煤热解技术 花盛放果待结

发表于:2018-07-09 来源:国家煤化工网
关键词: 煤热解 煤化工

近年来,我国煤热解新技术虽呈现百花齐放的发展态势,但焦油收率低和粉尘处理难等关键技术难题仍未突破。“要解决这些问题,除一些常规解决方案外,与联合循环发电等进行多联产也是不错的解决方案。”6月27~28日在陕西神木召开的2018中国兰炭产业绿色发展与应用创新大会上,与会专家提出建议。

大型化成为趋势

煤热解是煤在隔绝空气条件下进行中低温加热,把煤里面的焦油和煤气蒸发出来,得到焦油、煤气、兰炭(半焦)的过程,是煤炭分质利用的核心环节。

“低阶煤占我国煤炭总量、储量及产量均超过一半,通过中低温热解制取兰炭(半焦),同时副产煤焦油、荒煤气,是煤炭清洁高效利用的发展方向。”陕西煤业化工集团副总经理、国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室主任尚建选介绍说,他们已经成功研发了多项煤热解及半焦利用技术,并正在推进不同粒径半焦应用的工业化示范。

榆林煤化工产业发展促进研究中心首席科学家马宝岐也表示,经过近40年的快速发展,我国低阶煤热解技术百花齐放,已进入中试和工业生产的热解炉型有10多种,包括直立炉、流化床、气流床、移动床、回转炉、链条炉、微波炉等,单炉年处理规模从几万吨、10万吨、30万吨到如今的50万吨以上。

其中,陕煤集团在榆林新建的50万吨/年蓄热式富氢煤气热载体移动床混煤热解工业试验装置,是国内达到长期稳定运行的最大直立炉装置,目前正在修订完善技术工艺包,加快百万吨级工业项目进程;河南龙成集团开发的旋转床低温热解技术已在河北曹妃甸建成投产煤炭清洁利用生产线,单套装置处理能力达80万吨/年;陕西双翼煤化科技实业有限公司也于去年在榆林神木新建了200万吨/年煤热解分质综合利用项目,其中粉煤干馏单炉规模为20万吨/年,预计今年10月建成投运。

此外,陕煤集团已经开工的煤炭分质利用制化工新材料项目项目、龙成集团正在榆林新建的1000万吨/年粉煤清洁高效综合利用一体化项目、延长石油在榆神园区准备新建的以煤热解为龙头的大型煤炭清洁综合利用项目,均列入国家“十三五”专项规划。

破瓶颈攻克难关

与会专家认为,尽管我国煤热解技术发展较快,但仍存在一些瓶颈。比如,产品附加值不高、环保处理有待加强、资源并没有得到充分利用等。而粉煤热解工艺则存在技术尚未成熟、关键技术和重大装备亟待突破等短板,其中焦油收率较低和粉尘处理技术是制约关键。

煤炭科学技术研究院煤化工分院煤焦质量检测与工艺技术研究所所长裴贤丰告诉记者,该院研发的内旋移动床低阶粉煤热解新技术,按照“源头控尘、炉内降尘、精细除尘”的理念,通过移动床热解和除尘技术耦合,从源头解决粉尘问题,降低后续分离难度。同时采用独特的卧式热解反应器外部间接加热的方式,物料边混合边移动,使升温、热解均匀,有效调控煤焦油产品品质,产出的焦油外观颜色清亮,焦油收率达7.6%,粉尘含量低于1%,目前该技术准备在鄂尔多斯实现工业化。

北京国电富通科技发展有限公司经理杨生智介绍,6月下旬中国石化联合会组织专家,对国富炉(GF)蓄热式富氢煤气热载体移动床混煤热解工业示范装置现场标定的结果显示,焦油收率达到所用煤种格金油产率的87.15%,煤气中有效气占比达到84.4%。煤气可作为制氢或加工LNG的原料,焦油收率和兰炭品质有效提升。

记者了解到,陕煤集团正在加快建设120万吨/年粉煤气固体热载快速热解试验装置,争取实现焦油收率大于格金干馏的150%。在煤焦油深加工方面,30万吨/年煤焦油悬浮床加氢制芳烃试验装置及50万吨/年煤焦油全馏分加氢制环烷基油示范项目也在同步建设。

多联产提高利用率

“煤热解副产的热解气(荒煤气)其实是二次能源,其中的一些宝贵资源应全价充分利用,制备更高附加值的化学品。”中国工程院院士、清华大学教授金涌这样说。

煤气中一般含氢54%~59%、含甲烷24%~28%,可直接通过高温裂解制取氢气,进一步发展氢燃料电池等新能源。同时,从炭化室逸出的煤气温度650℃~800℃,其带出的热量占36%,需用循环氨水进行喷淋降温,这部分热量被白白浪费。他建议逸出煤气可不经冷却直接进入裂解炉,将有机物裂解为有效合成气体,进一步加工成为化工产品。

此外,金涌还建议,煤热解还可与联合循环发电结合起来,即兰炭作为锅炉燃料,产生的蒸汽用作蒸汽轮机的动力去发电,煤气净化除油后进入煤气轮机发电,能源效率可提高55%~60%。按照吨干煤热解产生荒煤气320标准立方米测算,我国荒煤气年产量估计为3600万标准立方米。

“常规的600℃低温热解并不合理。”在山西畅翔科技有限公司董事长程相魁看来,低阶煤中存在大量的油气烃类化合物,其中低煤阶煤中烃类成分占无水基煤总质量的30%~35%,应采取分段热解的办法提高烃的收率。而且提烃效率与分段多少有关,分段越多,烃的保全率越高。

程相魁介绍,380℃~450℃是烃类保全率最佳温度区。该公司研发的外热式中低温分段热解装置可以不同温度间接加热煤料,分段热解导出煤气,将几种不同成分的煤气分别净化处理,使下游工序更合理、更经济。其中高温段导出的贫烃煤气,CO含量达30%左右,H2含量50%以上,适合提氢或用作合成气;富烃煤气无须富集即完全达到提气态烃的经济含量,将其分离后,40%左右的气态烃可制取天然气与液化气,深冷可制取液态甲烷(LNG);剩余约50%的组分是轻质焦油与其他轻烃油类,可作为制取汽柴油的优质原料。

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