煤熱解技術(shù)花盛放果待結(jié)

近年來，我國煤熱解新技術(shù)雖呈現(xiàn)百花齊放的發(fā)展態(tài)勢，但焦油收率低和粉塵處理難等關(guān)鍵技術(shù)難題仍未突破?！耙鉀Q這些問題，除一些常規(guī)解決方案外，與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等進(jìn)行多聯(lián)產(chǎn)也是不錯的解決方案。”6月27~28日在陜西神木召開的2018中國蘭炭產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展與應(yīng)用創(chuàng)新大會上，與會專家提出建議。

　　大型化成為趨勢

　　煤熱解是煤在隔絕空氣條件下進(jìn)行中低溫加熱，把煤里面的焦油和煤氣蒸發(fā)出來，得到焦油、煤氣、蘭炭（半焦）的過程，是煤炭分質(zhì)利用的核心環(huán)節(jié)。

　　“低階煤占我國煤炭總量、儲量及產(chǎn)量均超過一半，通過中低溫?zé)峤庵迫√m炭（半焦），同時副產(chǎn)煤焦油、荒煤氣，是煤炭清潔高效利用的發(fā)展方向。”陜西煤業(yè)化工集團(tuán)副總經(jīng)理、國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗室主任尚建選介紹說，他們已經(jīng)成功研發(fā)了多項煤熱解及半焦利用技術(shù)，并正在推進(jìn)不同粒徑半焦應(yīng)用的工業(yè)化示范。

　　榆林煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)研究中心首席科學(xué)家馬寶岐也表示，經(jīng)過近40年的快速發(fā)展，我國低階煤熱解技術(shù)百花齊放，已進(jìn)入中試和工業(yè)生產(chǎn)的熱解爐型有10多種，包括直立爐、流化床、氣流床、移動床、回轉(zhuǎn)爐、鏈條爐、微波爐等，單爐年處理規(guī)模從幾萬噸、10萬噸、30萬噸到如今的50萬噸以上。

　　其中，陜煤集團(tuán)在榆林新建的50萬噸/年蓄熱式富氫煤氣熱載體移動床混煤熱解工業(yè)試驗裝置，是國內(nèi)達(dá)到長期穩(wěn)定運(yùn)行的最大直立爐裝置，目前正在修訂完善技術(shù)工藝包，加快百萬噸級工業(yè)項目進(jìn)程；河南龍成集團(tuán)開發(fā)的旋轉(zhuǎn)床低溫?zé)峤饧夹g(shù)已在河北曹妃甸建成投產(chǎn)煤炭清潔利用生產(chǎn)線，單套裝置處理能力達(dá)80萬噸/年；陜西雙翼煤化科技實(shí)業(yè)有限公司也于去年在榆林神木新建了200萬噸/年煤熱解分質(zhì)綜合利用項目，其中粉煤干餾單爐規(guī)模為20萬噸/年，預(yù)計今年10月建成投運(yùn)。

　　此外，陜煤集團(tuán)已經(jīng)開工的煤炭分質(zhì)利用制化工新材料項目項目、龍成集團(tuán)正在榆林新建的1000萬噸/年粉煤清潔高效綜合利用一體化項目、延長石油在榆神園區(qū)準(zhǔn)備新建的以煤熱解為龍頭的大型煤炭清潔綜合利用項目，均列入國家“十三五”專項規(guī)劃。

　　破瓶頸攻克難關(guān)

　　與會專家認(rèn)為，盡管我國煤熱解技術(shù)發(fā)展較快，但仍存在一些瓶頸。比如，產(chǎn)品附加值不高、環(huán)保處理有待加強(qiáng)、資源并沒有得到充分利用等。而粉煤熱解工藝則存在技術(shù)尚未成熟、關(guān)鍵技術(shù)和重大裝備亟待突破等短板，其中焦油收率較低和粉塵處理技術(shù)是制約關(guān)鍵。

　　煤炭科學(xué)技術(shù)研究院煤化工分院煤焦質(zhì)量檢測與工藝技術(shù)研究所所長裴賢豐告訴記者，該院研發(fā)的內(nèi)旋移動床低階粉煤熱解新技術(shù)，按照“源頭控塵、爐內(nèi)降塵、精細(xì)除塵”的理念，通過移動床熱解和除塵技術(shù)耦合，從源頭解決粉塵問題，降低后續(xù)分離難度。同時采用獨(dú)特的臥式熱解反應(yīng)器外部間接加熱的方式，物料邊混合邊移動，使升溫、熱解均勻，有效調(diào)控煤焦油產(chǎn)品品質(zhì)，產(chǎn)出的焦油外觀顏色清亮，焦油收率達(dá)7.6%，粉塵含量低于1%，目前該技術(shù)準(zhǔn)備在鄂爾多斯實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

　　北京國電富通科技發(fā)展有限公司經(jīng)理楊生智介紹，6月下旬中國石化聯(lián)合會組織專家，對國富爐（GF）蓄熱式富氫煤氣熱載體移動床混煤熱解工業(yè)示范裝置現(xiàn)場標(biāo)定的結(jié)果顯示，焦油收率達(dá)到所用煤種格金油產(chǎn)率的87.15%，煤氣中有效氣占比達(dá)到84.4%.煤氣可作為制氫或加工LNG的原料，焦油收率和蘭炭品質(zhì)有效提升。

　　記者了解到，陜煤集團(tuán)正在加快建設(shè)120萬噸/年粉煤氣固體熱載快速熱解試驗裝置，爭取實(shí)現(xiàn)焦油收率大于格金干餾的150%.在煤焦油深加工方面，30萬噸/年煤焦油懸浮床加氫制芳烴試驗裝置及50萬噸/年煤焦油全餾分加氫制環(huán)烷基油示范項目也在同步建設(shè)。

　　多聯(lián)產(chǎn)提高利用率

　　“煤熱解副產(chǎn)的熱解氣（荒煤氣）其實(shí)是二次能源，其中的一些寶貴資源應(yīng)全價充分利用，制備更高附加值的化學(xué)品?！敝袊こ淘涸菏?、清華大學(xué)教授金涌這樣說。

　　煤氣中一般含氫54%~59%、含甲烷24%~28%，可直接通過高溫裂解制取氫氣，進(jìn)一步發(fā)展氫燃料電池等新能源。同時，從炭化室逸出的煤氣溫度650℃~800℃，其帶出的熱量占36%，需用循環(huán)氨水進(jìn)行噴淋降溫，這部分熱量被白白浪費(fèi)。他建議逸出煤氣可不經(jīng)冷卻直接進(jìn)入裂解爐，將有機(jī)物裂解為有效合成氣體，進(jìn)一步加工成為化工產(chǎn)品。

　　此外，金涌還建議，煤熱解還可與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電結(jié)合起來，即蘭炭作為鍋爐燃料，產(chǎn)生的蒸汽用作蒸汽輪機(jī)的動力去發(fā)電，煤氣凈化除油后進(jìn)入煤氣輪機(jī)發(fā)電，能源效率可提高55%~60%.按照噸干煤熱解產(chǎn)生荒煤氣320標(biāo)準(zhǔn)立方米測算，我國荒煤氣年產(chǎn)量估計為3600萬標(biāo)準(zhǔn)立方米。

　　“常規(guī)的600℃低溫?zé)峤獠⒉缓侠??！痹谏轿鲿诚杩萍加邢薰径麻L程相魁看來，低階煤中存在大量的油氣烴類化合物，其中低煤階煤中烴類成分占無水基煤總質(zhì)量的30%~35%，應(yīng)采取分段熱解的辦法提高烴的收率。而且提烴效率與分段多少有關(guān)，分段越多，烴的保全率越高。

　　程相魁介紹，380℃~450℃是烴類保全率最佳溫度區(qū)。該公司研發(fā)的外熱式中低溫分段熱解裝置可以不同溫度間接加熱煤料，分段熱解導(dǎo)出煤氣，將幾種不同成分的煤氣分別凈化處理，使下游工序更合理、更經(jīng)濟(jì)。其中高溫段導(dǎo)出的貧烴煤氣，CO含量達(dá)30%左右，H2含量50%以上，適合提氫或用作合成氣；富烴煤氣無須富集即完全達(dá)到提氣態(tài)烴的經(jīng)濟(jì)含量，將其分離后，40%左右的氣態(tài)烴可制取天然氣與液化氣，深冷可制取液態(tài)甲烷（LNG）；剩余約50%的組分是輕質(zhì)焦油與其他輕烴油類，可作為制取汽柴油的優(yōu)質(zhì)原料。