低阶煤分质高效转化多联产技术开发与工程实践
尚建选
（陕西煤业化工集团有限公司，陕西省西安市，710054）
摘 要
自2004年以来，陕西煤业化工集团有限责任公司针对陕北低阶煤的特点，提出了低阶煤分质高效转化多联产的理念——以低阶煤热解技术为核心，由煤的四级分质转化技术优化耦合集成。经多年的研究和实践，现已建成一批工业示范装置，并取得一系列技术成果。目前正以―国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室‖为平台，以企业为主导的―产、学、研‖相结合为技术支撑，对低阶煤分质高效转化多联产体系中的7项关键技术进行升级研发及工艺优化。在―十二五‖期间将建成一期3000×104t·a-1煤炭分质高效多联产项目，对促进我国低阶煤高效转化、清洁生产、节能减排、不断提高经济和环境效益具有重要意义。
关键词：低阶煤；热解；分质转换；多联产；工程化
Develop and industrial practice for low rank coal in quality and
efficient transformation of polygeneration
Shang Jianxuan
(Shaanxi Coal and Chemical Industry Group Co., Ltd., Shaanxi Xi’an, 710070 )
Abstract
Since 2004, the Shaanxi Coal and Chemical Industry Group Co., Ltd. puts forward the quality and efficient transformation of polygeneration concept for low rank coal base on the Northern Shaanxi coal characteristics – treat the low rank coal from coal pyrolysis technology as the core, using coupling integration plastid transformation technology optimized the four fractions of the coal. After years of research and practice, a number of industrial demonstration unit has completed, and a series of technical achievements has been achieved. At present, ―The State energy key lab of clean coal grading conversion‖ has been used as a platform, which the enterprises as the leading for technical support by a combination of \research \in quality and efficient transformation of polygeneration system. In the \
尚建选, 1965年8月出生，男，博士，教授级高工
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period, a 3000x104t? a-1 scale quality and high efficiency polygeneration of coal project will built for the first milestone, which can promote the high efficient transformation of low rank coal, clean production, energy conservation, emission reduction, also to constantly improve economic and environmental benefits have great significance for our country.
Key words: Low rank coal; pyrolysis; grading conversion; polygeneration; industrial
从我国―缺油、少气、煤炭资源相对丰富‖的资源禀赋条件和现有的技术发展分析，能源自给率的保障只能来自于煤炭资源的大规模使用，以煤为主的能源战略是必然的选择。
国家能源战略目标的核心是减少关键领域中对进口资源的依赖，以保障我国经济可持续发展的稳定性和高效、节能、降污，实现清洁化生产。基于这些目标，在液体燃料、气体燃料和化工原料领域中逐步扩大煤炭资源对油气资源的替代是不可避免的。
虽然我国煤炭资源相对丰富，但随着我国经济的迅速发展，其生产量和消费量已均为世界第一位，并从2009年开始成为煤炭净进口国。而我国人均煤炭资源占有量仅为234.4t，低于世界人均占有量（312.7t）和美国人均占有量（1045t）[1]。因此，在发展煤化工产业过程中，一定要坚持最大限度地利用煤炭资源的方针，必须坚决贯彻落实科学发展观和党的十七届五中全会精神，按照国家―十二五‖规划纲要的要求，走高效率、低排放、清洁加工转化利用的发展之路。
对于占我国煤炭总量、探明保有储量以及目前煤炭产量均在55%以上的低阶煤（褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤），其煤岩组分中凝胶化组分相对较高，工业分析组成中挥发分较高，其有机质化学结构中侧链较多，有机质元素组成中氢氧含量较高[2-4]。低阶煤的化学结构特点决定了可以以最小的能耗和物耗，通过科学的煤炭转化方式，同步获取所需的化学品和清洁能源，实现煤炭资源的高效转化及多联产利用。低阶煤分质高效转化多联产是按照科学发展观，转变煤炭传统利用方式的具体体现，即将低阶煤炭通过分质转化，梯级利用，实现油、气、化、电、热的多联产，达到对煤炭资源的清洁
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高效利用，最终实现经济和环境的和谐发展。
陕北地区煤炭资源丰富，煤炭总分布面积约27140km2，探明煤炭资源储量1460×108t，预测总量6940×108t，占陕西省的86.4%，占全国的14%，是世界8大煤田之一[5-7]。陕北煤属特低灰、特低硫、高发热量的长焰煤，其含油率高达10%~12%，是优质的热解原料煤和化工用煤。从陕北煤质特点出发，采用热解（干馏）加工技术，对煤中不同成分进行分质综合利用，可以做到物尽其用，提高能量利用效率，发展多联产低碳经济，对推动节能减排改变经济发展方式具有重大意义。
陕西煤业化工集团通过多年的研究总结和实践，根据陕北长焰煤各组分的特点，已经成功探索出一条煤炭分质利用的途径，并提出低阶煤分质清洁高效转化多联产路线，如图1所示。图中多联产路线是以煤为龙头，热解技术为核心，由煤的四级分质转化技术优化耦合集成[8-17]。
工业用水 生态环境用水 生活用水 洗选分矸石、煤泥、中民用燃料 化工原料 发电 一级利用 二级利用 发电 建材 化工原料 三级利用 四级利用 焦油 煤的热半焦 热解煤城市工业煤气 燃气轮机发电 化工原料 制氢、液化天然民用、工业清洁燃气化制合成气电石、铁合金、吸附剂 气化联合循环发电 化学品 矿井水 煤炭开 煤层气 燃料油 图1 低阶煤分质清洁高效转化多联产路线图
目前，陕煤化集团以―国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室‖为平台，以企业为主的―产、学、研‖结合为技术支撑，对低阶煤分质高效转化多联产体系中的关键技术进行升级研发和产业示范，加快陕北能源化工基地榆神煤化学工业区煤炭分质高效转化多联产示范项目建设的步伐。
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1 低阶煤分质高效转化多联产工程实践
陕西煤业化工集团有限责任公司（以下简称―陕煤化集团‖）是陕西省特大型能源化工企业，现拥有60个全资、控股、参股企业，在册职工12.8万人。2011年全年实现销售收入1007×108元；煤炭产量达1.02×108吨，连续两年跨入亿吨级煤炭企业行列；化工产品产量650×104吨；实现利税248×108元；资产总额达到了2152×108元，继续保持了―十一五‖期间―每两年翻一番‖的跨越式发展态势，显示了良好的成长性。位列2012中国企业500强第107位，连续4年蝉联中国企业效益200佳。
陕煤化集团从2004年组建开始，明确提出了煤炭分质高效转化多联产利用的概念，并以产学研结合模式为支撑，对关键技术的研发和工艺技术、产品方案优化组合等多方面进行了长期的研究探索，并有计划、有目的进行了工业化示范，建成一批工业示范装置并取得了一系列技术成果。
1.1在彬长矿区建成了目前国内规模最大的瓦斯电厂（13MW），年利用矿井瓦斯抽采系统抽出的低浓度（8%）瓦斯2419×104Nm3（折纯），相当于每年减排二氧化碳37.8×104t，被国家发改委确定为清洁发展机制（CDM）项目。项目的建设，必将对我国煤矿通风瓦斯综合利用产生巨大的示范和带动作用。
1.2根据黄陵矿区资源特点，加大了原煤洗选加工力度，全面利用了煤矸石、矿井水和洗选产生的煤泥、中煤，建成总装机130MW的煤矸石综合利用电厂，年消化低热值燃料40×104t；利用电厂产生的粉煤灰和余热，建成了5000×104块·a-1蒸压砖厂，年利用粉煤灰15×104t，取代约13×104m3黏土，保护耕地约60亩。通过煤炭开采→洗选加工→精煤焦化→矸石发电→灰渣建材的大循环，矿区最终年产值将超过200×108元，相较于仅产原煤，效益增加近6倍。可以说，黄陵矿区通过发展循环经济，已经走出一条可持续发展的健康之路。
1.3与中科院大连化学物理研究所、中石化洛阳石化工程公司合作开发
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的DMTO-I技术在神华包头煤制烯烃项目实现长周期、安全、稳定运行，目前该技术已转让18家企业；开发的DMTO-Ⅱ技术，工业化试验已取得成功，2010年入选中国十大科技进展新闻，现正在陕西蒲城建设180×104t甲醇、70×104t烯烃工业化示范项目（DMTO-Ⅱ）。
1.4投资建成了50×104t·a-1煤焦油轻质化装置，通过自主研发，将兰炭（半焦）生产企业的副产物——煤焦油、干馏煤气生产成轻质化燃耗油。年加工煤焦油50×104t，生产轻质化燃耗油38×104t、石油焦8×104t、兰炭135×104t，同时副产液化气、硫磺、液氨等产品，年产值超过30×108元，是目前国内单套规模最大、技术等级和煤炭资源转化率最高的煤焦油轻质化生产装置。2010年4月项目开车成功，经中国石油和化学工业联合会组织的专家现场考核和技术鉴定，工艺技术属于国内首创。截止2012年10月，连续平稳运行28个月。
目前，正在对该装置进行工艺技术优化，利用自主开发技术开工建设2.2×104 t·a-1中低温煤焦油复合溶剂抽提制酚工业示范装置，投运后煤焦油加工能力将提高至80×104t·a-1。同时完成了所产沥青焦制高档增碳剂技术的研发。
1.5 与大连理工大学、中国化学工程公司合作开发了粉煤低温热解技术，投资建成60×104t·a-1粉煤固体热载体快速热解工业化示范装置，目前正在进行试生产。
1.6 建成12×104t·a-1低温煤焦油全馏分加氢装置，2011年11月装置开车成功，石脑油、柴油分收率达到96.31%，试生产负荷超过80%。
1.7 在榆林地区已形成800×104t兰炭、80×104t煤焦油、80×104t烧碱、100×104t聚氯乙烯、200×104t电石、240×104t水泥生产能力，构建了―块煤—兰炭—电石—乙炔—聚氯乙烯—电石渣水泥；块煤—兰炭—煤气制氢/尾气发电—煤焦油加工‖的分质转化多联产产业链。
1.8与大连化物所合作开发成功的高混合碳四催化裂解制丙烯技术，经
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