“十三五”现代煤化工创新与发展思考

4、“十三五”煤化工示范技术升级突破

现代煤化工污染物控制技术;现代煤化工核心工艺技术;现代煤化工后续产品链技术;现代煤化工耦合集成技术是构成“十三五”现代煤化工发展和生存的关键。重点解决环保问题、生存问题、技术经济问题和核心竞争力问题。“十三五”期间要有序推进现代煤化工产业化、技术升级示范工程，规范标定评价工作，做到三个有数。一是掌握标定示范工程物耗、能耗、水耗以及三废排放等主要指标，如示范工程能源转化效率和二氧化硫(SO2)、氮氧化合物(NOx)及二氧化碳(CO2)排放强度;二是掌握示范工程的生产负荷等各机组及转动设备运行状况、产品品种及质量指标、安全环保措施、投资强度及经济效益，判断以上指标是否达到设计值;三是掌握示范工程运行经验并总结、查找、分析存在的问题，为进一步优化操作和技术升级改造提供可靠的数据依据。

4.1EBA 工艺处理高浓度难降解有机物废水技术

目前的煤气化工艺中采用低阶煤低温气化，如鲁奇炉等，煤中的轻质组分在气化过程中转化为焦油、酚、氨、烷烃类、芳香烃类、杂环类、氨氮和氰、砒啶、烷基吡啶等物质与煤气同时产生。在随后的煤气洗涤、冷却、净化过程中，上述物质中的绝大部分进入煤气水中，是典型的高浓度难降解有机物废水，而且量大、有毒、有害物质组分结构复杂难处理。EBA 工艺针对鲁奇炉、BGL 炉以及低温裂解等产生的高浓度酚氨废水进行探索性处理，高浓度酚氨废水虽经酚氨回收工艺处理，但进入生化处理系统的废水成分依然复杂且有毒有害，其中酚化合物质量浓度可达200~1 000 mg/L、氨氮质量浓度可达100~300 mg/L。该工艺以提高废水可生化性、降低废水毒性、提高污泥活性等方面的技术使高浓度酚氨废水处理出水能够满足回用水的标准。该技术作为一条处理路径，有待进一步验证和完善。

4.2闭式空冷循环冷却水节水技术

闭式空冷循环冷却水系统用软水或除盐水充当冷却水，吸收工艺换热设备热量，升高温度后，进入节能型水膜式空冷器或联合式空冷器管内进行预冷，然后进入喷淋管段被管外的空气和喷淋水吸收热量，降温后由循环水泵加压，至工艺换热设备。软水在闭式循环系统中循环使用，不与外界空气接触完成吸热和放热的热量传递过程。该工艺替代传统的工业循环冷却水系统，以节能型水膜式空冷器或联合式空冷器代替凉水塔，既保证冷却水温度以满足各项工艺要求，还可节水，减少管道设备结垢，提高设备使用寿命，为节水提供了一条处理路径，有待进一步验证和完善。

4.3高浓盐水结晶分盐处理综合利用技术

高浓盐水多级蒸发结晶为杂盐的技术在中煤图克的化肥项目上得到了一定的验证(BGL 炉)，但这种杂盐的综合利用还是存在问题的。鉴于煤化工结晶盐综合利用难度大，为实现“零排放”而产生的结晶盐的无害化和资源化利用提出的蒸发结晶分盐研究是一个方向，需要进行中试实验。各项污染防治措施的技术经济可行性和运行可靠性得到充分的论证后，才能确定是否准入。结晶分盐、综合利用技术，通过分步结晶的方式分离出氯化钠、硫酸钠以及如何处置浓盐水中含有的大量有机物等杂质，其分步结晶的效果尚无实验数据，而且目前我国氯化钠、硫酸钠的产品质量标准并不适用于工业废水制盐。当该技术为高浓盐水综合利用提供了一条路径，有待进一步验证。

4.4低阶煤(褐煤)分质分级综合利用技术

集低阶煤(褐煤)预处理、气化、合成、发电、供热等技术于一体的低阶煤分质分级提质多联产综合利用是一项具有发展前景的现代煤化工技术，研究开发低阶煤低温(中温、高温)快速(中速)热载体气流床(固定床、流化床)热解工艺，以提取焦油、干馏煤气和半焦为主要产品的分级提质、分类转化技术是一种发展趋势。该技术可以衍生出多种技术组合，通过热解与半焦气化技术的耦合，以半焦粉气化产生的高温煤气作为热载体，进行逆向串级直接接触热解，可实现高温煤气显热的高效合理利用与低阶煤的梯级热解。特别对含油率较高的低阶煤，经中低温(550~850 ℃)热解，抽取其中的焦油、煤气等轻质组分，同时获得热值较高的清洁材料;煤气用于制氢或甲烷;煤焦油经提酚等处理后与氢气催化裂化反应生产石脑油和柴油馏分;脱除了挥发分的半焦比原煤热值更高、更洁净，既可气化生产合成气，继而生产化工产品，又可作为优质民用燃料和电厂燃料，从而实现煤的分质分级高效清洁利用。

4.5煤焦油的精练与制备技术

通过低阶煤热解和炼焦得到的煤焦油，其精练的三大难题：高温煤气除尘、热解废水处理和焦油炼制技术都对综合利用产生重大影响。由于高温煤气中的油/ 尘分离、高浓度(含焦油、酚、苯、氨氮、COD)热解废水的处理与资源化利用以及装置大型化均成为制约粉煤或全煤热解的三大难题，也是低阶煤分质分级利用必须迈过的三道槛。如：低阶粉煤回转热解制取无烟煤工艺技术将在用热烟气干燥粉煤的同时，吹出粒径小于0.2 mm 的煤尘，大幅减少后序热解过程煤焦油中的煤尘量，运用高速离心分离技术，将含有少量煤尘的焦油进行高效分离，较好地解决了粉煤热解过程油尘难以分离的难题。中低温煤焦油轻质化技术将煤焦油延迟焦化技术集成耦合，将焦油加氢制取石脑油、柴油馏分突破了块煤热解、荒煤气制氢、中低温煤焦油固定床加氢装置大型化应用难题;中/ 低温煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油技术(FTH)成为全球首套煤焦油固定床全馏分加氢工业化示范装置;CGPS 技术则将粒径小于25 mm 的末煤经分级布料进入带式炉，形成多层移动颗粒床层，利用不同颗粒煤层组成的移动过滤层，通过惯性碰撞、扩散沉积、重力沉积、直接拦截、静电吸引等过滤原理，实现对热解煤气的高效自除尘技术(除尘率达96% 以上，焦油中含尘量降至0.32 g/m3 以下)。

4.6大型洁净煤低能耗煤气化技术

现代煤气化是煤化工装置中的核心技术，如何选择原料煤将会直接影响到现代煤化工项目的能效、环保、安全、投资和效益。现代煤气化发展的趋势和方向应符合我国煤种多，成分复杂的特点。要始终追求那种煤转化率高、气化效率高、有效产率高，节能消耗低、成本造价低、绿色环保优的气化升级工艺。对干煤粉/ 水煤浆/ 碎煤气流床/ 移动床加压气化技术应进一步升级、集成、耦合及装备大型化，如开发3 000 t/d 及以上多喷嘴对置式粉煤加压气流床技术，稳定生产，长周期运行、降低投资;开发3 000 t/d 及以上干粉煤加压激冷气流床技术，提高煤转化率、气化效率和有效产率高，稳定生产、降低造价;开发1 600 t/d 及以上碎煤加压固定床技术、提高碎煤加压气化碳转化率、利用率和装备大型化，降低蒸汽消耗、减少废水排放和处理量;开发3 000 t/d及以上湿法水煤浆气化技术，实现低投资、稳定性、长周期、大型化、宽煤种、降低消耗。各类现代煤气化技术应在废水处理、废渣循环利用、高浓盐水减量等重大技术领域中有新的突破和发展。整体煤气化要与煤化工、联合循环发电以及大型超超临界发电等进行耦合;焦化、低温热解及不同煤气化技术之间的组合应用技术以及污染物控制技术方面的集成要有重大突破，主要有：高效除尘、硫回收、脱硝技术;酚氨回收、废水制浆、活性炭吸附等污水处理技术;联合循环发电与大型超临界发电等耦合技术;焦化、低温热解及不同煤气化技术之间的组合应用技术等污染物控制技术方面要有重大突破。在高效除尘、脱硫、脱硝，酚氨回收、废水制浆、活性炭吸附等污水处理以及大型气化炉、热解炉、合成塔、废热锅炉技术方面要形成具有自主知识产权的洁净煤气化升级核心技术。

4.7大型合成气净化系列技术

在消化吸收国内外气体净化技术基础上，集成创新形成具有自主知识产权的大型合成气净化技术。升级完善变换工艺内容如：(1)开发高含量一氧化碳变换大型化技术，提高耐硫、宽温变换催化剂活性和使用寿命，优化集成以适应各种洁净煤气化合成气的工艺参数，满足各种产品对变换不同需求，提高一氧化碳变换率，降低蒸汽消耗和能耗，降低投资;(2)二氧化碳脱除技术，开发单系列净化合成气折醇100 万t/a 以上的大型低温甲醇洗工艺，形成能满足大型二氧化碳脱除的低温甲醇洗工艺以及配套的大型吸收塔器等设备。不同净化工艺技术的耦合集成技术，二氧化碳综合利用用于驱油、驱气技术。70 000 m3/h 以上大型空分技术，以及大型国产化气体压缩机、循环气压缩机及大型动设备技术;(3)开发脱硫及硫回收以及一氧化碳及二氧化碳分离技术，通过吸附、PSA、膜分离、低温精馏等工艺的组合满足不同产品、不同规模、不同组分的气体分离需求。

4.8大型甲醇合成技术

以副产蒸汽等温合成为特征的合成工艺是甲醇合成技术的发展主流。大型甲醇合成技术的开发重点应放在以下几方面：(1)消化吸收多段绝热、段间换热的甲醇合成反应器工艺，掌握二塔串联的工艺设计，在甲醇反应器大型化方面要有发展，突破最大规模的限制;(2)消化吸收段间激冷的甲醇合成反应器工艺，在超大型化的同时，降低甲醇合成能耗;(3)研究开发浆态床甲醇合成反应器工艺示范装置，提高甲醇反应器换热能力，延长催化剂寿命。

5、结束语

“十二五”期间，技术创新一直是现代煤化工企业发展的亮点，在“十三五”期间技术创新必将成为重中之重。技术创新不仅在于原创性发明，更在于具有重大应用价值的技术集成。通过对煤化工单项工艺技术、工程技术和信息技术和环保控制技术的集合重组，获得具有统一整体功能的全新成套升级技术，并努力形成现代煤化工的新品牌。现代煤化工在新常态下将面临更多、更大、更难的新挑战，但同时也会迎来可能的战略机遇，为我国石油和化学工业实现“由大国向强国”跨越式发展过程中作出积极的贡献。

来源：煤化工114论坛