1 引言
2022年兩會(huì)期間,習(xí)總書(shū)記參加內(nèi)蒙古代表團(tuán)審議時(shí)強(qiáng)調(diào),富煤貧油少氣是我國(guó)的國(guó)情,以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以根本改變。“十四五”時(shí)期是碳達(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期,要立足以煤為主的基本國(guó)情,抓好煤炭清潔高效利用。煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化作為我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的重要支撐,為我國(guó)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了關(guān)鍵要素。合理的煤炭轉(zhuǎn)化路徑對(duì)于提高能效,增加供給具有十分重要的意義。
近年來(lái),由于石油價(jià)格的刺激,煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)發(fā)展十分迅猛。除原有的煤焦化技術(shù)外,又開(kāi)發(fā)了煤制烯烴、煤直接液化、煤間接液化。這些技術(shù)在巨大的市場(chǎng)需求與高油價(jià)雙重推動(dòng)之下,取得了顯著的應(yīng)用業(yè)績(jī)。但近期隨著油價(jià)下跌和部分產(chǎn)品市場(chǎng)供求關(guān)系的改變,新技術(shù)與石油、天然氣工藝相比,均缺乏明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。從本質(zhì)上分析,目前煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)缺乏競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的根本原因有兩點(diǎn),一是加工工藝不合理,投資巨大造成單位成本劇增,對(duì)比以石油、天然氣為原料的同類(lèi)產(chǎn)品沒(méi)有優(yōu)勢(shì),二是以煤生產(chǎn)燃料油,目標(biāo)產(chǎn)品選擇不合理,對(duì)比石油來(lái)說(shuō)沒(méi)有經(jīng)濟(jì)性。以問(wèn)題為導(dǎo)向,人們開(kāi)始理性思考煤炭轉(zhuǎn)化方向,并探索新的符合煤本身屬性要求的經(jīng)濟(jì)性的轉(zhuǎn)化利用新技術(shù)。
2 煤炭轉(zhuǎn)化新技術(shù)
目前對(duì)于煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的路徑主要有:1)煤氣化——合成氣——燃料油、化學(xué)品及天然氣;2)煤熱解——焦油——燃料油、芳烴及化學(xué)品兩種工藝路線。
煤氣化的路徑是煤在>1000℃的高溫環(huán)境下,煤中的有機(jī)質(zhì)與氣化劑發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),將固體煤轉(zhuǎn)化為含有CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w和CO2、N2等非可燃?xì)怏w的合成氣,然后合成氣經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)生成燃料油、芳烴和其他化學(xué)品的工藝過(guò)程,煤的間接液化、煤制烯烴(甲醇路線)是煤氣化路徑的主要代表。而煤熱解是煤中的有機(jī)分子在中低溫條件下(400~600℃)斷裂分解為小分子多環(huán)芳烴,多環(huán)芳烴經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的加氫生成燃料油、芳烴和其他化學(xué)品的工藝過(guò)程。
從物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)上看,煤熱解工藝過(guò)程是充分利用煤有機(jī)質(zhì)分子中多芳烴這一特性,通過(guò)合理的分子分割生成了芳烴等目標(biāo)產(chǎn)品;而煤氣化則是罔顧煤的特性,把多碳的煤在高溫下通通轉(zhuǎn)化為碳一,然后再組合成相應(yīng)的目標(biāo)產(chǎn)品。根據(jù)國(guó)家煤制燃料示范導(dǎo)則及有關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,煤熱解制油工藝明顯優(yōu)于煤氣化制油的工藝。
圖2-1
圖2-2
表2-1 煤氣化與煤熱解工藝轉(zhuǎn)化效率對(duì)比表
注:噸油煤耗數(shù)據(jù)為“理論數(shù)據(jù)/調(diào)研實(shí)際數(shù)據(jù)”。
煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的主要目標(biāo)產(chǎn)品有天然氣、燃料油、烯烴、芳烴等,這些產(chǎn)品都是碳?xì)浠衔?,只是其氫碳比不一樣?
從目標(biāo)產(chǎn)品的氫碳比看,芳烴氫碳比與煤最為接近,而汽油、甲烷的氫碳比都相對(duì)較高。氫碳比是工藝過(guò)程中氫耗大小的重要表征,工程學(xué)上通常氫耗大,工藝過(guò)程的能耗就大,同時(shí)項(xiàng)目的投資也會(huì)相應(yīng)增大。因此,按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中氫、碳元素比值變化趨勢(shì)的分析可見(jiàn),煤熱解加氫制芳烴將是能耗最低,投資較少的煤轉(zhuǎn)化工藝。
表2-2 煤及其產(chǎn)品氫碳比與分子式
根據(jù)上述理論分析與數(shù)據(jù)對(duì)比,煤熱解加氫制芳烴是按照煤的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)把煤進(jìn)行分子分割、選擇轉(zhuǎn)化的合理的工藝,是符合自然科學(xué)基本原理的技術(shù),是本質(zhì)上先進(jìn)的煤清潔高效轉(zhuǎn)化路徑。
3 煤熱解
3.1 煤熱解過(guò)程
煤是由芳香族、脂肪族、各種官能團(tuán)和微晶石墨片組成的復(fù)雜多相聚合材料。目前人們對(duì)煤受熱分解的過(guò)程機(jī)理認(rèn)知仍屬于概念性范疇。按熱解最終溫度分為低溫?zé)峤猓?50~650℃),以制取焦油為目的;中低溫?zé)峤猓?00~900℃),以生產(chǎn)煤氣為主;中溫?zé)峤猓?00~900℃),以生產(chǎn)半焦為主;高溫?zé)峤猓?00~1200℃),即煉焦過(guò)程,生產(chǎn)高強(qiáng)度的冶金焦;超高溫?zé)峤猓ǎ?200℃)。
通常將煤熱解劃分為三階段。
圖3-1 煤炭熱解過(guò)程示意圖
(1)干燥脫吸階段(室溫~300℃)
從室溫到300℃,煤的基本性質(zhì)不會(huì)發(fā)生變化,煤中吸附的水分和氣體在此階段脫除。室溫~120℃是煤的脫水干燥階段;120~200℃是煤中吸附的CH4、CO2、N2等氣體的脫吸階段;200~300℃時(shí),年輕的褐煤會(huì)發(fā)生輕微的熱解,釋放出CO2等氣體,煙煤和無(wú)煙煤則沒(méi)有明顯的變化。
(2)黏結(jié)形成半焦階段(300~550℃)
該階段以煤的分解、解聚為主,黏結(jié)性煙煤形成以液體為主的膠質(zhì)體,階段末期,膠質(zhì)體固化形成半焦。
(a)300~450℃時(shí),煤發(fā)生激烈的分解、解聚反應(yīng),生成了大量的相對(duì)分子質(zhì)量較小的氣相組分(主要是CH4、H2、不飽和烴等氣體和焦油蒸氣,這些氣相組分稱(chēng)為熱解的一次氣體)和相對(duì)分子質(zhì)量較大的黏稠的液相組分。煤熱解產(chǎn)生的焦油主要是在該階段析出,大約450℃時(shí)焦油的析出量最大。這一階段中形成的氣(氣相組分)、液(液相組分)、固(尚未分解的煤粒)三相混合物,稱(chēng)為膠質(zhì)體,膠質(zhì)體的特性將對(duì)煤的黏結(jié)、成焦性有決定性的作用。
(b)450~550℃時(shí),膠質(zhì)體分解加速,開(kāi)始縮聚,生成相對(duì)分子質(zhì)量很大的物質(zhì),膠質(zhì)體固化成為半焦。
(3)成焦階段(550~1000℃)
該階段以縮聚反應(yīng)為主,由半焦轉(zhuǎn)化為焦炭。
(a)550~750℃,半焦分解析出大量的氣體,主要是H2和少量的CH4,成為熱解的二次氣體。半焦分解釋放出大量氣體后,體積收縮產(chǎn)生裂紋。在此階段基本上不產(chǎn)生焦油。
(b)750~1000℃,半焦進(jìn)一步分解,繼續(xù)析出少量氣體,主要是H2,同時(shí)半焦發(fā)生縮聚,使芳香碳網(wǎng)不斷增大,結(jié)構(gòu)單元的排列有序化進(jìn)一步增強(qiáng),最后半焦轉(zhuǎn)化成為焦炭。
除去化學(xué)變化,也需要認(rèn)識(shí)到熱解過(guò)程中物理性質(zhì)的變化也對(duì)熱解產(chǎn)物有著一定的影響。一般認(rèn)為當(dāng)煤受到加熱時(shí),煤的粘度和孔隙結(jié)構(gòu)這兩個(gè)物理特性非常重要,因?yàn)樗鼈儧Q定了傳質(zhì)速率,并進(jìn)一步影響著揮發(fā)物的產(chǎn)率。煤的熱塑性也影響著焦炭顆粒的尺寸和孔分布。在熱解過(guò)程中,煤顆粒存在不同程度地膨脹的現(xiàn)象,產(chǎn)生了具有不同物理結(jié)構(gòu)的固體殘?jiān)?
3.2 煤熱解影響因素
煤的熱解過(guò)程不僅與煤本身的物理和化學(xué)性質(zhì)(內(nèi)因)有關(guān),還與熱解發(fā)生的條件(外因)密切相關(guān)。其中,內(nèi)因包括煤化程度、煤樣粒度、巖相組成和礦物質(zhì)組成與含量等;外因包括熱解工藝、熱解溫度、熱解氣氛、熱解壓力、加熱速率、停留時(shí)間等。深入認(rèn)識(shí)各種因素對(duì)熱解影響的規(guī)律對(duì)開(kāi)發(fā)新工藝、確定工藝條件非常必要。
此處不做詳細(xì)介紹,可自行翻閱《低階煤中低溫?zé)峤狻罚ㄉ薪ㄟx等著)。
1.3 典型熱解工藝
表3-1 典型煤熱解技術(shù)匯總
|
工藝名稱(chēng) |
粒度/mm |
傳熱方式 |
單套裝置規(guī)模 (萬(wàn)噸/年) |
狀況 |
塊煤 |
魯奇(luigi)爐 |
25~60 |
內(nèi)熱式氣體熱載體 |
10 |
已應(yīng)用 |
考伯斯(koppers)爐 |
<75 |
氣體熱載體內(nèi)外復(fù)熱 |
10 |
已應(yīng)用 |
|
魯奇-魯爾爐 (lurgi-Ruhrgas) |
<8 |
固體熱載體內(nèi)熱 |
15 |
已應(yīng)用 |
|
三江(SJ)爐熱解 |
20~80 |
氣體熱載體內(nèi)熱式 |
10 |
已應(yīng)用 |
|
帶式爐褐煤改性提質(zhì) |
3~25 |
氣體熱載體 |
30 |
工業(yè) 示范 |
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GF-Ⅰ型褐煤提質(zhì) |
6~120 |
氣體熱載體 |
50 |
工業(yè) 示范 |
|
小粒 徑煤 |
CGPS |
3~25 |
氣體熱載體 |
1 |
工業(yè) 試驗(yàn) |
神霧蓄熱式熱解 |
10~80 |
輻射(無(wú)熱載體) |
2.4 |
工業(yè) 試驗(yàn) |
|
SM-GF熱解 |
0~25 |
氣體熱載體內(nèi)熱式 |
50 |
工業(yè) 示范 |
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三瑞回轉(zhuǎn)窯 |
0~20 |
外熱式 |
30 |
工業(yè) 示范 |
|
天元回轉(zhuǎn)窯 |
<30 |
外熱式 |
60 |
工業(yè) 示范 |
|
龍城旋轉(zhuǎn)床 |
<30 |
外熱式 |
100 |
工業(yè) 示范 |
|
粉煤 |
SM-SP |
0.01~0.1 |
氣固熱載體 |
120 |
工業(yè) 示范 |
COED |
~0.2 |
氣體熱載體 |
15 |
工業(yè) 試驗(yàn) |
|
ZD熱解 |
≤8 |
固體熱載體 |
0.3 |
中試 |
|
煤拔頭 |
~0.28 |
氣體熱載體 |
0.3 |
中試 |
|
Coalcon |
0.25~0.42 |
氣體熱載體 |
9 |
工業(yè) 試驗(yàn) |
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輸送床粉煤 快速熱解 |
約200目 |
氣體熱載體 |
1 |
工業(yè) 試驗(yàn) |
|
日本快速熱解 |
<0.1 |
氣體熱載體 |
3 |
工業(yè) 試驗(yàn) |
4 煤焦油制芳烴
芳烴是化學(xué)工業(yè)中重要的基礎(chǔ)原料,含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的烴化合物的總稱(chēng)。根據(jù)分子中苯環(huán)數(shù)目的不同可分為單環(huán)芳烴和多環(huán)芳烴,其中最重要的是單環(huán)芳烴中的苯,甲苯和二甲苯,統(tǒng)稱(chēng)BTX。二甲苯包括對(duì)二甲苯(PX)、鄰二甲苯(OX)和間二甲苯(MX)。
芳烴(苯、甲苯、二甲苯)在燃料領(lǐng)域可以作為高辛烷值汽油調(diào)和組分,同時(shí)也是非常重要的基礎(chǔ)有機(jī)原料,廣泛應(yīng)用于合成樹(shù)脂、合成纖維、合成橡膠以及醫(yī)藥、農(nóng)藥、建材、涂料等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì),市場(chǎng)上30%以上的有機(jī)化工品均由芳烴制取。2022年我國(guó)PX表觀消費(fèi)量3384.2萬(wàn)噸,全年進(jìn)口量1058萬(wàn)噸,對(duì)外依存度31.3%。PX主要用于生產(chǎn)PTA或DMT,隨著聚酯行業(yè)的發(fā)展,PTA消費(fèi)量大幅增長(zhǎng),PX需求量將會(huì)不斷加大。此外,高端石化產(chǎn)品、工程塑料(芳綸、PPT、光伏用PET膜等)也多以芳烴為基礎(chǔ)原料,未來(lái)需求量會(huì)不斷增長(zhǎng)。我國(guó)每年芳烴需求量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)兩千余萬(wàn)噸,對(duì)外依存度較高,并且目前國(guó)內(nèi)芳烴生產(chǎn)技術(shù)有93%以上是以石油為原料。
煤焦油的突出特點(diǎn)是芳烴和環(huán)烷烴含量高,在一定溫度、壓力和催化劑的作用下,采用合適的加氫工藝,煤焦油加氫得到石腦油,其芳烴潛含量一般都在70%~80%,硫含量低并且雜質(zhì)含量低,是催化重整制芳烴的優(yōu)質(zhì)優(yōu)良原料。而原油的特質(zhì)決定了石腦油的芳潛值,一般集中于40%~50%,高的也不會(huì)超過(guò)55%,用石腦油生產(chǎn)PX收率相對(duì)不高且被鎖定了收率極限。
煤焦油深加工制芳烴技術(shù)主要包括煤焦油加氫制芳烴原料(即高芳潛煤基石腦油和輕烴)、芳烴制取、芳烴轉(zhuǎn)化和芳烴分離四類(lèi)技術(shù)。芳烴制取是將非芳烴轉(zhuǎn)化為芳烴的技術(shù),分別包括以石腦油和輕烴為原料的轉(zhuǎn)化。芳烴轉(zhuǎn)化是不同芳烴間的轉(zhuǎn)化技術(shù),可將市場(chǎng)需求低的芳烴轉(zhuǎn)化為目標(biāo)芳烴,以最大量生產(chǎn)目標(biāo)芳烴。芳烴分離是從混合原料中分離制取相應(yīng)的芳烴純產(chǎn)品技術(shù)。芳烴制取、芳烴轉(zhuǎn)化和芳烴分離技術(shù)在石油基石腦油制取芳烴過(guò)程中已得到廣泛成熟應(yīng)用,可供借鑒使用。
以煤熱解生產(chǎn)的產(chǎn)品焦油為原料,通過(guò)煤焦油加氫、芳烴制取、芳烴轉(zhuǎn)化和芳烴分離等裝置或單元生產(chǎn)PX,同時(shí)副產(chǎn)少量的苯和液化氣,典型工藝流程如圖4-1。
圖4-1 煤焦油深加工制芳烴工藝流程
根據(jù)上述流程圖可知,煤焦油經(jīng)加氫得到輕烴、輕石腦油和石腦油,輕烴、輕石腦油進(jìn)入輕烴芳構(gòu)化單元生產(chǎn)芳構(gòu)化油,石腦油經(jīng)催化重整制得重整汽油;芳構(gòu)化油和重整汽油進(jìn)入芳烴抽提裝置,經(jīng)分離得到苯、甲苯、二甲苯和重芳烴。甲苯進(jìn)入甲苯甲基化裝置,與另一原料甲醇反應(yīng)生成二甲苯;重芳烴進(jìn)入重芳烴輕質(zhì)化單元,得到苯、甲苯和二甲苯,所得甲苯可用于甲苯甲基化裝置的原料;芳烴制取和芳烴轉(zhuǎn)化過(guò)程產(chǎn)生的二甲苯進(jìn)入PX分離單元,獲得高純度的PX,剩余芳烴經(jīng)二甲苯異構(gòu)化裝置制取混合二甲苯,再循環(huán)回PX分離單元做PX制取的原料。
對(duì)比分析不同芳烴的制取路徑,中低溫煤焦油加氫制芳烴工藝與煤經(jīng)甲醇路線制芳烴工藝相比,焦油加氫具有投資小、消耗少、產(chǎn)出比高及碳排低的優(yōu)勢(shì);與石腦油制芳烴相比,石腦油制芳烴存在原料獲取存在難度,而中低溫煤焦油相對(duì)較容易。
5 煤焦油制特種燃料
煤基特種燃料是一種新型燃料。他以煤為原料,經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)制成。煤基特種燃料具有高能量密度、低污染、易儲(chǔ)運(yùn)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事等領(lǐng)域。
煤基特種燃料主要包括煤基特種國(guó)防用航空燃料、煤基航天燃料和煤基國(guó)防用柴油等。
5.1 特種燃料
特種燃料是指具有特殊物理和化學(xué)性能,在使用過(guò)程中能夠安全可靠工作,常用于火箭、飛機(jī)汽車(chē)等特種動(dòng)力裝置的燃料,主要包括國(guó)防用特種噴氣燃料、航天燃料和柴油等。
特種燃料通常具有以下特點(diǎn):
1)高能量密度
能量密度是衡量燃料質(zhì)量和儲(chǔ)能儲(chǔ)力的重要指標(biāo)。特別在航空天領(lǐng)域燃料的能量密度對(duì)于提高裝備性能和降低機(jī)動(dòng)性能的要求至關(guān)重要。
2)低溫燃燒性
低溫燃燒是航空燃料的一個(gè)重要需求??紤]到海拔與氣溫呈反比例關(guān)系,所以航空燃料必須具有較低的燃燒溫度,以確保燃燒的可靠性。
3)低毒害性
燃料在燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì),會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成危害。為了降低毒害的潛在威脅,特種燃料必須具有低毒害性質(zhì)。
5.2 煤基特種燃料技術(shù)進(jìn)展
1)煤直接液化法
煤炭直接液化是將煤粉、供氫溶劑與催化劑按比例混配成油煤漿,在高溫、高壓條件下,油煤漿經(jīng)過(guò)加氫裂解和精制,將固體煤加氫解聚轉(zhuǎn)化成液體燃料,所得液體產(chǎn)品含有大量環(huán)烷烴及芳香烴,油品宏觀性能呈現(xiàn)出密度大、體積熱值高等特點(diǎn)。2008年,全球首套百萬(wàn)噸級(jí)煤直接液化項(xiàng)目打通全流程并產(chǎn)出合格產(chǎn)品,主要生產(chǎn)煤基柴油、石腦油、瀝青、粗酚等產(chǎn)品。
國(guó)家能源集團(tuán)依托煤直接液化工業(yè)化裝置,開(kāi)展了航空航天、軍用燃料等領(lǐng)域的研究,將煤直接液化油品進(jìn)一步加氫提質(zhì),生產(chǎn)高環(huán)烷烴含量的輕質(zhì)燃料,其具有能量密度高、熱安定性高、體積熱容高、凝點(diǎn)低、硫氮含量低等特點(diǎn)。
2)煤間接液化法(F-T法)
煤間接液化(F-T法)是以煤為原料,氣化產(chǎn)生的合成氣在一定條件下,催化合成為烴類(lèi)燃料及化工原料的工藝,其核心技術(shù)費(fèi)托合成。煤間接液化先后經(jīng)歷了“固-氣-液”三相的轉(zhuǎn)換,傳統(tǒng)油品中大量存在的O、N、S、金屬等雜質(zhì)可以比較容易地在轉(zhuǎn)換過(guò)程中進(jìn)行脫除,F(xiàn)-T反應(yīng)生成的主要是以鏈烷烴為主,因此其產(chǎn)品具有低硫、低芳烴、高十六烷值、高質(zhì)量熱值等諸多優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也存在潤(rùn)滑性差、低溫性能不佳等顯著缺點(diǎn)。煤間接液化產(chǎn)品還需經(jīng)加氫裂化、加氫異構(gòu)等途徑才能補(bǔ)齊短板,實(shí)現(xiàn)航空領(lǐng)域的應(yīng)用。
20世紀(jì)90年代,薩索公司以煤間接液化產(chǎn)品與石油基噴氣燃料混合制備出半合成煤基噴氣燃料,并獲得了英國(guó)、美國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可,實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用。2008年,薩索公司根據(jù)煤間接液化油的組分特點(diǎn),進(jìn)一步成功制備了煤基全合成噴氣燃料,可滿足國(guó)際上對(duì)于噴氣燃料的儲(chǔ)存、操作和飛行安全等要求,并且獲得了國(guó)際商用航空認(rèn)證。
國(guó)內(nèi)費(fèi)托合成油加工工藝主要有鐵基漿態(tài)床低溫費(fèi)托合成油加工工藝、鐵基固定流化床高溫費(fèi)托合成油加工工藝、低溫漿態(tài)床費(fèi)托合成油加工工藝。采用中科合成油技術(shù)的伊泰、潞安、神華,采用兗礦技術(shù)的未來(lái)能源均已有工業(yè)化示范裝置建成。國(guó)內(nèi)基于煤間接液化生產(chǎn)航空煤油技術(shù)發(fā)展相對(duì)較慢,天津大學(xué)、石科院、中國(guó)民用航空局、潞安、伊泰和神華等單位均已開(kāi)展了相關(guān)基礎(chǔ)研究工作,目前還均處于研究階段。潞安通過(guò)對(duì)費(fèi)托合成產(chǎn)品進(jìn)一步加氫異構(gòu),生產(chǎn)出了3號(hào)噴氣燃料。在標(biāo)準(zhǔn)制定方面,中國(guó)民用航空局2013年批準(zhǔn)的《含合成烴的民用航空噴氣燃料》(CTSO—2C701)、2018年發(fā)布的《3號(hào)噴氣燃料》(GB6537—2018)均增加了半合成航空煤油內(nèi)容。
3)煤焦油深度轉(zhuǎn)化法
煤焦油是煤熱解過(guò)程中得到的液相產(chǎn)物,常溫下為黑色粘稠液體,在我國(guó)具備十分廣泛的來(lái)源,目前我國(guó)煤焦油產(chǎn)能已達(dá)到3600萬(wàn)噸以上。我國(guó)從20世紀(jì)60年代由撫順石油化工研究院負(fù)責(zé)進(jìn)行煤焦油加氫方面的研究,先后出現(xiàn)了延遲焦化-加氫組合技術(shù)、全餾分固定床加氫技術(shù)、懸浮床加氫技術(shù)及沸騰床加氫技術(shù)等,目前該領(lǐng)域產(chǎn)能已達(dá)到900萬(wàn)噸以上,相比于其他工藝,煤焦油全餾分固定床加氫技術(shù)具有投資少、操作簡(jiǎn)單、液相收率高等優(yōu)點(diǎn)。煤焦油加氫產(chǎn)品與煤直接液化生成油性質(zhì)相似,經(jīng)加氫深度轉(zhuǎn)化可實(shí)現(xiàn)高性能的液體燃料和化工原料的制備,是促進(jìn)煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用的有效途徑之一,也對(duì)制備高品質(zhì)航空航天和軍用燃料具有很高的研究?jī)r(jià)值和實(shí)際意義。
國(guó)內(nèi)利用煤焦油全餾分加氫制環(huán)烷基油技術(shù)對(duì)中低溫煤焦油進(jìn)行深度轉(zhuǎn)化,在航天煤油、噴氣燃料、軍用柴油等多方面均取得了一定的進(jìn)展。通過(guò)多段加氫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了煤焦油中不飽和組分的超深度加氫,幾乎全部脫除了油品中的有害雜質(zhì)及不安定組分,最終可以將產(chǎn)品油中的硫、氮、金屬離子、芳烴等含量均可達(dá)到國(guó)標(biāo),大量環(huán)烷烴的存在使其具有良好的體積熱值、物理熱沉及熱安定性,具有作為航空航天及軍事領(lǐng)域特種油品的潛質(zhì)。其中在航天煤油、噴氣燃料、超低凝柴油等方面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,利用煤焦油深度轉(zhuǎn)化制得的煤基特種燃料已基本具備商業(yè)化運(yùn)行能力。
6 展望
習(xí)近平總書(shū)記從國(guó)家能源安全和現(xiàn)代化建設(shè)的角度,深刻揭示了我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律,指出了我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。
當(dāng)前石油進(jìn)口量居高不下,結(jié)合我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的基本國(guó)情。未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),低階煤分質(zhì)利用技術(shù)必將為保障我國(guó)能源安全提供重要支撐。建設(shè)大型化的以煤熱解為龍頭的大型化裝置,堅(jiān)持上下游一體化,堅(jiān)持技術(shù)優(yōu)化耦合、系統(tǒng)集成和產(chǎn)業(yè)協(xié)同,堅(jiān)持產(chǎn)品高端、多元、低碳化,實(shí)現(xiàn)煤、氣、油、電、化、材、冶的一體化發(fā)展。