2017年度石科院優秀青年英才風采——吳昊

2017年度石科院優秀青年英才風采——吳昊

談到煤制油,石科院第17研究室吳昊總能如數家珍,將國內外技術談的津津有味,把每個工業項目的前生今世娓娓道來。在煤間接液化、煤直接液化、煤焦油加氫提質領域,吳昊深深體會到了科研的樂趣。

初識煤制油

從煤間接液化開始

十多年前,基於我國能源戰略安全考慮,中國石化集團公司開始立項煤間接液化(費託合成)研究,並將該項目列為集團公司重大科研項目,石科院作為主要研發單位承擔了重要研發任務,剛參加工作的吳昊是研發核心團隊成員之一。

當時煤間接液化在中國石化系統內是沒有任何研究基礎的,作為一個零基礎、全新的研究領域,技術開發過程中不可避免的遇到了很多困難和挑戰,但吳昊和課題組同志沒有退縮,在不斷髮現問題、分析問題、解決問題的過程中,逐步完善了對費託合成過程的認識,積累了技術開發經驗。通過不斷地完善試驗方法、試驗條件,在較短的時間內完成了實驗室技術開發。

實驗室技術最終需要通過工業試驗的檢驗,從2006年開始,不到30歲的吳昊就帶隊在鎮海煉化3000噸/年工業試驗裝置上進行技術實施與優化。首次工業試驗就給了年輕的吳昊當頭一棒,多年的實驗室成果竟然在工業上失敗了!低沉不能解決問題,吳昊和技術團隊深入分析問題所在,回到實驗室重頭再來,通過催化劑的優化和工業裝置的工藝改進,技術終於在2010年得到成功實施,標定結果取得該領域國內領先水平,先後獲專利授權30餘項,標誌著中國石化自主知識產權的固定床費託合成技術的開發成功。

看著工業裝置上生產出來水白的油、雪白的蠟,再想想未來這些如此清潔油品的原料竟然是黑色的煤炭,吳昊認為他的付出是值得的,這更加堅定了他繼續探索煤制油的決心。

在吳昊的書櫃裡,至今還保存著他在鎮海煉化進行工業試驗所整理的書冊——十餘冊百餘萬字,每當看到這些厚厚的書冊,都會令他想起那段痛苦並快樂著的經歷,都會激勵他繼續前行……

深入煤制油

煤液化油加氫提質技術國內首次應用

國內首套百萬噸級煤間接液化油加氫提質

煤間接液化裝置雖然可以生產出來非常漂亮的合成油和合成蠟,但很多指標並不能滿足車用汽柴油或化工品的標準要求,為得到附加值更高的成品油或化工品,吳昊及其技術團隊開發了煤間接液化產品加氫提質CFHL技術。

通過對煤間接液化烴類產品的分析,確定了其中的微量雜質、確定了烴類的分子結構,根據目標產品烴類組成的需要,最終選擇了穩定加氫—異構加氫裂化兩段式加工技術路線,該路線實現了正構烷烴和異構烷烴的單獨利用。通過該工藝技術的加工,除了可以得到常規的石腦油和柴油組分,還可以得到正構烷烴含量很高的液體石蠟,也可以得到凝點很低的航煤組分;通過生產調整還可以得到石油醚、多種系列的溶劑油、機械精密加工油等,產品方案的靈活性大大增加。與國際同類技術相比,CFHL技術具有操作條件相對緩和、柴油產品收率高、柴油凝點低等特點,該工藝技術已獲授權中國專利7件。

我國首套百萬噸級煤間接液化工廠——陝西未來能源化工有限公司於2015年投產,其煤間接液化油加氫提質裝置採用了石科院開發的CFHL技術設計及運行。為了保證首套裝置一次開車成功,吳昊帶隊全程參與現場開工,對每個可能出現的問題都制定了相應的預案。催化劑裝填、催化劑硫化、引合成油升溫、操作優化調整,每個步驟都經過認真檢查和現場監控,保證了裝置一次開車成功。

工業裝置運行結果表明,穩定加氫柴油和異構加氫裂化柴油餾分的密度為0.77g/cm左右,凝點分別低於-10℃和-30℃,十六烷值分別為81和76,是非常好的低凝、高十六烷值清潔柴油組分。

2017年度石科院優秀青年英才風采——吳昊

與煤間接液化烴類組成結構完全不同的是,煤直接液化油基本全部由環狀烴類組成,這也決定了煤直接液化油的加工路線與煤間接液化油有很大不同。通過充分分析原料性質,課題組開發了選擇性開環裂化的加氫提質RCHU技術,該技術使得柴油餾分的十六烷值大大提高,與原料相比,產品柴油十六烷值提高幅度達18個單位以上。與國際同類技術相比,RCHU技術具有操作條件緩和、柴油產品收率較高、柴油十六烷值提高幅度大等特點,該工藝技術已獲授權中國專利7件。

全球首套百萬噸級煤直接液化工廠——神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司所擁有的煤液化油加氫提質裝置,從2009年裝置開工就採用石科院RCHU技術運行,並穩定運行至今。吳昊深知這套裝置在我國能源安全保障中的戰略地位,多年來他一直跟蹤裝置的開工和運行服務,及時瞭解並解決工業運行問題。

工業裝置運行結果表明,採用RCHU技術可以將原料柴油餾分十六烷值提高19.3個單位,生產得到密度低於0.85g/cm、硫含量小於0.5μg/g、凝點低於-45℃的國五、國六清潔柴油組分,和芳烴潛含量達68%以上,硫、氮含量均低於0.5μg/g的優質重整原料。自2009年1月投產以來,催化劑經過兩次再生,至2018年4月在累計運行9年左右的時間內,裝置保持良好的運行穩定性。

發掘煤基燃料新熱點

探尋煤焦油加氫

雖然在煤間接液化、煤直接液化領域已經取得了一定成績,但吳昊認為對煤制油的研究不能就此止步,應該從資源利用、環境保護、水資源消耗等多方面分析,探尋煤基油品新路線,要把技術開發放在全國資源與環境的大範疇進行考慮。

幾年前吳昊對煤制油領域的國家政策、資源利用效率、環境與投資、產品市場等進行了綜合分析與判斷後,他又將視線瞄準了煤焦油加氫提質這一領域。

煤焦油是近年來國家重點支持的煤炭清潔利用路線——煤炭分級利用的主要產品。煤炭分級利用指將煤炭通過熱解的方法,以煤焦油和蘭炭作為主要產品的加工技術。

吳昊經常用這幾組數據說明為什麼他堅定煤焦油加氫的煤基燃料路線。我國每年40億噸煤炭消費中,55%以上富含油氣組分,若全部實現分級利用,每年可以增加1.4億噸燃料油供應,可以大大彌補我國對石油的進口依賴。我國每年發電用低階煤14億噸,若全部分級利用後再發電,會減排二氧化硫210萬噸、粉塵41萬噸,大大降低城市環境汙染。通過分級利用得到的煤焦油成本只有30美元/桶左右。因此,從資源、環境、效益多方面考慮,煤焦油路線的煤基燃料都是能夠站住腳的。

這讓吳昊對煤焦油加氫技術的開發信心十足。

快速開發新技術

面向市場需求、提高競爭力

五年前煤焦油加氫在我國還是一個名不見經傳的小眾技術,在外界看來這麼一個不值得深度介入的領域,吳昊卻投入了大量精力,研發初期只有兩人的小團隊像被打了興奮劑。沒有專用裝置,“借”裝置進行試驗;沒有技術開發經驗,到處調研獲取信息。

吳昊是這樣調侃煤焦油的:髒似渣油、重比油漿、臭氣熏天、望而卻步。就是這樣一種劣質油品,吳昊對他充滿了無比的好奇與樂趣,誓將煤焦油“玩”到極致。

通過對煤焦油組分和雜質的分析,技術團隊開發了系列的保護劑、瀝青質轉化劑、深度加氫精制劑、加氫裂化劑,並針對煤焦油加氫反應特點,開發了包括催化劑級配技術、反應熱控制技術、換熱流程優化技術在內的成套煤焦油加氫工藝技術,實現了煤焦油的清潔轉化。通過所開發的加氫提質技術,將密度1.05g/cm左右的煤焦油生產得到了密度小於0.85g/cm、硫含量小於1μg/g的清潔柴油組分,大大提升了煤焦油的利用價值。

技術流程打通了,吳昊又將技術優化聚焦在了降成本、增效益上。

煤焦油預處理是煤焦油加氫技術的關鍵環節,通過對預處理對象的深入剖析,研發團隊發現通過一種低投入、低成本的方法就可以實現煤焦油的淨化。通過不斷的試驗,開發了專用的煤焦油淨化劑和工藝技術。與目前市場主流的高壓預處理技術相比,該預處理技術的設備投資僅為主流技術的10%~20%,操作成本也降低50%以上,技術競爭力大大提升。

2017年度石科院優秀青年英才風采——吳昊

勇於市場開拓

技術轉讓在現有市場實現零突破

通過項目組的共同努力,具有顯著競爭力的煤焦油加氫提質技術終於開發了出來,國內的煤焦油加氫市場也如預期出現了爆發,但新的問題又出現了。該領域的業主都是從事煤化工的,不瞭解甚至不知道石科院,在國內外眾多專利商高調介入煤焦油加氫領域的同時,如何快速打出品牌併為行業服務成為吳昊重點考慮的一個問題。

業主不來,我們就去。近兩年吳昊將國內煤焦油加氫項目進行了詳細梳理,並主動上門交流,針對市場現有裝置運行過程中出現的問題,幫助業主想辦法解決問題,並對某些具有典型特點的裝置提出建設性的優化建議。基於多年來的研發經驗、成果和心得,技術很快得到了眾多業主的認可。功夫不負有心人,通過技術團隊的共同努力,2017年實現了我院煤焦油加氫技術在現有市場技術轉讓的零突破。

隨著業內對石科院煤焦油加氫技術的不斷認識,越來越多的企業主動找上門來,目前又有多家企業希望採用石科院技術進行升級改造。

2017年度石科院優秀青年英才風采——吳昊

榮譽與壓力並存

技術創新思路永不斷

截至2017年底,吳昊累計申請中國專利184項,已獲專利授權83項(其中以第一發明人已獲授權30項),榮獲省部級科技進步二等獎、三等獎各一項。多年的科研與工作成果得到了上級領導的認可,先後被評為集團公司優秀共產黨員、青年崗位能手,石科院優秀共產黨員、最美青年、優秀員工、優秀青年英才等榮譽稱號。面對這些榮譽,吳昊沒有驕傲,他認為每次的榮譽獲得都是對他的鞭策,每一張獎狀都是一雙眼睛時刻監督著他的工作。

為了能夠使技術不斷進步,吳昊在對環境保護、產品市場、資源利用判斷的基礎上,又提出了促環保、調結構、重聯合的煤基燃料新思路,如環保型煤間接液化油加氫提質技術、煤基油品向化工品和材料的技術轉型、煤炭分級利用過程的油品耦合生產等。

吳昊始終牢記技術開發要“開發一代、實施一代、儲備一代”的理念,不斷的思考給了他無限的憧憬,也給他的課題組帶來了更多活力。

2017年度石科院優秀青年英才風采——吳昊

結語

他喜歡挑戰。雖然過程辛苦,但最終的成功值得回味一生。

他喜歡創造。未來是創造出來的,沒有創造,就沒有未來。

2017年度石科院優秀青年英才風采——吳昊


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