探求现代煤化工绿色低碳发展之路

2021-9-28 16:25 来源: 中国能源报 |作者: 胡迁林 赵明

现代煤化工行业高质量发展水平持续提升


我国现代煤化工产业经过十几年的快速发展,已经形成了相当的规模。“十三五”期间主要产品煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制气均已实现大规模工业化生产,逐步形成了宁东能源化工基地、鄂尔多斯能源化工基地、榆林国家级能源化工基地等多个现代煤化工产业集聚区,部分化工基地已实现与石化电力等产业多联产发展,产业园区化、基地化发展的优势已经初步显现。截至“十三五”末,我国煤制油产能达到823万吨/年,与2015年度相比增加了505万吨,增幅为158.81%;煤制天然气产能达到51.05亿立方米/年,与2015年度相比增加了20亿立方米,增幅为64.41%;煤(甲醇)制烯烃产能达到1672万吨/年,与2015年度相比增加了844万吨,增幅为101.93%;煤(合成气)制乙二醇产能达到597万吨/年,与2015年度相比增加了367万吨,增幅为159.57%。

“十三五”期间,我国现代煤化工示范工程项目在前期打通工艺流程、试车和商业化运行的基础上,着力工艺优化和管理提升,运行水平显著提高,主要呈现出以下特点:

一是装置实现长周期稳定运行。“十三五”期间,现代煤化工示范项目生产运行水平不断提升。国家能源集团鄂尔多斯煤直接液化示范项目,“十三五”期间累计生产油品388万吨,平均生产负荷为79%左右,单周期稳定运行突破了420天,超过设计310天运行时间。国家能源集团宁夏煤业公司400万吨/年煤间接液化项目于2016年12月21日打通工艺全流程,目前已实现油品线保持90%以上负荷运行。新疆庆华煤制天然气项目碎煤加压气化炉单炉连续运行超过287天、甲烷化系统单套稳定运行超过265天。大唐克旗项目一期工程已具备长周期满(超)负荷运行的能力,最高产量460万方/天(达到设计值的115%)。内蒙古汇能煤制天然气项目产品质量、消耗指标均接近或优于国家控制指标,生产系统安全、稳定、满负荷运行最长达652天。国家能源集团包头煤制烯烃项目基本实现两年一大修,“十三五”期间达到满负荷运行,最长连续运行突破528天,累计生产聚烯烃约315万吨。

二是企业能效管控水平不断提升。“十三五”以来,随着现代煤化工系统配置优化和提升,新建项目的能源转化效率普遍提高,单位产品能耗、水耗不断下降。鄂尔多斯中天合创煤炭深加工示范项目整体能源清洁转化效率超过44%。中煤陕西榆林能源化工有限公司通过智能工厂建设实现降本增效,与同类煤制烯烃项目比,用工人数减少40%,单位生产成本低1000元,各主要生产经营指标位于行业前列。国家能源集团新疆煤制烯烃项目2019年度单位乙烯、丙烯综合能耗为2657千克标煤(以GB 30180-2013测算),产品能耗创历史新低,能效水平继续领跑煤制烯烃行业。目前煤炭间接液化、煤制天然气示范项目的单位产品综合能耗和水耗已基本达到“十三五”示范项目的基准值。国家能源集团神华百万吨级煤直接液化项目吨油品耗水由设计值10吨降到5.8吨以下。内蒙古伊泰化工有限责任公司120万吨/年精细化学品示范项目吨油品水耗为5.1吨(冬季),远低于内蒙古伊泰16万吨/年煤间接液化示范项目的水耗12.81吨(2014年考核值)。神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目,通过采用节水型工艺技术和措施,完善污水处理系统及废水回收利用体系,吨产品新鲜水消耗降至6.1吨,远低于南非沙索公司煤炭间接液化工厂吨产品12.8 吨的新鲜水耗量。

三是安全环保水平不断提升。现代煤化工工厂大多属于近几年新建的项目,从技术路线选择、设备选型、安全设施配套、自动化控制系统、工程建设等方面起点较高,具备安全生产的硬件基础。中盐安徽红四方股份有限公司30万吨/年煤(合成气)制乙二醇项目以提升安全环保管理为核心,引入MES生产制造系统,利用智能化的制造执行系统(MES)实现安全环保管理的系统化、动态化。国家能源集团中国神华煤制油化工公司持续推进HAZOP分析,实现了在役装置HAZOP分析工作常态化和自主化;在役生产装置安全仪表系统评估工作完成100%。随着国家环境保护要求的日趋严格,示范项目依托单位不断加强废水资源化及末端治理等技术攻关,项目环保水平不断提高。神华鄂尔多斯煤制油公司研发了高选择性多元协同强化催化降解新技术及生物与化学耦合分级处理关键技术,解决了煤直接液化高浓污水中溶解性有机毒物的选择性降解难题,大幅提高了废水的可生化性,保障了后续生化的稳定高效运行,废水回用率可达98%,其余2%的高浓盐水进入蒸发结晶系统结晶成盐,基本实现了污水不外排。中煤鄂尔多斯能源化工有限公司集成高级氧化、降膜式蒸发、超滤、纳滤、蒸发结晶技术处理矿井水和煤化工浓盐水,废水回用率达98%,每年可回收利用废水470万吨,按照每吨水10元价格计算,通过废水回收利用每年可节约500万元左右,实现了废水减量化与资源化。内蒙古荣信化工有限公司建成高浓盐水提浓装置,使高浓盐水外排量由133m³/h降至10m³/h,回用率90%以上,废水基本实现了“近零排放”。

四是科技创新走在世界前列。在煤气化方面,多喷嘴对置式水煤浆气化技术、航天粉煤加压气化技术、水煤浆水冷壁废锅煤气化技术、SE-东方炉粉煤气化技术、“神宁炉”干煤粉气化技术等先进煤气化技术已经进入大型化、长周期运行阶段。在煤制油方面,国家能源集团依据煤直接液化反应的产物分布特点,着力开发超清洁汽、柴油以及军用柴油、高密度航空煤油、火箭煤油等特种油品的生产技术,目前已完成了煤直接液化油品的战机试飞和火箭发动机试验。中科合成油技术有限公司开发的煤炭分级液化工艺解决了传统煤炭液化技术存在的操作条件苛刻、油品质量较差、过程能效偏低等问题,操作条件温和、油品化学结构丰富、节能减排效果显著。陕西未来能源化工有限公司自主开发的高温流化床费托合成关键技术已完成10万吨/年中试,该技术将大大丰富和改善煤制油产品方案,与低温费托合成等其他现代煤化工、石油化工单项技术结合,将逐步打破煤制油、煤制烯烃产业的界限,形成具有较强竞争力的煤基能源化工新产业。在煤制化学品方面,中国科学院大连化学物理研究所开发的“第三代甲醇制烯烃(DMTO-III)技术”在甲醇转化率、乙烯丙烯选择性、吨烯烃甲醇单耗等方面优势明显,继续引领行业技术进步。在低阶煤分级分质利用方面,陕西煤业化工集团分别完成了低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM-SP)、煤气热载体分层低阶煤热解成套工业化技术(SM-GF)、输送床粉煤快速热解技术、大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术等一系列热解技术的开发和示范。这些技术的进步为推动我国煤炭清洁高效转化提供了重要支撑。

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