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海南飞鱼:為低階煤熱解大型化探路

放大字體  縮小字體 2020-01-06  來源:中國化工報

  ——記科技進步一等獎成果煤氣熱載體分段多層低階煤熱解成套工業化技術

  我國低階煤資源豐富,約占煤炭總量的一半以上。低階煤具有揮發分高、灰分低、化學反應性好等特點,通過中低溫熱解是實現其分質清潔綜合利用的最好方式。雖然熱解技術在國內歷史悠久,新技術層出不窮,但粉煤熱解以及環保處理等技術瓶頸仍待突破,特別是單系列50萬噸/年及以上的大型工業化裝置屈指可數。

  此次榮獲中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎、由陜西煤業化工集團與北京國電富通科技發展有限責任公司開發的煤氣熱載體分段多層低階煤熱解成套工業化技術(SM-GF),為我國低階煤熱解大型化探索了新路徑。

  創新技術引領國際

  2018年7月,SM-GF技術在北京通過石化聯合會組織的科技成果鑒定,專家認為該技術實現了低階煤中低溫熱解工業化運行,煤氣、焦油和半焦3種產品收率高、品質好、價值高,可靈活調控,裝置可長周期運行,綜合性能和指標達到國際領先水平,建議加快推廣和應用。

  據介紹,該技術重點針對30毫米以下不同粒度的混煤熱解開展攻關,集分段多層處理、均勻傳熱傳質、油塵氣高效分離、自產富氫煤氣循環熱載體蓄熱式加熱、中低溫分級耦合熱解、干法熄焦等關鍵技術于一體,開發的分段多層立式矩形熱解爐單套處理能力達50萬噸/年,并在內部設置多層結構,采用干燥、干餾和冷卻分段處理的方式,實現爐內自除塵和均勻布料布氣,解決了當前混煤熱解工業化、單套處理規模較小、油塵氣分離效率低等多項技術難題。

  該技術主要創新點在于采用混煤入爐分段多層熱解,原料成本較低;精準控溫,產品質量可調;采用中低溫分級耦合熱解,焦油產率高、輕組分含量多;可靈活控制熱解溫度,降低熱載體循環量,減少設備投資;煤氣品質好,可作為制氫或加工LNG的原料。

  綜合利用前景可期

  低階煤主要包括褐煤和低變質煙煤,其中褐煤含有較高的內在水和腐植酸,水分、灰分含量高,發熱量低,在空氣中易風化碎裂。我國褐煤主要分布在內蒙古、新疆和云南等地,低變質煙煤主要分布在陜西、內蒙古、新疆等地,其中陜北和神東的煤灰分5%~10%,硫分小于0.7%,是優良的低階煤。

  石化聯合會煤化工專委會委員、陜西省化工學會名譽理事長賀永德告訴記者,低階煤一般含油率高,通過中低溫熱解,煤在隔絕空氣或缺氧條件下加熱到500℃~800℃,可將煤分解為熱解氣、煤焦油和半焦三相物質。而熱解是低階煤清潔分質利用的最好方式,不僅可提高資源利用效率,通過熱解將煤中的焦油提出來,產出煤氣和半焦,而且生產工藝條件溫和,對環境影響較小,相對于煤氣化來說水耗也較低。

  近年來,我國低階煤熱解技術開發和示范取得突破性進展,新一代熱解技術達20多種,一半實現了工業化生產。業內專家普遍認為,我國低階煤適合通過包括SM-GF等在內的熱解技術進行分質綜合利用,推廣應用前景廣闊,經濟效益和社會意義顯著。若在西部地區就地轉化10億噸低階煤,粗略估算每年可生產半焦6.5億噸、焦油8000萬噸、煤氣1600億立方米。

  示范裝置改造完善

  2016年9月,陜煤集團旗下陜西陜北乾元能源化工有限公司與國電富通合作,依托SM-GF技術在陜西榆林建成50萬噸/年工業示范裝置,以粒度小于30毫米的長焰煤為原料進行聯運試車,實現長周期運行。

  2018年6月,石化聯合會組織專家對該裝置進行72小時現場標定考核。標定結果顯示,裝置運行穩定,處理量達到設計值的102%,噸煤半焦收率為65.69%,焦油產率為原煤的8.09%,達到同基格金焦油產率的87.2%,煤氣產量167標準立方米/噸煤,煤氣中有效氣占比達84.4%,能源轉化效率91.9%,綜合能耗低。

  這也是SM-GF技術目前唯一的工業化裝置。乾元能化公司負責人透露,針對前期運行發現的一些技術問題,他們正在對裝置實施改造,預計2020年上半年完成。


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關鍵詞: 煤氣熱載體

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