大路，15年前黃河岸邊一個人煙稀少的小山村，如今已成為我國黃河流域著名的現代煤化工工業園區。
記者近日走訪發現，該園區正秉承“高端化、高質化、高新化”的發展理念，以其在國內外領先的煤化工科技，引領着當今一些煤化工產業走向，主導着這些煤化工產業格局。
不需開挖採煤，無需人員下井，
煤炭地下氣化技術“逆天”
黃色的溝，黃色的峁，黃色的塬，這便是內蒙古自治區準格爾旗薛家灣鎮黃土高原的一角，一個不被外界知曉的圪梁梁。而圪梁梁下，是全國五大露天煤礦之一的準格爾煤田唐家會礦區。
2019年10月底，一個28米高的火炬在唐家會礦區一座黃土塬上被點燃，熊熊火焰穩定燃燒1個月後，外界才知道這裏正在進行着一個“逆天”的煤化工項目——第四代煤炭地下氣化技術工業化示範項目。
汪傳敏，內蒙古中為煤氣化技術有限公司總經理，他指着火炬説：“這裏看似平靜，而就在我們腳下，地下煤炭資源正在被燃燒氣化，從地下的原煤到合成氣，所有流程都在地下完成。火炬下面連着地下氣化爐的產品井出口，地下氣化爐生產的合成氣通過產品井源源不斷地輸出地面。”
煤炭地下氣化技術簡稱ISC，是將地下煤炭進行有控制地燃燒氣化，通過對煤的熱作用及化學作用而產生可燃氣體的過程。該工藝不需要開挖採煤，也無需任何工作人員進入地下，就可生產低成本的工業燃氣和化工合成原料氣（簡稱合成氣，主要成分為氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等）。
這一“逆天”的構想，源自俄國偉大的化學家門捷列夫——化學元素週期表的發明者，他在19世紀末提出了煤炭地下氣化的構想，但直到20世紀50年代才付諸實施。目前，世界上只有烏茲別克斯坦採用第一代空氣氣化工藝的煤炭地下氣化技術，生產低熱值合成氣。
在唐家會礦區進行的煤炭地下氣化技術工業化示範項目，由中為（上海）能源技術有限公司於2018年投資建設，採用純氧氣化工藝，是擁有完全自主知識產權的第四代煤炭地下氣化技術，也是世界上領先的煤炭地下氣化技術。
自2019年10月底順利點火，目前該項目已穩定運行近14個月。中國礦業大學（北京）化學與環境工程學院副院長劉淑琴教授介紹，該項目各項指標均達到設計要求，證明了第四代ISC技術成熟穩定、安全高效，是世界ISC技術百年研發歷史的一次重大技術突破，解決了困擾工業化生產的合成氣產量、質量的穩定性，以及項目經濟可行性問題。
汪傳敏介紹，與傳統的地面煤炭氣化方式相比，煤炭地下氣化省去了煤炭開採、轉運、儲存、地上氣化等環節，工業用水量僅為同等規模地面煤制氣項目的30%，不僅大幅提高了煤炭資源利用的安全性，還在環保層面實現固氣、固液、固廢的趨零排放，有效避免環境污染，經濟效益比傳統煤制合成氣項目高出50%。
汪傳敏説，隨着唐家會礦區第四代煤炭地下氣化技術工業化示範項目取得成功投產並連續穩定運行，標誌着這項技術具備了大規模產業應用的基礎。而這項技術最適合對埋深1000米以下煤層及高灰、高硫、低發熱量劣質煤等不宜開採的煤炭資源進行氣化利用，大大提高了煤炭資源利用率。
初步勘測表明，僅內蒙古鄂爾多斯地區埋深1000米以下煤炭資源儲量就有6000億噸左右，遠景近萬億噸，為中為能源ISC技術大規模產業化推廣應用拓展了美好前景。據悉，“十四五”期間，中為能源將在鄂爾多斯地區建設年產200億立方米合成氣煤炭地下氣化項目。
如今，這項對於煤炭能源安全、高效、潔淨利用“革命性”的“逆天”技術工業化項目，已引起國內外煤化工領域的極大關注。距離唐家會礦區10公里的鄂爾多斯大路工業園區（以下簡稱“大路工業園區”），對那裏進行的煤炭地下氣化技術工業化項目十分期待。園區經濟發展局局長付飛雄陪同記者走訪唐家會礦區煤炭地下氣化示範項目工地時，眼中盡是熱盼。
付飛雄介紹，大路工業園區作為內蒙古重要的國家級產業轉型升級示範園區，煤制油、煤制甲醇、煤制烯烴是其主要產業板塊，目前產能分別是16萬噸、210萬噸和60萬噸，是內蒙古沿黃流域生產煤制油、煤制烯烴、煤制甲醇、煤制乙二醇等現代煤化工產品門類最全、基礎條件最好的工業園區，而園區內的煤化工企業都是以煤炭為原料經合成氣化工藝生產煤化工產品。
“目前我們園區所用的合成氣都是採用地面煤炭氣化技術，制氣成本為每立方米0.7元至0.8元，比煤炭地下氣化成本高出近一倍。如果我們用地下氣化的合成氣，煤化工企業成本將會大幅度下降，效益會大幅度增加。可以説煤炭地下氣化技術將引領未來煤化工合成氣走向。”付飛雄對記者説。
領先業內20年，
“紅棕粉末”主導煤制油產業格局
11年前，來自大路工業園區的一則消息曾轟動全國、震驚世界：中國煤間接液化工業化生產出第一桶合格成品油。至此，我國煤制油產業從黃河岸邊這個煤化工園區開始起步，並向寧夏、新疆等地輻射延展。
大路工業園區位於鄂爾多斯市準格爾旗東北部，園區規劃建設面積140平方公里。內蒙古伊泰煤制油有限責任公司就坐落在園區的西南角。
伊泰公司董事長張志功介紹，公司作為最早入駐大路工業園區的企業之一，一期年產16萬噸煤基合成油項目，是我國煤炭間接液化完全自主技術產業化的第一條生產線，2009年產出我國煤間接液化工業化第一桶合格成品油，實現產值9.32億元。
然而，令記者感到意外的是，伊泰公司煤間接液化制油的關鍵技術，是來自對門的中科合成油內蒙古有限公司，而令人更沒有想到的是，這項技術的核心，卻是一種“紅棕粉末”——費託合成鐵基催化劑。
中科合成油內蒙古有限公司副總經理張世和告訴記者，該企業的母公司是中科合成油技術有限公司，它是一個專業開展煤化工特別是煤炭間接液化技術研究開發和工程化支持的技術公司，由中科院和多家企業以前期技術研究成果和技術人才團隊為基礎投資成立的，是中國唯一專業開展煤炭液化技術基礎研究、技術開發、工程設計、催化劑產品生產和產業化技術支持的科研技術開發機構。
記者從中科合成油內蒙古有限公司瞭解到，煤制油技術是以煤炭為原料，通過化學加工過程生產油品和石油化工產品的一項技術，包含煤直接液化和煤間接液化兩種技術路線。其中煤間接液化首先把煤氣化，再通過催化劑合成轉化為烴類燃料，催化劑也由此成為煤間接液化工業化生產的關鍵。
據張世和介紹，煤制油技術源於20世紀初，先後在德國、美國等進行了工藝研究，但都沒有投入工業化生產。其中一個重要原因是生產成本高，特別是催化劑成本高、效率低。“我們公司煤間接液化技術之所以付諸工業化生產，就是攻克了催化劑成本高、效率低的難關。”張世和説。
目前，由中科合成油內蒙古有限公司研發生產的催化劑每噸15萬元，比市場曾經使用的進口催化劑每噸便宜5萬元。市場曾經使用的進口催化劑催化效率是1：300，即1噸催化劑可以催化轉化為300噸油，而中科合成油研發的催化劑可以實現1：1000的高效轉化。
如今，這家在大路工業園區人員不足350人的“小公司”，已是國內煤制油催化劑研發與生產的龍頭企業，成為世界上繼南非SASOL公司與荷蘭SHELL公司後，第三家應用於大規模煤制油工業化生產的催化劑研發與生產企業，煤制油催化劑年產能達12000噸。
張世和驕傲地説：“這些看似普通的‘紅棕色粉末’，是我們公司科研人員夜以繼日的研發碩果。如今我們在煤間接液化技術方面擁有16項專利技術，有14項專利技術正在申報階段，而這些技術在業內領先近20年，並且主導着全國煤制油產業格局。目前，全國煤制油項目總量約1000萬噸，其中由費託合成鐵基催化劑主導的煤間接液化項目有700萬噸，其餘為煤直接液化項目。”
大路工業園區黨工委書記韓濤説：“我國是一個‘多煤少油’的國家，煤制油技術特別是核心技術的發展為拓寬液體燃料供應渠道、保障國家能源安全提供了技術支撐，對發展現代能源經濟，特別是對煤炭清潔高效利用發揮了技術引領、產業示範作用，也是我們大路工業園區煤化工板塊的重要發展方向。”
大路工業園區煤炭間接液化項目主要實施企業伊泰公司董事長張志功説，得益於中科合成油內蒙古有限公司核心技術支持，公司正在建設年產200萬噸煤炭間接液化項目，投產後每年將生產各類油品和液化石油氣215.35萬噸，年產值約146.1億元。
粉煤灰生產淨水劑，
填補國內空白
在大路工業園區，一項將園區廢料高鋁粉煤灰吃幹榨淨的技術——利用高鋁粉煤灰生產聚合氯化鋁，被稱為“煤灰清道夫”。
作為煤化工基地的大路工業園區最不缺的是煤，因此園區所用的電力是煤電。煤電在為園區提供動力的同時，也產生了很多粉煤灰，過去是既無用處又污染環境，還要僱車拉到黃土溝壑去填埋，增加了發電企業的生產成本。
蒙泰不連溝煤矸石熱電廠是大路工業園區裝機容量最大的火力發電廠，裝機容量為2×300兆瓦，每天要產生3000噸粉煤灰，用30噸的卡車要向外拉100車。
看着這麼多的粉煤灰被當作廢料填埋掉，大路工業園區的領導們坐不住了，誓將這些粉煤灰綜合利用、變廢為寶。他們走進科研院所、高等院校和科技企業，八方問計、四處招商，最終將內蒙古永江佳源科技有限責任公司招入園區。
在大路工業園區南側一棟不顯眼的三層小樓內，記者見到了內蒙古永江佳源科技有限責任公司總經理侯宗超，這位身材瘦小的中年人對記者説，大路工業園區的煤炭資源具有煤鋁共生特性，粉煤灰中氧化鋁含量高達46%-52%，是生產聚合氯化鋁的寶貴資源。
據侯宗超介紹，國內聚合氯化鋁的生產多以鋁土礦為原料，而我國鋁土礦資源十分有限，因此利用高鋁粉煤灰生產聚合氯化鋁，對我們來説是絕佳的生產原料，不僅變廢為寶，有效降低生產成本，還能減少對鋁土礦資源的依賴。
內蒙古永江佳源科技有限責任公司研發的這項高鋁粉煤灰生產聚合氯化鋁技術，目前有11項領先全國的知識產權專利。侯宗超激動地説：“這些技術創新填補了國內粉煤灰綜合利用生產聚合氯化鋁的空白！作為大路工業園區內專業化生產聚合氯化鋁的企業，我們公司建成的年產10萬噸聚合氯化鋁生產線，是國內首條利用高鋁粉煤灰進行聚合氯化鋁生產的生產線。”
記者在這家公司產品展示櫃中看到，聚合氯化鋁是一種黃色粉末，可作為處理工業用水、生活污水等廢水的淨水劑。在該公司實驗室，技術員龐豔龍向記者進行了現場演示，只見她將聚合氯化鋁粉末加入裝有澱粉廠廢水的燒杯中，不到兩分鐘，原本渾濁的廢水逐漸變得清澈，杯底的沉澱物與上方的清水形成鮮明對比。
“目前，這條10萬噸聚合氯化鋁生產線已投產，但還不能將園區的粉煤灰全部處理掉。為此，在‘十四五’期間我們將把生產規模擴大到30萬噸。”侯宗超説，鄂爾多斯煤炭資源豐富，僅準格爾煤田高鋁煤炭資源探明儲量就達264億噸，佔我國高鋁煤炭資源總量的70%以上，而準格爾旗作為我國重要的特高壓外送電源基地，火電裝機預計在2022年將突破1000萬千瓦，年排放粉煤灰將超過600萬噸。
“這些粉煤灰氧化鋁含量與大路工業園區的相同，因此我們公司這項利用高鋁粉煤灰生產聚合氯化鋁技術具有巨大的應用潛力。”侯宗超説。
目前，除高鋁粉煤灰生產聚合氯化鋁外，大路工業園區內還有神華準能資源綜合開發有限公司30萬噸/年高鋁粉煤灰綜合利用工業化示範項目、與吉林大學合作的鄂爾多斯市慧達科技有限公司煤化工渣資源化綜合利用項目等多個粉煤灰綜合利用項目，年產12.5萬噸氧化鋁、6.5萬噸電解鋁、12.5噸鎵、2.6萬噸淨水劑、311噸碳酸鋰、3.5萬噸炭粉、2萬噸橡膠填料、2.5萬噸塑料填料、1萬噸硅肥及土壤改良劑、500噸塑料除味劑和1萬噸混凝土摻合料等多個產品。
韓濤表示，這些粉煤灰利用項目將把園區內的粉煤灰“吃幹榨淨”，而圍繞高鋁粉煤灰的綜合利用及向下遊發展鋁材料加工產業的粉煤灰綜合利用循環產業，是大路工業園區另一大產業板塊。如果再加上煤制油、煤制甲醇、煤制乙二醇等現代化煤化工板塊，“十四五”期間，大路工業園區將新增1000萬噸產能，其中將首次引進120萬噸煤制芳烴項目，實現現代煤化工全產業體系，整個園區工業總產值突破千億，將正式跨入千億元工業園區行列。
行走在大路工業園區，看着這裏日新月異、勤於創新的產業格局，感受着這裏技術引領、勇於爭先的發展理念，記者不由得想起了一首膾炙人口的歌曲：
“我們走在大路上，意氣風發鬥志昂揚……”（□記者 於長洪 丁銘 朱文哲 呼和浩特報道）