現(xiàn)代煤化工發(fā)展現(xiàn)狀掃描之四

　　現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展為煤氣化工藝的開發(fā)應(yīng)用提供了廣闊舞臺(tái)。而煤氣化工藝的科學(xué)選擇又直接決定著煤化工項(xiàng)目運(yùn)行的成敗，因此煤化工企業(yè)對(duì)于氣化工藝的選擇十分審慎。“百舸爭(zhēng)流，奮楫者先”，在2019中國國際煤化工發(fā)展論壇上，多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化、多元料漿氣化、航天粉煤氣化等一大批煤氣化工藝技術(shù)的持有者向業(yè)界展示他們?cè)诟髯灶I(lǐng)域的孜孜探索。

　　多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)：

　　大型化優(yōu)勢(shì)突出

　　“大型化是多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)(OMB)最突出的特點(diǎn)。該技術(shù)占據(jù)了國內(nèi)單爐2000噸/日及以上大型水煤漿氣化幾乎全部的市場(chǎng)份額，代表了大型煤氣化技術(shù)的國際領(lǐng)先水平。”山東袞礦國拓公司副總經(jīng)理潘榮介紹說。

　　目前，袞礦集團(tuán)和華東理工大學(xué)開發(fā)的這一技術(shù)已應(yīng)用于國內(nèi)57個(gè)項(xiàng)目的158臺(tái)氣化爐，累計(jì)日原煤處理能力逾20萬噸，單爐日處理能力為650~4000噸。“盡管已經(jīng)取得了這樣的驕人業(yè)績(jī)，但我們對(duì)該技術(shù)的研發(fā)仍在持續(xù)中。”潘榮說。

　　據(jù)介紹，“十三五”期間，袞礦集團(tuán)和華東理工大學(xué)又承擔(dān)了研發(fā)4000噸級(jí)超大型水煤漿氣化工藝的國家重點(diǎn)專項(xiàng)，主要開展超大規(guī)模水煤漿氣化放大關(guān)鍵技術(shù)及污水減量化研究，形成單爐4000噸級(jí)超大型水煤漿氣化工藝。潘榮透露，依托該項(xiàng)目在內(nèi)蒙古榮信化工建設(shè)的4000噸級(jí)示范裝置將于近期投料試車。

　　與此同時(shí)，OMB廢鍋—激冷流程氣化技術(shù)的研發(fā)也在進(jìn)行中，在兗州煤業(yè)榆林能化有限公司建設(shè)的2000噸級(jí)示范裝置將于今年年底建成，預(yù)計(jì)2020年3月投料試車。此舉將進(jìn)一步提高OMB氣化裝置的能效指標(biāo)。

　　空氣產(chǎn)品煤氣化技術(shù)：

　　唯一具有煤混焦經(jīng)驗(yàn)

　　在完成了對(duì)GE氣化公司的收購之后，空氣產(chǎn)品已成為產(chǎn)業(yè)鏈最完整的工業(yè)氣體公司，在全球轉(zhuǎn)讓了32個(gè)煤氣化技術(shù)許可，包括IGCC和化工產(chǎn)品裝置。空氣產(chǎn)品公司氣化技術(shù)總監(jiān)屈強(qiáng)重點(diǎn)介紹了其擁有的粉煤干法氣化技術(shù)。

　　“我們的粉煤氣化技術(shù)已試燒過數(shù)百種煤，建立了先進(jìn)的灰渣模型，并探索出了煤種切換的應(yīng)對(duì)策略。特別是在石油焦摻混高灰分煤上表現(xiàn)卓著，是目前唯一具有煤混焦經(jīng)驗(yàn)的干粉氣化技術(shù)。5家客戶擁有摻混石油焦的成功經(jīng)驗(yàn)，裝置運(yùn)行時(shí)間6~10年，摻焦比例20%~50%，并實(shí)現(xiàn)了煤氣化裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。”屈強(qiáng)說。

　　為提高技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，作為一家國外煤氣化技術(shù)的提供者，空氣產(chǎn)品在設(shè)備的國產(chǎn)化上也有所舉措。“氣化設(shè)備的國產(chǎn)化使我們粉煤氣化工藝的初始投資大幅降低。”屈強(qiáng)介紹說，該技術(shù)采用的氣化爐和合成氣冷卻器內(nèi)件目前已有3家中國授權(quán)供應(yīng)商，即上海鍋爐、東方鍋爐和海陸重工，99%的關(guān)鍵設(shè)備可在中國本地制造，這為用戶降低了采用該技術(shù)的綜合成本。

　　多元料漿氣化技術(shù):

　　選擇不同原料方向

　　“我們的氣化技術(shù)可采用固、液、氣3種形態(tài)原料。其中，固態(tài)原料包括煤、焦粉、石油焦、煤液化殘?jiān)�、生物質(zhì)等，液態(tài)原料包括煤化工、精細(xì)化工、煉油化工等行業(yè)排放的含碳?xì)溆袡C(jī)廢水，氣態(tài)原料包括油田伴生氣、CO2等含碳?xì)錃怏w。目前這一技術(shù)已推廣至國內(nèi)50家企業(yè)共計(jì)150余臺(tái)氣化爐。”西北化工研究院煤化工研究所副所長(zhǎng)韋孫昌在介紹多元料漿氣化技術(shù)時(shí)，著重強(qiáng)調(diào)了該技術(shù)的原料多元化特色。

　　“多元料漿氣化技術(shù)可使有機(jī)廢液、廢固、廢氣轉(zhuǎn)化成以CO和H2為主的合成氣，實(shí)現(xiàn)污染削減和資源化利用。該技術(shù)非常適合于精細(xì)化工、制藥、印染等產(chǎn)業(yè)密集地區(qū)以及園區(qū)化發(fā)展的能源化工密集區(qū)。”韋孫昌表示。

　　據(jù)介紹，在不同的原料方向該院開發(fā)了多種技術(shù)路線。其中，有機(jī)廢液(固)氣化技術(shù)的一大特點(diǎn)是進(jìn)料和產(chǎn)品靈活多樣，醫(yī)藥、印染、造紙、能源、化工等有機(jī)廢液均可作為原料，生成的合成氣可合成氨醇類、油品等多種產(chǎn)品;煤—劣質(zhì)重油共氣化技術(shù)可將劣質(zhì)重油作為原料與煤進(jìn)行共氣化制取合成氣，實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)重油氣化利用，該技術(shù)已于2016年完成DCC裝置煤—劣質(zhì)重油共氣化改造;煤—天然氣共氣化制合成氣技術(shù)在2016年完成了中試裝置建設(shè)，同年12月形成成套技術(shù)，并已完成年產(chǎn)180萬噸甲醇、煤與天然氣共氣化工藝包的開發(fā)設(shè)計(jì)。

　　目前該院正在開展多元料漿氣化技術(shù)的大型化開發(fā)研究工作，包括五通道單噴嘴煤氣化工藝、噴嘴與氣化爐的匹配以及氣化加料輸送技術(shù)等。

　　航天粉煤氣化技術(shù)：

　　大規(guī)模利用劣質(zhì)煤

　　9月3日，航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司發(fā)布了航天爐褐煤清潔高效轉(zhuǎn)化技術(shù)鑒定成果，中化長(zhǎng)山首次把該技術(shù)應(yīng)用于其尿素改擴(kuò)建項(xiàng)目上。航天長(zhǎng)征開發(fā)的這一國內(nèi)首個(gè)適用褐煤的粉煤水冷壁加壓氣化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了褐煤的安全、清潔、高效轉(zhuǎn)化，為大規(guī)模加工利用豐富的褐煤資源提供了航天方案。此前航天粉煤氣化技術(shù)已成功應(yīng)用于蒙東褐煤、晉城“三高”煤和貴州不穩(wěn)定“三高”褐煤。

　　“我國的低品質(zhì)煤占煤炭資源總量的40%左右，是不可或缺的煤炭資源。從煤種適應(yīng)性上講，航天爐應(yīng)用已涵蓋了我國典型的褐煤、煙煤和無煙煤，因此劣質(zhì)煤氣化可以說是航天爐最顯著的優(yōu)勢(shì)。”航天長(zhǎng)征副總經(jīng)理朱玉營介紹說。

　　談及該技術(shù)的未來發(fā)展，朱玉營表示，“十四五”期間公司將在技術(shù)的多元化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化上發(fā)力。多元化上主要開發(fā)帶輻射廢鍋流程、日投煤量3400噸、氣化壓力65千克的氣化技術(shù)，以及正元二期項(xiàng)目應(yīng)用的飛灰循環(huán)1+N燒嘴布置、帶傳統(tǒng)廢鍋的工藝流程，實(shí)現(xiàn)灰的零排放、水的凈化和熱量的高效利用;在標(biāo)準(zhǔn)化上將注重包括工藝包、工程設(shè)計(jì)、裝備制造、培訓(xùn)、運(yùn)維等在內(nèi)的全生命周期的標(biāo)準(zhǔn)化，以及氣化指標(biāo)體系的標(biāo)準(zhǔn)化。“通過標(biāo)準(zhǔn)化，我們可以把已經(jīng)成功運(yùn)行的工廠復(fù)制到下一個(gè)項(xiàng)目中，提高技術(shù)的運(yùn)行和管理水平。”朱玉營描繪了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的前景。

　　新奧煤氣化技術(shù)：

　　3種路線開啟示范

　　針對(duì)我國資源稟賦及煤質(zhì)特點(diǎn)，新奧開發(fā)了多項(xiàng)新型煤氣化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用。目前，催化氣化、加氫氣化、粉漿氣化3種煤氣化工藝均進(jìn)入產(chǎn)業(yè)示范階段。

　　催化氣化是指以自主催化劑為核心，實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)煤清潔、高效一步轉(zhuǎn)化生產(chǎn)天然氣。該技術(shù)適用于弱黏結(jié)、高灰熔點(diǎn)劣質(zhì)煤，產(chǎn)品輕質(zhì)焦油含量高，采用間接冷凝技術(shù)使廢水減量40%，廢水用于催化劑配置和回收，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，其能效、水耗指標(biāo)達(dá)到國家“十三五”先進(jìn)值水平。采用該工藝建設(shè)的1500噸級(jí)煤催化氣化制天然氣示范項(xiàng)目已于2018年9月投料試車。“與傳統(tǒng)煤制天然氣工藝相比，催化氣化更具經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。按230元/噸的煤價(jià)核算，催化氣化生產(chǎn)天然氣成本比魯奇爐低25%。”新奧煤氣化技術(shù)中心總經(jīng)理李克忠介紹說。

　　粉煤加氫氣化技術(shù)集快速熱解、焦油加氫以及半焦加氫氣化過程一體，可聯(lián)產(chǎn)甲烷和輕質(zhì)芳烴。“這一工藝生產(chǎn)天然氣的成本比魯奇爐低38%，同時(shí)每生產(chǎn)1000立方米天然氣還可副產(chǎn)輕質(zhì)芳烴約0.2噸。”李克忠說。該工藝的400噸級(jí)工業(yè)示范裝置已于2018年12月打通全流程，可年產(chǎn)甲烷5200萬立方米、油品1.3萬噸。

　　當(dāng)前水煤漿氣化存在兩大痛點(diǎn)，一是煤漿濃度提升困難;二是煤種成漿性能限制了原料煤選擇，原料成本高，粉煤漿氣化是基于這兩點(diǎn)開發(fā)的一項(xiàng)氣化新工藝。該工藝在氣化爐中同時(shí)噴入煤粉和水煤漿進(jìn)行氣化，可間接提高水煤漿濃度，使煤種選擇范圍擴(kuò)大，大幅降低原料煤成本。“當(dāng)干粉投入量占1/3時(shí)，有效氣含量可提高4%~6%，比氧耗、比煤耗下降約11%;噸甲醇綜合能耗降低約11%，CO2排放減少15%。1套60萬噸級(jí)甲醇裝置采用該工藝總投資會(huì)增加9000萬元，但年增效益可達(dá)7000萬元。”李克忠以煤制甲醇裝置為例介紹了該工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。