煤炭分质利用进展
低阶煤热解气分质利用技术与展望

低阶煤热解气分质利用技术与展望摘要:由于我国低阶煤储存大,煤炭资源高效利用有利于保障我国能源安全,低阶煤热解可以有效获取高值化焦油、半焦及煤气。
可以将低阶煤分为三个过程来阐述热解原理。
通过分析煤阶、升温速率、气氛、温度、粒径等热解条件及处理方法对低阶煤热解反应特性的影响。
催化热解通过获取高品质热解产物,根据催化的特性和催化行为不同,了解低阶煤对催化热解的影响。
通过在对热解的现状和进展的基础上,对低阶煤的工艺极速进行总结,了解未来的研究方向,促进我国低阶煤热解技术的发展方向。
关键词:低阶煤;热解;下游产品;综合利用引言上世纪七十年代,世界出现能源危机促进了窝火低阶美热解技术的发展,同时研发出多种低阶煤热解技术和工艺。
我国低阶煤储量高于油气储量,因此国家加快低阶煤热解技术的研发,同时开发出许多新的热解工艺并且创立了许多示范项目。
中低温热解作为低阶煤的重要制作方法,受到越来越多的关注和重视。
前期主要以半焦生产为主,对半焦生产得到的焦油和煤气很少再进行加工利用,对热解产生的煤气直接排放或着燃烧。
不但造成了污染而且还造成了能源浪费,并未达到能源的高效利用。
本文通过分析热解气技术及特点,研究大量的国内热解气体应用及合成技术,了解未来大型煤炭分质的应用方向,进而解决低阶煤的利用价值,增加能源的有效利用。
1热解煤气性质不同的热解方法采取的工艺和热载体不同,中低温的热解煤气热值约为1200~1800 kcal/m 3,热解气由CO、H2、CH4、CO2、N2、C2~C5、和少量的H2S等组成。
当使用烟气加热时,煤气中的 N2和CO2含量较高。
当采用间接加热或纯煤加热时,热解得到的荒煤气中有效气体含量较高。
当热解气热值较低时,可以作为热解热源气、城市燃气,或者用于发电站。
当有效气体较高时,热解气可以用于生产如甲醇、二甲醚等其他类别的化工产品[1]。
2低阶煤热解影响因素2.1煤阶煤阶,是对低阶煤热解行为产生影响的重要因素,通过对热重红外联用技术可以探究不黏煤、褐煤和不同地区长焰煤的特性,不同低阶煤中羧基基团和脂肪链的含量直接影响热解过程中CO2和CH4释放。
现代煤化工发展现状及“十四五”发展趋势和发展重点

现代煤化工发展现状及“十四五”发展趋势和发展重点文/ 韩红梅石油和化学工业规划院副总工程师煤炭深加工是指以煤为主要原料,生产多种清洁燃料和基础化工原料的煤炭加工转化产业,具体包括煤制油、煤制天然气、低阶煤分质利用、煤制化学品以及多种产品联产等领域。
我国煤炭深加工于2002年开始产业化历程,经过18年的不懈努力,现已形成具有中国特色的产业门类。
“十三五”期间,我国煤炭深加工抵御了油价低位运行的压力,总体维持了较平稳的发展态势。
面向“十四五”,我国煤炭深加工产业面临着更加复杂的发展环境和更加严格的发展要求,必须审时度势,积极应对形势变化,深化产业发展基础,优化调整发展思路,谨慎把控发展节奏,争取长远和更好的发展。
1.取得的成绩1.1行业规模平稳增长截止2019年,我国已建成煤制油(直接液化、间接液化、煤油共炼)产能943万吨/年,煤制天然气产能51.05亿方/年,煤制烯烃产能882万吨/年,甲醇制烯烃产能614万吨/年,煤制乙二醇产能487万吨/年,总体呈现稳步增长态势。
上述产能形成的原料煤转化能力约8300万吨标煤/年。
1.1.1煤制油产业化项目情况截至2019年,我国煤制油共建成10个项目(装置),包括4 个16~18 万吨级示范项目、5个百万吨级示范项目、1 个煤油共炼项目,产能合计943万吨/年;另有已核准、在建的百万吨级示范项目2个,产能合计300万吨/年。
我国煤制油产业化项目情况总结详见表1。
表1 我国煤制油产业化项目情况总结单位;万吨/年序号项目名称项目规模项目地点项目状态1 神华鄂尔多斯直接液化项目一期一线108 内蒙,鄂尔多斯2008年投产,运行中2 神华煤间接液化示范项目18 内蒙,鄂2009年投产,尔多斯未运行3 伊泰鄂尔多斯间接液化项目 16 内蒙,鄂尔多斯2009年投产,运行中4 潞安长治间接液化项目 16 山西,长治2008年投产,运行中5 兖矿榆林百万吨级间接液化项目 110 陕西,榆林2015年投产,运行中6 兖矿榆林10万吨高温费托合成装置 10 陕西,榆林 2018年投产,运行中7 国家能源宁东煤炭间接液化示范项目 400 宁夏,宁东 2016年投产,运行中8 伊泰杭锦旗120万吨/年煤制化学品项目 120 内蒙,鄂尔多斯 2017年投产,运行中9 潞安长治高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目 总规模180其中一期100 山西,长治 一期2017年投产,运行中 10 延长榆林45万吨/年煤油共炼装置 45 陕西,榆林 2014年投产,运行中11 伊泰鄂尔多斯煤炭间接液化示范项目 200 内蒙,鄂尔多斯 已核准,在建 12 伊泰伊犁煤制油煤炭间接液化示范项目 100 新疆,伊犁已核准,在建1.1.2煤制天然气产业化项目情况截至2019年,我国煤制天然气共建成4个项目,产能合计51.05亿方/年;在建项目1个,产能13.3亿方/年,另有已核准项目2个,产能合计80亿方/年。
煤炭行业碳中和与碳达峰转型发展之路

煤炭行业碳中和与碳达峰转型发展之路煤炭革命战略构想,为探寻符合中国特色的煤炭行业转型发展路径提供支撑。
期间,需实现煤炭3.0向4.0、5.0的转型升级,由自动化、向智能化、无人化迈进,由超低排放向近零排放、零排放迈进。
而本研究也发现2020~2030年煤炭消费变幅并不大,但2030~2050年却是煤炭行业生死存亡的关键期。
为此,将煤炭行业发展路线划分为起步期、攻关期、巩固期3个阶段。
1、起步期:2020-2030年(1)能耗达峰:即便未来煤炭消费比重将逐步回落,但需求总量短期内难有较大降幅。
推动碳减排尽快达峰,就要将煤炭利用过程中节能降耗置于首位,在开采各环节采用高能效开采技术和设备,开展余热、余压、节水、节材等综合利用节能项目,持续优化煤炭利用效率。
煤炭兼具能源与资源双重属性,作为资源可用于煤制油、煤制气等化工品进行能源转化,也能解决部分高碳排放问题[30]。
散煤燃烧的排污量是火电排放的五倍以上,应着力推进煤炭集中利用、源头控制散煤消费与燃烧,科学规划“煤改气”、“煤改电”。
其外,要以减量规划倒逼煤炭行业改革升级,推动能源污染与煤炭燃烧碳排放第三方治理、环境托管等创新发展新模式。
(2)集聚协同:随着碳减排压力增大,煤炭产品质量要求必将水涨船高,市场竞争也将愈发激烈。
亟待推动煤炭产业链形成新标准,应持续向下游延伸以增加产业链附加值。
因此,应构建以煤炭产业为源头,煤电、煤化工等下游产业链集聚融合、相互连接的产业体系;推进清洁高效热电联产技术、特殊煤种超临界循环流化床等高效清洁发电技术;提高低碳化原料比例,减少全生命周期碳足迹,带动上下游产业链碳协同减排。
(3)增加碳汇:基于自然解决方案的减排措施(如植树造林)是增加生态碳汇的重要措施,矿区生态修复则是煤炭行业达成碳中和愿景的有效途径。
此前矿区生态修复多关注立地修复,且修复比率不足四分之一。
我国煤矿主战场位于气候干旱、生态脆弱的中西部,该区生态修复不仅成本高,且修复收效甚微[38]。
低阶煤的分质利用技术现状及发展前景

低阶煤的分质利用技术现状及发展前景霍鹏举【摘要】针对以直接燃烧和单一转化为主的煤炭使用方式带来的资源浪费和污染环境问题,结合低阶煤的密度小、含水率高、挥发分高及热稳定性差等性质,分析低阶煤热解工艺的技术经济性及研究进展,阐述了粉煤热解-气化一体化、龙成低温热解以及低阶粉煤气固热载体双循环快速热解等先进煤炭分质技术,重点讨论了油气尘高效分离、半焦合理利用、废水深度处理等核心技术以及节能环保、全产业链配套等影响分质利用技术产业化的关键因素,展望只有解决了煤热解技术中关键核心技术、煤焦油高附加值深加工以及热解气利用等问题,才能在分质利用全产业链方面取得重大突破,实现低阶煤的清洁高效转化.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2018(047)010【总页数】5页(P2287-2291)【关键词】低阶煤;分质利用技术;发展前景【作者】霍鹏举【作者单位】陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心,陕西西安710075【正文语种】中文【中图分类】TQ523.2基于我国富煤、贫油、少气的能源禀赋和经济社会发展需求,在未来相当长时期内,煤炭作为主导能源的地位不会改变,是实现我国能源保障不可或缺的资源。
我国的煤炭资源条件不好,次烟煤和褐煤等低阶煤种占我国煤炭资源总量55%以上,其低热值、高反应活性、高挥发分以及易自燃的特点决定其利用方式[1-2]。
目前,现阶段我国粗放式的煤炭利用方式,以燃煤电厂、工业锅炉、窑炉等为主的大型工业用煤再加上散烧煤消耗了80%以上的煤炭,基本上只利用了煤炭的燃料属性,不仅造成煤炭分子中大多数有用成分的浪费和经济损失,还将部分资源转变成污染环境的排放物[3-4]。
煤炭巨大的使用量和相对粗放的利用方式是大气污染愈演愈烈的根本原因,因此,开发多种技术相耦合,能够梯级利用煤炭资源,清洁、高效、环保的煤炭转化利用技术是当前我国新型煤化工的发展方向。
以热解为龙头的低阶煤分质利用技术,在提取煤焦油、煤气等高附加值组分后,再与传统煤化工、现代煤化工、超超临界发电、IGCC等领域实现耦合,构筑起跨行业发展的大煤化工架构,使煤炭高效利用的途径更丰富、前景更广阔。
煤炭分级利用

煤炭分级利用又称分质利用,主要是指将煤炭通过中低温干馏进行热解,取出其中的挥发分,包括煤气与煤焦油,剩余半焦再利用的一种煤炭使用理念。
煤炭分级利用最早可追溯至石油使用之前,煤热解产生煤油(煤焦油),用于煤油灯的时代。
但近年来随煤化工热潮兴起,分级利用亦随之兴盛,伴随多个煤分级利用大型项目逐渐落地,分级利用已近乎成为可与煤制油、气等煤转化形式相匹的一种煤转化形式。
煤炭分质转化的梯级利用技术路线第一步,先将煤炭经固体热载体催化热解技术处理,产出煤焦油、兰炭(块焦、粉焦)和焦炉煤气等初级产品,完成对原料煤炭的分质;第二步,从焦炉煤气中提取氢气用于精馏出酚等高附加值产品后的煤焦油加氢,产出石脑油、柴油、液化气、等石油产品;第三步,将提氢后的焦炉煤气中的甲烷成分分离出来,用于生产压缩天然气或液化天然气,焦炉煤气中剩余的一氧化碳用于生产甲醇、合成氨,或作为工业燃料。
对兰炭根据产品质量和粒度大小进行分质利用,块状兰炭用于生产电石、铁合金,粉状兰炭进行煤气化后生产甲醇、天然气、乙二醇、合成氨、合成油、石蜡等化工品,或作为高炉喷吹料、工业燃料,碳一基础化学品甲醇与石脑油用于耦合生产碳二基础化学品乙烯。
第四步,结合多联产,利用碳一、碳二基础产品,以及尿素等大宗化学品按照多品种、差异化原则,进一步延伸发展种类数量繁多的煤化工下游深加工产品,使煤炭资源在更加广泛的化工领域替代原油。
在高瓦斯煤矿周边区域则采用适度补充利用煤层气,进行“煤气互补,碳氢平衡”的煤炭综合利用多联产路线。
关键技术中低温干馏煤的干馏也称作煤的热解,是指煤在隔绝空气条件下加热至一定温度所发生的一系列复杂的物理、化学变化过程。
根据干馏温度的不同分为低温热解(500-650℃)、中温热解(650-800℃)、高温热解(900-1000℃)。
为得到更高产率的焦油和荒煤气,低阶煤分质利用通常采用中低温干馏。
国内典型中低温干馏技术路线是:将低变质煤经自然干燥,然后在热解炉内进行炭化处理,600-800℃条件下物料在隔绝空气的炭化炉中发生脱水、干馏、裂解等一系列反应,产生荒煤气、煤焦油和半焦。
低阶煤分质利用的前景展望及建议

效 低 ,且 煤炭 原 有 的结 构 没有 得 到 很 好 的利用 。 分 质 利用 的第 一 步 低 温 干 馏是 打开 桥 键 ,原煤 中
部 分 化学 结 构 保 存 下 来 ,尤其 是 一 些 轻 质 组分 可
低 阶煤 疏 松 的结 构 和侧 链 多 的特 点 决 定 了其
收稿 日期 :2 0 1 4 — 0 7 — 0 7 。
具 有较高反应活性 和较高 的挥发分 。与年老煤相
比 ,低 阶煤 易 氧 化 自燃 和 风 化 破 碎 ,长途 运输 安 全 性 差 。另 外 ,低 阶煤 尤 其 是 褐 煤 含水 量 高 ,热 值 低 ,不适 于直接 燃烧 或运 输 。
作者简介 :张国昀 ,2 0 0 2 年毕业于清华大学 ,获化
煤 、1 / 2 中粘煤 、气 煤 、气 肥 煤 、肥煤 、1 / 3 焦煤 、
物 的物 理 化 学 性 质有 区别 地 进 行 利 用 ,梯 级 延 伸 加 工 ,对 煤 炭 组 分进 行 有 效 综 合 利 用 。上 述 过 程
就 是低 阶煤 分质 利用 。
与 直 接燃 烧 或 气 化 相 比 ,低 阶 煤 分质 利 用 具 有 资 源 高 效 利 用 的优 势 。直 接燃 烧 是 将 煤 的化 学 能 全 部 转 化 为 热 能 ,只 利 用 了煤 的 热能 。气 化 是
煤 与 水 反 应 ,将 煤 中 的化 学 键 打开 ,裂 解 生 成 基
焦 煤 、瘦 煤 、贫 瘦 煤 、贫 煤 、无 烟煤 等 品种 。 低 阶煤 是 指 较 年 轻 的低 变质 烟 煤 和褐 煤 ,包 括 褐
煤 、长 焰 煤 、不 粘 煤 和 弱粘 煤 。低 阶煤 煤 化 程 度
本 的合 成 气 C O和H, ,下一 步 再 通过 合 成反 应 ,重
煤炭清洁利用技术的进展与展望

煤炭清洁利用技术的进展与展望近年来,随着环境保护意识的增强和能源结构调整的推进,煤炭清洁利用技术逐渐成为关注的焦点。
煤炭作为我国主要能源来源之一,其清洁利用对于减少环境污染、提高能源利用效率具有重要意义。
本文将从煤炭清洁利用技术的进展和展望两个方面进行探讨。
一、煤炭清洁利用技术的进展1. 燃煤电厂脱硫技术的进步燃煤电厂是我国主要的煤炭利用方式之一,但其排放的二氧化硫对大气环境造成了严重污染。
为了减少二氧化硫的排放,燃煤电厂采用了脱硫技术。
随着技术的不断改进,燃煤电厂脱硫效率得到了显著提高,大部分电厂已经实现了脱硫设施的全面覆盖。
2. 煤炭气化技术的突破煤炭气化是一种将煤炭转化为合成气的技术,合成气可以用于发电、制造化学品等领域。
过去,煤炭气化技术存在着高能耗、高排放等问题,限制了其应用。
然而,随着技术的进步,煤炭气化技术逐渐突破了这些难题,实现了更高效率、更清洁的煤炭利用。
3. 煤炭液化技术的发展煤炭液化是将煤炭转化为液体燃料的过程,液化煤可以替代石油作为交通燃料,减少对石油的依赖。
过去,煤炭液化技术存在着高成本、低效率等问题,限制了其应用。
然而,近年来,煤炭液化技术得到了较大的发展,已经实现了规模化生产,并逐渐成为我国清洁能源的重要组成部分。
二、煤炭清洁利用技术的展望1. 煤炭气化技术的进一步推广煤炭气化技术具有广泛的应用前景,可以将煤炭转化为合成气,用于发电、制造化学品等领域。
未来,随着技术的不断进步,煤炭气化技术将进一步推广应用,实现更高效、更清洁的煤炭利用。
2. 煤炭液化技术的成本降低煤炭液化技术虽然已经实现了规模化生产,但其成本仍然较高,限制了其大规模应用。
未来,需要进一步研究和改进煤炭液化技术,降低其成本,提高效率,以实现更广泛的清洁能源利用。
3. 煤炭清洁利用技术的综合应用目前,煤炭清洁利用技术主要集中在燃煤电厂、煤炭气化和煤炭液化等领域。
未来,可以进一步将各种清洁利用技术进行综合应用,实现煤炭资源的最大化利用和能源的高效利用。
某公司煤炭分质分级利用浅析

99煤炭分质分级利用是一种高效清洁的低阶煤转化方式,主要是将煤炭通过中低温干馏进行热解,取出其中的挥发份,包括煤气与煤焦油,剩余半焦再利用的一种煤炭应用理念。
为拓展某公司煤炭分质分级,通过采用低阶煤热解拔头,将产生的氢气作为氢源用于目前已有的涉氢化工技术路线中,同时低温焦油可以提取酚类、烷烃、芳烃和焦油蜡等实现该公司自有煤炭资源的综合高效利用,开展该公司煤炭分质分级利用研究,首先对该公司各矿区煤炭基本情况进行摸排,收集该公司各矿区现有数据,并进行整理。
同时,借助当地大学重点实验室资源,开展分质分级利用初步研究:1 某公司煤炭基本情况1.1 分布情况某公司现有矿井主要分布在三个矿区,煤炭总产量在6000万吨左右。
其中A矿区绝大部分为不粘煤,少量的1/3焦煤;B矿区有无烟煤、焦煤、肥、廋、贫煤、气煤、1/3焦7个煤种,目前仅有无烟煤分公司开采无烟煤,其他关停。
C矿区89%为1/3焦煤、还有少量肥煤、气肥煤、气煤,目前停产。
(见表1)。
1.2 主要特点及用途目前,该公司无烟煤、焦煤、肥、廋、贫煤、气煤、不粘煤、气肥煤、1/3焦煤9个煤种中,只有不粘煤、无烟煤和1/3焦煤正常生产。
不粘煤:不粘煤是该公司目前主要煤种,主要分布在A矿区各个矿井,矿井1和矿井2煤矿产量最大,年产量约为2200万吨,剩余矿区产量约为3050万吨。
该煤种挥发份在29-37%,灰分在18-26%。
其中,性价比较高的大中块占公司总量的4.6%,主要是区内及周边地区民用;末煤(含粒煤及小块)主要用于内部煤化工和区内电厂。
1/3焦煤:1/3焦煤集中在A矿区矿井9、矿井10两矿,2019年总产量为380万吨,其中矿井10为320万吨;矿井9为60万吨,2020年矿井9计划产能120万吨。
由于两矿生产的1/3焦煤受洗选成本高、个别煤层硫分高达3%、炼焦市场需求不旺等因素影响,目前生产的1/3焦煤主要以动力煤销售,部分供当地焦某公司煤炭分质分级利用浅析王生金国家能源集团宁夏煤业公司煤制油化工建设指挥部 宁夏 灵武 751400摘要:煤炭分质分级利用是一种高效清洁的低阶煤转化方式,主要是将煤炭通过中低温干馏进行热解,取出其中的挥发份,包括煤气与煤焦油,剩余半焦再利用的一种煤炭应用理念。
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1 产业技术现状及进展1.1 技术概况煤炭分级分质综合利用产业是煤炭深加种产业中的重要内容,也是哈密地区重点发展的产业方向,其核心技术为煤的低温热解。
煤热解工艺方法和类型很多,按加热方式分有外热式、内热式和内外热结合式;按煤料的形态分有块煤、型煤与粉煤三种;按供热介质不同又有气体热载体和固体热载体二种;按煤的运动状态又分为固定床、移动床、流化床和气流床等。
国内外煤热解工艺很多,国外主要技术包括:德国的LR工艺、德国的LS工艺、美国的LFC工艺、美国的Toscoa1工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、俄罗斯3TX(ETCH)-175工艺等。
在国内,近年来煤炭热解技术也得到了快速发展,主要包括煤科院多段回转炉工艺、大连理工固体热载体DG工艺、中科院油把头BT工艺、内热式方形炉、其它工艺等。
(1)Lurgi-Ruhrgas低温热解工艺Lurgi-Ruhrgas工艺是德国的Lurgi GmbH和美国的Ruhrgas AG两公司联合开发的一种有多种用途的固体热载体内热式传热的典型工艺,处理原料包括煤、油页岩、油砂和液体烃类。
Lurgi-Ruhrgas工艺流程简图见图8.1-2。
首先将初步预热的小块原料煤同来自分离器的热半焦在干馏器内混合,发生热分解反应,然后落入干馏器内,停留一定时间,完成热分解,从干馏器出来的半焦进入提升管底部,由热空气提送,同时在提升管中烧除其中的残碳,使温度升高,然后进入分离器内进行气固分离,半焦再返回干馏器,如此循环。
从干馏器逸出的挥发物,经除尘、冷凝、回收焦油后,得到热值较高的煤气。
该技术工艺流程主要是由提升管、热载体收集槽、螺旋式混合器和干馏反应器组成的循环系统,双螺旋式混合器是它的核心设备。
Lurgi-Ruhrgas工艺的优点: ①产油率高;②能耗较低;③设备结构较简单。
图8.1-1 Lurgi-Ruhrgas流程简图图8.1-2 德国Lurqi-Spuelgas流程简图(2)Lurqi-Spuelgas低温热解工艺(又称鲁奇三段炉工艺)德国Lurqi GmbH公司开发的Lurgi-Spuelgas低温热解工艺法是工业上已采用的典型内热式气体热载体工艺。
其工艺是:低阶煤或由褐煤压制成的型煤(约25~60mm)由上至下移动,与燃烧气逆流直接接触受热。
当炉顶进料水分约15%时,在干燥段可脱除至1.0%以下,逆流而上约250℃的热气体则冷至80℃~100℃,干燥后原料在干馏段被600℃~700℃不含氧的燃烧气加热至约500℃,发生热分解,热气体冷至约250℃,生成的半焦进入冷却段被冷气体冷却,半焦排出后再进一步用水和空气冷却,从干馏段逸出的挥发物经过冷凝、冷却等步骤,得到焦油和热解水。
(3)美国LFC工艺LFC热解提质工艺由美国SGI公司1987年研发(随后壳牌矿业公司(SMC)加入共同研发),现为MR&E, Ltd.公司拥有。
LFC热解提质工艺是以低阶煤提质为目的,生产液体燃料和固体燃料。
LFC热解提质工艺见图4。
本工艺采用怀俄明州的怀俄达克次烟煤为原料,将煤筛分成3-50mm,由给煤机将煤加入到装置的上部,并进入干燥炉。
在干燥炉和热解炉中,有一个细格子的转鼓,将上部落下来的煤与下部吹上来的循环加热气体形成对流并进行混合。
对于干燥炉内的温度和停留时间进行调节,以仅脱出原料水分。
干燥后的煤进入反应炉里,并在这里约540℃下热解。
根据生成物的特性,对加热速度和时间进行控制。
离开反应炉后在卧式回转窑里被急冷的半焦进到贮存容器里。
这种半焦易产生粉尘,而且易吸附水分。
为此,SMC公司开发MK添加剂,可以防止粉尘飞扬和吸附水分。
CDL 贮存CDL 贮存电除尘风机热解燃烧器空气成品至PDF贮存干燥燃烧器烟囱烟气脱硫风机旋风除尘器冷却器钝化淬冷气化器干燥器旋风除尘器筛分原煤至卡车和铁路1992 年第一座示范厂(ENCOAL 工厂)在科罗拉多州的吉勒特市附近建设完成并投产运行。
该示范厂得到了美国能源部清洁煤技术示范项目的支持,采用波德河煤田生产的次烟煤,处理能力1000t/d。
该工艺固体产品PDF(即半焦)发热量比原煤提高50%,所得半焦燃烧稳定性好,且没有自然发火的问题。
采用MK 粉尘抑制剂,有效地抑制了微粉尘的量,添加半焦质量的0.2%,可以使微粉尘的量降低到10%以下。
该工艺还得到液态产品称为CDL(也就是煤焦油)该工艺以低阶煤提质为目的,CDL(煤焦油)产率并不高。
工厂通过近5 年的运行,对LFC 热解提质工艺进行了完善,成功生产出新燃料产品,完成了燃烧应用。
2006 年开始与中国大唐华银发电股份有限公司合作。
采用该工艺的项目有:大唐华银东乌褐煤干燥示范装置项目。
年处理褐煤30 万吨,已备案,总投资3.44 亿元。
图8.1-3 LFC 工艺流程示意图图8.1-4 美国Toscoal 热解工艺流程(4)Toscoal 煤低温热解技术Toscoal 煤低温热解技术是美国油页岩公司和Rocky Flats 研究中心基于油页岩干馏工艺开发的,于1970 年至1976 年间在25t/d 的中试厂先后对次烟煤、粘结性烟煤进行了试验。
主要流程:粉碎好的干煤在提升管内用来自瓷球加热器的热烟道气预热,预热煤在热解转炉中和热瓷球接触,受热并发生分解,产生半焦和烃蒸汽,半焦在回转筛中与瓷球分离并排出,瓷球与半焦分离后进入提升管被提升、加热,加热器燃料为该工艺自产的煤气或燃料油,热瓷球加热后循环使用。
(5)澳大利亚流化床快速热解工艺澳大利亚联邦科学与工业研究院(CSIRO)自上世纪70 年代开始研究开发了流化床快速热解工艺,见图6。
煤粉用氮气从加煤器通过管道喷入流化床热反应器,反应器床层由0.3~1mm 大小的砂粒组成,液化石油气和空气燃烧形成的烟气和电加热器预热的氮气通过反应器底部的分布板进入流化床,煤粉在热解反应器中快速热解(停留时间小于0.5s),离开反应器的气体通过温度约350℃的高效旋风分离器使大量半焦分离出来,气体则经过冷却器进入约80℃的电捕焦油器,分离出焦油并收集。
我国中科院过程所研发的喷动- 载流床工艺与之类似。
图8.1-5澳大利亚流化床快速热解装置图8.1-6 3TX(ETCH)-175 工艺(6)俄罗斯3TX(ETCH)-175 工艺3TX(ETCH)-175 工艺是由俄罗斯开发的固体热载体粉煤干馏技术。
建有处理能力为4t/h 和6t/h 煤的中试装置。
4t/h的中试装置建在加里宁。
在中试装置上进行了多灰、多硫煤、褐煤及泥煤试验。
在克拉斯诺雅尔建成了每小时处理175t 煤的3TX-175(即ETCH-175)工业化装置。
褐煤经破碎后,用烟道气干燥。
干燥粉煤再在气流式预热器中预热。
预热的粉煤与固体热载体相混合, 达到干馏温度进行干馏。
热解室中析出的油、煤气经除尘后冷凝分离,得到焦油、轻质油和煤气。
装置系统中生成的多余的半焦从热解室排出,回收热量后作为电站燃料。
装置能量(考虑电、蒸汽及产品净化能耗)效率为83-87%。
干馏产品也用于其他方面,0-0.05mm 的半焦细粉(代替工业炭黑作为橡胶制品及热塑性塑料的填充剂);0.05-0.25mm 的炭粉,热值27.24MJ/kg ,作为电站、高炉和其他炉子燃料,试验结果表明,用此燃料每吨生铁消耗的冶金焦可以降低20kg 或更多;大于0.25mm 的细粒半焦,用来净化电站和其他工厂的含油废水,以代替昂贵的吸附剂,试验表明,这种半焦在上述废水处理中是一种良好的吸附剂。
煤气热值为20.95MJ/m 3,作为能源、家用和化学原料。
焦油分离得到燃料油(汽油、柴油)、筑路沥青、浸渍油、酚及同系物(包括酚、甲酚、二甲苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、萘酚)、吡啶碱,还有一些芳香族碳氢化合物及其他物质。
(7)中国多段回转炉工艺多段回转炉工艺是中国煤炭科学研究总院北京煤化所开发的低变质煤热解工艺,该工艺分类特征是低(中)温热解—中速加热—外热式—隔绝空气—常压。
多段回转炉工艺对原料煤的适宜粒度要求是6-30mm 。
热解加热炉既可使用固体燃料,又可使用气体燃料,或二者同时燃用。
当使用低热值煤气加热时,发热量较高的热解煤气经净化后可外供作民用或工业燃气。
由于煤在热解前干燥并脱除了大部分水分,大大减少了酚水量,少量的酚水与净水掺合后作为熄灭半焦用水,从而使耗资较大的废水处理系统大为简化。
多段回转炉热解工艺规模为60t/d ,达到工业试验规模。
煤料在热解炉中最终热解温度约为750℃时,半焦产率为湿原料煤的42.3%,是干热解煤(送入热解炉的干煤)的69.3%,产油率为干热解煤的2.5%,约为该煤葛— 金焦油产率的44%。
该工艺的主要目标是制备优质半焦。
多段回转炉工艺是中国煤炭科学研究总院北京煤化工分院开发的低变质煤热解工艺。
其流程(图8)是将粒度为6~30mm 的褐煤在回转干燥器中干燥后进入外热式回转热解炉中低温热解,所得半焦在冷却回转炉中用水冷却熄焦后得到提质半焦产品,由热解炉排出的热解气体进一步处理利用。
图8.1-7中国多段回转炉热解工艺流程图8.1-8 DG煤固体热载体流程(8)中国的DG 工艺中国的DG 工艺(也称煤固体热载体法快速热解技术)是由大连理工大学开发。
DG 工艺是将煤通过与热的载体(热解后的热焦)快速混合加热使煤热解(干馏)得到低温焦油、煤气和半焦的技术。
DG 工艺应用于褐煤的低温干馏过程称为大工法褐煤热解提质技术。
图9 为日处理150 吨平庄褐煤固体热载体干馏新技术工业试验工艺流程图。
包括脉冲气流干燥预热、热烟气发生系统、热载体提升循环和混合热解。
DG 工艺特点:1)油收率高。
油收率达到铝甑干馏含油率值的75%-90%,油收率高是快速热解的特点;2)原料利用率高,可达100%。
理论上,煤都可以处理成的粉粒原料;与使用块煤的工艺比较,直接使用粉粒状原料煤,成本降低;3)可有效处理易热粉碎原料,对处理易碎的褐煤尤其有利;4)可与多个过程实现多联产。
可以与煤发电配套,可以与煤焦油加氢配套,也可以与煤气化配套等;5)油质量好,凝点低、粘度低,有利于深加工;6)半焦发热量高;与原煤相比,单位热量半焦的硫含量降低20%-40%,有利于节能减排;褐煤半焦可制成水煤浆,可用于水煤浆气化。
7)产品煤气热值高;可用于转化制氢或合成气;8)生产过程耗水量少;废水量少,SO2 和NOx 排放量少。
(9)中国的BT 工艺煤炭的BT 工艺(拔头工艺)是在煤炭发电燃烧之前经过快速热解、快速分离和快速冷却,提取出焦油和煤气,剩余固体产品(半焦)发电。
该工艺属于煤电化多联产工艺。
中科院过程研究所开发了“煤拔头——煤炭综合利用新工艺”,完成了小试,取得了技术路线、工艺特点、关键技术和工艺参数实验室阶段的研究成果。
该工艺由下行床与循环流化床的耦合实现。