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采用混煤入炉分段多层热解

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7月31日,中国石油和化学工业联合会在北京召开科技成果鉴定会,就陕西煤业化工集团和北京国电富通科技发展有限责任公司自主开发的煤气热载体分段多层低阶煤热解成套工业化技术(SM-GF)进行评审鉴定,专家认为该技术产品收率高、品质好、价值高,创新性强,处于国际领先水平。

中国石化联合会会长李寿生表示,陕西发展煤化工优势明显、特色鲜明,不仅资源丰富,而且技术创新性强。该技术为我国现代煤化工开辟了新的工艺路线,在此基础上要不断创新,通过煤热解及其产品分质利用,实现产业耦合跨界发展。

陕煤集团副总经理尚建选介绍,该技术重点针对30mm以下不同粒度的混煤热解开展攻关,集分段多层处理、均匀传热传质、油尘气高效分离、自产富氢煤气循环热载体蓄热式加热、中低温分级耦合热解、干法熄焦等关键技术等为一体,成功开发的分段多层立式矩形热解炉单套处理能力达50万吨/年,并在内部设置多层结构,采用干燥、干馏和冷却分段处理的方式,实现炉内自除尘和均匀布料布气,有效解决了当前混煤热解工业化、单套处理规模较小、油尘气分离效率低等多项技术难题。

该技术主要创新点在于,采用混煤入炉分段多层热解,原料成本较低;精准控温,产品质量可调;采用中低温分级耦合热解,焦油产率高、轻组分含量多;可灵活控制热解温度,可降低热载体循环量,减少设备投资;煤气品质好,可作为制氢或加工LNG的原料。

2016年9月,陕煤集团旗下的陕西陕北乾元能源化工有限公司与国电富通在陕西榆林建成50万吨/年工业示范装置,以粒度小于30mm的长焰煤为原料进行联运试车,至今年6月25日连续运行277天。6月26日—28日,中国石化联合会组织专家对该装置进行72小时现场标定考核。

由中国工程院院士谢克昌、清华大学教授倪维斗院士、金涌院士等组成的专家委员会认为,该技术实现了低阶煤中低温热解工业化运行。煤气、焦油和半焦3种产品收率高、品质好、价值高,并可实现灵活调控,能源利用率高,装置可长周期运行,综合性能和指标达到国际领先水平,建议加快推广和应用。

据了解,我国低阶煤资源丰富、分布广泛,具有挥发分高、灰分低、化学反应性好等特点,非常适合通过SM-GF技术进行分质综合利用,推广应用前景广阔,经济效益和社会意义显著。若在西部地区就地转化10亿吨低阶煤,粗略估算,每年可生产半焦6.5亿吨、焦油8000万吨、煤气1600亿立方米。

目前,陕煤集团在榆林规划的1500万吨/年煤炭分质清洁高效转化多联产项目一期工程已经启动,热解作为项目的首道工序,SM-GF将承担主要支撑技术,100万吨/年工艺包进入全面开发阶段。

低阶煤是指煤化程度比较低的煤,主要分为褐煤和低煤化程度的烟煤。褐煤包括褐煤一号和褐煤二号两类,约占我国煤炭探明保有资源量的13%,主要分布于内蒙古东部和云南,少量分布于黑龙江、辽宁、山东、吉林和广西等地区。随着勘探开发的进展,发现新疆等区域赋存褐煤。低煤化程度的烟煤包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤,约占我国煤炭探明保有资源量的33%,主要分布于陕西、内蒙古西部和新疆,其次为山西、宁夏、甘肃、辽宁、黑龙江等地区,吉林、山东和广西少量赋存。

我国煤热解技术的自主研究和开发始于20世纪50年代,北京石油学院、上海电业局研究人员开发了流化床快速热解工艺并进行10t/d规模的中试,大连工学院聂恒锐等人研究开发了辐射炉快速热解工艺并于1979年建立了15t/d规模的工业示范厂。大连理工大学郭树才等人研究开发了煤固体热载体快速热解技术并于1990年在平庄建设了5.5万t/a工业性试验装置,1992年8月初投煤产气成功。煤炭科学研究总院北京煤化学研究所研究开发了多段回转炉温和气化工艺,并于上世纪90年代建立60t/d工业示范装置完成工业性试验。后续涌现的代表性工艺有浙江大学循环流化床煤分级转化多联产技术、北京柯林斯达科技发展有限公司带式炉改性提质技术、北京国电富通科技发展有限责任公司国富炉工艺。

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