費托蠟：黑色煤炭的“白色”價值

劉瑞強

費托蠟，是因德國科學(xué)家費舍爾和托普索發(fā)明由煤生產(chǎn)油和蠟的過程，將其名字首字母結(jié)合而得名。經(jīng)過潞安化工集團與中科院山西煤化所多年的科研攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)合作，山西費托蠟實現(xiàn)了從無到有、從有到優(yōu)，高端產(chǎn)品替代進口、搶占國際市場，為煤炭的清潔高效利用、精細(xì)化發(fā)展提供了一個可供選擇的現(xiàn)實路徑。

1、一塊煤變蠟的“神奇之旅”

費托蠟是由小分子的一氧化碳和氫氣通過費托合成得到，純度非常高，主要成分是由像自行車鏈條一樣結(jié)構(gòu)的碳鏈組成的，相對分子質(zhì)量比較均勻。正是由于這種特殊結(jié)構(gòu)和組成，賦予了它特殊的精細(xì)結(jié)構(gòu)，使其具有熔點高、含油量低、耐磨性好等特點。此外，它還能以顆粒狀或者面粉狀存在，不僅應(yīng)用在高檔汽車和皮衣的打蠟、油墨及涂料、塑料加工等領(lǐng)域，還可用于制作口香糖和化妝品的原料。

現(xiàn)實生活中處處都有費托蠟的身影。像家裝用的油墨涂料里的分散劑、食品行業(yè)里水果的保護涂層、高熔點的潤滑油基礎(chǔ)油，以及汽車拋光蠟、地板拋光蠟、金屬拋光劑等都要用到費托蠟。

一塊煤究竟是如何由黑變白，轉(zhuǎn)化成蠟的呢？據(jù)介紹，一塊煤經(jīng)過烘干、篩選、破碎，形成精細(xì)的煤粉。然后，經(jīng)過氣化爐將煤粉、空氣、氧氣、水蒸氣在800至1100攝氏度發(fā)生高溫化學(xué)反應(yīng)，生成以一氧化碳、氫氣和甲烷為主的煤氣。煤氣再通過氣體管路進入反應(yīng)器，通過費托合成催化反應(yīng)，最后得到費托蠟。

煤變蠟的關(guān)鍵是催化劑。通過把鈷基費托催化劑裝到反應(yīng)管里進行催化，就可以得到固體的費托蠟。目前，鈷基費托合成的費托蠟產(chǎn)品具有高熔點、高凝固點、油含量小于等于3%、針入度僅為12mm等性能，產(chǎn)品性能和品質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于石油基蠟和鐵基費托蠟，可直接銷售。

費托蠟是潞安化工集團與中科院山西煤化所的一個合作項目。中科院山西煤化所研究員賈麗濤表示，原來鈷基費托合成技術(shù)始終是國外壟斷的一個技術(shù)，山西煤化所從上世紀(jì)90年代就開始了鈷基費托合成催化劑的研究。2006年和潞安集團進行深度合作，進行了鈷基費托單管試驗，2008年進行萬噸級工業(yè)側(cè)線裝置驗證，2014年建成了全國首套鈷基費托合成工業(yè)示范裝置。我們的技術(shù)水平達到了全國領(lǐng)先、國際先進。經(jīng)過多年的科研攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)合作，我們實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和“零”的突破。

潞安化工集團化工事業(yè)部副總經(jīng)理崔艷斌表示，和山西煤化所開展項目合作，以高熔點費托蠟為代表的鈷基技術(shù)就是其中一個合作項目。開展平臺合作，共同籌建了科技部批準(zhǔn)的山西唯一一家國家煤基合成工程技術(shù)研究中心。開展產(chǎn)業(yè)合作，共同組建了以鈷基技術(shù)為核心的技術(shù)公司——中科潞安能源技術(shù)有限公司。

2、高端精制費托蠟搶占國際市場

潞安化工集團采用煤基費托合成生產(chǎn)的系列高熔點費托蠟產(chǎn)品，如今在國際市場上既“叫好”又“叫座”。

據(jù)介紹，高熔點費托蠟以前很難分離出來，大部分需要進口。2015年潞安化工集團6萬噸精制費托蠟項目一次投產(chǎn)試車成功以后，成功生產(chǎn)出110號高熔點特種蠟，實現(xiàn)了對進口產(chǎn)品的替代。企業(yè)現(xiàn)在的產(chǎn)能基本上達到以市場定產(chǎn)能的標(biāo)準(zhǔn)。今年產(chǎn)能已達15.4萬噸，銷售額達6.6億元，發(fā)展勢頭非常好。

潞安化工集團生產(chǎn)的多種型號系列產(chǎn)品各項指標(biāo)達到國外進口同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，成為全球第三家能夠獨立生產(chǎn)高熔點費托蠟的企業(yè)。其高熔點費托蠟已在歐洲、美洲、東南亞、非洲等20多個國家和地區(qū)授權(quán)了產(chǎn)品代理商。

崔艷斌表示，潞安化工集團生產(chǎn)的高端蠟之所以能夠在全球20多個國家和地區(qū)市場走俏，其核心競爭力在于：首先是技術(shù)領(lǐng)先。潞安化工集團是國內(nèi)最早做高熔點費托蠟的企業(yè)。同時，這項技術(shù)是潞安化工和山西煤化所共同開發(fā)、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，而且這項技術(shù)也在不斷更新迭代，實現(xiàn)了從無到有、從有到優(yōu)的一個過程;其次是制定標(biāo)準(zhǔn)。潞安化工集團參與了費托合成蠟多項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，將高熔點費托蠟的優(yōu)勢和特點編到標(biāo)準(zhǔn)中，在行業(yè)中擁有一定話語權(quán)。

“從無到有、從有到優(yōu)的過程是非常艱辛的。”崔艷斌坦言，在這個過程中，技術(shù)人員和生產(chǎn)人員經(jīng)歷了整個系統(tǒng)生產(chǎn)不穩(wěn)定等情況。例如，產(chǎn)品剛生產(chǎn)的時候，出現(xiàn)發(fā)黃、發(fā)黑、鐵含量不合格、針入度不合格等一系列問題?！敖?jīng)過我們生產(chǎn)、技術(shù)人員不斷攻關(guān)糾偏，最終實現(xiàn)量產(chǎn)，白花花的高熔點費托蠟就生產(chǎn)出來了。”

3、費托蠟可延伸加工出許多精細(xì)化工產(chǎn)品

然而，費托蠟其實并不是終端產(chǎn)品。賈麗濤說，通過對費托蠟的進一步加工，可以得到形形色色的產(chǎn)品。60號的費托蠟可以應(yīng)用于蠟燭，105號或110號費托蠟可應(yīng)用于高熔點特殊場合，如方便面碗盒涂層、藥品外面涂層。另外，費托蠟可通過化學(xué)反應(yīng)，比如通過異構(gòu)得到潤滑油基礎(chǔ)油，對潤滑油基礎(chǔ)油調(diào)和之后得到潤滑油。

費托蠟可以延伸加工出許多精細(xì)的化工產(chǎn)品，潤滑油就是其中的一種。崔艷斌表示，全合成基礎(chǔ)油沒出來之前，高端的潤滑油都是依賴進口?，F(xiàn)在全合成III+基礎(chǔ)油出來之后，我們的太行潤滑油實現(xiàn)了對進口產(chǎn)品的替代。

目前，費托蠟在我國還沒有形成一個龐大的產(chǎn)業(yè)。未來它的生命力會怎樣？賈麗濤表示，費托合成的全國產(chǎn)能不到1000萬，費托蠟的產(chǎn)能更少。但實際上費托蠟有特殊的用途。它是一個全合成產(chǎn)品，可以應(yīng)用到一些高端領(lǐng)域，其他產(chǎn)品不可替代。另外在其他領(lǐng)域如建筑、紡織等領(lǐng)域，費托蠟作為一種相變材料可以應(yīng)用進去。在潤滑油領(lǐng)域，全球潤滑油用量是5000萬噸，至少有10%～15%是全合成潤滑油。如全合成潤滑油得到廣泛應(yīng)用，其市場規(guī)模至少是百萬噸級。因此他認(rèn)為，費托蠟未來市場前景廣闊。

就如何降低費托蠟的生產(chǎn)成本，提高其經(jīng)濟效益，崔艷斌表示，一方面，潞安化工集團最近正在推行在精益思想指導(dǎo)下的算賬文化，通過精益化管理，在生產(chǎn)端各個環(huán)節(jié)降低生產(chǎn)成本。另一方面，在產(chǎn)品端通過產(chǎn)品改性、迭代、升級，研發(fā)新產(chǎn)品比如氧化蠟、氯化石蠟、微粉蠟等，從而提高產(chǎn)品的附加值，兩頭發(fā)力、提高效益。

“費托合成蠟工藝實際上是把煤炭變成一種材料，這種材料會進入人們生活的方方面面，這個過程是一個固碳的過程，碳排放相對較少?！辟Z麗濤表示，在當(dāng)前碳達峰、碳中和的大背景下，可以從實現(xiàn)煤炭的材料化入手，把煤炭從能源的賦存形式變成高端的材料產(chǎn)品進入市場。在煤化工發(fā)展過程中，要有園區(qū)化、全鏈條化、集約化概念，做到吃干榨盡、物盡其用。