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    煤炭能和天然氣一樣環保,如何實現?

        “過去人們一提起煤炭就感覺很臟?,F在要為煤炭正名,煤炭清潔利用其實可以做到與天然氣一樣環保。煤炭的清潔利用技術已經取得了巨大進步,因此,我們對煤炭的認識也應有所改變?!杯h保部部長陳吉寧在剛剛結束的全國兩會上的公開表態,引起了業內的廣泛關注。

        中國石化行業聯合會煤化工專委會專家、陜西省化工學會名譽理事長賀永德在接受中國化工報記者采訪時表示,我國煤炭占一次能源總量的94%,且在相當長時期內難以改變,決定了今后煤炭仍是主要能源,要摘掉“煤臟”的帽子,不管是開采、加工還是利用每個環節,只能走清潔高效利用的路子。

        清潔轉化

        低階煤直轉:煤熱解分質

        在科技部公布的國家重點研發計劃“煤炭清潔高效利用”重點專項中,明確煤炭清潔轉化方向之一是重點開展低變質煤(低階煤)直接轉化反應和催化基礎研究,開發煤熱解氣化分質轉化制清潔燃氣關鍵技術。低階煤在我國煤炭總量、探明保有量及產量中的占比均超過一半。

        賀永德告訴記者,近年來,煤炭熱解技術在國內異軍突起。陜西煤化集團開發的低階煤分質高效轉化多聯產技術,將低階煤通過以熱解為核心,由煤的分質轉化和物質、能量的梯級利用,與現代煤化工技術耦合集成的清潔高效轉化路線,實現油、氣、化、電、熱多聯產,形成了中低溫熱解、煤焦油加工、半焦利用、熱解氣利用、制取化工產品系列技術,并逐步實現工業化。

        據悉,延長石油集團自主開發的煤油共煉(Y-CCO)工業化技術,以中低階煤與重(劣)質油為原料,采用漿態床加氫裂化與固定床加氫裂化在線集成生產輕質油品,突破了煤化工行業煤炭清潔高效轉化和石化行業重(劣)質油輕質化兩個領域的技術難題,達到世界領先水平。

        延長石油開發的粉煤快速加壓熱解制油與焦末制合成氣一體化(CCSI)技術,可在一個反應器內完成煤的熱解和氣化反應,噸煤焦油收率超過15%。同時,生產可作化工原料的粗合成氣,最大化提高煤炭資源利用率、轉化效率和附加值。此外,該技術還可與IGCC(循環聯合發電)技術集成,使煤化工跨行業耦合發展。

        另外,低階煤精煉技術是像加工石油一樣對煤中所含的有機組分進行精煉,獲得燃燒、氣化等單一轉化利用技術無法直接得到高附加值的化學品等。在精煉過程中,原煤中的有害成分(S、N、Hg等)發生遷移,留在固體產物中的有害物質會大幅減少,尾氣凈化成本也會下降。該技術已在國外完成工業化示范,北京低碳清潔能源研究所在此基礎上,完成針對中國低階煤的工藝包設計,神華集團計劃在內蒙古呼倫貝爾建設1000萬噸煤精煉項目。

        技術瓶頸

        半焦利用:廢水處理

        目前,熱解產生的焦油、甲烷和氫氣的技術已獲突破,但半焦(蘭炭)的利用仍處于探索階段。1噸煤炭熱解大約產生0.6噸半焦,但因半焦缺乏工業示范應用經驗,使其下游利用路徑尚未打通。因此,攻克半焦綜合利用瓶頸技術刻不容緩。

        賀永德告訴記者,無煙煤和石油焦的活性不如半焦,在將半焦加工成水煤漿進行氣化技術上是可行的,也可直接干粉氣化。更何況原煤熱解后,半焦自身內水含量降低,加工成水煤漿后煤漿濃度比原煤提高2%3%,氣化時氧耗和煤耗也會相應下降。

        業內專家認為,煤熱解氣化分級轉化主要技術難點在于熱解過程產生的焦油含灰量控制和廢水處理,尤其是粉煤熱解容易結焦。目前,陜煤化集團、浙江大學、中國科學院過程工程研究所等分別在開展研究攻關。

        賀永德認為,熱解煤氣含甲烷35%左右,可適當發展煤熱解制天然氣,但廢水處理還需突破。譬如魯奇爐煤氣化溫度較低,產生的合成氣中本身含10%13%的甲烷,煤耗比水煤漿氣化、干粉氣化低,但其污水處理非常困難、成本高,如40億立方米/年的工業裝置若達到近零排放,僅污水處理投資就需要10億元以上。建議將這部分污水制成水煤漿再高溫氣化。

        突破路徑

        多技術耦合:多聯產示范

        目前,煤熱解氣化分級轉化技術分為熱解和半焦相對獨立的工藝,以及熱解氣化有機集成工藝兩類。隨著熱解與多聯產技術日趨成熟,分質多聯產技術將成為低階煤利用的主要趨勢。

        中國工程院院士、清華大學化工系教授金涌認為,我國應大力發展煤炭分質利用,比如粉煤提質、焦油(膠質、瀝青質)全餾程加氫、焦油全裂解等。焦油加氫生產高標號的柴油難度較大,但可通過高溫裂解,作為等離子體制乙炔的原料,進而發展節水型乙炔化工。比如等離子體煤裂解制乙炔、乙炔醋酸生產醋酸乙烯酯、乙炔氯化氫加工制氯乙烯、乙炔-丁二烯-乙二腈-尼龍66等。

        賀永德建議,加快以低階煤熱解為龍頭的煤炭分質分級利用多技術耦合,加大煤焦油綜合加工生產高附加值產品新技術研發力度,做好煤、熱電、油、氣化多聯產技術示范,包括IGCC、CNG、城市熱電聯產及建材等多領域耦合,構建跨行業發展煤化工構架,使分級利用多聯產更加豐富多彩。同時煤熱解也需要大型化,比如陜西榆林能源化工集團單套100萬噸/年煤熱解回轉爐工藝設計已完成,下游可配套甲烷直接進天然氣管道。

         來源:中國化工報


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