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《中国煤化工》
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孙启文:煤化工“超级工程”的总指挥
作者: | 来源:国家煤化工网 | 时间:2018-01-23

    获得2017年度中国石油和化工行业影响力人物称号的孙启文,是我国煤炭间接液化技术的研发带头人和百万吨级工程建设的总指挥。从海外归国后,他一边潜心钻研技术,一边组建生产企业。他牵头开发的低温费托合成和高温费托合成工艺,可使煤炭变成数十种高附加值化学品,尤其是高温费托合成的研究开国内之先河。在他的组织实施下,2015年8月,我国首个百万吨级煤炭间接液化示范项目一次投料成功,2017年8月实现达产达效,为我国现代煤化工发展积累了宝贵经验。目前,年产400万吨油品和化学品的后续项目正在筹建中,并于2017年11月9日在中美两国元首的见证下引入美国投资,令世界瞩目。

    既是科研带头人又是实干型企业家,孙启文在煤化工事业的开拓中,有着浓浓的匠心和家国情怀。

    归国——

    满怀激情的拓荒者

    我国能源结构具有富煤、少气、贫油的特点。不论是汽油、柴油、润滑油等消费者熟知的油品资源,还是甲醇、乙二醇、烯烃、芳烃等重要的化工原料,都依赖石油来获取。据石化行业经济运行报告显示,2016年中国原油对外依存度升至65.4%。石油资源和定价权受制于人始终是我国能源发展的短板。但若能用富裕的煤炭资源代替一部分稀缺的石油资源,便可极大地缓解我国的能源矛盾。

    现代煤化工技术就是利用煤炭生产各类清洁油品和化学品。目前我国煤制油、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制芳烃等各类煤化工项目发展如火如荼,其中煤间接液化技术就是一项可以利用煤炭同时产出油品和化学品的关键技术。

    而兖矿集团作为国有重点煤炭企业,一早就认识到煤化工才是未来煤炭业的发展方向,十几年前便已提前布局,探索煤间接液化技术的产业化发展。然而十几年前,我国的煤化工发展水平还不够高,包括煤间接液化技术在内的一些科研成果还没有真正实现系统化和工程化。环顾世界,南非萨索尔公司成熟的煤间接液化制油技术和产业化经验吸引了他们的目光。为了取经学习,2000年,时任兖矿集团董事局主席的赵经彻专程到南非萨索尔公司参观访问,并结识了萨索尔技术公司首席工程师孙启文。当看到孙启文在煤间接液化技术方面科研水平高、工业运行经验丰富之后,兖矿集团表达了邀请孙启文回国加盟的强烈愿望。

    对于孙启文来说,自1993年在荷兰皇家格罗宁根大学从事化学工程博士后研究工作之后,就一直在国外工作生活。多年的专业积累使他很快成为萨索尔公司的科研团队核心人员。虽然在国外的事业发展顺利,生活条件富足,但对家乡的思念和对祖国煤间接液化产业发展的憧憬一直埋藏在孙启文的心里。他在想,若是中国也能这样用煤炭制造清洁油品和化学品、有几个像萨索尔一样百万吨级的大工程就好了!

    兖矿集团对煤化工的布局让孙启文看到了更大希望。2002年,在兖矿集团的诚挚邀请下,孙启文毅然放弃在国外优越的生活条件,满怀着对祖国煤化工产业的激情回到上海,牵头组建上海兖矿能源科技研发有限公司,成为兖矿集团煤制油及煤间接液化技术的掌舵者,也成为了国内煤间接液化产业的拓荒者之一。

    研发——

    从无到有的奠基人

    归国16年来,孙启文只做了一件事,那就是推动中国煤间接液化技术的规模化产业化发展。但是在孙启文回国之初,这一切还都要从零开始。没有成熟的技术体系、没有工业化实验的数据、没有大型生产装置,万事都还处在“开头难”的阶段。孙启文就从组建研发团队开始,全力以赴研究煤间接液化技术中的低温费托合成和高温费托合成两大反应体系。

    实验室阶段,这些化学反应机理是什么?费托反应的条件有何影响?使用什么样的催化剂效果最好?反应混合物与所需产品如何分离彻底?中间产物如何控制?最终产品如何设定?众多问题的解决需要大量文献和实验数据支撑,而每一个实验结论孙启文都亲自把关。在工程化阶段,反应器如何制造?生产工艺怎么设计?系统集成如何控制?反应放大后有何变化?调整规律又是什么?这些更需要孙启文这个团队带头人做到心里有数、统筹指挥。

    在多年的努力钻研下,孙启文和他的团队在科技研发方面取得一系列成绩和进步,创建了以油品为主的低温费托合成和联产油品、烯烃、化工产品、电力的高温费托合成煤间接液化技术体系。这一技术体系庞大而复杂,不论是低温、高温费托反应催化剂,还是各单元合成工艺,任何一个关键实验的失误都有可能导致整个技术体系最终无法成功应用于工程放大中,研发过程的繁琐和对数据要求的严谨不言而喻。

    孙启文带领他的科研团队在一点一滴的积累中不断总结、不断改进、不断攻破关键技术,引起了国家科技部门的高度重视。他承担的煤间接液化催化剂及工艺关键技术还被列为国家“十五”期间的“863”计划课题,并于2005年顺利通过科技部验收。2007年,科技部批准以兖矿集团为依托单位,建设煤液化及煤化工国家重点实验室,这是科技部批准的全国首批36家依托企业建设的国家重点实验室之一,孙启文任该国家重点实验室主任。

    截至目前,孙启文先后共承担了重点和重大国家“863”计划课题3项,国家“973”计划课题2项;获得省部级科技进步二等奖2项,中国煤炭工业协会科技进步奖特等奖1项,中国石油和化学工业联合会技术发明奖二等奖1项,国家专利优秀奖1项,山东省自然科学学术创新奖一等奖1项;取得科研成果11项;获得授权发明专利37项、实用新型专利4项;出版学术专著1部;发表学术论文40余篇,还先后两次荣获山东省政府“泰山学者”特聘专家荣誉称号。

    落地——

    成果转化的企业家

    有了这样一批技术研发的基础,孙启文下一步要做的就是推动煤间接液化真正落地转化为生产力,实现工程放大。事实上,从2005年起,孙启文就开始亲自主持了对采用自主研发的煤间接液化制油技术建设百万吨级煤制油工业化装置的技术经济性分析。通过对项目建设所在地的煤炭资源、水资源、场地平整性等因素的综合比较和分析,孙启文及其团队最终确定了以陕西榆林作为项目建设地。2006年2月,国家发改委批准同意兖矿集团开展百万吨级煤间接液化制油工业示范项目,同年8月,孙启文被任命为该项目筹备处主任,全面负责推动这一项目落地。

    在孙启文的主持下,该项目各类可研报告、环评、水资源、选址规划等29项评价报告和127项支持文件全部获得有关部门的批复,项目整体方案也顺利通过评审。为了快速推进项目建设,孙启文多方协调,于2011年成立了注册资本为54亿元的陕西未来能源化工有限公司。未来能源公司一成立,就立即全面展开百万吨级煤间接液化项目各装置的详细基础工程设计工作。

    百万吨级煤间接液化项目首先需要一个优质的“原料车间”。经过与各方多次协商,2012年2月,孙启文拿到了可采储量9.78亿吨的榆林市金鸡滩煤矿矿权,为百万吨级煤间接液化项目配套提供煤炭。为了保证日后整体项目能实现安全平稳高效运行,作为“原料车间”的金鸡滩煤矿建设也要瞄准现代化和高标准。孙启文召集管理层人员多次开会研究方案,对整个工程进行了周密谋划:以优中选优的标准招标选择行业拔尖的施工队伍;科学论证优化设计方案和施工工艺,在概算基础上优化减少矿建进尺3512米;采取火药爆破和掘进机交替进行不间断作业来解决火工品受限的困难;以抓管理、抓安全、抓质量、保进度为抓手,采取后墙不倒、倒排工期、节点考核等强有力措施,高速推进各项基建工程。

    2012年7月,百万吨级煤间接液化项目正式开工建设。对于煤间接液化技术的产业化发展来说,工程放大绝非易事,更何况是百万吨级。除了电力、水力、道路、管道等各项基础设施建设外,孙启文对各单元各环节的设计和引进工作也保持高度严谨。他充分发挥自身国际经验,主导了低温甲醇洗、硫回收、低温费托合成、油品加工、低碳烃回收、PSA提氢及甲醇制氢技术、脱碳技术等工艺技术软件包的引进工作。

    此外,各类大型、超大型反应装置的建设也是实现工程化的难题之一。孙启文在实验室的研发基础上再进行工程研究和设计,并与工程建设团队反复沟通交流。2013年11月,项目完成了各类大型、超大型设备安装1200余台(套)。2014年9月,项目配套的3000吨/年低温费托合成催化剂项目一次投料试车成功,为核心的低温费托合成反应提供了有力保障。

    在整个项目建设中,由孙启文带头完成的国内首创性工作就包括高效铁基低温费托合成催化剂及其工业化生产成套技术、大型低温浆态床费托合成反应器及其内构件技术、百万吨级反应器串联费托合成工艺技术、百万吨级费托合成油品加工催化剂和加工工艺技术、煤间接液化优化集成设计平台、动态模拟系统和操作员培训系统、百万吨级煤间接液化系统集成技术、建成并高效运行国内首套百万吨级煤间接液化工业示范装置等。

    为了节约投资,孙启文还在项目建设中精打细算科学控制。他先后组织专家对设计方案进行了16次优化和完善,最终完成项目投资154.73亿元,比概算节约投资10亿元。在谈到如何做到节约投资时,孙启文讲述了一个细节。在煤矿建设时期,为节约资金,项目组严格控制招标过程,矿井采购的大量外围设备涉及数亿元资金,都是用厂家直购的方式,一律不招代理商,一律不理打招呼、走后门的关系户,坚持高标准严流程。为此,他遭到了各路利益相关人马的围追堵截,还得罪了许多“有背景”的人。

    但就在这样的情况下,孙启文依然坚守原则,着眼于煤间接液化产业的长远规划,竭尽全力节约投资、保证质量。2015年8月23日,全国首套百万吨级煤间接液化示范项目实现全流程打通,一次投料成功,并产出优质的柴油、石脑油、液化石油气等油品。多年的心血终于得到了回报,这也是孙启文第一次如此接近当初回国时的愿望。这一项目的成功不仅填补了我国煤间接液化技术的工业发展空白,更直接提升了我国煤化工技术的国际地位。

     筹谋——

    “超级工程”的推动者

    目前,这套采用低温费托合成技术的百万吨级煤间接液化示范项目已平稳运行两年多,并实现达产达效,成为我国煤洁净利用技术产业化发展的重要里程碑。然而对于孙启文来说,煤化工拓荒的路还要继续走。

    国际石油价格时有涨跌,为了保证大型煤间接液化项目的经济性和竞争力,孙启文在规划之初就提出要分两期三步建设年产1000吨油品和化学品的综合煤洁净利用工程。已投产运行的百万吨级煤间接液化示范项目是整个工程的一期启动部分,一期后续400万吨/年(200万吨/年低温、200万吨/年高温)项目也已经列入国家“十三五”煤炭清洁利用发展规划,目前正在持续推进中。

    在国内外煤间接液化领域都有着丰富工作经验的孙启文提出,煤液化的生命力在于向下游、向高端延伸,形成与石油化工差异化的产业链。煤制油品对我国能源长期可靠供应具有重要意义,而更丰富的化学品产品则是保证煤间接液化项目经济性的关键。依托低温费托合成法,煤间接液化技术能够制取柴油、石脑油、液化石油气等清洁油品,而依托高温费托合成法,产品种类还能延伸至数十种油品化学品,包括汽柴油、特种溶剂油、α-烯烃、丁二烯、丙烯腈、芳烃以及其他醇醛酮酸等。

    因此,在首套百万吨级煤间接液化示范项目运行步入正轨之后,孙启文又将主要精力放在了一期后续项目的研发和建设上,其中的核心技术就是孙启文牵头研发的大型高温与低温费托合成多联产专利技术。目前,高温费托合成所需的关键催化剂已研发成功。去年6月,国内首套高温费托合成工业试验装置也已开工建设,项目可行性研究报告和产品方案已经完成编修,各专项报告也在积极编制。

    尤其是2017年11月9日,在中国国家主席习近平和美国总统特朗普的共同见证下,兖矿集团与美国空气产品公司就该项目签署投资合作协议,更让世界瞩目。且该项目是习主席和特朗普所有见签项目中,唯一一个利用外资在中国建厂的项目,更加说明了我国煤化工项目在世界上的影响力和吸引力。

    作为推动这一系列技术和项目落地实施的总指挥和总工程师,孙启文规划和正在筹划的可不仅仅是一个利用煤炭制取汽柴油的工程项目,他要做的是打造一个区域性的产业集群、一座西部化工城。依托一期项目中的系列烯烃、芳烃等化学品,发展高附加值和差异化的化工工艺路线,并结合区域附近的其他化工产品,形成塑料、橡胶、费托特色化工、纺织等多条产业链,优势互补。

    前路仍然漫漫,初心从未忘却。为了祖国的煤化工事业,为了能早日实现煤间接液化技术产业化成熟发展,他仍然在不断钻研、不断试验、不断开拓,继续在产业道路上寻求新的突破。

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