林泉:为煤制油技术打磨“芯片”

  作为扎根一线的煤化工科研工作者,国家能源集团北京低碳清洁能源研究院首席专家林泉博士,十年如一日,潜心致力于煤间接液化制油技术开发,先后承担“十三五”国家重点研发计划项目和国家能源集团科技创新项目。她开发的CNFT系列工业化催化剂及其应用技术,打破国内现有催化剂单一局面,促进了我国煤间接液化制油技术的迭代升级,近三年为相关企业创造经济效益超12亿元。她也因此于近日获得了“中央企业劳动模范”称号。

  勇挑重担扛使命

  我国富煤、贫油,煤制油对保障我国能源安全具有重要战略意义。2006年,国家能源集团决定自主开展煤间接液化制油技术的“芯片”——费托合成催化剂的研发。

  作为当时费托催化剂研发项目的核心骨干,林泉回忆道:“团队成立之初,集团公司尚无自己的催化剂研发平台,团队通过与高校联合建立创新中心、租借实验室等方式克服困难迅速开展工作。”就是在这样的背景下,林泉带领团队开始了煤制油费托合成技术的开发。

  林泉团队坚信,煤间接液化具有重要的战略发展前景,团队一定能开发出有超越性的煤制油技术。在国家能源集团坚定不移地支持下,2011年低碳院在昌平区未来科学城建设的实验室投用,林泉团队全力开展催化剂技术攻关。

  十年铸剑攀高峰

  催化剂的开发应用并不是一帆风顺的,面对遇到的困难和挫折,林泉始终坚持自主创新,不成功永不罢休。

  2015年,林泉团队开发出新的催化剂制备技术,并用半年的时间完成公斤级中试放大及喷雾干燥成型试验,获得工业放大需要的过程控制参数。2016年,团队开始催化剂吨级工业放大,生产出合格的催化剂。

  在催化剂生产出来后,工业应用前要在百吨级的费托合成装置上开展工业应用性能评价。然而,第一次工业应用试验就出现了产物轻质组分偏多等问题。面对不满足工业应用性能的困难,林泉带领团队调研论证,调整催化剂评价方法,并在新的评价条件下调整了催化剂配方,创造性设计出高抗磨沉淀铁催化剂物理结构,开发出新型铁—硼系催化剂配方及近零排放的绿色工程放大制备技术,解决了催化剂抗磨强度和活性无法兼顾的技术难题,同时提升了高附加值产物选择性。

  2017年项目攻关期间,林泉带领催化剂团队和工厂技术团队一起完成装置建设和试运行,最终获得合格的吨级放大样品,完成了在百吨级评价装置上2000小时的长周期运转试验,代号为CNFT-1的费托合成催化剂终于获得成功。

  破茧成蝶启新程

  在林泉团队的努力下,2019年12月,第一批催化剂顺利出厂并投用到宁夏煤业400万吨/年煤间接液化装置的2台费托合成反应器上。2020年8月,经过半年的工业应用试验后,CNFT-1催化剂完成了72小时性能标定。2020年9月,经院士专家领衔的专家组鉴定,CNFT-1催化剂具有国际先进水平。工业应用结果表明,CNFT-1催化剂具有较高的产品选择性和抗磨性。经宁夏回族自治区科技成果鉴定,该技术具有国际先进水平,成果获得宁夏2020年度科技进步一等奖。2021年,CNFT-1在山西潞安100万吨/年合成油装置上获得推广应用。

  CNFT-1催化剂优良的耐磨性能,延长了反应器内过滤器使用寿命,将装置运行周期由1年延长至3年。建成的费托合成催化剂生产线,吨催化剂耗水量降低98%、沉淀剂回收率98%、硝酸盐回收率99%,实现生产过程绿色无污染和硝酸根资源化利用。高附加值油蜡产量比同类催化剂提升14%,推动了行业技术进步。

  2021年,针对煤化工行业面临的高二氧化碳排放问题,林泉再次带领团队创新开发新一代低二氧化碳选择性CNFT-2催化剂技术。CNFT-2催化剂在工业装置应用后,不仅产能获得提升,百万吨油品二氧化碳的年排放量降低15万吨。该技术经院士专家领衔的专家组鉴定为国际领先水平,成果入选2024年“中关村论坛”重大科技成果和2023年国家能源研发创新平台十大科技成果。

  “科研人员要坚守科研一线,要坚定技术方向、坚持永不言弃,以‘一辈子办成一件事’的执着,一步一个脚印奋斗实干,一点一滴浇灌梦想之花。”林泉坚定地说。


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