當前位置:首頁 - 資訊中心煤熱解:投資因何而熱?
發布時間:2014.11.18 新聞來源:中化新網 瀏覽次數:

  近兩年來,一個長期沉寂的傳統煤化工技術——煤熱解又重新熱了起來。陸續上馬的煤熱解項目不單單集中在煤炭資源豐富的內蒙古、新疆和陜西等地,而且在山東、河南、甘肅等地也是熱度高漲。有企業提出直接上馬年產500萬噸以上項目,而且這種同時產油產氣產半焦的煤炭分質利用模式也被地方政府推崇,列為當地經濟轉型項目,督促企業上馬。

  2013年3月29日,新疆慶華集團煤炭分質綜合利用項目正式破土動工,擬建一期工程規模為年處理400萬噸干煤(折原煤約500萬噸),主要包括400萬噸/年煤炭中低溫熱解和50萬噸/年煤焦油加氫項目。

  2014年5月24日,新疆京能建設投資有限公司800萬噸/年煤炭分質綜合利用項目召開可研評估會,主要產品為35萬噸/年石腦油、95萬噸/年輕質燃料油、3.16萬噸/年LPG。

  2014年5月26日上午,酒鋼集團公司、廣匯能源公司的1000萬噸/年煤炭分質利用項目開工奠基儀式在嘉北工業園舉行。該項目先行啟動一期150萬噸煤炭干餾提質及50萬噸焦油加氫裝置。一期工程建成后,可年產提質煤65萬噸、1號加氫油12萬噸、2號加氫油32萬噸、加氫尾油1.5萬噸、液化氣0.5萬噸。該項目列入了甘肅省2014年省列重大項目,今年將重點推進。

  2014年7月4~6日,國家能源局能源節約和科技裝備司委托中國國際工程咨詢公司組織有關專家一次性論證通過了新疆準東6個大型煤炭分級分質綜合利用示范項目,以全面提升準東經濟技術開發區煤化工精細化發展水平。

  為什么傳統的煤熱解項目近兩年投資熱情如此高漲?我國煤熱解項目整體運行情況如何?當前還面臨哪些問題亟待解決?對此,記者進行了深入調研。

  傳統技術梅開二度

  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行加熱,把煤里面的焦油和煤氣蒸發出來,得到焦油、煤氣、半焦的過程。據中國化工報記者了解,煤熱解與煤液化、煤氣化主要有以下幾點區別:

  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;煤熱解是一種加熱蒸發的過程。

  其次是得到的產品不同。煤液化得到的是柴油、汽油;煤氣化得到的是氣體;煤熱解能得到3種產品:焦油、煤氣、半焦。

  此外,與煤氣化比,煤熱解產出的煤氣量少;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,質量不如煤液化的好。

  該技術最早產生于19世紀,起源于德國,發明之初主要用于制取煤焦油,也用于生產煉鐵用焦炭和燃料氣。由于該技術的能源轉化率很高,一直被國內外認為是與煤氣化、煤液化并列的第三種煤炭轉化技術。

  雖然煤熱解技術在19世紀就已出現,但受技術所限,生產的產品比較簡單,當時主要用于制取燈油和蠟。19世紀末,因電燈的發明,煤熱解趨于衰落。第二次世界大戰前夕及大戰期間,納粹德國出于戰爭目的,建立了大型煤熱解廠,以褐煤為原料生產煤焦油,再高壓加氫制取汽油和柴油。戰后,由于大量廉價石油的開采,煤熱解再次陷于停滯狀態。

  在國內,上世紀50年代,我國很多城市用的煤氣還是通過煤熱解產生。后來,隨著石化產業的發展,煤熱解技術漸漸萎縮,其經濟價值也沒有得到最大限度地發揮。所以該技術雖在我國有一定的發展,但一直處于受冷落的狀態。近年來,隨著煤化工產業的興起,這種已經有上百年發展歷史的傳統煤化工技術也老樹開新花,帶起了一股研發與上馬熱潮。

  業內專家表示,熱解屬于傳統的煤化工技術,是很多年前就有的技術。只是由于過去的利用技術不高,其經濟價值沒有得到發揮。現在,隨著相關技術的提高,煤熱解有望向大型化、一體化、多聯產的方向發展。

  針對各地陸續上馬煤熱解項目熱度不減的形勢,記者在近期調研中,卻聽到專家這樣的評價:

   “目前,年產30萬噸以上的裝置沒有一套能連續開起來的。”說這話的是考察過國內多家煤熱解裝置的延長石油集團西灣煤化工項目籌建處技術顧問李佩玉。

   “目前煤熱解項目還沒有哪一項技術能夠實現安全、穩定、長周期經濟運行。”石油化工規劃院能源化工處高級工程師劉思明也表達了如此觀點。

  既然煤熱解項目運行并不盡人意,為什么近年來煤熱解項目投資熱情如此高漲?

  三大問題難以攻克

  業內專家表示,目前煤熱解產業還存在不少問題,有待進一步解決。

  一是技術還不成熟。

  劉思明告訴記者,煤熱解還處于觀望期,要說哪種技術好,都還缺乏工業化裝置連續化穩定運行的支撐。

  全國煤化工設計技術中心主任、中國工程設計大師李大尚表示,當前煤熱解技術還不成熟,工業技術還不過關,焦油里面灰含量高,分離困難。而且焦油在煤氣里面,整個系統容易堵塞,分離也很困難。

  李佩玉則明確表示,煤熱解、電、氣、油一體化聯合生產還存在一定的技術難題,熱解過程中的氣液產品收率和品質控制沒有實現突破;焦油中灰含量達20%,分離困難,不能市場應用,裝置根本無法長時間連續運行;半焦的加工主要為濕法熄焦,熱能損失大;濕法熄焦工藝實際運行中噸煤水耗高達0.6噸,會產生大量難以處理的煤泥水,環境污染嚴重;褐煤中攜帶的水分和熱解產生的水分,除一小部分用于冷激半焦(熄焦)后轉入半焦,大部分隨煙氣排入大氣中。另外,熱解得到的半焦粉化嚴重,揮發分較低,燃燒性大大降低,質量難以滿足國內鐵合金、電石等行業的指標要求,市場需求和適用范圍受限。

  二是有待工程化。

  劉思明認為,目前,干燥、熱解的機理研究相對滯后,這會在一定程度上制約工程化。因此,目前的示范項目應當針對存在的工程化問題進行攻關,加強反應調控和油氣質量控制能力;研究煤層厚度、停留時間、氣化溫度、產品組分間的關系,盡快實現熱解的定向轉化,盡可能多地生產高附加值輕質油氣產品和高質量的半焦產品;優化工藝流程,實現熱解過程自身的熱量平衡。

  三是工藝待優化。

  劉思明表示,由于缺乏對煤質與工藝條件間變化規律的深入研究,導致無法在煤質變化時對工藝過程中的控制溫度、氧量、粒度、介質特性等條件做出及時、準確的調整。當前應當加大對褐煤熱解過程的基礎研究,深入了解褐煤熱解過程中的行為變化和外部條件對其的影響。

  “煤熱解應當從整體上考慮產品的用途,必須解決半焦的利用問題。”上海兗礦能源科技研發公司總經理孫啟文表示,“1000萬噸/年煤熱解一年要出半焦700萬噸,這么多的半焦怎么利用是個問題。不能最高端的油氣提取了,最難處理的半焦放那里了。”

  多聯產應是最佳選擇

  面對當前存在的一些問題,接受采訪的業內專家一致認為,煤熱解可以走出新路,但前提是綜合利用產物,要走規模化、多聯產的路子。

  據了解,利用褐煤發展煤熱解、走規模化之路,在國際上也有先例。目前,國外主要的褐煤加工技術有德國的低溫熱解工藝、前蘇聯的褐煤固體熱載體熱解工藝、美國的溫和氣化技術、日本的煤炭快速熱解技術和加拿大的阿特伯干餾技術等。

  近幾年,國內煤熱解新工藝的開發,也給煤熱解的規模化、多聯產提供了技術上、工程化上的探索。但是,現有煤熱解技術大多停留在半焦-焦油-煤氣階段,半焦、焦油作為初級產品簡單出售,煤氣放空或燃燒,屬于短期、粗放式的生產方式,能源轉化效率低。循環流化床熱-電-氣多聯產技術實現了煤、電、氣、油一體化聯合生產,但尚存在一定的技術難題。同時,也缺乏對煤氣、焦油等副產物的配套回收工程。目前的煤熱解單爐年生產能力為2萬~5萬噸,甚至更小,單爐只有提高至百萬噸級規模才能形成高效的產業化規模。

  不過,多位業內人士也指出,國內熱解多聯產技術工業化還處于起步階段,因此應堅持先示范后推廣的原則,不可一哄而上。今后應先對幾萬到幾十萬噸煤熱解示范裝置存在的技術難題進行攻關,保證示范裝置長周期穩定運行。

  此外,也有專家指出,對于煤熱解的投資,應當從整個多聯產角度計算。

  據了解,熱解產的焦油量以及加氫得到的燃料油量很少,大部分煤其實都是變成了蘭炭,如果不對蘭炭進行有效利用,等于做了一個不完整的工廠。比如,建設380萬噸/年的煤熱解項目,生成的煤氣為4.56億立方米/年,另有50萬噸/年煤焦油加氫、190萬噸/年粉焦作為16億立方米/年合成氣項目的原料及燃料,建設此完整工廠的總投資要80億元以上,遠高于報告宣稱的數字。此外,熱解后煤焦油加氫的氫氣就要靠煤的氣化、空分和凈化得到。因此,多聯產的投資只能算總賬,沒辦法對每個產品進行分攤。

  堅持先示范后推廣

  多位專家還強調,目前的技術都沒有經歷工業示范裝置有置信度的驗證,已經投產的裝置常常發生由于安全、環保、能耗指標不能達到預期的設計要求,設備運行可靠性不高,長期出現反復整改的現象。因此,煤熱解應當堅持先示范后推廣。

  李大尚表示,煤熱解經濟規模至少在幾百萬噸以上。當前應當解決示范裝置存在的問題,使其能夠長周期穩定地運行起來。

  國家能源低階煤綜合利用研發中心主任夏吳認為,我國褐煤綜合利用的很多現有路線看似合理,但在規模化、工程化應用上還存在著一系列難題,經濟性也有待進一步提高,綜合利用應穩步推進,不宜操之過急。

  據記者了解,重點發展煤熱解的陜煤化集團今年面向國內外發布的科研項目,要求進行中低溫熱解油氣與熱解粉焦氣固在線分離技術及關鍵設備開發研究,除塵后焦油中含塵量要求≤5%wt;中低溫熱解半焦干熄焦技術及關鍵設備開發,要求半焦顯熱吸收率≥80%,排焦溫度60~80℃或更低,進一步提高能源利用率。同時,對中低溫熱解產物粉焦也要求綜合利用,提出粉焦替代鍋爐燃料技術開發研究,要求粉焦摻燒比大于50%;粉焦替代高爐噴吹原料技術開發,要求粉焦摻噴比例大于60%。

夏吳指出,國家應引導相關科研設計單位加大對低階煤的基礎性和系統性研究,明確示范項目準入門檻,在單系列處理能力、能效、消耗和“三廢”排放等方面設置嚴格的定額指標,禁止不成熟的技術商業推廣。超越階段使用未被商業示范成功驗證的技術,不僅會造成資產的閑置,而且還會導致資源的浪費。
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