盤點中國煤化工10年創新成就
2017-09-29 13:32 來源:中國化工報 編輯:必威88官方网站

 過去10年,我國現代煤化工快帶發展,成就斐然,技術創新和產(chan) 業(ye) 規模無措走在世界前列,已建成了煤製油、煤製烯烴、煤製天然氣等一批煤化工示範工程,形成了一定產(chan) 業(ye) 規模。在9月27日於(yu) 銀川舉(ju) 辦的2017年(第六屆)中國國際煤化工發展論壇上,中國石油和化工業(ye) 聯合會(hui) 會(hui) 長李壽生介紹了我國現代煤化工的技術創新情況。


煤氣化屢破運行紀錄


 煤氣化是煤炭清潔高效利用的關(guan) 鍵核心技術,一直是煤化工技術創新的熱點。其發展方向是裝備大型化、原料多元化、排放近零化,目標是裝置實現長周期、高效穩定運行。目前,我國已經湧現出不少大型化長周期的國際領先煤氣化技術。  


 如華東(dong) 理工大學等單位聯合完成了日處理煤3000噸級超大型多噴嘴對置式水煤漿氣化技術,已在國內(nei) 累計推廣11家企業(ye) ,在建和運行氣化爐42台。該技術是目前世界上唯一能夠實現單爐曰處理煤3000噸級能力的水煤漿氣化技術,為(wei) 我國大型煤化工的高效、潔淨發展提供了堅實的技術支撐。



 航天長征化學工程股份有限公司設計生產(chan) 的日處理煤2000 噸級航天粉煤加壓氣化爐創造了世界現有工業(ye) 化氣化裝置的最長運行記錄,單台氣化爐連續(A 級)運行記錄為(wei) 421天。


 此外,神華寧煤集團聯合中國五環工程公司等科研院所,自主開發出日耗煤2200噸幹煤粉加壓氣化爐(神寧爐),並應用於(yu) 400萬(wan) 噸/年煤製油項目中,各項技術指標均達到國際先進水平。


煤液化趨伺高效高端



 大力發展煤液化技術是推進煤炭清潔高效利用轉化戰略,增強國家能源安全保障能力的戰略選擇,目前煤液化技術正在向著高效高端化邁進。


 譬如神華集團依據煤直接液化反應的產(chan) 物分布特點,著力開發超清潔汽柴油以及軍(jun) 用柴油、高密度航空煤油、火箭煤油等特種油品的生產(chan) 技術,目前已完成了煤直接液化油品的戰機試飛和火箭發動機試驗。


 中科合成油技術有限公司基於(yu) 對煤炭液化過程的全麵分析,提出了包括溫和加氫液化、費托合成和油品加工3個(ge) 核心單元的煤炭分級液化工藝。該工藝解決(jue) 了傳(chuan) 統煤炭液化技術存在的操作條件苛刻、油品質量較差、過程能效偏低等問題,操作條件溫和、油品化學結構豐(feng) 富、節能減排效果顯著。目前,該技術已通過萬(wan) 噸級中試驗證,可形成具有國際領先水平的煤炭分級液化成套技術。


 另據記者了解,上海兗(yan) 礦能源科技研發有限公司開發的低溫費托合成技術,已在陝西未來能源公司煤間接液化項目應用,高溫費托合成技術工業(ye) 試驗裝置也已開始建設,為(wei) 生產(chan) 高附加值化工產(chan) 品提供了支撐。   

 

煤製烯烴開辟新路徑

    

 煤製烯烴指以煤為(wei) 原料合成甲醇後再通過甲醇製取乙烯、丙烯等烯烴的技術。煤製烯烴主要包括2種工藝路線,即甲醇製烯烴(MTO)和甲醇製丙烯(MTP),這些技術路線已經成熟並實現工業(ye) 化,但我國科學家還在不斷進行新的嚐試和探索。


 近期中科院大化所包信和院士團隊基於(yu) “納米限域催化”的新概念,創造性地構建了矽化物晶格限域的單鐵中心催化劑,實現了甲烷在無氧條件下一步高效生產(chan) 乙烯和芳烴等高值化學品6這是一項“即將改變世界”的新技術,又是一個(ge) 具有裏程碑意義(yi) 的創新突破。


 中國科學院上海高等研究院在煤經合成氣直接製烯烴漿態床技術研發方麵,完成了實驗室層麵低甲烷高烯烴選擇性的FTO 催化劑驗證,甲烷選擇性低於(yu) 5%,總烯烴選擇性達80%以上,烯/烷比高達8以上,同時產(chan) 物碳數呈現顯著的窄區間高選擇性分布。該技術即將開展中試驗證。


 中科院大化所開發的甲醇製丙烯(DMTP)流化床工藝耦合了甲醇轉化和乙烯烷基化等反應,丙烯選擇性顯著提高,工藝技術和指標先進,目前已完成百噸級放大試驗。該工藝技術具有原創性。

 

    煤製芳烴進展很迅速

 

 煤製芳烴作為(wei) 五大現代煤化工路徑之一,前景被業(ye) 內(nei) 普遍看好,正成為(wei) 煤化工產(chan) 業(ye) 中又一個(ge) 龐大的資金池。煤製芳烴技術核心為(wei) 甲醇製芳烴技術,其前段工藝與(yu) 煤基烯烴基本一致。


 其中值得關(guan) 注的是,北京大學/中國科學院山西煤炭化學研究所團隊和廈門大學團隊以“背靠背”方式,幾乎同時繼合成氣直接製烯烴之後,又在合成氣直接製芳烴方麵取得成功。他們(men) 利用新功能催化劑,實現了合成氣一步法高選擇性、高穩定性製備芳烴(SMA),芳烴選擇性高達80%。    


 在烯烴、芳烴聯產(chan) 方麵,中科院大化所開發了甲醇甲苯製對二甲苯聯產(chan) 烯烴流化床工藝(DM- TA),陝西煤化工技術工程中心有限公司開發了苯和甲醇選擇性烷基化製對二甲苯技術、甲苯甲醇製對二甲苯聯產(chan) 低碳烯烴新技術。由於(yu) 甲醇、甲苯原料來源廣泛,價(jia) 格低廉,產(chan) 品低碳烯烴、對二甲苯都是大宗化學品,我國對外依存度高,以上技術展現了良好的應用前景。

 

  煤製乙醇有成本優(you) 勢

 

 根據相關(guan) 規劃,到2020年全國範圍內(nei) 將基本實現車用乙醇汽油全覆蓋除了生物燃料乙醇工領域的煤製乙醇產(chan) 業(ye) 同樣有望受益目前煤製乙醇相比生物質乙醇具有一定的成本優(you) 勢在燃料乙醇供需缺口不斷擴大的情況下煤製乙醇技術的革新有望為(wei) 燃料乙醇發展開辟新的道路未來將迎來快速發展期。


 中科院大化所目前正在研發的4種煤製乙醇技術,分別處在工業(ye) 化、工業(ye) 示範、工業(ye) 性中試和側(ce) 線單管放大模試階段。其中,他們(men) 與(yu) 江蘇飛翔化工集團合作開發的醋酸一丙烯酯化加氫製異丙醇和乙醇技術,於(yu) 2015年在凱淩(張家港)化工有限公司建成30萬(wan) 噸/年工業(ye) 化裝置,並生產(chan) 出純度達99.9%以上的乙醇和異丙醇優(you) 質產(chan) 品;與(yu) 延長石油集團聯合開發的合成氣製乙醇成套工藝技術,在延長石油建成全球首套10萬(wan) 噸/年合成氣製乙醇工業(ye) 示範項目;與(yu) 江蘇索普集團合作開發的醋酸加氫製乙醇技術,在江蘇索普集團建成3萬(wan) 噸/年醋酸加氫製乙醇工業(ye) 示範裝置並一次開車成功;與(yu) 山東(dong) 聯盟化工股份有限公司合作開發的甲醇經多相羰基化製乙酸甲酯技術,經中試驗證,運行穩定性好,完成了甲醇多相羰基化新工藝開發。

 

 低階煤熱解楊榨淨資源

 

 低階煤揮發分高、活性強,直接利用(燃燒或氣化)效率低,經濟價(jia) 值遠不如高階煤,大規模開發利用必須先對其進行加工提質。最為(wei) 科學和常用的方法之一是熱解,即幹餾或熱分解,近期我國企業(ye) 在 一方麵實現了新的突破。


 延長石油針對國內(nei) 外煤炭技術利用中存在的焦油收率低、半焦轉化利用難等問題,借鑒石油化工工程理念,自主研發了粉煤熱解—氣化一體(ti) 化技術(CCSI)。CCSI在一個(ge) 反應器內(nei) 完成煤的熱解和氣化反應熱量相互耦合,實現煤炭資源的最大化利用目前旦建成萬(wan) 噸級工業(ye) 化試驗裝置並實現成功運行。


 上海勝幫化工技術股份有限公司與(yu) 陝北乾元能源化工有限公司聯合開展的低階粉煤氣固熱載體(ti) 雙循環快速熱解技術工業(ye) 試驗,實現了低階粉煤的快速高效熱解,為(wei) 低階煤熱解探索出一條新途徑。

 

C02綜合利用成效積極


 二氧化碳(C02)作為(wei) 溫室氣體(ti) 而為(wei) 人熟知,其實二氧化碳是 一種被人誤解、誤判的資源。我國在二氧化碳利用方麵也有不少單位正在開展相關(guan) 研究。


 中國科學院上海高等研究山西潞安礦業(ye) (集團)有限責任公司和荷蘭(lan) 殼牌石油工業(ye) 公司三方合作開發的甲烷二氧化碳自熱重整製合成氣關(guan) 鍵技術,建成了國際首套1萬(wan) 標準立方米每小時級規模的甲烷二氧化碳自熱重整製合成氣工業(ye) 側(ce) 線裝置並穩定運行,實現了二氧化碳的高效資源化利用。  


 中科院上海高研院與(yu) 上海華誼集團合作開展二氧化碳加氫製甲醇技術研究已實現了中試工藝全流程貫通和平穩運行。中科院上海高研院還開展了二氧化碳加氫直接合成液體(ti) 燃料的研究,合成了一種新型雙功能催化劑,次實現了二氧化碳直接高選擇性合成汽油烴類組分,其中汽油烴類組分的選擇性最高可達81%,甲烷選擇性小於(yu) 1%。相關(guan) 結果近期被Nature Chemistry雜誌接收發表被認為(wei) 是二氧化碳轉化領域的一大突破,為(wei) 二氧化碳轉化為(wei) 化學品及燃料提供了重要平台。


 此外,中科院山西煤化所還完成了二氧化碳加氫製甲醇工業(ye) 單管實驗,並實現了穩定運行,標誌著該技術向工業(ye) 化邁出了堅實一步。




 

 



 


 


 

 





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