煤化工裝置提效需科學(xué)選擇工藝

    煤化工項目的密集建設(shè)和投產(chǎn)，使業(yè)界積累了一些成功經(jīng)驗。在日前全國煤化工信息站等主辦的2013中國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會上，寶泰龍科技、陜西煤化、華鑫能源等一批煤化工企業(yè)介紹了他們建設(shè)煤化工項目選擇工藝的經(jīng)驗，業(yè)內(nèi)專家還就目前煤制天然氣適合的氣化工藝以及煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)開發(fā)提出了自己的見解。

　　焦爐煤氣制天然氣 焦爐煤氣制天然氣是第一批列入國家發(fā)改委鼓勵發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)、工藝和設(shè)備名錄的項目。研討會上，華鑫能源開發(fā)有限責(zé)任公司總裁丁心悅介紹了他們今年4月底投產(chǎn)的焦爐煤氣甲烷化合成天然氣項目。

　　該項目以副產(chǎn)焦爐煤氣為原料氣，采用組合凈化—甲烷化—甲烷提濃—液化工藝，最終得到符合國標要求的LNG(或CNG)。該項目的核心部分是甲烷化，丁心悅認為，選擇焦爐煤氣甲烷化工藝路線時，一要針對焦爐煤氣的特點，二要注意避免受到煤制天然氣工藝的過多影響。選擇合適的甲烷化反應(yīng)壓力很關(guān)鍵，低壓有利于控制焦爐煤氣甲烷化，可減少控制溫度需要的循環(huán)量和蒸汽添加量，因而更節(jié)能。低壓甲烷化還可使物料體積減少40%，為后續(xù)加壓操作減少電耗，因此華鑫能源項目選擇的甲烷化壓力為1MPa。此外，華鑫能源項目甲烷化催化劑沒有采用進口催化劑，而是選用了大連凱特利的國產(chǎn)耐高溫甲烷化催化劑，丁心悅給了這種國產(chǎn)催化劑很高的評價，它的耐熱溫度可達600℃。

　　但目前該裝置僅是半負荷生產(chǎn)。丁心悅解釋說，這主要因為上游焦化廠受焦炭市場影響產(chǎn)氣量不足，同時原計劃建設(shè)的第二座焦爐未能按時投運，導(dǎo)致目前焦爐煤氣供氣量不足設(shè)計的50%。這種情況其實在焦化行業(yè)也很普遍。因此丁心悅提醒那些準備投資建設(shè)此類裝置的企業(yè)，一定要考察好上游焦化廠的實際供氣能力和管理水平，否則焦化廠的生產(chǎn)狀況會直接影響到焦爐煤氣制天然氣裝置的運行和效益。

　　高溫煤焦油加氫制燃料油 七臺河寶泰龍科技公司建成的國內(nèi)首套高溫煤焦油加氫制取清潔油品裝置已吸引了國內(nèi)幾十家企業(yè)前往參觀學(xué)習(xí)。研討會上，寶泰隆公司總經(jīng)理楊國祥介紹了裝置的工藝和運行情況。

　　該裝置以當(dāng)?shù)刎S富的高溫煤焦油及甲醇企業(yè)剩余弛放氣為原料，采用加氫精制和加氫裂化工藝技術(shù)裝置生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石腦油和柴油調(diào)和組分。其中，加氫精制的氫源來自甲醇弛放氣，在滿足加氫要求的同時還解決了甲醇弛放氣“排空”的環(huán)境污染。

　　楊國祥認為，這套裝置的工藝特點主要體現(xiàn)在三方面，一是在世界上首次將兩段法氫裂化技術(shù)引進煤焦油提質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域；二是有針對性的選擇了煤焦油加氫精制和裂化催化劑，降低了加氫裂化過程中的催化劑結(jié)焦幾率，延長了催化劑壽命；三是減少了工藝污水排放，用常規(guī)真空泵即可實現(xiàn)減壓塔在真空條件下的操作，避免了蒸汽噴射泵帶來的大量含油污水排放。

　　合理的工藝選擇讓這套裝置給寶泰隆公司帶來了不錯的經(jīng)濟效益。據(jù)楊國祥介紹，去年裝置運行負荷90%，總產(chǎn)值2.67億元，利潤總額近4000萬元。

　　煤制天然氣氣化工藝 天然氣短缺讓煤制天然氣項目格外受追捧。面對企業(yè)建設(shè)煤制天然氣項目的熱情，賽鼎工程有限公司副總工程師趙焰飛就如何選擇煤制天然氣氣化工藝給出了自己的見解。

　　氣化裝置是整個煤制天然氣裝置的龍頭，合理選擇氣化技術(shù)路線直接關(guān)系到項目的投資費用和運行成本。那么建設(shè)煤制天然氣項目到底該選擇什么樣的氣化路線才最合理呢？趙焰飛以新疆準東長焰煤為氣化原料煤，對比了采用固定床加壓固態(tài)排渣氣化、固定床加壓液態(tài)排渣氣化、GSP氣化、水煤漿氣化等不同氣化技術(shù)的煤制天然氣項目。

　　趙焰飛認為，由于目標產(chǎn)品天然氣的主要有效成分是甲烷，采用固定床碎煤加壓氣化技術(shù)得到的粗煤氣氣體組分中含8%~13%的甲烷，相當(dāng)于產(chǎn)品總量的30%~45%，這大大減少了后續(xù)裝置（變換、凈化、甲烷化以及甲烷壓縮）的負擔(dān)。同時采用固定床氣化的氧耗遠遠低于其他氣化技術(shù)，空分裝置規(guī)模小，再加上固定床氣化裝置本身的投資也明顯低于上述其他幾種氣化方式，項目總投資大大降低。因此煤制天然氣項目無論是從工藝優(yōu)化還是從投資效益來看，氣化裝置選用固定床加壓氣化技術(shù)都是最佳選擇。

　　但趙焰飛同時指出，固定床加壓氣化一般要求塊煤的粒度在6~50毫米，粉煤量一般不超過進料量的5%，但隨著礦井機械化綜采技術(shù)的提高，煤的成塊率實際在降低。因此目前的煤制天然氣項目首先要根據(jù)原料煤的成塊率和粉煤用量，進行塊煤和粉煤平衡。如果平衡后仍剩余粉煤且粉煤無其他利用途徑，氣化裝置就要選擇以固定床氣化技術(shù)為主、粉煤氣化為輔的雙氣頭配置。

　　低階煤分質(zhì)多聯(lián)產(chǎn) 煤炭多聯(lián)產(chǎn)被認為是煤炭清潔高效利用的最佳方式。但煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)開發(fā)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它包含了許多個單項技術(shù)及子系統(tǒng)，如何才能保證多聯(lián)產(chǎn)全系統(tǒng)能耗和排放的最小化呢？

　　陜西煤業(yè)化工責(zé)任有限公司根據(jù)陜北長焰煤特點，提出了煤炭資源為龍頭、熱解技術(shù)為核心、由煤的四級分質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)耦合集成的低階煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)路線，并在許多子系統(tǒng)成功地進行了工程實踐。

　　陜西煤化副總經(jīng)理尚建選總結(jié)了他們在多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)開發(fā)上的的幾點經(jīng)驗：一是各環(huán)節(jié)技術(shù)開發(fā)首先要考慮原料特點，實現(xiàn)合理分質(zhì)利用；二是單項技術(shù)工藝原理研發(fā)與工程技術(shù)開發(fā)要同步，關(guān)鍵工藝研發(fā)和生產(chǎn)裝置研發(fā)也要同步，并且在工藝研發(fā)過程中就要考慮到裝置建設(shè)時設(shè)備的工程化和國產(chǎn)化問題；三是各環(huán)節(jié)工藝技術(shù)的產(chǎn)品、能效、投資、投資、消耗、排放要服從于全系統(tǒng)耦合技術(shù)的最終核算；四是對同一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不同工藝要客觀評價，選擇有互補性的多項技術(shù)同步開發(fā)。