多元料浆气化技术耦合煤炭低温干馏的多联产工艺可行性分析_王宁波

我国煤炭资源丰富、品种齐全，其中低阶煤资源蕴藏量占煤炭储量的40%以上，产量占目前总量的30%左右，其煤质特点是高反应性、高挥发分及高油产率，发展煤的低温干馏产业是利用低阶煤的有效措施。针对低阶煤的特点，首先对煤进行低温干馏处理，回收煤中的焦油和煤气，产生的半焦（俗称兰炭）可作为优质的民用和动力燃料，粉煤和粉焦可作为煤气化的原料制取氢气和合成气。多元料浆气化技术(MCSG)是西北化工研究院历经30多年开发的具有自主知识产权的湿法进料气化技术。截至2010年底，已在40多个工业项目中得到推广应用，累计100余台气化炉，主要涉及合成氨、甲醇、醋酸、煤制油、煤制氢以及煤制天然气等领域。作为两种不同的煤转化技术，煤的低温干馏技术和多元料浆气化技术在煤种适应性、操作条件以及技术特点等方面不尽相同，但两种煤转化技术无论是在原料、产品，还是环保方面存在较强的互补性，可探索进行工艺上的耦合，进而形成涵盖热、电、油、气（汽）及化工产品的成套多联产技术。本文通过探讨多元料浆气化技术耦合煤炭低温干馏技术进行多联产工艺的可行性，从而为低阶煤的梯级高效利用提供一条可供选择的思路。1煤炭低温干馏技术现状和工艺分析煤的干馏技术除了按干馏温度分类以外，还有其他多种分类方法[1]。煤热解工艺的选择取决于对产品的要求，并综合考虑煤质特点、设备制造、工艺控制水平及最终的经济效益等。到目前为止，国内外研究开发出了处于不同进展阶段的多种各具特色的煤干馏技术，本文中所述煤低温干馏技术以目前应用广泛、技术较成熟的陕北内热式立式方型炉为基础来进行分析对比。1.1低温干馏工艺流程（1）备煤单元根据工艺要求，入炉原料煤粒度为20mm~120mm，因此备煤单元需设置原料煤筛分装置。另外，需保证入炉煤总的含水率（包括内在和外在水分）不大于7%。（2）干馏单元备煤单元的合格原料块煤经皮带机送入干馏炉内。炉内块煤向下移动，与炉内加热气体逆向接触，并逐渐加热升温。炉内从工艺上大致可分为3段，上部为干燥段，中部为干馏段，最下部为冷却段。原料煤在干燥段产生的水蒸气、干馏煤气、加热烟气以及半焦冷却段产生的水煤气的混合气（俗称荒煤气），通过炉顶集气罩收集进入净化回收系统。（3）煤气净化回收单元出炉煤气的净化回收单元可分为3段：文氏管初冷塔、旋流板终冷塔以及电捕焦油器，从而完成煤气多元料浆气化技术耦合煤炭低温干馏的多联产工艺可行性分析王宁波张勇门长贵孙辉（西北化工研究院，陕西西安710054）摘要分析了煤炭低温干馏工艺及其存在的主要问题，介绍了多元料浆气化工艺特点，探讨了将两种煤转化技术进行耦合并进而形成一种多联产工艺的可行性。通过对两种技术不同耦合方案的分析，总结了多元料浆气化技术耦合煤炭低温干馏多联产技术所具有的技术优势，对多联产技术在具体实施中可能出现的问题提出了建议。关键词低阶煤多元料浆气化煤炭低温干馏耦合多联产文章编号：1005-9598(2011)-06-0005-05中图分类号：TQ54文献标识码：A收稿日期：2011-07-15作者简介：王宁波（1972—），男，1996年毕业于大连理工大学煤化工专业，高级工程师，长期从事煤气化技术的研究与开发工作。第6期(总第157期)2011年12月煤化工CoalChemicalIndustryNo.6(TotalNo.157)Dec.20112011年第6期煤化工的冷却、净化以及煤焦油和冷凝液的回收。（4）筛焦-储焦单元从干馏炉底通过水封槽刮板机排出的半焦因水分较高需要进行干燥。采用刮板式烘干机进行烘干作业，烘干所需热量为干馏炉自产剩余煤气燃烧供给。烘干后的半焦经筛分后，可分为小块（＜5mm）、中块（5mm~100mm）以及大块（＞100mm）3种粒度等级的成品焦。成品焦分别由皮带输送机送到各自的焦场堆放，小块焦设储焦棚储存。1.2煤炭低温干馏工艺存在的主要问题1.2.1原料煤的利用率按照陕西榆林地区发展规划，2012年榆林地区兰炭生产规模将达到3500万t，需转化煤炭5000万t左右。远期设想，通过煤低温干馏转化煤炭1亿t，年产兰炭6000万t。根据目前国内煤矿机械化综采水平，块煤率为20%~30%。据此估算，将需数亿吨原煤产量，才能保证目前的兰炭产能，而远期满足兰炭产能所需的原煤产量将更多。由于低温干馏煤转化所需块煤率有限，原煤产量中有相当一部分粉煤无法充分、高效利用。因此，对于现有煤炭低温干馏技术来说，原料煤的利用率相对较低。当然，大量粉煤的高效利用问题已逐渐被人们所关注。除部分动力用煤以外，新型煤转化技术的逐步推广应用也为此部分粉煤的利用提供了技术保障，如大连理工大学的新法干馏工艺以及浙江大学的多联产热解工艺等，所采用原料煤均为6mm以下的粉煤。除此以外，大量粉煤还可用作气化原料煤。1.2.2粉焦的利用煤低温干馏的产品半焦，具有较高的