近日，由新奧集團(tuán)自主研發(fā)的粉煤加氫轉(zhuǎn)化油氣聯(lián)產(chǎn)芳烴和甲烷技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)“粉煤加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)”）成功完成煤加氫轉(zhuǎn)化一體化轉(zhuǎn)化爐升級(jí)的試車(chē)任務(wù)，這標(biāo)志著世界首創(chuàng)粉煤加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)取得重大突破，為我國(guó)煤炭清潔高效利用增添了新路徑。

據(jù)新奧股份天然氣有限公司加氫氣化技術(shù)負(fù)責(zé)人周三介紹，粉煤加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)是由新奧自主研發(fā)的新型煤炭分級(jí)分質(zhì)利用技術(shù)，屬第三代先進(jìn)煤氣化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)一步法制甲烷。其核心是煤粉與氫氣在中溫（800~1000℃）和高壓（5~10MPa）條件下反應(yīng)，生成甲烷、輕質(zhì)芳烴和高熱值清潔半焦。該技術(shù)融合了煤制氣和煤制油的優(yōu)勢(shì)，既能實(shí)現(xiàn)煤高效清潔轉(zhuǎn)化制天然氣，又能副產(chǎn)高附加值輕質(zhì)芳烴油品，通過(guò)階梯利用、全價(jià)開(kāi)發(fā)，真正實(shí)現(xiàn)了煤炭資源的清潔高效綜合利用，意義重大。


圖為加氫氣化一體化技改項(xiàng)目主框架樓。

據(jù)悉，在整個(gè)技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中新奧研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了多項(xiàng)世界首次，如粉煤高壓氫氣密相輸送技術(shù)、一體化轉(zhuǎn)化爐及熱回收耦合技術(shù)、高效對(duì)撞式粉煤燒嘴、超高固含量氣固分離技術(shù)、氫氣回收及循環(huán)加熱技術(shù)、芳烴油品分離及精制技術(shù)等。

周三強(qiáng)調(diào)，與傳統(tǒng)的直立爐熱解相比，該技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，原料適用性更廣，得到的芳烴油品組成更簡(jiǎn)單，分離工藝更節(jié)能高效，最終產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高，提高了原料煤的轉(zhuǎn)化效率，提升了氣體和液體產(chǎn)品的品質(zhì)和價(jià)值，從根本上解決了粉煤利用和油/塵分離難題，達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、連續(xù)運(yùn)行的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了油、氣聯(lián)產(chǎn)。

煤炭分級(jí)分質(zhì)利用技術(shù)可根據(jù)煤在不同轉(zhuǎn)化階段反應(yīng)性不同的特點(diǎn)，通過(guò)控制煤的熱解過(guò)程實(shí)現(xiàn)煤的分級(jí)轉(zhuǎn)化和分質(zhì)利用，相較于直接燃燒等技術(shù)，避免了煤炭結(jié)構(gòu)的過(guò)度拆分，是實(shí)現(xiàn)煤資源高效清潔利用的有效途徑之一。傳統(tǒng)的煤炭分級(jí)分質(zhì)利用技術(shù)以常壓和低壓熱解為主，其最大難點(diǎn)在于使用粉煤時(shí)的油塵分離問(wèn)題。目前，各技術(shù)多通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)器類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、優(yōu)化操控手段等方式將原料煤粒徑要求降低，但受限于油/塵分離難題，仍無(wú)法真正意義上解決粉煤的使用問(wèn)題，主要原因是低壓下未能讓焦油充分加氫裂化輕質(zhì)化，所產(chǎn)焦油品質(zhì)不好，凝點(diǎn)高，黏度大，混合粉塵顆粒后堵塞過(guò)濾設(shè)備和管道等，造成系統(tǒng)穩(wěn)定性差，所以仍無(wú)法真正意義上解決粉煤使用的難題。

2024年5月，加氫氣化一體化技改項(xiàng)目試車(chē)開(kāi)車(chē)（中控）_副本.jpg

圖為加工作人員在中控室查看生產(chǎn)情況。

為攻克上述難題，新奧集團(tuán)早在2012年便開(kāi)始研發(fā)粉煤加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)，該技術(shù)基于國(guó)家“863計(jì)劃”項(xiàng)目“大規(guī)模煤制清潔燃料關(guān)鍵技術(shù)及工藝集成研究”，聯(lián)合多家高校、科研院所和設(shè)計(jì)院共同研發(fā)。

2015 年7 月，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“煤加氫轉(zhuǎn)化聯(lián)產(chǎn)芳烴和甲烷關(guān)鍵技術(shù)工藝”通過(guò)了河北省技術(shù)成果鑒定，由中國(guó)工程院院士金涌組成的專(zhuān)家組一致認(rèn)為該技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，并建議加快工業(yè)示范裝置進(jìn)度；2018年400 噸/天煤加氫轉(zhuǎn)化工業(yè)示范裝置建設(shè)完成并首次開(kāi)車(chē)打通工藝流程獲得合格產(chǎn)品；2021年通過(guò)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)驗(yàn)收，標(biāo)志著世界上首套百?lài)嵓?jí)加氫轉(zhuǎn)化工業(yè)化裝置，也是世界首套7.0MPa 高壓粉煤氣流床轉(zhuǎn)化工藝裝置實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。今年，工業(yè)示范裝置完成了技術(shù)改造升級(jí)，升級(jí)后的裝置在一個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行中，不僅實(shí)現(xiàn)了“高溫高氣、低溫高油”兩種工況的自由轉(zhuǎn)換，還取得了完整的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這一成果得到了中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)性能考核專(zhuān)家組的認(rèn)可，也意味著煤加氫轉(zhuǎn)化聯(lián)產(chǎn)芳烴和甲烷技術(shù)的成功應(yīng)用。

經(jīng)過(guò)十多年的不懈攻關(guān)，新奧粉煤加氫轉(zhuǎn)化技術(shù)通過(guò)引入氫氣、精準(zhǔn)控制反應(yīng)條件等手段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物定向調(diào)控，充分利用原料煤自身結(jié)構(gòu)，聯(lián)產(chǎn)甲烷和輕質(zhì)芳烴油品，耦合多個(gè)反應(yīng)過(guò)程，整體效率得到大幅提升。全流程采用干法排焦、干法除塵、高效熱回收等先進(jìn)工藝技術(shù)，工藝煤耗、水耗等設(shè)計(jì)指標(biāo)均符合行業(yè)指標(biāo)或優(yōu)于行業(yè)先進(jìn)值。此外，該技術(shù)選用氣流床作為反應(yīng)器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于放大的優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)噸級(jí)大規(guī)模煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化奠定了重要的基礎(chǔ)。

據(jù)悉，新奧集團(tuán)在百?lài)嵓?jí)示范裝置穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)已完成了1600噸/天規(guī)模核心工藝及設(shè)備的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，并計(jì)劃在新疆、陜北和內(nèi)蒙古等低階煤資源豐富地區(qū)推進(jìn)項(xiàng)目落地。