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煤熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)探討

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發(fā)布時(shí)間: 2011-11-18
訪(fǎng)問(wèn)量: 7169

  中國煤化工行業(yè)又出新聞:一種已經(jīng)有上百年發(fā)展歷史的傳統煤化工技術(shù)——煤熱解居然老樹(shù)開(kāi)新花,帶起了一股研發(fā)與上馬熱潮。
  作為一種老工藝,煤熱解為何引起了業(yè)內的重新關(guān)注?其作為一條傳統工藝,用于發(fā)展新型煤化工又是否可行?針對這些問(wèn)題,CCIN記者采訪(fǎng)了多位業(yè)內專(zhuān)家。
  因經(jīng)濟價(jià)值不高久被冷落
  什么是煤解熱?據中科合成油工程有限公司高級工程師唐宏青介紹,煤熱解,也稱(chēng)煤的干餾或熱分解,是指煤在隔絕空氣的條件下進(jìn)行加熱,把煤里面的焦油和煤氣蒸發(fā)出來(lái),得到焦油、煤氣、蘭炭的過(guò)程。
  煤熱解與煤液化、煤氣化的區別有以下幾點(diǎn)。首先是工藝不同。煤液化是將煤在高溫下加氫裂解;煤氣化是煤在高溫條件下,以氧氣、水蒸氣或氫氣作氣化劑的一種反應;煤熱解是一種加熱蒸發(fā)的過(guò)程。其次是得到的產(chǎn)品不同。煤液化得到的是柴油、汽油;煤氣化得到的是氣體,比如煤氣;煤熱解能得到3種產(chǎn)品:焦油、煤氣、蘭炭。此外,與煤氣化比,煤熱解產(chǎn)出的煤氣量少;與煤液化相比,煤熱解得到的燃料油比重大、密度高、十六烷值低,質(zhì)量不如煤液化的好。
  該技術(shù)最早產(chǎn)生于19世紀,起源于德國,發(fā)明之初主要用于制取煤焦油,也用于生產(chǎn)煉鐵用焦炭和燃料氣,由于該技術(shù)的能源轉化率很高,一直被國內外認為是與煤氣化、煤液化并列的第三種煤炭轉化技術(shù)。
  CCIN記者通過(guò)查閱科技文獻發(fā)現,煤熱解技術(shù)在19世紀就已出現,但受技術(shù)所限,生產(chǎn)的產(chǎn)品比較簡(jiǎn)單,當時(shí)主要用于制取燈油和蠟。19世紀末,因電燈的發(fā)明,煤熱解趨于衰落。第二次世界大戰前夕及大戰期間,納粹德國出于戰爭目的,建立了大型煤熱解廠(chǎng),以褐煤為原料生產(chǎn)煤焦油,再高壓加氫制取汽油和柴油。戰后,由于大量廉價(jià)石油的開(kāi)采,煤熱解再次陷于停滯狀態(tài)。
  煤熱解在我國的歷史也很久遠。早在1865年9月,英商就在我國上海的蘇州河畔建成了中國第一座煤氣廠(chǎng),建設了水平式煤熱解爐,向公共租界供應煤氣。此后,繁華的外灘、南京路一帶開(kāi)始啟用煤氣路燈,取代了早期的煤油燈。直到上世紀50年代,我國很多城市用的煤氣還是通過(guò)煤熱解產(chǎn)生。
  20世紀50年代,我國開(kāi)始進(jìn)行煤熱解工藝的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研究,主要是為了將其產(chǎn)業(yè)化,用于發(fā)展煤化工,潔凈高效綜合利用煤炭。這些研究取得了一些進(jìn)展,特別是在生產(chǎn)蘭炭方面,北京石油學(xué)院、大連理工大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院山西煤化所等單位,先后開(kāi)發(fā)了不同工藝的煤熱解技術(shù)。目前,我國的蘭炭生產(chǎn)主要就是采用煤熱解法,產(chǎn)能達到4000多萬(wàn)噸。陜北、內蒙古等地的蘭炭廠(chǎng),主要采用內熱式方形熱解爐生產(chǎn),單爐生產(chǎn)能力達到3萬(wàn)~7.5萬(wàn)噸/年。
  CCIN記者了解到,由于過(guò)去的利用技術(shù)并不高,煤熱解的經(jīng)濟價(jià)值沒(méi)有得到最大限度的發(fā)揮,所以該技術(shù)在我國有一定的發(fā)展,但一直處于受冷落的狀態(tài)。
因適用低質(zhì)煤重受追捧
  作為一種已有上百年歷史但發(fā)展一直很緩慢、不被人重視的老工藝,煤熱解為什么如今突然又受到了重新追捧?一句話(huà):成本低。
  首先,可大量消耗低質(zhì)的煤炭資源。近年來(lái),在我國的內蒙古、新疆等地連續發(fā)現了大規模的煤田。這些煤田主要以高揮發(fā)性的低階煤為主,占我國煤炭資源儲量50%以上。而熱解是一種最適合處理這些煤資源的方法。華陸工程科技有限責任公司高級顧問(wèn)應美玕告訴CCIN記者,對于揮發(fā)分高的低變質(zhì)煤來(lái)說(shuō),采用熱解技術(shù)效果好。據陜西省決策咨詢(xún)委員會(huì )委員、陜西省化工學(xué)會(huì )名譽(yù)理事長(cháng)賀永德介紹,褐煤和長(cháng)焰煤的揮發(fā)性組分占原煤干重的37%以上,不黏煤和弱黏煤中揮發(fā)性組分占原煤干重的20%~37%。這些煤種約占我國煤炭資源儲量的50%,具有水分大、發(fā)熱量低、化學(xué)反應性好、易燃易碎等特點(diǎn),不利于直接燃燒和運輸,而且直接燃燒的熱效率較低,溫室氣體排放量大,而熱解是對這些低質(zhì)量煤進(jìn)行提質(zhì)的好辦法。
  其次,生產(chǎn)的成本低。“熱解可以產(chǎn)出的燃料油占煤重的8%,煤液化變油要接近4噸煤才產(chǎn)1噸油。而煤液化的成本非常高,相較之下,煤熱解獲得的燃料油成本比較低。”談起熱解重新熱起來(lái)的原因,陜西延長(cháng)石油集團西灣煤化工項目籌建處技術(shù)顧問(wèn)李佩玉這樣告訴CCIN記者。據了解,熱解后的低溫焦油可以加氫生產(chǎn)汽油、柴油,隨著(zhù)國際原油價(jià)格的節節攀升,油荒再現,熱解及后續的煤焦油加氫生產(chǎn)燃料油引起了業(yè)界關(guān)注。此外,煤熱解后能產(chǎn)生蘭炭、煤氣、焦油,是一種能源變成了3種能源,很適合往下游發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈。
唐宏青表示,熱解屬于傳統的煤化工技術(shù),是很多年前就有過(guò)的技術(shù)。只是由于過(guò)去的利用技術(shù)不高,經(jīng)濟價(jià)值沒(méi)有得到發(fā)揮?,F在,隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的提高,煤熱解有望向大型化、一體化,多聯(lián)產(chǎn)的方向發(fā)展。
  實(shí)現多聯(lián)產(chǎn)方可再發(fā)展
  接受CCIN記者采訪(fǎng)的專(zhuān)家一致認為,煤熱解可以走出新路,但前提是綜合利用產(chǎn)物,走規?;?、多聯(lián)產(chǎn)的路子。
  據專(zhuān)家介紹,很長(cháng)一段時(shí)間以來(lái),我國的煤熱解都以小型企業(yè)為主,焦油和焦爐氣的綜合利用率較差,環(huán)境污染嚴重,這也是之前煤熱解技術(shù)沒(méi)大規模發(fā)展起來(lái)的原因之一。唐宏青告訴CCIN記者,目前我國的煤熱解僅停留在蘭炭-焦油-煤氣的生產(chǎn)階段,蘭炭、焦油只是作為初級產(chǎn)品簡(jiǎn)單出售,煤氣被放空或直接燃燒了。這樣的后果是生產(chǎn)方式粗放,能源轉化效率低。企業(yè)只有采用煤熱解的熱、電、氣、油、化學(xué)品等多聯(lián)產(chǎn)系統,提高蘭炭、煤氣、焦油的深加工利用率,才可以真正做到煤的清潔、高效、環(huán)保利用,走出熱解利用的新路子。據了解,利用褐煤發(fā)展煤熱解、走規?;?,在國際上也有先例。目前,國外主要褐煤加工技術(shù)有德國的低溫熱解工藝,蘇聯(lián)的褐煤固體熱載體熱解工藝,美國的溫和氣化技術(shù),日本的煤炭快速熱解技術(shù),還有加拿大的阿特伯干餾技術(shù)等。
 而近幾年國內煤熱解新工藝的開(kāi)發(fā),也給煤熱解的規?;?、多聯(lián)產(chǎn)提供了技術(shù)上的條件。比如,大連理工大學(xué)近年一直在開(kāi)發(fā)固體熱載體干餾新技術(shù),已完成多種油頁(yè)巖、褐煤的試驗室實(shí)驗。2010年12月,中科院高技術(shù)研究與發(fā)展局組織專(zhuān)家對“煤熱解拔頭關(guān)鍵技術(shù)及工藝中試研究”項目進(jìn)行了驗收。今年6月,一項名為“褐煤清潔高效綜合利用熱溶催化新工藝的開(kāi)發(fā)”成果通過(guò)了由廣東省科技廳組織的科技成果鑒定,該技術(shù)由肇慶市順鑫煤化工科技有限公司研發(fā)。
  目前,一些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始了這方面的實(shí)踐。比如,內蒙古建豐煤化工有限公司正在建設的380萬(wàn)噸/年煤熱解項目采用了國內研發(fā)的煤固體熱載體熱解技術(shù)。該項目每年生成的4.56億立方米煤氣被用于生產(chǎn)液化天然氣,還建設50萬(wàn)噸/年煤焦油加氫、190萬(wàn)噸/年粉焦裝置作為16億立方米/年合成氣項目的原料。而內蒙古準格爾旗新建的1600萬(wàn)噸煤熱解項目,還配套建設了煤氣回收產(chǎn)甲醇制烯烴、60萬(wàn)噸/年聚丙烯、60萬(wàn)噸/年聚乙烯、2×300兆瓦綜合利用發(fā)電裝置。
  又比如,內蒙古自治區呼倫貝爾工業(yè)園區今年重點(diǎn)建設的項目——華電2×600萬(wàn)噸/年褐煤熱解多聯(lián)產(chǎn)項目的熱解能力為1200萬(wàn)噸,年產(chǎn)高熱值型煤600萬(wàn)噸、柴油10.24萬(wàn)噸、石腦油2.24萬(wàn)噸、液化天然氣11.92萬(wàn)立方米、改制瀝青7.29萬(wàn)噸、蒸汽84.19萬(wàn)噸,同時(shí)還副產(chǎn)硫黃、液氨等化工產(chǎn)品。該項目采用了具有國內自有知識產(chǎn)權、國家“863”計劃資金支持的循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)技術(shù),還有褐煤干燥成型技術(shù)以及焦油加氫技術(shù)。內蒙古電力有限公司年處理1200萬(wàn)噸褐煤低溫熱解項目,也是采用國內技術(shù),其產(chǎn)品包括柴油、汽油、液化天然氣、粗苯、硫黃、液氨等多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品。
不過(guò),多位業(yè)內人士也指出,國內熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工業(yè)化還處于起步階段,因此應堅持先示范后推廣的原則,不可一哄而上。青島科技大學(xué)副教授蓋恒軍向CCIN記者介紹說(shuō),熱解過(guò)程中一些看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題,目前卻沒(méi)完全解決。比如熱解后出來(lái)的溫度在500℃左右的煤氣,除塵、除焦油就很難處理,冷卻降溫后容易黏連設備。這些問(wèn)題還有待實(shí)踐的檢驗。
  據CCIN記者了解,目前有的多聯(lián)產(chǎn)煤熱解項目在投產(chǎn)后,裝置確實(shí)難以達到長(cháng)周期穩定運行。

(來(lái)源:《中國化工報》 2011年11月07日)