低階煤占我國煤炭總量的一半以上，作為低階煤清潔分質(zhì)利用的最好方式，熱解提質(zhì)技術(shù)逐漸成為我國煤化工行業(yè)的研發(fā)重點(diǎn)和創(chuàng)新方向。中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)煤化工專委會(huì)委員、陜西省化工學(xué)會(huì)名譽(yù)理事長賀永德向記者介紹說，熱解在低階煤清潔分質(zhì)利用上技術(shù)優(yōu)勢明顯，目前這項(xiàng)歷史悠久的技術(shù)已日趨成熟，新技術(shù)層出不窮，單套裝置規(guī)模也越來越大，但粉煤的熱解關(guān)鍵技術(shù)瓶頸仍待破解。
分質(zhì)利用 最好方式
賀永德告訴記者，低階煤一般油含率高，通過中低溫?zé)峤猓涸诟艚^空氣或缺氧條件下加熱到500℃～800℃，可將煤分解為氣體(熱解氣)、液體(煤焦油)和固體(半焦)。
熱解技術(shù)最突出的特點(diǎn)是可有效提高資源利用效率。這是因?yàn)榈碗A煤直接燃燒會(huì)使大量高附加值組分轉(zhuǎn)化為CO2。通過熱解，可將煤中的焦油提出，同時(shí)產(chǎn)出煤氣和半焦，將原煤一分為三，避免資源浪費(fèi)。而且煤熱解的生產(chǎn)工藝條件溫和，熱解溫度一般為550℃～700℃，反應(yīng)壓力接近常壓，生產(chǎn)系統(tǒng)不需要大型空分裝置;還具有良好的環(huán)保性，煤熱解得到的半焦可作為鍋爐燃料和氣化原料，所含的污染物少于原煤，對環(huán)境影響較小，相對于氣化來說水耗也較低。
古老技術(shù) 煥發(fā)生機(jī)
煤熱解技術(shù)源遠(yuǎn)流長。早在17世紀(jì)后期中低溫?zé)峤饩烷_始出現(xiàn)，至今已有200多年的歷史。上世紀(jì)初至50年代，低溫?zé)峤夤I(yè)得以迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了德國的Lurgi-Spuelgas、美國的Disco、德國的Lurgi-Ruhrgas、前蘇聯(lián)的固體熱載快速熱解等工藝。
我國也在1953年由撫順石油四廠著手設(shè)計(jì)新建1套試驗(yàn)裝置和1臺日處理量45噸的低溫?zé)峤鉅t，其工藝類似魯奇爐。到1957年以后，中低溫?zé)峤鈫螤t規(guī)模達(dá)到330~450噸/天的能力。
近年來，我國低階煤熱解技術(shù)開發(fā)和示范取得突破性進(jìn)展，新一代熱解技術(shù)達(dá)20多種，一半實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。其中核心的熱解裝置主要包括內(nèi)熱立式方形爐、外熱立式方形爐、回轉(zhuǎn)爐、國富爐、帶式爐、雙循環(huán)快速熱解爐、固體熱載體熱解爐、氣體熱載體熱解爐、流化床熱解爐、氣流床、熱解氣化一體化爐、真空微波干餾爐等，單爐年處理規(guī)模從幾萬噸、十萬噸到如今的80萬噸以上，原料煤既有塊煤，也有碎煤和粒度小于1毫米的粉煤。
規(guī)模擴(kuò)大 產(chǎn)品多樣
據(jù)介紹，在我國單系列50萬噸/年及以上的低階煤熱解技術(shù)中，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)或試驗(yàn)的，主要包括河南龍成80萬噸/年旋轉(zhuǎn)床低溫?zé)峤狻㈥兠杭瘓F(tuán)與北京國電富通合作開發(fā)的50萬噸/年煤氣熱載體分段多層低階煤熱解、北京柯林斯達(dá)100萬噸/年褐煤帶式爐熱解等。此外，陜煤在建的低階粉煤氣固熱載體快速熱解項(xiàng)目，單套裝置處理能力達(dá)120萬噸/年;神木天元在建的粉煤回轉(zhuǎn)爐熱解項(xiàng)目，單套裝置處理能力為60萬噸/年。
“大型化固然是煤熱解發(fā)展的趨勢，有利于提高能源轉(zhuǎn)化效率、綜合利用和降低能耗，但也不是越大越好，要確定一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的單套規(guī)模。”賀永德對記者說，熱解爐大型化體積超過一定標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)出現(xiàn)一些問題。不同熱解爐型應(yīng)有不同的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，同時(shí)還要考慮焦油、煤氣和半焦三者之間的優(yōu)化產(chǎn)率。煤熱解目標(biāo)是要提高焦油收率和能源轉(zhuǎn)化效率，降低能耗。因此熱解溫度應(yīng)控制在600℃以下，縮短熱解的時(shí)間。
“此外，煤熱解的綜合利用仍需下功夫，比如產(chǎn)品附加值需進(jìn)一步提高，熱解氣、焦油和半焦的后續(xù)利用也應(yīng)創(chuàng)新突破。熱解氣主要組分可提取后加工乙二醇、LNG、烷烴、烯烴等;焦油應(yīng)先提取后再加氫合成柴油和石腦油餾分等，還可加工為高密度航空煤油、高檔潤滑油基礎(chǔ)油等;半焦除作為高爐噴吹原料、工業(yè)及民用燃料外，可經(jīng)活化制取吸附材料或過濾材料，也可將其進(jìn)行氣化生產(chǎn)甲醇，進(jìn)一步與焦油制取的石腦油重整耦合生產(chǎn)芳烴，再與熱解氣加工的乙二醇合成PTA、PET，或者用甲醇直接生產(chǎn)烯烴(MTO)，形成完整的高附加值產(chǎn)業(yè)鏈。”賀永德表示。
粉煤熱解 尚待突破
賀永德認(rèn)為，盡管我國煤熱解技術(shù)發(fā)展較快，但仍存在一些制約瓶頸，主要是粉煤中低溫?zé)峤饧夹g(shù)尚未完全突破。
目前，粉煤熱解技術(shù)逐漸成為業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)和攻關(guān)的方向。比如，陜煤集團(tuán)自主研發(fā)的低階粉煤氣固熱載體雙循環(huán)快速熱解工藝(SM-SP)、陜煤—國富煤氣熱載體分段多層低階煤熱解工藝、北京煤化院外熱式多段回轉(zhuǎn)爐工藝、大唐華銀—中國五環(huán)LCC工藝、神霧集團(tuán)蓄熱式無熱載體熱解工藝、清華—天素固體熱載體褐煤熱解技術(shù)、中科院工程熱物理所固體熱載體流化床低溫?zé)峤夤に嚒⑽靼踩A龍公司真空微波煤干餾等，絕大多數(shù)已進(jìn)入工業(yè)化試驗(yàn)階段，有的正在開展工業(yè)化示范。
“然而，粉煤熱解迄今尚沒有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。”賀永德坦言，存在的主要問題是熱解油、氣、煤塵在線分離和干熄焦技術(shù)，以及粉焦的鈍化、儲運(yùn)和大規(guī)模應(yīng)用等技術(shù)尚未完全突破，廢水有效處理還沒有成熟的方法。大型化的工程問題已基本解決，但還不理想，熱解爐氣固分布的特殊結(jié)構(gòu)仍需完善優(yōu)化。
