在鎮海煉化廠區內,一只白鷺悠然飛過一棟深藍色的廠房。
廠房里,我國首套生物航煤工業裝置,正在演繹“地溝油”飛上天的綠色傳奇:每年能“吞”掉大約10萬噸“地溝油”,再“吐”出4萬噸至5萬噸清澈的生物航空煤油。
(資料圖片)
8月初,記者來到這段傳奇開始的地方——中國石化石油化工科學研究院(以下簡稱石科院),該院高級工程師渠紅亮拿出他保存的近百篇報道和圖片,向記者講起我國生物航煤從無到有的故事。
“要談判至少得拿出籌碼”
生物航煤是以可再生資源為生產原料的航空煤油。與傳統的石油基航煤相比,生物航煤全生命周期二氧化碳排放可減少50%以上。2008年左右,美國、芬蘭等國已成功開發生物航煤工業裝置。
為響應我國節能減排號召,2006年,石科院開始了研發生物航煤的探索。
兩年后的一條重磅新聞加速了這一進程。
“2008年,歐盟宣稱,從2012年開始對所有入境航空公司征收航空碳排放稅。”時任石科院副院長聶紅回憶,如果這一政策實施,我國航空公司要在2012年至2020年間向歐盟繳納約176億元人民幣。
面對天價“買路錢”,包括中國在內的多國提出反對意見。“我們很清楚,要談判至少得拿出籌碼。”聶紅說。
技術成為最大的籌碼。
但生產生物航煤的關鍵技術無疑是各公司的商業機密,我國科研團隊只能從零開始、自主創新。“這是我們義不容辭的責任。”聶紅和團隊明確目標:一定要在歐盟征收碳稅之前拿出我們自己的生物航煤產品!
石科院調集一半以上的研究室進行技術攻關。
彼時,美國生物航煤的原料主要是大豆油,芬蘭則是菜籽油。“很顯然,這兩種原料都不適合我國。”石科院臨氫工藝研究室副主任習遠兵回憶。
可選項并不少,菜籽油、棉籽油、棕櫚油,以及酸化廢油、俗稱“地溝油”的餐飲廢油等都可作為原料。不過在我國,“地溝油”來源更廣、成本更低。“我國每年消耗幾千萬噸食用油,如果把餐飲廢油變成航空煤油,不僅節能減碳還降低了‘地溝油’回到餐桌的可能,利國利民。”習遠兵說。
與動植物油相比,“地溝油”存在收集困難、雜質種類多且含量高等棘手問題。研發團隊決定迎難而上。
“確實有一夜愁白頭的時候”
要研制什么樣的生物航煤?研發團隊沒見過,沒頭緒。
“我們就對標石油航煤來研制,把‘地溝油’變成與石油基航煤基本一致的組分。”渠紅亮分析。
可生物航煤和石油基航煤的原料在組成上區別很大。石油主要由碳、氫兩種元素組成,含氧量低于0.1%;而“地溝油”等生物油脂由碳、氫、氧3種元素組成,且含氧量高達10%—15%。氧分子直接影響煉化裝置催化劑的活性和穩定性,如何除掉這些氧考驗著團隊。
加氫精制是煉油過程中脫氧、去雜質的重要技術手段。但生物油脂含氧量多,要加的氫也成倍增加。這就導致加氫精制過程中產生的總熱量巨大,造成反應器溫升過大,最高溫累積可達500℃以上,遠超反應器的承受力。
“控制反應溫度的方法沒有前車之鑒,只能大膽地試、去闖!”石科院加氫催化劑研究室主任楊清河說,大家基本上天天泡在實驗室,為一些技術細節反復做實驗,直到結果出來才休息,“確實有一夜愁白頭的時候”。
最終,他們創新研發出專用催化劑和工藝,使得催化劑的脫氧活性、選擇性和氫耗可調,反應器溫升得到有效控制,并經過工業規模裝置示范驗證。
2011年12月,中國石化在鎮海煉化杭州石化生產基地生產出生物航煤產品“1號航煤”。
2013年4月24日凌晨,一架“喝”了“1號航煤”的客機在上海虹橋機場試飛成功。中國成為世界上第4個擁有生物航煤自主研發生產技術的國家。
“我們要把生物航煤技術儲備好”
“地溝油”變航空煤油,這只是第一步。從實驗室到產業化,還有很多關要過。
為實現我國生物航煤規模化生產,中國石化要求鎮海煉化打造一套生產能力為10萬噸每年的生物航煤裝置。
鎮海煉化開始了大型改造工程。鎮海煉化煉油四部生產經理李成剛告訴記者,他們共拆除報廢設備104臺、管線6000米,保護性拆除設備14臺、管線300米,提出圖紙優化建議300多條、現場比對資料180多份,提出審圖建議超過1000條。
“每一個數據背后都是巨大的工作量。最終,我們花了近3年時間把一套1982年的老裝置改造成生物航煤生產裝置。”李成剛說。
“1號航煤”生產時,由于反應過于劇烈,加氫工藝溫度上升速度很快超過范圍。在場所有人高度緊張。“要不要暫停項目?”“時間和成本耗不起!”團隊不斷調整方案,終于克服了困難。
在鎮海煉化生物航煤生產車間,這樣的緊張局面隨時可能出現。
“生產中的許多問題是實驗室看不見的,出現問題必須有預案及時應對,不可能再回實驗室去。”聶紅感慨,“用不到10年時間實現生物航煤的規模化生產,確實是一件值得自豪的事。”
今年4月,鎮海煉化生物航煤正式獲得可持續生物材料圓桌會議認證頒發的RSB可持續認證證書,標志著我國生物航煤產品具備進入歐洲及國際航空減排市場資質。6月,我國首套生物航煤工業裝置成功產出生物航煤。
在首都北京和東海沿岸,創新團隊還在努力——降低生物航煤成本,提高產品收率,開發更高效低碳的生產技術。“我們要把生物航煤技術儲備好,隨時響應國家號召!”李成剛的話道出了中國生物航煤人的心聲。
代小佩 操秀英