我國煤炭資源約占化石能源總量的94%，分質(zhì)利用可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化過程清潔高效、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)多元、資源價(jià)值最大化，是構(gòu)建現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)煤炭綠色轉(zhuǎn)化的必然要求和大勢所趨。
分質(zhì)利用以熱解為核心
煤炭分質(zhì)利用能夠充分發(fā)揮煤炭資源特點(diǎn)與優(yōu)勢，通過熱解將煤轉(zhuǎn)化為潔凈焦、煤焦油及熱解氣等，同時(shí)對污染物進(jìn)行集中脫除，進(jìn)而根據(jù)3種產(chǎn)物的特性進(jìn)行深加工利用，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的清潔化與高附加值化。
通過分質(zhì)轉(zhuǎn)化，煤中60%的硫、30%的氮被集中脫出與處理，所得潔凈焦具有低硫、低氮、低揮發(fā)分等特點(diǎn)，核心指標(biāo)優(yōu)于或接近無煙煤。一次PM2.5排放量降低90%以上，SO2排放量降低50%以上，多環(huán)芳烴降低95%以上，減霾效果非常顯著。同時(shí)分質(zhì)轉(zhuǎn)化又是一種簡約的煤制油和煤制化學(xué)品方法，以較低的能耗得到60%~70%的高熱值潔凈焦、15%~20%的高附加值煤焦油以及煤氣。若原煤處理量達(dá)到10億噸，其初級(jí)產(chǎn)物中潔凈焦替代傳統(tǒng)燃料效率可提高10%以上，污染物減量約40%，同時(shí)可得到約1億噸的煤焦油和1000億標(biāo)準(zhǔn)立方米的高熱值煤氣。
煤炭分質(zhì)利用以熱解為核心，包括高溫?zé)峤猓ń够⒅械蜏責(zé)峤庖约盁峤?/span>/焦化煙氣的深度凈化。高溫?zé)峤庑枰貙捲戏秶�，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，盤活過剩產(chǎn)能；中低溫?zé)峤庥写黄脐P(guān)鍵技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，遞增增量；針對熱解/焦化煙氣特點(diǎn)，開發(fā)配套脫硫脫硝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煙氣的深度凈化。
中低溫?zé)峤馄款i在分離
目前，高溫?zé)峤饷媾R的瓶頸包括產(chǎn)能過剩嚴(yán)重，能效轉(zhuǎn)化率低；原料適應(yīng)性差、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單；精細(xì)加工程度和產(chǎn)品附加值低等。中低溫?zé)峤猓m然在原料適用性、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性上具有優(yōu)勢，有助于煤炭資源高附加值轉(zhuǎn)化，目前也已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但存在單爐規(guī)模小、原料粒徑范圍窄、系統(tǒng)能效低、環(huán)保措施不到位等問題，制約了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
近年來，國內(nèi)從事粉煤熱解研究的開發(fā)單位開展了不同規(guī)模、多種爐形的試驗(yàn)研究，但尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，其面臨的共性關(guān)鍵技術(shù)難題為熱解油、氣、塵的在線分離。要在粉煤中低溫?zé)峤饧夹g(shù)取得突破，可重點(diǎn)攻關(guān)氣固分離瓶頸，實(shí)現(xiàn)過程精密控制，完成熱解由粗放生產(chǎn)向現(xiàn)代煤化工的轉(zhuǎn)變。
近年來，陜煤化集團(tuán)與國內(nèi)相關(guān)科研單位合作開發(fā)了一系列新型、高效的粉煤低溫?zé)峤饧夹g(shù)，被譽(yù)為“陜煤化版煤制油”。譬如建成的60萬噸/年粉煤固體熱載體快速熱解工業(yè)化示范裝置，目前正在進(jìn)行試生產(chǎn)；利用自主研發(fā)的煤焦油全餾分加氫（FTH）技術(shù)，建成的12萬噸/年低溫煤焦油全餾分加氫工業(yè)化示范裝置運(yùn)行穩(wěn)定，生產(chǎn)負(fù)荷超過95%，C3以上液體產(chǎn)品收率達(dá)到98.3%，能源轉(zhuǎn)化效率達(dá)92.71%。
低階煤清潔轉(zhuǎn)化是方向
從煤炭結(jié)構(gòu)分析，低階煤占我國煤炭探明儲(chǔ)量的55%以上。以中低溫?zé)峤鉃楹诵牡姆仲|(zhì)利用已成為低階煤清潔高效轉(zhuǎn)化的最佳途徑。首批國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃在煤炭利用領(lǐng)域僅設(shè)置一個(gè)專項(xiàng)，即“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)”。由陜西煤業(yè)化工集團(tuán)牽頭、聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)單位申報(bào)的"煤熱解氣化分質(zhì)轉(zhuǎn)化制清潔燃?xì)怅P(guān)鍵技術(shù)研究"項(xiàng)目，針對低階煤清潔高效轉(zhuǎn)化過程的共性關(guān)鍵難題展開攻關(guān)。
近年來，陜煤化集團(tuán)低階煤熱解技術(shù)開發(fā)取得階段性成果。其中低階粉煤氣固熱載體雙循環(huán)快速熱解技術(shù)（SM-SP）以粉煤為原料進(jìn)行低溫快速熱解，用于生產(chǎn)清潔半焦、高品質(zhì)焦油和煤氣等產(chǎn)品，焦油收率可達(dá)17.11%（同基準(zhǔn)葛金焦油收率的150%以上），能源轉(zhuǎn)換效率80.97%。今年8月，2萬噸/年低階粉煤氣固熱載體雙循環(huán)快速熱解技術(shù)工業(yè)試驗(yàn)項(xiàng)目經(jīng)中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，以該技術(shù)為核心的百萬噸級(jí)工業(yè)示范項(xiàng)目正在積極籌備。
低階煤帶式爐氣化—熱解一體化工業(yè)化成套技術(shù)（CGPS），是以25mm以下末煤為原料，通過中低溫分級(jí)熱解和粉焦或粉煤常壓氣化有機(jī)耦合，在中低溫條件下（500℃~700℃）提取煤中有機(jī)揮發(fā)組分，并制備煤焦油、半焦、熱解煤氣的成套新技術(shù)。該技術(shù)具有能源利用效率高（92.5%）、熱解焦油收率高（同基準(zhǔn)葛金焦油收率92.6%）、熱解氣品質(zhì)好（有效氣含量大于80%）、熱解半焦品質(zhì)優(yōu)、產(chǎn)生廢水少等優(yōu)點(diǎn)，目前已完成萬噸級(jí)工業(yè)化試驗(yàn)。
“十三五”期間，陜煤化集團(tuán)在陜北能源化工基地規(guī)劃了三大煤炭分質(zhì)高效轉(zhuǎn)化集群項(xiàng)目，提出了低階煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)路線，轉(zhuǎn)化總規(guī)模將達(dá)3000萬噸/年以上。
（來源：中國化工報(bào) 作者：陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司 鄭化安）