| 出版时间:2014年12月 |
陕西煤业化工集团以低阶煤分质清洁高效转化为研发任务,形成了以煤中低温热解技术为核心,综合热解气的有效利用、热解焦油的深度加工、热解焦的合理转化等工艺技术,并将工艺技术间物质及能量的优化配置利用集成为一体的“陕煤化版煤制油”技术。本报告介绍了该技术的特点、示范过程和结果,以及推广应用情况,提出了下一步发展思路和相关政策建议。
Shaanxi Coal and Chemical Industry Group has concentrated its research on clean and efficient quality transformation of low-rank coal and developed other technologies,such as the efficient use of integrated pyrolysis gas,deep processing of pyrolysis tar,reasonable transformation of pyrolysis coke etc.,with the low-middle temperature coal pyrolysis technology as their core. It has also integrated the optimization and allocation of materials and energy in the technical process,which is known as “Shaanxi Coal and Chemical Industry Group’s CTL” technology. This report introduces its technical characteristics,provides a demonstration of its process and results,as well as its promotion and application. It also puts forward ideas and policy recommendations for development.
陕西煤业化工集团有限责任公司(以下简称“陕煤化集团”)是陕西省人民政府为落实西部大开发战略,充分发挥煤炭资源优势和行业整体优势,从培育壮大以煤炭开采、煤炭转化为主的能源化工支柱产业出发,按照现代企业制度的要求,对省属重点煤炭企业和煤化工企业经过重组而成立的特大型能源化工企业集团,是陕西省能源化工产业发展的骨干企业,也是省内煤炭大基地开发建设的主体。现有职工13.7万余人,总部位于陕西省西安市,总资产已超过3400亿元。
陕煤化集团拥有全资、控股、参股企业60余个,形成了“煤炭开采、煤化工”两大主业以及“电力、钢铁、重工装备、建筑施工、铁路投资、科技、金融、现代服务”等相关多元互补、协调发展的产业格局。经过近几年跨越式发展,陕煤化集团集中了全省煤炭、煤化工方面的人才、资产、管理和技术等优势资源,夯实了资源接续和队伍建设两个基础,突出了自主创新和安全发展,加快了产业升级,调整优化了产业、产品结构,拓宽了产业范围,延伸了产业链,企业经济总量和经济规模跃上新台阶,为助推陕西经济发展发挥了积极作用。
2013年,陕煤化集团实现销售收入1505亿元,煤炭产量1.276亿吨,连续4年进入亿吨级煤炭企业行列,在2013年中国企业500强榜单中列第99位。
一 项目简介
陕煤化集团在国家产、学、研相结合方针以及《煤炭深加工产业发展政策》等的指导下,全面布局科研课题,系统推进“陕煤化版煤制油”技术开发。
“陕煤化版煤制油”是指在煤炭分质清洁高效转化理念的指导下,低阶煤原料经中低温热解制煤焦油、热解焦和热解气,热解气再提取氢气供煤焦油加氢制汽油、柴油等轻质燃料油,同时联产高附加值化工产品的煤制油技术。该工艺的主要特点是在提取低阶煤中挥发分制备高附加值油品的同时,获得比原煤硫含量更低、更洁净的热解焦(洁净煤)和有效成分含量较高的热解气,具有能效高、耗水少、投资低、环境友好等优势。相对于煤直接燃烧或气化等技术,该工艺充分利用了煤中被作为燃料直接燃烧的具有较高经济价值的挥发分,显著提高了煤炭附加值和煤炭资源的清洁高效利用水平。
理论分析与试验证明,中低温热解制油技术是目前低阶煤清洁高效转化的最佳途径。从煤炭本身的结构分析,低阶煤是由芳环、脂肪链等官能团缩合形成的大分子聚集体,既含有以无定型碳与灰为代表的成分(60%~80%,质量分数),又有含量高达10%~40%(质量分数)的由链烷烃、芳香烃、碳氧支链构成的代表煤本身固有油气成分的挥发分。占我国已探明煤炭储量(10200亿吨)55%以上的低阶煤,蕴藏其中的挥发分相当于1000亿吨的油气资源,但低阶煤水含量高,直接燃烧或气化效率低,且现有技术无法充分利用其资源价值,导致煤炭资源的巨大浪费。从反应上分析,煤热解是弱吸热反应,反应本身的能量消耗仅相当于原煤热值的3%~5%。从技术上分析,中低温热解技术的产业化难度要远低于间接液化和直接液化。热解装置温度在600~700℃,绝大部分金属构件和控制器件可以可靠地工作。与气化工艺不同,热解采用隔绝氧气加热方式,生产系统不需要大型空分装置。从现有大型热解装置的实际运行情况来看,热解工艺的能耗显著低于气化工艺。
煤的清洁高效转化应着力于采用低成本方式优先提取煤炭中的高挥发性组分,充分发挥煤炭本身的潜在价值。在理想热解工艺条件下,焦油产出率可以达到原煤干重的20%以上。目前热解技术主流工艺仍停留在传统的以块煤为原料的立式炉热解工艺,而占煤炭开采量约80%的粉煤热解关键技术尚未完全突破,亟待开发。中低温热解煤焦油理论上可以作为石油工业的炼油原料用于生产各类油品,其工艺过程主要基于石化行业的“加氢精制”、“加氢裂化”和“加氢改质”工艺。但由于煤焦油的组成主要以芳香族有机化合物为主,且含有大量的多环化合物,采用石油行业传统的加氢工艺以及传统的加氢催化剂,难以使产品达到合格燃料油标准。在借鉴石化行业油品炼制工艺技术的同时,需要在煤焦油深加工领域进行大量的研发工作。
2004年以来,陕西煤业化工集团针对陕北低阶煤的特点,对煤的中低温热解制油技术进行了大量科技攻关。
在理论基础研究方面,主要包括:①煤中低温热解机理研究;②煤中低温热解焦油的析炭(结焦)