11月3日，由中國科學院山西煤炭化學研究所李永旺團隊參與完成的“400萬噸/年煤間接液化成套技術創新開發及產業化”項目被授予2020年度國家科學技術進步獎一等獎，這項凝聚數代科學家心血的項目登上了科技巔峰。2016年12月28日，習近平總書記對神華寧煤煤制油示范項目建成投產作出重要指示：“這一重大項目建成投產，對我國增強能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用、促進民族地區發展具有重大意義，是對能源安全高效清潔低碳發展方式的有益探索，是實施創新驅動發展戰略的重要成果。”
坎坷歷程，艱辛探索，我國創造煤制油的新歷史
2016年年底，神華寧煤400萬噸/年煤制油工程打通全廠工藝流程，這對我國增強能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用具有重大意義。在這個目前世界上單體規模最大的煤制油項目背后，站立著一支攻堅克難的核心技術團隊。
石油被稱為“工業的血液”，但我國是一個富煤少油的國家，目前三分之二以上的石油依賴進口，嚴重制約著我國的經濟發展和能源安全。1923年，德國科學家費舍爾和托普舍發現可以將煤間接液化，僅過一年，就有中國人緊跟世界技術前沿，開始探索煤制油的途徑。1951年，新中國生產出第一桶煤制油，但隨著國內油田依次被發現，煤制油技術逐漸淡出視野。
進入改革開放時代，石油價格波動起伏，中科院山西煤化所集中科研力量，開始了我國第二次煤制油之旅。科研人員陸續研制出新型催化劑，開發新式合成工藝，油收率得到較大提升。
1997年冬天，正在比利時根特大學和魯汶大學做博士后研究的李永旺，以中國科學院百人計劃入選者被召回國。一回國，他就被山西煤化所原所長鐘炳急切地召集到辦公室，“所有參加煤制油攻關的課題組都處于解散的邊緣，你回來負責煤制油技術開發，隊伍不能散。”一副重擔壓在了李永旺身上。
李永旺把與合成油相關的五個課題組整合在一起，并對合成工藝的主攻方向實行重大轉變，由原來的固定床合成工藝改變為更為先進的漿態床合成工藝。任務掉頭，困難加倍。1998年實驗室成功地研制出了高性能的低溫漿態床費托合成鐵基催化劑，同時蠟催化劑分離技術獲得重大進展，漿態床煤制油工藝的技術經濟性瓶頸得到突破。李永旺團隊仔細分析了從煤到成品油全流程工藝，并首次在國際上提出了全新的高溫漿態床費托合成油概念和工藝技術。
蓄力二十載，自主技術突破瓶頸，煤制油走出實驗室
李永旺的導師，國際著名化工工程專家Froment教授在他回國前意味深長地對他說：“可以預見，10年內煤制油在中國有可能會有大動作，而這個技術要達到工業化也至少需要10年，我教給你的動力學與反應器知識也許會有用。”
“那時真是到了山窮水盡的時候，研究初期，科研經費花得差不多了，眼看實驗室就要赤字運行。”正在苦惱時，煤制油項目被列為首批啟動的中科院知識創新工程重大項目，并得到了3000萬元的經費支持，這也促進了科技部“863”計劃“煤制油”重大項目的啟動。
2002年9月，千噸級工業中試試驗裝置建成并試車成功。一石激起千層浪，這個消息獲得了全行業最高關注度，省內外企業紛紛前來考察，要求投入資金進一步完善煤制油中試技術。2006年2月，由山西煤化所、內蒙古伊泰集團、神華集團、山西潞安礦業集團、徐州礦務集團和連順能源共同投資，相繼成立了中科合成油工程有限公司和中科合成油催化劑有限公司。
一項技術必須經過“實驗室——工業中試試驗——工業化示范——大規模工業化示范——商業化大規模生產”過程，李永旺說，煤制油是一項非常復雜的系統工程，涉及幾百個專科、上千個節點，每一個節點上都有對應的專門人員，而他所在的單位，掌握著成套的核心煤制油工藝和催化劑生產配方技術，一個人走了，不僅會導致技術外流，這個項目也得從頭再來，損失無法估量。
李永旺將市場經濟同國際上的先進的獎勵制度結合起來，研究出一套新型的激勵制度。從最初的三五個人到后來的300多人，再到1000多人，他的團隊就像一塊巨大的磁鐵，不斷將科研行業精英吸引到身邊。2008年年初，科研團隊通過借貸方式投資擁有了公司部分股份，解決了科研人員的吸引、穩定和長期激勵等問題。科研人員卸下包袱輕裝上陣，加快了科研成果轉化的反應速度，為煤制油示范廠建設運行插上了騰飛的翅膀。
產學研用一體化，科研論文永遠寫在祖國大地上
回國不到十年，李永旺已經按照和導師的約定，將煤制油技術往工業應用方面推進了一大步。
2009年初春，內蒙古鄂爾多斯草原上，我國第一個16萬噸/年煤炭間接液化示范裝置試車成功，烏黑的煤炭化作清澈的柴油噴涌而出，李永旺與伊泰集團董事長張雙旺緊緊擁抱在一起。2012年神華寧煤世界單套最大規模的400萬噸/年煤制油商業示范裝置開始建設。2016年實現了一次性開車成功。2017年，內蒙古伊泰杭錦旗120萬噸/年和山西潞安100萬噸/年的兩個百萬噸煤制油裝置相繼建成投產……
隨著工廠規模越來越大，李永旺團隊的關注點也發生了變化，“我們技術基本上成熟了，下一步就是向著大型綜合一體化、產品多元化高值化方向發展，裝置規模向500萬噸級或1000萬噸級的綜合一體化方向發展，加快技術升級步伐，形成柴油——汽油——航油——潤滑油——化學品聯產成套新技術，爭取2025年左右把煤基合成油替代石油能力達到2000萬噸以上”。
除了技術的突飛猛進，煤制油的外部環境卻撲朔迷離。一方面煤炭和石油的價格始終影響著煤制油技術、工藝的發展速度;另一方面煤化工項目對二氧化碳減排的要求也越來越緊迫。“為了抑制煤價油價波動對企業造成風險，只有通過技術創新，把經濟效益提上去。”李永旺表示，“我們要在延伸產業鏈上下功夫，深加工生產高值的特種燃料、潤滑油、溶劑油、高熔點費托蠟，如潞安除生產柴油、石腦油、LPG外，還生產出高值的太行牌潤滑油、系列牌號的高熔點費托蠟等產品。在未來的煤制油項目上我們將進一步提高項目的能源綜合利用效率，將減排技術與煤制油技術相耦合，盡最大努力減排二氧化碳，同時滿足國家對油氣的重大核心需求。”
多年來，李永旺和他的研發團隊在煤制油技術的研發過程中發表論文600多篇，申請中國發明專利130多件，先后獲得中國科學院杰出科技成就獎、國家能源科技進步獎一等獎、第二十一屆中國專利金獎等等。他們已成為國際上最具影響力的煤制油研發團隊之一。李永旺高興地說：“中科合成油完成了當初被中科院和山西省賦予的使命。”
煤制油未來前景如何，李永旺提出了一套發展思路：“我們的技術研發重點將逐步由制油為主轉變為制高值化學品和材料為主，并進一步擴大實現低質褐煤、生物質、有機垃圾等含碳資源的能源轉化，以實現技術革新，在國家‘雙碳’大目標下保持技術的不斷發展和升級，為國家未來能源轉型和煤炭高效清潔低碳化利用作出新的貢獻。”
責任編輯： 吉政
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