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【转型进行时】费托蜡:黑色煤炭的“白色”价值

发布时间:2021-08-29 10:17:00来源: 山西日报

  费托蜡,是因德国科学家费舍尔和托普索发明由煤生产油和蜡的过程,将其名字首字母结合而得名。经过潞安化工集团与中科院山西煤化所多年的科研攻关和产业合作,山西费托蜡实现了从无到有、从有到优,高端产品替代进口、抢占国际市场,为煤炭的清洁高效利用、精细化发展提供了一个可供选择的现实路径。

  一块煤变蜡的“神奇之旅”

  费托蜡是由小分子的一氧化碳和氢气通过费托合成得到,纯度非常高,主要成分是由像自行车链条一样结构的碳链组成的,相对分子质量比较均匀。正是由于这种特殊结构和组成,赋予了它特殊的精细结构,使其具有熔点高、含油量低、耐磨性好等特点。此外,它还能以颗粒状或者面粉状存在,不仅应用在高档汽车和皮衣的打蜡、油墨及涂料、塑料加工等领域,还可用于制作口香糖和化妆品的原料。

  现实生活中处处都有费托蜡的身影。像家装用的油墨涂料里的分散剂、食品行业里水果的保护涂层、高熔点的润滑油基础油,以及汽车抛光蜡、地板抛光蜡、金属抛光剂等都要用到费托蜡。

  一块煤究竟是如何由黑变白,转化成蜡的呢?据介绍,一块煤经过烘干、筛选、破碎,形成精细的煤粉。然后,经过气化炉将煤粉、空气、氧气、水蒸气在800至1100摄氏度发生高温化学反应,生成以一氧化碳、氢气和甲烷为主的煤气。煤气再通过气体管路进入反应器,通过费托合成催化反应,最后得到费托蜡。

  煤变蜡的关键是催化剂。通过把钴基费托催化剂装到反应管里进行催化,就可以得到固体的费托蜡。目前,钴基费托合成的费托蜡产品具有高熔点、高凝固点、油含量小于等于3%、针入度仅为12mm等性能,产品性能和品质远优于石油基蜡和铁基费托蜡,可直接销售。

  费托蜡是潞安化工集团与中科院山西煤化所的一个合作项目。中科院山西煤化所研究员贾丽涛表示,原来钴基费托合成技术始终是国外垄断的一个技术,山西煤化所从上世纪90年代就开始了钴基费托合成催化剂的研究。2006年和潞安集团进行深度合作,进行了钴基费托单管试验,2008年进行万吨级工业侧线装置验证,2014年建成了全国首套钴基费托合成工业示范装置。我们的技术水平达到了全国领先、国际先进。经过多年的科研攻关和产业合作,我们实现了产业化和“零”的突破。

  潞安化工集团化工事业部副总经理崔艳斌表示,和山西煤化所开展项目合作,以高熔点费托蜡为代表的钴基技术就是其中一个合作项目。开展平台合作,共同筹建了科技部批准的山西唯一一家国家煤基合成工程技术研究中心。开展产业合作,共同组建了以钴基技术为核心的技术公司——中科潞安能源技术有限公司。

  高端精制费托蜡抢占国际市场

  潞安化工集团采用煤基费托合成生产的系列高熔点费托蜡产品,如今在国际市场上既“叫好”又“叫座”。

  据介绍,高熔点费托蜡以前很难分离出来,大部分需要进口。2015年潞安化工集团6万吨精制费托蜡项目一次投产试车成功以后,成功生产出110号高熔点特种蜡,实现了对进口产品的替代。企业现在的产能基本上达到以市场定产能的标准。今年产能已达15.4万吨,销售额达6.6亿元,发展势头非常好。

  潞安化工集团生产的多种型号系列产品各项指标达到国外进口同类产品标准,成为全球第三家能够独立生产高熔点费托蜡的企业。其高熔点费托蜡已在欧洲、美洲、东南亚、非洲等20多个国家和地区授权了产品代理商。

  崔艳斌表示,潞安化工集团生产的高端蜡之所以能够在全球20多个国家和地区市场走俏,其核心竞争力在于:首先是技术领先。潞安化工集团是国内最早做高熔点费托蜡的企业。同时,这项技术是潞安化工和山西煤化所共同开发、拥有自主知识产权的技术,而且这项技术也在不断更新迭代,实现了从无到有、从有到优的一个过程;其次是制定标准。潞安化工集团参与了费托合成蜡多项行业标准制定,将高熔点费托蜡的优势和特点编到标准中,在行业中拥有一定话语权。

  “从无到有、从有到优的过程是非常艰辛的。”崔艳斌坦言,在这个过程中,技术人员和生产人员经历了整个系统生产不稳定等情况。例如,产品刚生产的时候,出现发黄、发黑、铁含量不合格、针入度不合格等一系列问题。“经过我们生产、技术人员不断攻关纠偏,最终实现量产,白花花的高熔点费托蜡就生产出来了。”

  费托蜡可延伸加工出许多精细化工产品

  然而,费托蜡其实并不是终端产品。贾丽涛说,通过对费托蜡的进一步加工,可以得到形形色色的产品。60号的费托蜡可以应用于蜡烛,105号或110号费托蜡可应用于高熔点特殊场合,如方便面碗盒涂层、药品外面涂层。另外,费托蜡可通过化学反应,比如通过异构得到润滑油基础油,对润滑油基础油调和之后得到润滑油。

  费托蜡可以延伸加工出许多精细的化工产品,润滑油就是其中的一种。崔艳斌表示,全合成基础油没出来之前,高端的润滑油都是依赖进口。现在全合成III+基础油出来之后,我们的太行润滑油实现了对进口产品的替代。

  目前,费托蜡在我国还没有形成一个庞大的产业。未来它的生命力会怎样?贾丽涛表示,费托合成的全国产能不到1000万,费托蜡的产能更少。但实际上费托蜡有特殊的用途。它是一个全合成产品,可以应用到一些高端领域,其他产品不可替代。另外在其他领域如建筑、纺织等领域,费托蜡作为一种相变材料可以应用进去。在润滑油领域,全球润滑油用量是5000万吨,至少有10%到15%是全合成润滑油。如全合成润滑油得到广泛应用,其市场规模至少是百万吨级。因此他认为,费托蜡未来市场前景广阔。

  就如何降低费托蜡的生产成本,提高其经济效益,崔艳斌表示,一方面,潞安化工集团最近正在推行在精益思想指导下的算账文化,通过精益化管理,在生产端各个环节降低生产成本。另一方面,在产品端通过产品改性、迭代、升级,研发新产品比如氧化蜡、氯化石蜡、微粉蜡等,从而提高产品的附加值,两头发力、提高效益。

  “费托合成蜡工艺实际上是把煤炭变成一种材料,这种材料会进入人们生活的方方面面,这个过程是一个固碳的过程,碳排放相对较少。”贾丽涛表示,在当前碳达峰、碳中和的大背景下,可以从实现煤炭的材料化入手,把煤炭从能源的赋存形式变成高端的材料产品进入市场。在煤化工发展过程中,要有园区化、全链条化、集约化概念,做到吃干榨尽、物尽其用。

  (内容源自山西卫视“转型进行时” 记者刘瑞强)

(责编: 李文治)

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