“過去人們一提起煤炭就感覺很臟?，F(xiàn)在要為煤炭正名，煤炭清潔利用其實(shí)可以做到與天然氣一樣環(huán)保。煤炭的清潔利用技術(shù)已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，因此，我們對煤炭的認(rèn)識也應(yīng)有所改變。”環(huán)保部部長陳吉寧在剛剛結(jié)束的全國兩會上的公開表態(tài)，引起了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。

    中國石化行業(yè)聯(lián)合會煤化工專委會專家、陜西省化工學(xué)會名譽(yù)理事長賀永德在接受中國化工報(bào)記者采訪時(shí)表示，我國煤炭占一次能源總量的94%，且在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)難以改變，決定了今后煤炭仍是主要能源，要摘掉“煤臟”的帽子，不管是開采、加工還是利用每個(gè)環(huán)節(jié)，只能走清潔高效利用的路子。

    清潔轉(zhuǎn)化

    低階煤直轉(zhuǎn)：煤熱解分質(zhì)

    在科技部公布的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“煤炭清潔高效利用”重點(diǎn)專項(xiàng)中，明確煤炭清潔轉(zhuǎn)化方向之一是重點(diǎn)開展低變質(zhì)煤（低階煤）直接轉(zhuǎn)化反應(yīng)和催化基礎(chǔ)研究，開發(fā)煤熱解氣化分質(zhì)轉(zhuǎn)化制清潔燃?xì)怅P(guān)鍵技術(shù)。低階煤在我國煤炭總量、探明保有量及產(chǎn)量中的占比均超過一半。

    賀永德告訴記者，近年來，煤炭熱解技術(shù)在國內(nèi)異軍突起。陜西煤化集團(tuán)開發(fā)的低階煤分質(zhì)高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，將低階煤通過以熱解為核心，由煤的分質(zhì)轉(zhuǎn)化和物質(zhì)、能量的梯級利用，與現(xiàn)代煤化工技術(shù)耦合集成的清潔高效轉(zhuǎn)化路線，實(shí)現(xiàn)油、氣、化、電、熱多聯(lián)產(chǎn)，形成了中低溫?zé)峤?、煤焦油加工、半焦利用、熱解氣利用、制取化工產(chǎn)品系列技術(shù)，并逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

    據(jù)悉，延長石油集團(tuán)自主開發(fā)的煤油共煉（Y-CCO）工業(yè)化技術(shù)，以中低階煤與重（劣）質(zhì)油為原料，采用漿態(tài)床加氫裂化與固定床加氫裂化在線集成生產(chǎn)輕質(zhì)油品，突破了煤化工行業(yè)煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化和石化行業(yè)重（劣）質(zhì)油輕質(zhì)化兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)難題，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

    延長石油開發(fā)的粉煤快速加壓熱解制油與焦末制合成氣一體化（CCSI）技術(shù)，可在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成煤的熱解和氣化反應(yīng)，噸煤焦油收率超過15%。同時(shí)，生產(chǎn)可作化工原料的粗合成氣，最大化提高煤炭資源利用率、轉(zhuǎn)化效率和附加值。此外，該技術(shù)還可與IGCC（循環(huán)聯(lián)合發(fā)電）技術(shù)集成，使煤化工跨行業(yè)耦合發(fā)展。

    另外，低階煤精煉技術(shù)是像加工石油一樣對煤中所含的有機(jī)組分進(jìn)行精煉，獲得燃燒、氣化等單一轉(zhuǎn)化利用技術(shù)無法直接得到高附加值的化學(xué)品等。在精煉過程中，原煤中的有害成分（S、N、Hg等）發(fā)生遷移，留在固體產(chǎn)物中的有害物質(zhì)會大幅減少，尾氣凈化成本也會下降。該技術(shù)已在國外完成工業(yè)化示范，北京低碳清潔能源研究所在此基礎(chǔ)上，完成針對中國低階煤的工藝包設(shè)計(jì)，神華集團(tuán)計(jì)劃在內(nèi)蒙古呼倫貝爾建設(shè)1000萬噸煤精煉項(xiàng)目。

    技術(shù)瓶頸

    半焦利用：廢水處理

    目前，熱解產(chǎn)生的焦油、甲烷和氫氣的技術(shù)已獲突破，但半焦（蘭炭）的利用仍處于探索階段。1噸煤炭熱解大約產(chǎn)生0.6噸半焦，但因半焦缺乏工業(yè)示范應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，使其下游利用路徑尚未打通。因此，攻克半焦綜合利用瓶頸技術(shù)刻不容緩。

    賀永德告訴記者，無煙煤和石油焦的活性不如半焦，在將半焦加工成水煤漿進(jìn)行氣化技術(shù)上是可行的，也可直接干粉氣化。更何況原煤熱解后，半焦自身內(nèi)水含量降低，加工成水煤漿后煤漿濃度比原煤提高2%～3%，氣化時(shí)氧耗和煤耗也會相應(yīng)下降。

    業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化主要技術(shù)難點(diǎn)在于熱解過程產(chǎn)生的焦油含灰量控制和廢水處理，尤其是粉煤熱解容易結(jié)焦。目前，陜煤化集團(tuán)、浙江大學(xué)、中國科學(xué)院過程工程研究所等分別在開展研究攻關(guān)。

    賀永德認(rèn)為，熱解煤氣含甲烷35%左右，可適當(dāng)發(fā)展煤熱解制天然氣，但廢水處理還需突破。譬如魯奇爐煤氣化溫度較低，產(chǎn)生的合成氣中本身含10%～13%的甲烷，煤耗比水煤漿氣化、干粉氣化低，但其污水處理非常困難、成本高，如40億立方米/年的工業(yè)裝置若達(dá)到近零排放，僅污水處理投資就需要10億元以上。建議將這部分污水制成水煤漿再高溫氣化。

    突破路徑

    多技術(shù)耦合：多聯(lián)產(chǎn)示范

    目前，煤熱解氣化分級轉(zhuǎn)化技術(shù)分為熱解和半焦相對獨(dú)立的工藝，以及熱解氣化有機(jī)集成工藝兩類。隨著熱解與多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)日趨成熟，分質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)將成為低階煤利用的主要趨勢。

    中國工程院院士、清華大學(xué)化工系教授金涌認(rèn)為，我國應(yīng)大力發(fā)展煤炭分質(zhì)利用，比如粉煤提質(zhì)、焦油（膠質(zhì)、瀝青質(zhì)）全餾程加氫、焦油全裂解等。焦油加氫生產(chǎn)高標(biāo)號的柴油難度較大，但可通過高溫裂解，作為等離子體制乙炔的原料，進(jìn)而發(fā)展節(jié)水型乙炔化工。比如等離子體煤裂解制乙炔、乙炔醋酸生產(chǎn)醋酸乙烯酯、乙炔氯化氫加工制氯乙烯、乙炔-丁二烯-乙二腈-尼龍66等。

    賀永德建議，加快以低階煤熱解為龍頭的煤炭分質(zhì)分級利用多技術(shù)耦合，加大煤焦油綜合加工生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品新技術(shù)研發(fā)力度，做好煤、熱電、油、氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)示范，包括IGCC、CNG、城市熱電聯(lián)產(chǎn)及建材等多領(lǐng)域耦合，構(gòu)建跨行業(yè)發(fā)展煤化工構(gòu)架，使分級利用多聯(lián)產(chǎn)更加豐富多彩。同時(shí)煤熱解也需要大型化，比如陜西榆林能源化工集團(tuán)單套100萬噸/年煤熱解回轉(zhuǎn)爐工藝設(shè)計(jì)已完成，下游可配套甲烷直接進(jìn)天然氣管道。

     來源：中國化工報(bào)