煤炭資源逐級(jí)分質(zhì)綜合利用的轉(zhuǎn)化路線思考

尚建選王立杰甘建平時(shí)亞民

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京),北京市海淀區(qū),100083; 2.陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司,陜西省西安市,710054)

煤炭資源逐級(jí)分質(zhì)綜合利用的轉(zhuǎn)化路線思考

尚建選1,2王立杰1甘建平2時(shí)亞民2

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京),北京市海淀區(qū),100083; 2.陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司,陜西省西安市,710054)

陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司根據(jù)自身發(fā)展的需要,在煤炭資源分質(zhì)綜合利用的煤炭轉(zhuǎn)化思路上,形成了一個(gè)比較完整的對(duì)資源逐級(jí)分質(zhì)利用既科學(xué)又先進(jìn)的發(fā)展理念,并遵循這個(gè)理念確立了科學(xué)的煤炭資源效益最大化轉(zhuǎn)化路線。詳述了分質(zhì)利用轉(zhuǎn)化路線的內(nèi)容、理論基礎(chǔ)及工程技術(shù)基礎(chǔ)。

煤炭資源 煤炭利用 綜合利用 煤炭轉(zhuǎn)化 分質(zhì)利用

1 概述

陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“陜煤化集團(tuán)”)根據(jù)企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要,積極研究煤化工發(fā)展戰(zhàn)略,注重開辟新的發(fā)展思路,創(chuàng)新企業(yè)發(fā)展理念,尋找符合自身發(fā)展要求的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。根據(jù)自身資源、技術(shù)、行業(yè)、區(qū)位等多方面的優(yōu)勢(shì),結(jié)合項(xiàng)目、資源及資源所在地條件,面對(duì)市場(chǎng),以經(jīng)濟(jì)效益為中心,以實(shí)現(xiàn)煤炭資源綜合利用效益最大化為目標(biāo),遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)、綜合利用等發(fā)展理念,系統(tǒng)分析論證了2009年初確定的《陜煤化集團(tuán)陜北能源化工基地二次創(chuàng)業(yè)規(guī)劃》中關(guān)于煤炭資源分質(zhì)綜合利用的煤炭轉(zhuǎn)化思路,形成了一個(gè)比較完整的對(duì)資源逐級(jí)分質(zhì)利用的發(fā)展理念,并遵循這個(gè)理念確立了煤炭資源效益最大化轉(zhuǎn)化路線,開辟了煤炭資源轉(zhuǎn)化生產(chǎn)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(fā)展、綜合利用、延伸發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、節(jié)能減排、提高附加值、造福地方的發(fā)展方略,在關(guān)中地區(qū)結(jié)合礦區(qū)煤層氣開發(fā),生產(chǎn)合成氨、尿素及精細(xì)化工產(chǎn)品,減少甲烷、二氧化碳排放的科學(xué)發(fā)展思路。

2 分質(zhì)利用轉(zhuǎn)化路線

對(duì)煤炭資源分質(zhì)轉(zhuǎn)化利用路線思路為:首先對(duì)煤炭進(jìn)行分質(zhì)-低溫干餾;然后再對(duì)煤炭干餾產(chǎn)生的各類產(chǎn)物進(jìn)一步分質(zhì)利用,延伸加工,生產(chǎn)大宗化工原料和各類精細(xì)化學(xué)品,在高瓦斯煤礦周邊區(qū)域適度補(bǔ)充利用煤層氣,進(jìn)行“煤氣互補(bǔ),碳?xì)淦胶狻钡拿禾烤C合利用多聯(lián)產(chǎn)路線。具體路線是,將煤炭經(jīng)固體熱載體催化熱解技術(shù)處理,分解形成煤焦油、蘭炭(塊焦、粉焦)和焦?fàn)t煤氣等產(chǎn)品,完成對(duì)原料煤炭的分質(zhì);對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行分質(zhì)利用,提氫用于煤焦油加氫生產(chǎn),提氫后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)一步分離甲烷成分,用于生產(chǎn)壓縮或液化天然氣,將焦?fàn)t煤氣中的一氧化碳成分用于生產(chǎn)甲醇、合成氨等產(chǎn)品,或作為工業(yè)燃料;對(duì)煤焦油進(jìn)行分質(zhì)利用,精餾生產(chǎn)高附加值的精細(xì)化學(xué)品,并延伸發(fā)展下游產(chǎn)品,同時(shí)分離出適合和不適合加氫組分,對(duì)適度分離后的煤焦油加氫生產(chǎn)油品、石腦油等;對(duì)蘭炭根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量和粒度大小進(jìn)行分質(zhì)利用,分別用于生產(chǎn)電石,煤氣化后生產(chǎn)合成氨、甲醇、天然氣、乙二醇等碳一、碳二產(chǎn)品,以及用于替代無(wú)煙煤作為工業(yè)原料、燃料,用于鐵合金、高爐噴吹等生產(chǎn)過程;對(duì)煤焦油加氫后的產(chǎn)物進(jìn)行分質(zhì)利用,油品用于調(diào)和生產(chǎn)車用燃料,石腦油用于與甲醇耦合生產(chǎn)低碳烯烴。對(duì)于甲醇、尿素等大宗化學(xué)品按照多品種、差異化原則,進(jìn)一步延伸發(fā)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(chǎn)品。在轉(zhuǎn)化過程中按照節(jié)能減排的要求,對(duì)于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電石渣、粉煤灰等廢棄物進(jìn)行“無(wú)害化、資源化、減量化”處理利用,生產(chǎn)免燒磚、水泥等建筑材料,見圖1。

圖1 陜煤化煤炭轉(zhuǎn)化路線示意圖

3 轉(zhuǎn)化路線的科學(xué)性與政策理論基礎(chǔ)

3.1 轉(zhuǎn)化路線以科學(xué)發(fā)展觀為統(tǒng)領(lǐng)

在發(fā)展理念上遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)等科學(xué)發(fā)展理念,在產(chǎn)業(yè)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(gè)轉(zhuǎn)化(煤向電轉(zhuǎn)化、煤電向載能工業(yè)品轉(zhuǎn)化、煤油氣鹽向化工產(chǎn)品轉(zhuǎn)化)”的發(fā)展思路,以及陜煤化集團(tuán)“三個(gè)一體化(煤電一體化、煤化一體化、油煉化一體化)”的發(fā)展要求,將資源延伸轉(zhuǎn)化與資源的綜合利用有機(jī)地結(jié)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(chǎn)業(yè)開發(fā)體系和價(jià)值鏈。

3.2 轉(zhuǎn)化路線以重大項(xiàng)目為實(shí)施載體

在轉(zhuǎn)化路線實(shí)施項(xiàng)目規(guī)劃中,注重規(guī)劃的“前瞻性、可批性、可操作性”,瞄準(zhǔn)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域,以符合陜西省政府“大區(qū)域謀劃、大產(chǎn)業(yè)構(gòu)建、大集團(tuán)引領(lǐng)、大項(xiàng)目支撐”的發(fā)展戰(zhàn)略思路。以獲得陜西省投資管理部門批復(fù)的“陜煤化集團(tuán)陜北能源化工基地二次創(chuàng)業(yè)規(guī)劃”為基礎(chǔ),以先進(jìn)的煤化工及相關(guān)技術(shù)為依托,進(jìn)一步優(yōu)化具體項(xiàng)目及項(xiàng)目集群的工藝路線及產(chǎn)品方案,按照大型化、一體化、多產(chǎn)品化進(jìn)行設(shè)計(jì),通過重大項(xiàng)目的規(guī)劃建設(shè)得以實(shí)現(xiàn)。

3.3 轉(zhuǎn)化路線以產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級(jí)為節(jié)能減排的重要突破口

陜北地區(qū)小蘭炭、小電石企業(yè)眾多,生產(chǎn)規(guī)模小,工藝技術(shù)裝備落后,資源利用效率不高,對(duì)環(huán)境造成的污染也比較嚴(yán)重。實(shí)施轉(zhuǎn)化路線,按照國(guó)家轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的要求,以及新的行業(yè)準(zhǔn)入條件、行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),整合小蘭炭、小電石企業(yè),關(guān)小上大,淘汰落后產(chǎn)能,將其作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈中的組成部分,通過優(yōu)化結(jié)構(gòu),提高效率降低消耗,對(duì)廢棄物資源化利用,有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

4 轉(zhuǎn)化路線的先進(jìn)性與工程技術(shù)基礎(chǔ)

4.1 轉(zhuǎn)化路線的先進(jìn)性

為了充分保證轉(zhuǎn)化路線的先進(jìn)性,主要通過對(duì)工藝技術(shù)、項(xiàng)目布局、物料配置等的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。具體采用了項(xiàng)目集合、物質(zhì)集合、技術(shù)集合,以及它們之間的相互集合,實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)化路線的優(yōu)化。

4.1.1 項(xiàng)目集合

通過項(xiàng)目集合,產(chǎn)業(yè)化規(guī)模擴(kuò)大,工程化的升級(jí)換代加速。對(duì)重點(diǎn)項(xiàng)目前延后伸,科學(xué)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(xiàng)目,在一個(gè)工業(yè)園區(qū)或一個(gè)主要項(xiàng)目的周邊區(qū)域內(nèi)規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目集群,實(shí)現(xiàn)煤炭轉(zhuǎn)化路線各個(gè)階段的有效銜接。具體項(xiàng)目獨(dú)立運(yùn)行,上下游互為保障,既使下游項(xiàng)目生產(chǎn)的原料供應(yīng)有了可靠保證,又使上游項(xiàng)目產(chǎn)品的銷售通道更加便捷,同時(shí)降低了上下游采購(gòu)與銷售費(fèi)用,增強(qiáng)了項(xiàng)目抗風(fēng)險(xiǎn)能力和盈利能力。

4.1.2 物質(zhì)集合

通過物質(zhì)集合,對(duì)大宗基礎(chǔ)化學(xué)品前延后伸,合理構(gòu)建產(chǎn)品生產(chǎn)物流鏈。把開采出來的煤炭及生產(chǎn)過程中的各種物料“吃干榨凈”,把生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物資源化再生利用。以上游產(chǎn)品、副產(chǎn)物、排放物為下游原料,下游產(chǎn)品進(jìn)一步延伸發(fā)展。對(duì)煤炭先進(jìn)行低溫干餾,然后對(duì)煤干餾產(chǎn)品進(jìn)行綜合利用。充分利用、延伸開發(fā)煤炭干餾中產(chǎn)生的各種成分,對(duì)煤焦油、焦?fàn)t煤氣等進(jìn)行集中加工處理,實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭資源的“吃干榨凈”。

4.1.3 技術(shù)集合

通過技術(shù)集合,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化路線的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)技術(shù)先進(jìn)性。在轉(zhuǎn)化路線實(shí)施規(guī)劃中,技術(shù)上追求領(lǐng)先化、可靠性與經(jīng)濟(jì)性,對(duì)于規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目積極采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的煤化工技術(shù),并對(duì)先進(jìn)成熟技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合,達(dá)到技術(shù)的先進(jìn)性;對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目,通過技術(shù)進(jìn)步提高項(xiàng)目技術(shù)水平,提高資源利用效率與節(jié)能減排效果。

4.1.4 項(xiàng)目與原料的集合

通過項(xiàng)目、原料的優(yōu)化,降低生產(chǎn)及運(yùn)行成本,提高項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)力。轉(zhuǎn)化路線由煤低溫干餾起步,煤低溫干餾是一個(gè)工藝流程較長(zhǎng)、過程相對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)過程,而且生產(chǎn)及公用工程設(shè)備較多、生產(chǎn)能耗比較大。因此,將大型煤干餾項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)在煤炭資源地,具有原料價(jià)格低,運(yùn)費(fèi)少的優(yōu)勢(shì),同時(shí)配套建設(shè)自備電廠獲取低電價(jià)優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步提高項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)力。

4.1.5 項(xiàng)目、原料、技術(shù)的集合

通過項(xiàng)目、原料、技術(shù)的集合,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與管理的優(yōu)化。對(duì)于布局于同一園區(qū)的不同項(xiàng)目,將煤干餾裝置布置在相鄰位置,必要時(shí)統(tǒng)一管理、運(yùn)行;在布局上,將不同項(xiàng)目進(jìn)行煤低溫干餾所取得的煤焦油集中處理,深加工部分建設(shè)在甲醇制烯烴工廠內(nèi),方便煤焦油深加工產(chǎn)物石腦油用于與甲醇耦合生產(chǎn)烯烴產(chǎn)品。

另外,通過原料與工藝技術(shù)的集合,實(shí)現(xiàn)節(jié)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?fàn)t煤氣、煤制合成氣+甲醇馳放氣等“雙氣頭”,減少投資,增加產(chǎn)能,節(jié)能減排,同時(shí),變下游簡(jiǎn)單利用為高技術(shù)、高附加值利用。

4.2 轉(zhuǎn)化路線的工程技術(shù)基礎(chǔ)

通過采用先進(jìn)技術(shù)、進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)的工業(yè)化試驗(yàn)與示范,以及積極開發(fā)關(guān)鍵技術(shù),作為轉(zhuǎn)化路線的工程技術(shù)基礎(chǔ)。

4.2.1 轉(zhuǎn)化路線以先進(jìn)成熟的技術(shù)為依托

一方面采用國(guó)際先進(jìn)的煤化工及相關(guān)技術(shù),并進(jìn)行組合優(yōu)化,另一方面有針對(duì)性地積極開發(fā)利用甲醇耦合石腦油生產(chǎn)烯烴、煤炭低溫催化熱解、熱粉焦氣化、醋酸醋酐聯(lián)產(chǎn)等先進(jìn)的煤炭轉(zhuǎn)化及深加工技術(shù),以保證資源轉(zhuǎn)化利用效率,增強(qiáng)項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)力。

4.2.2 轉(zhuǎn)化路線以煤炭低溫干餾為抓手

通過低溫煤干餾及延伸發(fā)展實(shí)現(xiàn)煤炭資源的逐級(jí)分質(zhì)利用。煤低溫干餾是一個(gè)產(chǎn)品多元的生產(chǎn)過程,主要產(chǎn)品包括蘭炭、煤焦油、焦?fàn)t煤氣等。蘭炭主要用于生產(chǎn)電石、煤氣化生產(chǎn),以及替代無(wú)煙煤作為燃料和工業(yè)原料,近年來還開發(fā)出了許多新的工業(yè)用途,轉(zhuǎn)化路線注重開發(fā)蘭炭的新用途,特別是開發(fā)粉焦新用途。過去小規(guī)模的蘭炭生產(chǎn)所產(chǎn)生的少量焦?fàn)t煤氣無(wú)法有效利用,往往被排放或簡(jiǎn)單的進(jìn)行燃燒。伴隨行業(yè)準(zhǔn)入條件的提高,以及相關(guān)技術(shù)的突破,蘭炭行業(yè)逐步形成規(guī)模化生產(chǎn),使焦?fàn)t煤氣可以得到有效利用,轉(zhuǎn)化路線對(duì)焦?fàn)t氣進(jìn)行了分質(zhì)綜合利用。由于石油價(jià)格的不斷上漲以及資源的緊缺,過去焦化行業(yè)的“只焦不化”狀況已經(jīng)得到了根本性改變,低溫煤焦油加氫輕質(zhì)化制油品技術(shù)已經(jīng)基本成熟,開發(fā)煤焦油加氫制油品項(xiàng)目已經(jīng)成為一個(gè)新的投資熱點(diǎn),轉(zhuǎn)化路線沒有簡(jiǎn)單的對(duì)煤焦油加氫利用,而對(duì)利用方式進(jìn)行了優(yōu)化,首先對(duì)煤焦油進(jìn)行分質(zhì)利用,然后再加氫制利用。

4.2.3 項(xiàng)目以經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益最大化為目標(biāo)

想方設(shè)法提高資源的利用效率,對(duì)項(xiàng)目逢煤必洗,逢化必干餾,延伸產(chǎn)業(yè)鏈,提高產(chǎn)品附加值。在項(xiàng)目集群的大聯(lián)產(chǎn)工藝路線確定上,充分考慮陜北煤含油高的特點(diǎn),所有轉(zhuǎn)化項(xiàng)目都采取首先進(jìn)行低溫干餾進(jìn)行分質(zhì),并對(duì)干餾產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的分質(zhì)利用,對(duì)廢棄物進(jìn)行無(wú)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(fā)轉(zhuǎn)化過程對(duì)環(huán)境的不利影響,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境和諧發(fā)展。

5 結(jié)論

該轉(zhuǎn)化路線開辟了煤炭轉(zhuǎn)化、煤焦油深加工利用,延長(zhǎng)煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的新途徑,顯著提高了資源利用率,有效實(shí)現(xiàn)煤炭資源綜合利用、優(yōu)化利用、效益最大化的目的;

實(shí)施該轉(zhuǎn)化路線可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目的;

該轉(zhuǎn)化路線符合陜煤化集團(tuán)的企業(yè)發(fā)展定位,符合“以煤炭開發(fā)為基礎(chǔ),以煤化工為主導(dǎo),多元發(fā)展”的企業(yè)發(fā)展思路。

(責(zé)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

B

尚建選(1965-),男,1987年畢業(yè)于華東化工學(xué)院,高級(jí)工程師,在讀博士,陜西省化工學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng),現(xiàn)為陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理,分管規(guī)劃發(fā)展工作。