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)應用提供了廣闊舞臺。而煤氣化工藝的科學選擇又直接決定著煤化工項目運行的成敗，因此煤化工企業(yè)對于氣化工藝的選擇十分審慎。“百舸爭流，奮楫者先”，在2019中國國際煤化工發(fā)展論壇上，多噴嘴對置式水煤漿氣化、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)界展示他們在各自領域的孜孜探索。

　　多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)：

　　大型化優(yōu)勢突出

　　“大型化是多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)(OMB)最突出的特點。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份額，代表了大型煤氣化技術(shù)的國際領先水平。”山東袞礦國拓公司副總經(jīng)理潘榮介紹說。

　　目前，袞礦集團和華東理工大學開發(fā)的這一技術(shù)已應用于國內(nèi)57個項目的158臺氣化爐，累計日原煤處理能力逾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，但我們對該技術(shù)的研發(fā)仍在持續(xù)中。”潘榮說。

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

　　與此同時，OMB廢鍋—激冷流程氣化技術(shù)的研發(fā)也在進行中，在兗州煤業(yè)榆林能化有限公司建設的2000噸級示范裝置將于今年年底建成，預計2020年3月投料試車。此舉將進一步提高OMB氣化裝置的能效指標。

　　空氣產(chǎn)品煤氣化技術(shù)：

　　唯一具有煤混焦經(jīng)驗

　　在完成了對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個煤氣化技術(shù)許可，包括IGCC和化工產(chǎn)品裝置�？諝猱a(chǎn)品公司氣化技術(shù)總監(jiān)屈強重點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，建立了先進的灰渣模型，并探索出了煤種切換的應對策略。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，裝置運行時間6~10年，摻焦比例20%~50%，并實現(xiàn)了煤氣化裝置的長周期運行。”屈強說。

　　為提高技術(shù)的市場競爭力，作為一家國外煤氣化技術(shù)的提供者，空氣產(chǎn)品在設備的國產(chǎn)化上也有所舉措。“氣化設備的國產(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)供應商，即上海鍋爐、東方鍋爐和海陸重工，99%的關鍵設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、煤液化殘渣、生物質(zhì)等，液態(tài)原料包括煤化工、精細化工、煉油化工等行業(yè)排放的含碳氫有機廢水，氣態(tài)原料包括油田伴生氣、CO2等含碳氫氣體。目前這一技術(shù)已推廣至國內(nèi)50家企業(yè)共計150余臺氣化爐。”西北化工研究院煤化工研究所副所長韋孫昌在介紹多元料漿氣化技術(shù)時，著重強調(diào)了該技術(shù)的原料多元化特色。

　　“多元料漿氣化技術(shù)可使有機廢液、廢固、廢氣轉(zhuǎn)化成以CO和H2為主的合成氣，實現(xiàn)污染削減和資源化利用。該技術(shù)非常適合于精細化工、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，有機廢液(固)氣化技術(shù)的一大特點是進料和產(chǎn)品靈活多樣，醫(yī)藥、印染、造紙、能源、化工等有機廢液均可作為原料，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行共氣化制取合成氣，實現(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，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)設計。

　　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，航天長征化學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，中化長山首次把該技術(shù)應用于其尿素改擴建項目上。航天長征開發(fā)的這一國內(nèi)首個適用褐煤的粉煤水冷壁加壓氣化技術(shù)，實現(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。從煤種適應性上講，航天爐應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。”航天長征副總經(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、標準化和系列化上發(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)，以及正元二期項目應用的飛灰循環(huán)1+N燒嘴布置、帶傳統(tǒng)廢鍋的工藝流程，實現(xiàn)灰的零排放、水的凈化和熱量的高效利用;在標準化上將注重包括工藝包、工程設計、裝備制造、培訓、運維等在內(nèi)的全生命周期的標準化，以及氣化指標體系的標準化。“通過標準化，我們可以把已經(jīng)成功運行的工廠復制到下一個項目中，提高技術(shù)的運行和管理水平。”朱玉營描繪了技術(shù)標準化的前景。

　　新奧煤氣化技術(shù)：

　　3種路線開啟示范

　　針對我國資源稟賦及煤質(zhì)特點，新奧開發(fā)了多項新型煤氣化技術(shù)，以實現(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，實現(xiàn)廢水零排放，其能效、水耗指標達到國家“十三五”先進值水平。采用該工藝建設的1500噸級煤催化氣化制天然氣示范項目已于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)濟性優(yōu)勢。按230元/噸的煤價核算，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。

　　當前水煤漿氣化存在兩大痛點，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開發(fā)的一項氣化新工藝。該工藝在氣化爐中同時噴入煤粉和水煤漿進行氣化，可間接提高水煤漿濃度，使煤種選擇范圍擴大，大幅降低原料煤成本。“當干粉投入量占1/3時，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60萬噸級甲醇裝置采用該工藝總投資會增加9000萬元，但年增效益可達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。