我國(guó)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(fā)分高、灰分低、化學(xué)反應(yīng)性好等特點(diǎn)，通過中低溫?zé)峤馐菍?shí)現(xiàn)其分質(zhì)清潔綜合利用的最好方式。雖然熱解技術(shù)在國(guó)內(nèi)歷史悠久，新技術(shù)層出不窮，但粉煤熱解以及環(huán)保處理等技術(shù)瓶頸仍待突破，特別是單系列50萬噸/年及以上的大型工業(yè)化裝置屈指可數(shù)。

此次榮獲中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、由陜西煤業(yè)化工集團(tuán)與北京國(guó)電富通科技發(fā)展有限責(zé)任公司開發(fā)的煤氣熱載體分段多層低階煤熱解成套工業(yè)化技術(shù)(SM-GF)，為我國(guó)低階煤熱解大型化探索了新路徑。

創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)國(guó)際

2018年7月，SM-GF技術(shù)在北京通過石化聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定，專家認(rèn)為該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低階煤中低溫?zé)峤夤�業(yè)化運(yùn)行，煤氣、焦油和半焦3種產(chǎn)品收率高、品質(zhì)好、價(jià)值高，可靈活調(diào)控，裝置可長(zhǎng)周期運(yùn)行，綜合性能和指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，建議加快推廣和應(yīng)用。

據(jù)介紹，該技術(shù)重點(diǎn)針對(duì)30毫米以下不同粒度的混煤熱解開展攻關(guān)，集分段多層處理、均勻傳熱傳質(zhì)、油塵氣高效分離、自產(chǎn)富氫煤氣循環(huán)熱載體蓄熱式加熱、中低溫分級(jí)耦合熱解、干法熄焦等關(guān)鍵技術(shù)于一體，開發(fā)的分段多層立式矩形熱解爐單套處理能力達(dá)50萬噸/年，并在內(nèi)部設(shè)置多層結(jié)構(gòu)，采用干燥、干餾和冷卻分段處理的方式，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)自除塵和均勻布料布?xì)猓�解決了當(dāng)前混煤熱解工業(yè)化、單套處理規(guī)模較小、油塵氣分離效率低等多項(xiàng)技術(shù)難題。

該技術(shù)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于采用混煤入爐分段多層熱解，原料成本較低;精準(zhǔn)控溫，產(chǎn)品質(zhì)量可調(diào);采用中低溫分級(jí)耦合熱解，焦油產(chǎn)率高、輕組分含量多;可靈活控制熱解溫度，降低熱載體循環(huán)量，減少設(shè)備投資;煤氣品質(zhì)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(zhì)煙煤，其中褐煤含有較高的內(nèi)在水和腐植酸，水分、灰分含量高，發(fā)熱量低，在空氣中易風(fēng)化碎裂。我國(guó)褐煤主要分布在內(nèi)蒙古、新疆和云南等地，低變質(zhì)煙煤主要分布在陜西、內(nèi)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(yōu)良的低階煤。

石化聯(lián)合會(huì)煤化工專委會(huì)委員、陜西省化工學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)賀永德告訴記者，低階煤一般含油率高，通過中低溫?zé)峤猓�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(zhì)。而熱解是低階煤清潔分質(zhì)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(chǎn)出煤氣和半焦，而且生產(chǎn)工藝條件溫和，對(duì)環(huán)境影響較小，相對(duì)于煤氣化來說水耗也較低。

近年來，我國(guó)低階煤熱解技術(shù)開發(fā)和示范取得突破性進(jìn)展，新一代熱解技術(shù)達(dá)20多種，一半實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，我國(guó)低階煤適合通過包括SM-GF等在內(nèi)的熱解技術(shù)進(jìn)行分質(zhì)綜合利用，推廣應(yīng)用前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義顯著。若在西部地區(qū)就地轉(zhuǎn)化10億噸低階煤，粗略估算每年可生產(chǎn)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(tuán)旗下陜西陜北乾元能源化工有限公司與國(guó)電富通合作，依托SM-GF技術(shù)在陜西榆林建成50萬噸/年工業(yè)示范裝置，以粒度小于30毫米的長(zhǎng)焰煤為原料進(jìn)行聯(lián)運(yùn)試車，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行。

2018年6月，石化聯(lián)合會(huì)組織專家對(duì)該裝置進(jìn)行72小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定考核。標(biāo)定結(jié)果顯示，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，處理量達(dá)到設(shè)計(jì)值的102%，噸煤半焦收率為65.69%，焦油產(chǎn)率為原煤的8.09%，達(dá)到同基格金焦油產(chǎn)率的87.2%，煤氣產(chǎn)量167標(biāo)準(zhǔn)立方米/噸煤，煤氣中有效氣占比達(dá)84.4%，能源轉(zhuǎn)化效率91.9%，綜合能耗低。

這也是SM-GF技術(shù)目前唯一的工業(yè)化裝置。乾元能化公司負(fù)責(zé)人透露，針對(duì)前期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)的一些技術(shù)問題，他們正在對(duì)裝置實(shí)施改造，預(yù)計(jì)2020年上半年完成。

來源：中國(guó)化工報(bào)