双鸭山富油煤炭热解多联产工艺应用浅析

时间:2022-08-15 10:29:53

双鸭山富油煤炭热解多联产工艺应用浅析

摘 要:本文通过分析煤干燥提质技术结合双鸭山东荣矿煤质特点,提出在烯烃项目上应用低温干燥提质多联产工艺技术,实现煤的分级利用、煤化工产品的多元化,提高了煤炭的经济价值。

关键词:多联产;煤炭;热解

中图分类号:TQ536 文献标识码:A

双鸭山煤矿的煤炭主要属于气煤,含油率高,直接作为燃料煤非常不经济,如果通过低温热解工艺走多联产道路,分别提取煤气、低温煤焦油和半焦分质利用,可以大大提高煤炭的经济价值和煤炭的能源利用率,为节能减排探索出一条新途径。

一、国内主要褐煤、长焰煤和气煤提油技术

近年来,以低阶煤为主的干燥提质技术受到我国多家相关单位的关注,有关科研企业也对其进行了研发,该技术主要的技术路线是:对煤炭进行加热,使得其水分蒸发,这里所谓的加热不是日常生活中的燃烧,而是在特定的温度下,使得煤炭发生轻度热分解和化学反应,脱除水分和挥发质,实现煤炭的多质利用,并形成了一定规模的工业化。主要技术如下:

1 五环公司的LCC低阶煤转化技术

LCC低阶煤转化技术的前身是美国开发的LFC技术,其步骤为:第一步,干燥,降低煤炭的含水率;第二步,轻度解热,进一步降低水含量和挥发质,将低阶煤炭(如褐煤)慢慢转化为不宜发生反应固体燃料――PMC(Process Middle Coke),同时分解得到了液体燃料――PCT(Process Coal Tar);第三步,精细制造,对前一步得到的固体燃料进行化学处理,降低其活性,最终得到稳定且不易挥发的液体燃料,该液体燃料可以代替石油产品。

2 SJ低温干馏方形炉

SJ低温干馏方炉是起源于在鲁奇三段炉,神木县三江煤化工有限责任公司在其基础上,结合了内热式直立方炉技术,同时参考了国内外有关技术,并考虑了当地煤质特点而研制的新型炉型。该炉型在下料时克服了不均匀的缺点,并且布气和加热也均匀有效,提高了生产效率。值得一提的是,该装置考虑了环境问题,针对焦油废水进行了处理,煤气也得到了合理的利用。

3 大连理工大学的DG固体热载体热解工艺

中国固体热载体新法干馏技术(简称DG法煤热解技术)由大连理工大学开发,是一种煤低温热解技术。技术路线是:通过热载体对煤质进行混合加热,经过加热及物理化学反应后得到低温焦油、煤气和半焦的技术。该装置的核心是固体热载体循环系统,其组成主要有:加热提升管(用于提升和再次燃烧加热循环的颗粒固体热载体)、热载体收集槽、混合器和热解反应器,该装置煤焦油回收率可达5%~7%,每吨煤产生的煤气可达到100m3。

4 气体热载体低温干馏技术

该技术是由陕西华祥能源科技集团有限公司开发的,又称为流化床粉煤气固热解技术,其中的气体是指:灰融聚流化床粉煤气化技术(CAGG)与快速流化床技术(HSB)相藕合以气化煤气,其中灰融聚流化床气的原料来源于低变质粉煤的低温干馏及回收的煤气和焦油干馏后得到的半焦气,将其快速通入流化床及提升管,对原料粉煤进行低温干馏,将产生的热解气和气化煤气一起进入后续系统,并对煤焦油进行回收,净化煤气可作为合成气或燃料气,从而实现了对低变质粉煤的清洁。

二、双鸭山煤质及应用分析

依据煤提油技术特点和气化工艺的要求,2012年3月以双鸭山东荣矿气煤为原料,分别在煤炭科学总院北京煤化工分院分别完成了低温干馏热解实验、半焦煤灰粘度分析;在德国SIEMENS公司完成了半焦GSP气化评估,为以双鸭山东荣煤矿为原料的煤化工项目提供了设计数据。

1 双鸭山东荣矿选煤及选煤干馏半焦煤质分析见表1。

2 双鸭山东荣煤矿选煤煤炭热解产物收率分析见表2。

通过以上煤质分析和干粉气化评估,双鸭山东荣矿的煤质是高富油的煤,经干馏制的低温半焦适用于干粉气化炉。

三、煤炭多联产工艺应用

自2012年1月成立黑龙江龙泰煤化工有限公司起,在煤制烯烃项目中利用煤炭分质多联产技术,走洁净化煤炭转型路线,并做了大量的技术论证工作。根据双鸭山东荣煤矿的煤质分析特点及半焦GSP气化的工业评估,结合七台河宝泰隆煤化工公司原有的焦炉、干熄焦、焦炉煤气制甲醇及煤焦油加氢等技术,决定在项目上应用煤炭多联产技术。

1 技术特点

在煤制烯烃项目上应用的低温干燥提质多联产工艺技术,具有以下特点:(1)以粒度为5mm~50mm的富油气煤为原料,并采取焦炉、干熄焦和固定床气化一系列操作,对固体显热(氮气吸收红焦显热)进行回收,得到的产品,半焦会直接延续高温,进入气化炉,这种方式降低了能源消耗;(2)与其它类似热解炉相比,外热式气体热载体煤炭热解炉的效率及操作工艺更加简便,在干馏热源时,它不需要燃烧热解气和半焦,这种方式节约了许多能源。例外,在环保方面,外热式热解器将热解气完全隔离出来,空气中的粉尘含量得到了降低,同时也保证了产品的质量,减少CO2组分,杜绝N2组分;(3)在生产甲醇过程中,利用传统的焦炉煤气制造甲醇的碳氢比例往往较低,但是热解的荒煤气,在净化后与半水煤气混合生产得到的甲醇,不仅产量高,而且碳氢比例也大幅提高,在合成时所需的循环气体含量也大幅降低。

2 工艺装置布局

首先将挥发性较大的富油气进行低温干馏解热,其主副产品主要有:半焦、低温焦油、热解气、粗苯等。半焦作为合成气体载体和生产甲醇的原料;低温焦油加氢后可生产附加值较高的汽柴油调和组份;粗苯加氢精制以后作为苯酚丙酮的生产原料;热解气通过变压吸附提取甲醇合成气,再用来生产LNG或CNG产品;富余的热解气和气化炉原料气形成混合的煤气送入甲醇合成,甲醇再通过MTO技术生产烯烃,甲醇池经回收装置产出氢气并送到煤焦油加氢装置作为氢源。

结语

综上所述,通过煤热解与煤气化的有机组合,多方位节能降耗,将实现煤气、煤焦油、半焦的分质利用和煤化工产品的多元化,提高了煤炭的经济价值。

参考文献

[1]杨国祥.双鸭山富油煤炭BTL多联产与国内煤炭热解提油的工艺比较分析[J].山东化工,2013,42(03):83-85.

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