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《中國煤化工》
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煤炭分質(zhì)利用引領綠色煤化
作者: | 來源:國家煤化工網(wǎng) | 時間:2016-11-16
 

 

 

    我國煤炭資源約占化石能源總量的94%,分質(zhì)利用可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化過程清潔高效、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)多元、資源價值最大化,是構(gòu)建現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)鏈,實現(xiàn)煤炭綠色轉(zhuǎn)化的必然要求和大勢所趨。

    分質(zhì)利用以熱解為核心

    煤炭分質(zhì)利用能夠充分發(fā)揮煤炭資源特點與優(yōu)勢,通過熱解將煤轉(zhuǎn)化為潔凈焦、煤焦油及熱解氣等,同時對污染物進行集中脫除,進而根據(jù)3種產(chǎn)物的特性進行深加工利用,實現(xiàn)煤炭資源的清潔化與高附加值化。

    通過分質(zhì)轉(zhuǎn)化,煤中60%的硫、30%的氮被集中脫出與處理,所得潔凈焦具有低硫、低氮、低揮發(fā)分等特點,核心指標優(yōu)于或接近無煙煤。一次PM2.5排放量降低90%以上,SO2排放量降低50%以上,多環(huán)芳烴降低95%以上,減霾效果非常顯著。同時分質(zhì)轉(zhuǎn)化又是一種簡約的煤制油和煤制化學品方法,以較低的能耗得到60%~70%的高熱值潔凈焦、15%~20%的高附加值煤焦油以及煤氣。若原煤處理量達到10億噸,其初級產(chǎn)物中潔凈焦替代傳統(tǒng)燃料效率可提高10%以上,污染物減量約40%,同時可得到約1億噸的煤焦油和1000億標準立方米的高熱值煤氣。

    煤炭分質(zhì)利用以熱解為核心,包括高溫熱解(焦化)、中低溫熱解以及熱解/焦化煙氣的深度凈化。高溫熱解需要拓寬原料范圍,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),盤活過剩產(chǎn)能;中低溫熱解有待突破關鍵技術瓶頸,實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,遞增增量;針對熱解/焦化煙氣特點,開發(fā)配套脫硫脫硝技術,實現(xiàn)煙氣的深度凈化。

    中低溫熱解瓶頸在分離  

    目前,高溫熱解面臨的瓶頸包括產(chǎn)能過剩嚴重,能效轉(zhuǎn)化率低;原料適應性差、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單;精細加工程度和產(chǎn)品附加值低等。中低溫熱解,雖然在原料適用性、產(chǎn)品經(jīng)濟性上具有優(yōu)勢,有助于煤炭資源高附加值轉(zhuǎn)化,目前也已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,但存在單爐規(guī)模小、原料粒徑范圍窄、系統(tǒng)能效低、環(huán)保措施不到位等問題,制約了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

    近年來,國內(nèi)從事粉煤熱解研究的開發(fā)單位開展了不同規(guī)模、多種爐形的試驗研究,但尚未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化連續(xù)穩(wěn)定運行,其面臨的共性關鍵技術難題為熱解油、氣、塵的在線分離。要在粉煤中低溫熱解技術取得突破,可重點攻關氣固分離瓶頸,實現(xiàn)過程精密控制,完成熱解由粗放生產(chǎn)向現(xiàn)代煤化工的轉(zhuǎn)變。

    近年來,陜煤化集團與國內(nèi)相關科研單位合作開發(fā)了一系列新型、高效的粉煤低溫熱解技術,被譽為“陜煤化版煤制油”。譬如建成的60萬噸/年粉煤固體熱載體快速熱解工業(yè)化示范裝置,目前正在進行試生產(chǎn);利用自主研發(fā)的煤焦油全餾分加氫(FTH)技術,建成的12萬噸/年低溫煤焦油全餾分加氫工業(yè)化示范裝置運行穩(wěn)定,生產(chǎn)負荷超過95%C3以上液體產(chǎn)品收率達到98.3%,能源轉(zhuǎn)化效率達92.71%。

    低階煤清潔轉(zhuǎn)化是方向

    從煤炭結(jié)構(gòu)分析,低階煤占我國煤炭探明儲量的55%以上。以中低溫熱解為核心的分質(zhì)利用已成為低階煤清潔高效轉(zhuǎn)化的最佳途徑。首批國家重點研發(fā)計劃在煤炭利用領域僅設置一個專項,即“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術”。由陜西煤業(yè)化工集團牽頭、聯(lián)合國內(nèi)相關單位申報的"煤熱解氣化分質(zhì)轉(zhuǎn)化制清潔燃氣關鍵技術研究"項目,針對低階煤清潔高效轉(zhuǎn)化過程的共性關鍵難題展開攻關。

    近年來,陜煤化集團低階煤熱解技術開發(fā)取得階段性成果。其中低階粉煤氣固熱載體雙循環(huán)快速熱解技術(SM-SP)以粉煤為原料進行低溫快速熱解,用于生產(chǎn)清潔半焦、高品質(zhì)焦油和煤氣等產(chǎn)品,焦油收率可達17.11%(同基準葛金焦油收率的150%以上),能源轉(zhuǎn)換效率80.97%。今年8月,2萬噸/年低階粉煤氣固熱載體雙循環(huán)快速熱解技術工業(yè)試驗項目經(jīng)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會鑒定,達到國際領先水平,以該技術為核心的百萬噸級工業(yè)示范項目正在積極籌備。

    低階煤帶式爐氣化—熱解一體化工業(yè)化成套技術(CGPS),是以25mm以下末煤為原料,通過中低溫分級熱解和粉焦或粉煤常壓氣化有機耦合,在中低溫條件下(500~700℃)提取煤中有機揮發(fā)組分,并制備煤焦油、半焦、熱解煤氣的成套新技術。該技術具有能源利用效率高(92.5%)、熱解焦油收率高(同基準葛金焦油收率92.6%)、熱解氣品質(zhì)好(有效氣含量大于80%)、熱解半焦品質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)生廢水少等優(yōu)點,目前已完成萬噸級工業(yè)化試驗。

“十三五”期間,陜煤化集團在陜北能源化工基地規(guī)劃了三大煤炭分質(zhì)高效轉(zhuǎn)化集群項目,提出了低階煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)路線,轉(zhuǎn)化總規(guī)模將達3000萬噸/年以上。

 

(來源:中國化工報  作者:陜西煤業(yè)化工集團有限責任公司 鄭化安)

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