煤炭資源逐級分質綜合利用的轉化路線思考

尚建選王立杰甘建平時亞民

(1.中國礦業大學(北京),北京市海淀區,100083; 2.陜西煤業化工集團有限責任公司,陜西省西安市,710054)

煤炭資源逐級分質綜合利用的轉化路線思考

尚建選1,2王立杰1甘建平2時亞民2

(1.中國礦業大學(北京),北京市海淀區,100083; 2.陜西煤業化工集團有限責任公司,陜西省西安市,710054)

陜西煤業化工集團有限責任公司根據自身發展的需要,在煤炭資源分質綜合利用的煤炭轉化思路上,形成了一個比較完整的對資源逐級分質利用既科學又先進的發展理念,并遵循這個理念確立了科學的煤炭資源效益最大化轉化路線。詳述了分質利用轉化路線的內容、理論基礎及工程技術基礎。

煤炭資源 煤炭利用 綜合利用 煤炭轉化 分質利用

1 概述

陜西煤業化工集團有限責任公司(以下簡稱“陜煤化集團”)根據企業長遠發展需要,積極研究煤化工發展戰略,注重開辟新的發展思路,創新企業發展理念,尋找符合自身發展要求的經濟發展模式和利潤增長點。根據自身資源、技術、行業、區位等多方面的優勢,結合項目、資源及資源所在地條件,面對市場,以經濟效益為中心,以實現煤炭資源綜合利用效益最大化為目標,遵循循環經濟、節能減排、清潔生產、綜合利用等發展理念,系統分析論證了2009年初確定的《陜煤化集團陜北能源化工基地二次創業規劃》中關于煤炭資源分質綜合利用的煤炭轉化思路,形成了一個比較完整的對資源逐級分質利用的發展理念,并遵循這個理念確立了煤炭資源效益最大化轉化路線,開辟了煤炭資源轉化生產利用新思路與新渠道,確立了在陜北能源化工基地逢煤必洗、逢化必干餾、以焦立足、以化發展、綜合利用、延伸發展、循環發展、節能減排、提高附加值、造福地方的發展方略,在關中地區結合礦區煤層氣開發,生產合成氨、尿素及精細化工產品,減少甲烷、二氧化碳排放的科學發展思路。

2 分質利用轉化路線

對煤炭資源分質轉化利用路線思路為:首先對煤炭進行分質-低溫干餾;然后再對煤炭干餾產生的各類產物進一步分質利用,延伸加工,生產大宗化工原料和各類精細化學品,在高瓦斯煤礦周邊區域適度補充利用煤層氣,進行“煤氣互補,碳氫平衡”的煤炭綜合利用多聯產路線。具體路線是,將煤炭經固體熱載體催化熱解技術處理,分解形成煤焦油、蘭炭(塊焦、粉焦)和焦爐煤氣等產品,完成對原料煤炭的分質;對焦爐煤氣進行分質利用,提氫用于煤焦油加氫生產,提氫后的焦爐煤氣進一步分離甲烷成分,用于生產壓縮或液化天然氣,將焦爐煤氣中的一氧化碳成分用于生產甲醇、合成氨等產品,或作為工業燃料;對煤焦油進行分質利用,精餾生產高附加值的精細化學品,并延伸發展下游產品,同時分離出適合和不適合加氫組分,對適度分離后的煤焦油加氫生產油品、石腦油等;對蘭炭根據產品質量和粒度大小進行分質利用,分別用于生產電石,煤氣化后生產合成氨、甲醇、天然氣、乙二醇等碳一、碳二產品,以及用于替代無煙煤作為工業原料、燃料,用于鐵合金、高爐噴吹等生產過程;對煤焦油加氫后的產物進行分質利用,油品用于調和生產車用燃料,石腦油用于與甲醇耦合生產低碳烯烴。對于甲醇、尿素等大宗化學品按照多品種、差異化原則,進一步延伸發展甲醇衍生物、低碳烯烴、醋酸及衍生物、三聚氰胺等各類煤化工下游深加工產品。在轉化過程中按照節能減排的要求,對于生產過程中產生的電石渣、粉煤灰等廢棄物進行“無害化、資源化、減量化”處理利用,生產免燒磚、水泥等建筑材料,見圖1。

圖1 陜煤化煤炭轉化路線示意圖

3 轉化路線的科學性與政策理論基礎

3.1 轉化路線以科學發展觀為統領

在發展理念上遵循循環經濟、節能減排、清潔生產等科學發展理念,在產業鏈延伸方面,按照陜西省省委省政府確立的陜北能源化工基地“三個轉化(煤向電轉化、煤電向載能工業品轉化、煤油氣鹽向化工產品轉化)”的發展思路,以及陜煤化集團“三個一體化(煤電一體化、煤化一體化、油煉化一體化)”的發展要求,將資源延伸轉化與資源的綜合利用有機地結合起來,注重資源的物盡其用和盡其所用,形成完整的煤、氣、鹽、化產業開發體系和價值鏈。

3.2 轉化路線以重大項目為實施載體

在轉化路線實施項目規劃中,注重規劃的“前瞻性、可批性、可操作性”,瞄準煤化工產業發展重點領域,以符合陜西省政府“大區域謀劃、大產業構建、大集團引領、大項目支撐”的發展戰略思路。以獲得陜西省投資管理部門批復的“陜煤化集團陜北能源化工基地二次創業規劃”為基礎,以先進的煤化工及相關技術為依托,進一步優化具體項目及項目集群的工藝路線及產品方案,按照大型化、一體化、多產品化進行設計,通過重大項目的規劃建設得以實現。

3.3 轉化路線以產業調整升級為節能減排的重要突破口

陜北地區小蘭炭、小電石企業眾多,生產規模小,工藝技術裝備落后,資源利用效率不高,對環境造成的污染也比較嚴重。實施轉化路線,按照國家轉變經濟增長方式的要求,以及新的行業準入條件、行業清潔生產標準,整合小蘭炭、小電石企業,關小上大,淘汰落后產能,將其作為循環經濟產業鏈中的組成部分,通過優化結構,提高效率降低消耗,對廢棄物資源化利用,有效實現節能減排。

4 轉化路線的先進性與工程技術基礎

4.1 轉化路線的先進性

為了充分保證轉化路線的先進性,主要通過對工藝技術、項目布局、物料配置等的優化,實現循環經濟發展模式。具體采用了項目集合、物質集合、技術集合,以及它們之間的相互集合,實現對轉化路線的優化。

4.1.1 項目集合

通過項目集合,產業化規模擴大,工程化的升級換代加速。對重點項目前延后伸,科學配套組合大型煤干餾、大型煤化工、大型鹽化工、大型建筑材料等項目,在一個工業園區或一個主要項目的周邊區域內規劃建設項目集群,實現煤炭轉化路線各個階段的有效銜接。具體項目獨立運行,上下游互為保障,既使下游項目生產的原料供應有了可靠保證,又使上游項目產品的銷售通道更加便捷,同時降低了上下游采購與銷售費用,增強了項目抗風險能力和盈利能力。

4.1.2 物質集合

通過物質集合,對大宗基礎化學品前延后伸,合理構建產品生產物流鏈。把開采出來的煤炭及生產過程中的各種物料“吃干榨凈”,把生產過程中產生的廢棄物資源化再生利用。以上游產品、副產物、排放物為下游原料,下游產品進一步延伸發展。對煤炭先進行低溫干餾,然后對煤干餾產品進行綜合利用。充分利用、延伸開發煤炭干餾中產生的各種成分,對煤焦油、焦爐煤氣等進行集中加工處理,實現對煤炭資源的“吃干榨凈”。

4.1.3 技術集合

通過技術集合,實現轉化路線的技術可行性與經濟技術先進性。在轉化路線實施規劃中,技術上追求領先化、可靠性與經濟性,對于規劃建設項目積極采用國內外先進的煤化工技術,并對先進成熟技術進行優化組合,達到技術的先進性;對產業結構調整項目,通過技術進步提高項目技術水平,提高資源利用效率與節能減排效果。

4.1.4 項目與原料的集合

通過項目、原料的優化,降低生產及運行成本,提高項目競爭力。轉化路線由煤低溫干餾起步,煤低溫干餾是一個工藝流程較長、過程相對復雜的生產過程,而且生產及公用工程設備較多、生產能耗比較大。因此,將大型煤干餾項目規劃建設在煤炭資源地,具有原料價格低,運費少的優勢,同時配套建設自備電廠獲取低電價優勢,進一步提高項目競爭力。

4.1.5 項目、原料、技術的集合

通過項目、原料、技術的集合,實現生產與管理的優化。對于布局于同一園區的不同項目,將煤干餾裝置布置在相鄰位置,必要時統一管理、運行;在布局上,將不同項目進行煤低溫干餾所取得的煤焦油集中處理,深加工部分建設在甲醇制烯烴工廠內,方便煤焦油深加工產物石腦油用于與甲醇耦合生產烯烴產品。

另外,通過原料與工藝技術的集合,實現節能減排。在具備條件的地方,組合不同的“雙氣頭”,包括:煤制合成氣+煤層氣、煤制合成氣+焦爐煤氣、煤制合成氣+甲醇馳放氣等“雙氣頭”,減少投資,增加產能,節能減排,同時,變下游簡單利用為高技術、高附加值利用。

4.2 轉化路線的工程技術基礎

通過采用先進技術、進行先進技術的工業化試驗與示范,以及積極開發關鍵技術,作為轉化路線的工程技術基礎。

4.2.1 轉化路線以先進成熟的技術為依托

一方面采用國際先進的煤化工及相關技術,并進行組合優化,另一方面有針對性地積極開發利用甲醇耦合石腦油生產烯烴、煤炭低溫催化熱解、熱粉焦氣化、醋酸醋酐聯產等先進的煤炭轉化及深加工技術,以保證資源轉化利用效率,增強項目競爭力。

4.2.2 轉化路線以煤炭低溫干餾為抓手

通過低溫煤干餾及延伸發展實現煤炭資源的逐級分質利用。煤低溫干餾是一個產品多元的生產過程,主要產品包括蘭炭、煤焦油、焦爐煤氣等。蘭炭主要用于生產電石、煤氣化生產,以及替代無煙煤作為燃料和工業原料,近年來還開發出了許多新的工業用途,轉化路線注重開發蘭炭的新用途,特別是開發粉焦新用途。過去小規模的蘭炭生產所產生的少量焦爐煤氣無法有效利用,往往被排放或簡單的進行燃燒。伴隨行業準入條件的提高,以及相關技術的突破,蘭炭行業逐步形成規模化生產,使焦爐煤氣可以得到有效利用,轉化路線對焦爐氣進行了分質綜合利用。由于石油價格的不斷上漲以及資源的緊缺,過去焦化行業的“只焦不化”狀況已經得到了根本性改變,低溫煤焦油加氫輕質化制油品技術已經基本成熟,開發煤焦油加氫制油品項目已經成為一個新的投資熱點,轉化路線沒有簡單的對煤焦油加氫利用,而對利用方式進行了優化,首先對煤焦油進行分質利用,然后再加氫制利用。

4.2.3 項目以經濟與社會效益最大化為目標

想方設法提高資源的利用效率,對項目逢煤必洗,逢化必干餾,延伸產業鏈,提高產品附加值。在項目集群的大聯產工藝路線確定上,充分考慮陜北煤含油高的特點,所有轉化項目都采取首先進行低溫干餾進行分質,并對干餾產物進行進一步的分質利用,對廢棄物進行無害化處理、資源化利用,以增加煤炭資源的附加值,并減少開發轉化過程對環境的不利影響,實現經濟與環境和諧發展。

5 結論

該轉化路線開辟了煤炭轉化、煤焦油深加工利用,延長煤化工產業鏈的新途徑,顯著提高了資源利用率,有效實現煤炭資源綜合利用、優化利用、效益最大化的目的;

實施該轉化路線可以有效實現節能減排目的;

該轉化路線符合陜煤化集團的企業發展定位,符合“以煤炭開發為基礎,以煤化工為主導,多元發展”的企業發展思路。

(責任編輯 張毅玲)

Thinking of donversion route of comprehensive utilization of coal resources by categories and qualities

Shang Xuanjian1,Wang Lijie2,Gan Jianping1,Shi Yemin1
(1.China University of Mining&Technology(Beijing),Haidian District,Beijing 100083,China; 2.Shaanxi coal and Chemical Industry Group Co.,Itd.,Xi’an Shaanxi province 710054,China)

A relatively complete development philosophy,which is scientific and advanced, for the utilization of coal resources by categories and qualities has been formed by Shaanxi Provincial Coal&Chemical Industries Group Co.,Ltd based upon its development mode and the thinking of coal conversion methods.A scientific conversion route is therefore established in light of this philosophy for the maximization of economical result of coal resource utilization.The content,theoretical and engineering bases are detailed in this paper.

Coal resource,coal utilization,comprehensive utilization,coal conversion,utilization by quality

TQ5

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尚建選(1965-),男,1987年畢業于華東化工學院,高級工程師,在讀博士,陜西省化工學會副理事長,現為陜西煤業化工集團有限責任公司副總經理,分管規劃發展工作。