化工合成用煤氣化工藝的選擇思路分析

彭衛國(湖南海利化工股份有限公司(湖南海利高新技術產業集團), 湖南 長沙 410007))

作為對傳統能源有著極大依賴性的中國，能源安全問題已上升至國家層面，它不僅關系到人民的物質生活水平，更關乎國家的長治久安。在開發利用新能源，盡量減少對進口能源的依賴的同時，進一步優化傳統能源的使用方法，提高傳統能源的利用率是我們必須要思考和解決的問題。在這種形勢下，煤化工的的發展為解決這一問題帶來了福音。為了更好地探索煤化工的發展方向，正確合理選擇煤氣化新工藝，降低技術風險，我們必須充分遵循科學技術的發展規律和市場經濟的運作模式，做好前期準備，完善風險處置預案，從而提高新技術的成果轉化率。

煤炭焦化、煤炭直接液化及煤氣化接化工合成等是傳統煤化工的主要技術。

這些技術在產業發展方面往往受到原料煤、生產工藝、產品市場需求等相關因素的制約，其原因主要有兩點。第一，無論是煤炭焦化，還是煤炭直接液化，對于原料煤的要求都比較嚴格。第二，所生產出的目標產品品種較單一。相比較而言,化工合成用煤氣化工藝使得煤炭轉化與產品生產二者分離。煤氣化可以更好地適應原料煤。更為重要的是，運用這項技術可以豐富合成后的目標產品，實現產品的多樣性，從而在市場中占據更為有利的位置，獲得更為廣闊的發展空間。

筆者通過查閱相關資料，梳理前人研究成果發現，學界對于化工合成用煤氣化工藝的選擇存在頗多爭議。下面筆者就這一問題談一談自己的看法，希望能為這一工藝在選擇與利用方面提供一些新的發展思路。

1 我國煤氣化工藝技術的運用

根據筆者的調查研究，結合國內外煤氣化工藝的使用狀況[1]，可以明顯地發現，我國在煤氣化技術應用方面已經走在世界的前列。具體體現在以下三個方面:第一，應用領域十分廣泛，主要集中在工業燃氣、民用燃氣、化工合成原料氣等領域，所使用的煤氣化工藝主要有一段煤氣發生爐、兩段煤氣發生爐、一段水煤氣爐、各種反火式發生爐、恩德流化床氣化爐等。第二，淘汰落后工藝。第三，探索新型煤氣化工藝，提高技術成果轉化率。通過以上分析，我們可以得出這樣一個結論:煤氣化工藝在我國應用十分廣泛，常壓移動床煤氣發生爐所占比例較大，新型加壓煤氣化工藝運用較少，特別是某些新工藝尚處于探索試驗階段。由此可見，煤氣化技術在我國依然具有十分廣闊的發展空間。

2 化工合成用煤氣化工藝概述

2.1 化工合成與煤氣化

化工合成指的是一種以生產化工合成產品為目的的工藝流程，它的主要生產原料是煤氣化等傳統能源轉化技術生產的氣態產物。為了創造有利的合成環境，在生產過程中還必須保持特定的溫度與壓力，同時使用專用催化劑。在日常的生產活動中，人們主要將這種工藝用于合成氨、合成甲醇、合成油以及其它各類燃料和化學品的生產[2]。

2.2 煤氣化工藝的分類與優勢

根據筆者的研究發現，目前國內外廣泛使用的煤氣化工藝從排灰方式上來看主要分為以下幾類。第一類，固態式排灰。例如常壓移動床氣化、Lurgi加壓氣化、恩德流化床氣化、HTW流化床氣化等，此類工藝多以黏性較弱的塊煤、煤化程度較低的細粒煤為原料。第二類，液態式排灰。例如Tecaco氣流床氣化、Destec氣流床氣化、Shell氣流床氣化、Prenflo氣流床氣化等，此類工藝多以各類水煤漿或干粉煤為原料。第三類，團聚式排灰。例如U-gas流化床氣化、KRW流化床氣化、灰熔聚流化床氣化等。此類工藝多以黏性較弱或煤化度較低的細粒煤為原料。通過以上分析可以看出，每一種煤氣化工藝都具有比較優勢，在對原料煤的適應方面也各具特色，也正是因為這一原因，使得煤氣化工藝具有多樣性與可選擇性的特點。下文我們將接著探討如何合理選擇煤氣化工藝，從而不斷提高其利用率。

3 合理有效地選擇煤氣化工藝

為了更加合理地選擇煤氣化工藝，我們應當做到以下幾點。

3.1 時代性與前瞻性結合

先進的工藝技術意味著更高的市場占有率。選擇現代性的煤氣化工藝既可以增強市場競爭力又可以加速原有工藝的改良，促使新型工藝的誕生[3]。

3.2 適宜性與長遠性結合

選擇煤氣化工藝時，必須要考慮到原料煤的特性，不同的煤氣化工藝對原料煤在煤質指標、煤種方面都有著不同的要求。例如移動床氣化需要強度高、穩定性好的不粘煤等。此外，還需要考慮投資者的具體情況以及相關配套設施，實現項目的長期發展。

3.3 穩定性與生態性結合

要熟悉各類裝置的特點并選擇與之相匹配的煤氣化工藝以實現安全生產的目標。在生產過程中，必須正確有效地處理廢棄物以保護當地的生態環境。

4 煤氣化工藝選擇的新思路

4.1 百花齊放式的各技術交叉運用

我國是煤炭能源大國，煤炭資源豐富且種類齊全。鑒于各類煤氣化工藝既有其獨特的優勢又存在相應的缺點，我們可以最大限度地發揮各種工藝的優勢，以彼之長補此之短，打破局限性的束縛，最終實現優勢互補。建立百家爭鳴、百花齊放式的市場競爭機制，為新技術的孕育創造有利條件。

4.2 革故鼎新式的全方位跨越發展

實現全方位跨越式發展是煤氣化工藝發展過程中所必須面臨的問題。就目前來看，我國所使用的大部分煤氣化工藝都是常壓移動床氣化工藝。無論是從現實性還是可能性上來說，我們都有必要也有能力盡快淘汰這種落后工藝，增加諸如流化床氣化和氣流床氣化等在內的先進煤氣化工藝的使用比例，以滿足現代科學技術條件下煤氣化工藝的發展要求。雖然目前離全面實現跨越式發展還有一定的距離，但對于某些技術而言，我們必須具有革故鼎新的勇氣與魄力，牢牢抓住發展機遇，不失時機的促成技術飛躍。

4.3 高歌猛進式的多視角工藝創新

創新是促使一個國家持續發展的重要內在因素。在具體選擇煤氣化工藝時，還需要考慮其是否吸納了最新的技術成果。實現煤氣化工藝技術的創新，最為關鍵的是兩手抓、兩手都要硬。即一手抓引進學習，一手抓自主研發。引進學習國外先進的技術成果，可以迅速實現國內煤氣化工藝的全方位跨越式發展。自主研發則可以提升我們對核心技術的掌控能力，增大我國在國際上的話語權，同時為我國的自主知識產權提供有利而持續的保障。

4.4 鍥而不舍式的新領域探索開拓

在煤氣化工藝的發展過程中，其應用領域的探索與開拓是一個極為重要的課題。例如整體煤氣化聯合循環發電的誕生就是煤氣化工藝在全新領域所取得的突破性應用。整體煤氣化聯合循環發電以其高效、節能、環保的技術特性，受到了越來越多的國家的關注，并且已經順利地進入了國際市場。該項技術最大的特點就是通過煤氣化工藝使煤炭成功地轉化為干凈、清潔的煤氣，從而為燃氣輪機做功提供充足的動力。與此同時，余熱鍋爐加熱煤氣化顯熱所回收的熱量使水產生過熱蒸汽從而帶動蒸汽輪機發電。我們有理由相信，在可以預見的未來，煤氣化工藝必將獲得更為廣闊的應用空間。

5 結語

本文通過對我國煤氣化工藝應用現狀的分析與探討，進一步明確了煤氣化工藝的內涵與具體應用的基本原則。文章重點從百花齊放式的各技術交叉運用、革故鼎新式的全方位跨越發展、高歌猛進式的多角度工藝創新、鍥而不舍式的新領域探索開拓等四個方面為我國煤氣化工藝的選擇提供了新的思考方向。

[1]李建兵.煤氣化技術工業應用概況及工藝選擇(下)[J].化肥工業,2014(6):30-32.

[2]甘世杰.合成氨煤氣化工藝評述及工藝方案的選擇[J].化工管理,2014(9):246.

[3]榮用巧.坑口煤制天然氣項目氣化工藝方案選擇[J].能源化工,2015(4):1-6.