蓝水清地沃的美好愿景。

2020年8月25日,三聚环保在河南鹤壁举行生物能源产业基地扩能改造开车现场观摩会,三聚环保总经理李林向参会者介绍二代生物柴油生产情况。(李闻芝 摄)

应对挑战 悬浮床横空出世

在三聚环保所拥有的众多核心技术中,最耀眼的还属MCT悬浮床加氢技术。这项技术被业界誉为重油加工领域皇冠上的一颗明珠。拥有了这项技术,就意味着站上了石油化工领域重油加工的制高点。

开发MCT悬浮床加氢技术的想法始于2009年。当时三聚环保能源净化剂业务做得风生水起,脱硫净化剂、脱硫催化剂、其他净化剂、特种催化材料及催化剂畅销国内外市场。但作为公司创始人的林科并没有满足于此,而是未雨绸缪,开始谋划公司下一步的发展战略。这次他盯上了一项处于国际炼油领域科技制高点的技术——MCT悬浮床加氢技术。

进入21世纪,世界上优质石油资源变得稀少起来,重油和劣质油比例越来越大。而常规重油加工技术在加工重劣质油方面显得力不从心。世界炼油工业面临着巨大的挑战。在中国,这个挑战就更为严峻,除了原料重质化和劣质化,中国原油长期高度依赖,国际原油市场每一次风吹草动都会牵动中国能源战略安全的神经。炼油工业亟需新的重大技术突破,中国能源安全更少不了创新技术来保驾护航。

对付原油劣质化唯一方法是MCT悬浮床加氢技术。在高温高压与高效催化剂的作用下,悬浮床加氢技术具有超强的裂化和加氢能力,可以实现高转化率和高油品收率。国际上,意大利Eni公司、英国BP、美国KBR肯UOP公司等多家国际大型炼化公司以及世界一流的科研机构都投入大量的人力、物力和财力,想方设法要攻克这项技术,但由于技术的复杂性,所有的尝试都是无果而终。

尽管困难重重,但挑战更能激发创新者的激情。经过审慎的思考,公司还是决定放手一搏。

从2009年起,三聚环保开始相关技术的储备工作,在催化剂、工程技术、关键工艺、核心设备的研发和设计的各个环节上都进行了完善布局和系统攻关。随后三聚环保还与北京华石联合能源科技发展有限公司组建了技术团队。

团队负责人李林长期从事石化工程化技术开发、工程设计、工程项目管理和项目生产管理,具有丰富的催化剂设计研发、化工流程模拟、工程放大、新技术开发设计和工程建设经验。技术立本、实业报国是李林心中一直坚守的信念,只要国家需要,就一定要试试看!在石化行业30多年的从业经验告诉他,悬浮床加氢技术并非高不可攀,只要思路正确,坚持不懈,终会有突破。

在李林的带领下,研发团队历经数年系统开展了基础理论研究、催化剂研发、反应器研发、关键单元技术等多项关键核心技术的系统研发,进行了小试试验、中试验证,并全面开展了工业示范装置技术攻关,实现了重大突破,攻克了一系列技术难题,在全球范围内累积申请92项专利,形成了完整的自主知识产权核心技术集群。

李林认为,这个项目的成功不是某个单一技术的突破,而是集众多创新技术于一体,只有多项关键核心技术形成最佳的组合,才能创造出奇迹。

2016年2月,MCT悬浮床加氢工业示范装置一次开车成功并实现平稳运行,这不仅值得三聚环保庆贺,同时也标志着我国重油加工技术一举跨入了世界领先行列!

2018年6月21日,悬浮床加氢技术通过了中国石油和化学工业联合会鉴定,鉴定专家认为该成果创新性强,主要技术指标处于国际领先水平。2018年10月,渣油MCT高效转化绿色关键工艺系统集成项亩被工业和信息化部列入《2018年工业转型升级资金绿色制造方向》目录,并获得国家大额专项财政支持。

“MCT悬浮床加氢技术为公司未来的业务发展打开了想象空间。这是一项平台技术,它的可贵之处不仅仅在于技术的先进性,而且还有应用领域的广泛性,重劣质原油、石油渣油、煤焦油、生物质等原料都有望在这个平台上实现高效转化。对于重劣质原油、石油渣油、煤焦油的加工实力,在这平台上已经得到很好的验证,以废弃油脂加工二代生物柴油也已经取得了工业化成果。在转型绿色能源和绿色化工的发展道路上,下一步我们加大创新力度,为绿色能源和循环经济提供新技术和新产品,逐步形成区域一体化绿色发展战略,力争打造成为全球领先的生物能源与化学品运营公司。”三聚环保总经理李林表示。

2016年4月15日,三聚环保在北京举行我国首套自主研发的超级悬浮床工业示范装置一次开车成功新闻发布会。(张育 摄)

(图片除署名外由公司提供)

原标题:《三聚环保:绿色发展 勇毅前行》


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