煤熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)探討

　　中國煤化工行業(yè)又出新聞：一種已經(jīng)有上百年發(fā)展歷史的傳統(tǒng)煤化工技術(shù)——煤熱解居然老樹開新花，帶起了一股研發(fā)與上馬熱潮。
　　作為一種老工藝，煤熱解為何引起了業(yè)內(nèi)的重新關(guān)注？其作為一條傳統(tǒng)工藝，用于發(fā)展新型煤化工又是否可行？針對這些問題，CCIN記者采訪了多位業(yè)內(nèi)專家。
　　因經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高久被冷落
　　什么是煤解熱？據(jù)中科合成油工程有限公司高級工程師唐宏青介紹，煤熱解，也稱煤的干餾或熱分解，是指煤在隔絕空氣的條件下進(jìn)行加熱，把煤里面的焦油和煤氣蒸發(fā)出來，得到焦油、煤氣、蘭炭的過程。
　　煤熱解與煤液化、煤氣化的區(qū)別有以下幾點(diǎn)。首先是工藝不同。煤液化是將煤在高溫下加氫裂解；煤氣化是煤在高溫條件下，以氧氣、水蒸氣或氫氣作氣化劑的一種反應(yīng)；煤熱解是一種加熱蒸發(fā)的過程。其次是得到的產(chǎn)品不同。煤液化得到的是柴油、汽油；煤氣化得到的是氣體，比如煤氣；煤熱解能得到3種產(chǎn)品：焦油、煤氣、蘭炭。此外，與煤氣化比，煤熱解產(chǎn)出的煤氣量少；與煤液化相比，煤熱解得到的燃料油比重大、密度高、十六烷值低，質(zhì)量不如煤液化的好。
　　該技術(shù)最早產(chǎn)生于19世紀(jì)，起源于德國，發(fā)明之初主要用于制取煤焦油，也用于生產(chǎn)煉鐵用焦炭和燃料氣，由于該技術(shù)的能源轉(zhuǎn)化率很高，一直被國內(nèi)外認(rèn)為是與煤氣化、煤液化并列的第三種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)。
　　CCIN記者通過查閱科技文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，煤熱解技術(shù)在19世紀(jì)就已出現(xiàn)，但受技術(shù)所限，生產(chǎn)的產(chǎn)品比較簡單，當(dāng)時(shí)主要用于制取燈油和蠟。19世紀(jì)末，因電燈的發(fā)明，煤熱解趨于衰落。第二次世界大戰(zhàn)前夕及大戰(zhàn)期間，納粹德國出于戰(zhàn)爭目的，建立了大型煤熱解廠，以褐煤為原料生產(chǎn)煤焦油，再高壓加氫制取汽油和柴油。戰(zhàn)后，由于大量廉價(jià)石油的開采，煤熱解再次陷于停滯狀態(tài)。
　　煤熱解在我國的歷史也很久遠(yuǎn)。早在1865年9月，英商就在我國上海的蘇州河畔建成了中國第一座煤氣廠，建設(shè)了水平式煤熱解爐，向公共租界供應(yīng)煤氣。此后，繁華的外灘、南京路一帶開始啟用煤氣路燈，取代了早期的煤油燈。直到上世紀(jì)50年代，我國很多城市用的煤氣還是通過煤熱解產(chǎn)生。
　　20世紀(jì)50年代，我國開始進(jìn)行煤熱解工藝的進(jìn)一步開發(fā)和研究，主要是為了將其產(chǎn)業(yè)化，用于發(fā)展煤化工，潔凈高效綜合利用煤炭。這些研究取得了一些進(jìn)展，特別是在生產(chǎn)蘭炭方面，北京石油學(xué)院、大連理工大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院山西煤化所等單位，先后開發(fā)了不同工藝的煤熱解技術(shù)。目前，我國的蘭炭生產(chǎn)主要就是采用煤熱解法，產(chǎn)能達(dá)到4000多萬噸。陜北、內(nèi)蒙古等地的蘭炭廠，主要采用內(nèi)熱式方形熱解爐生產(chǎn)，單爐生產(chǎn)能力達(dá)到3萬～7.5萬噸/年。
　　CCIN記者了解到，由于過去的利用技術(shù)并不高，煤熱解的經(jīng)濟(jì)價(jià)值沒有得到最大限度的發(fā)揮，所以該技術(shù)在我國有一定的發(fā)展，但一直處于受冷落的狀態(tài)。
因適用低質(zhì)煤重受追捧
　　作為一種已有上百年歷史但發(fā)展一直很緩慢、不被人重視的老工藝，煤熱解為什么如今突然又受到了重新追捧？一句話：成本低。
　　首先，可大量消耗低質(zhì)的煤炭資源。近年來，在我國的內(nèi)蒙古、新疆等地連續(xù)發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的煤田。這些煤田主要以高揮發(fā)性的低階煤為主，占我國煤炭資源儲量50%以上。而熱解是一種最適合處理這些煤資源的方法。華陸工程科技有限責(zé)任公司高級顧問應(yīng)美玕告訴CCIN記者，對于揮發(fā)分高的低變質(zhì)煤來說，采用熱解技術(shù)效果好。據(jù)陜西省決策咨詢委員會委員、陜西省化工學(xué)會名譽(yù)理事長賀永德介紹，褐煤和長焰煤的揮發(fā)性組分占原煤干重的37%以上，不黏煤和弱黏煤中揮發(fā)性組分占原煤干重的20%～37%。這些煤種約占我國煤炭資源儲量的50%，具有水分大、發(fā)熱量低、化學(xué)反應(yīng)性好、易燃易碎等特點(diǎn)，不利于直接燃燒和運(yùn)輸，而且直接燃燒的熱效率較低，溫室氣體排放量大，而熱解是對這些低質(zhì)量煤進(jìn)行提質(zhì)的好辦法。
　　其次，生產(chǎn)的成本低。“熱解可以產(chǎn)出的燃料油占煤重的8%，煤液化變油要接近4噸煤才產(chǎn)1噸油。而煤液化的成本非常高，相較之下，煤熱解獲得的燃料油成本比較低。”談起熱解重新熱起來的原因，陜西延長石油集團(tuán)西灣煤化工項(xiàng)目籌建處技術(shù)顧問李佩玉這樣告訴CCIN記者。據(jù)了解，熱解后的低溫焦油可以加氫生產(chǎn)汽油、柴油，隨著國際原油價(jià)格的節(jié)節(jié)攀升，油荒再現(xiàn)，熱解及后續(xù)的煤焦油加氫生產(chǎn)燃料油引起了業(yè)界關(guān)注。此外，煤熱解后能產(chǎn)生蘭炭、煤氣、焦油，是一種能源變成了3種能源，很適合往下游發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈。
唐宏青表示，熱解屬于傳統(tǒng)的煤化工技術(shù)，是很多年前就有過的技術(shù)。只是由于過去的利用技術(shù)不高，經(jīng)濟(jì)價(jià)值沒有得到發(fā)揮?，F(xiàn)在，隨著相關(guān)技術(shù)的提高，煤熱解有望向大型化、一體化，多聯(lián)產(chǎn)的方向發(fā)展。
　　實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)方可再發(fā)展
　　接受CCIN記者采訪的專家一致認(rèn)為，煤熱解可以走出新路，但前提是綜合利用產(chǎn)物，走規(guī)模化、多聯(lián)產(chǎn)的路子。
　　據(jù)專家介紹，很長一段時(shí)間以來，我國的煤熱解都以小型企業(yè)為主，焦油和焦?fàn)t氣的綜合利用率較差，環(huán)境污染嚴(yán)重，這也是之前煤熱解技術(shù)沒大規(guī)模發(fā)展起來的原因之一。唐宏青告訴CCIN記者，目前我國的煤熱解僅停留在蘭炭-焦油-煤氣的生產(chǎn)階段，蘭炭、焦油只是作為初級產(chǎn)品簡單出售，煤氣被放空或直接燃燒了。這樣的后果是生產(chǎn)方式粗放，能源轉(zhuǎn)化效率低。企業(yè)只有采用煤熱解的熱、電、氣、油、化學(xué)品等多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，提高蘭炭、煤氣、焦油的深加工利用率，才可以真正做到煤的清潔、高效、環(huán)保利用，走出熱解利用的新路子。據(jù)了解，利用褐煤發(fā)展煤熱解、走規(guī)?；?，在國際上也有先例。目前，國外主要褐煤加工技術(shù)有德國的低溫?zé)峤夤に?，蘇聯(lián)的褐煤固體熱載體熱解工藝，美國的溫和氣化技術(shù)，日本的煤炭快速熱解技術(shù)，還有加拿大的阿特伯干餾技術(shù)等。
　而近幾年國內(nèi)煤熱解新工藝的開發(fā)，也給煤熱解的規(guī)模化、多聯(lián)產(chǎn)提供了技術(shù)上的條件。比如，大連理工大學(xué)近年一直在開發(fā)固體熱載體干餾新技術(shù)，已完成多種油頁巖、褐煤的試驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。2010年12月，中科院高技術(shù)研究與發(fā)展局組織專家對“煤熱解拔頭關(guān)鍵技術(shù)及工藝中試研究”項(xiàng)目進(jìn)行了驗(yàn)收。今年6月，一項(xiàng)名為“褐煤清潔高效綜合利用熱溶催化新工藝的開發(fā)”成果通過了由廣東省科技廳組織的科技成果鑒定，該技術(shù)由肇慶市順鑫煤化工科技有限公司研發(fā)。
　　目前，一些企業(yè)已經(jīng)開始了這方面的實(shí)踐。比如，內(nèi)蒙古建豐煤化工有限公司正在建設(shè)的380萬噸/年煤熱解項(xiàng)目采用了國內(nèi)研發(fā)的煤固體熱載體熱解技術(shù)。該項(xiàng)目每年生成的4.56億立方米煤氣被用于生產(chǎn)液化天然氣，還建設(shè)50萬噸/年煤焦油加氫、190萬噸/年粉焦裝置作為16億立方米/年合成氣項(xiàng)目的原料。而內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗新建的1600萬噸煤熱解項(xiàng)目，還配套建設(shè)了煤氣回收產(chǎn)甲醇制烯烴、60萬噸/年聚丙烯、60萬噸/年聚乙烯、2×300兆瓦綜合利用發(fā)電裝置。
　　又比如，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾工業(yè)園區(qū)今年重點(diǎn)建設(shè)的項(xiàng)目——華電2×600萬噸/年褐煤熱解多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的熱解能力為1200萬噸，年產(chǎn)高熱值型煤600萬噸、柴油10.24萬噸、石腦油2.24萬噸、液化天然氣11.92萬立方米、改制瀝青7.29萬噸、蒸汽84.19萬噸，同時(shí)還副產(chǎn)硫黃、液氨等化工產(chǎn)品。該項(xiàng)目采用了具有國內(nèi)自有知識產(chǎn)權(quán)、國家“863”計(jì)劃資金支持的循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，還有褐煤干燥成型技術(shù)以及焦油加氫技術(shù)。內(nèi)蒙古電力有限公司年處理1200萬噸褐煤低溫?zé)峤忭?xiàng)目，也是采用國內(nèi)技術(shù)，其產(chǎn)品包括柴油、汽油、液化天然氣、粗苯、硫黃、液氨等多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品。
不過，多位業(yè)內(nèi)人士也指出，國內(nèi)熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)工業(yè)化還處于起步階段，因此應(yīng)堅(jiān)持先示范后推廣的原則，不可一哄而上。青島科技大學(xué)副教授蓋恒軍向CCIN記者介紹說，熱解過程中一些看似簡單的問題，目前卻沒完全解決。比如熱解后出來的溫度在500℃左右的煤氣，除塵、除焦油就很難處理，冷卻降溫后容易黏連設(shè)備。這些問題還有待實(shí)踐的檢驗(yàn)。
　　據(jù)CCIN記者了解，目前有的多聯(lián)產(chǎn)煤熱解項(xiàng)目在投產(chǎn)后，裝置確實(shí)難以達(dá)到長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

（來源：《中國化工報(bào)》 2011年11月07日）