世界首創粉煤加氫轉化技術取得重大突破
文章來源：中化新網 更新時間：2024-09-05 13:52:20
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近日，由新奧集團自主研發的粉煤加氫轉化油氣聯產芳烴和甲烷技術（簡稱“粉煤加氫轉化技術”）成功完成煤加氫轉化一體化轉化爐升級的試車任務，這標志著世界首創粉煤加氫轉化技術取得重大突破，為我國煤炭清潔高效利用增添了新路徑。
據新奧股份天然氣有限公司加氫氣化技術負責人周三介紹，粉煤加氫轉化技術是由新奧自主研發的新型煤炭分級分質利用技術，屬第三代先進煤氣化技術，可實現一步法制甲烷。其核心是煤粉與氫氣在中溫（800~1000℃）和高壓（5~10MPa）條件下反應，生成甲烷、輕質芳烴和高熱值清潔半焦。該技術融合了煤制氣和煤制油的優勢，既能實現煤高效清潔轉化制天然氣，又能副產高附加值輕質芳烴油品，通過階梯利用、全價開發，真正實現了煤炭資源的清潔高效綜合利用，意義重大。
據悉，在整個技術開發過程中新奧研發團隊創造了多項世界首次，如粉煤高壓氫氣密相輸送技術、一體化轉化爐及熱回收耦合技術、高效對撞式粉煤燒嘴、超高固含量氣固分離技術、氫氣回收及循環加熱技術、芳烴油品分離及精制技術等。
周三強調，與傳統的直立爐熱解相比，該技術優勢明顯，原料適用性更廣，得到的芳烴油品組成更簡單，分離工藝更節能高效，最終產品的經濟價值更高，提高了原料煤的轉化效率，提升了氣體和液體產品的品質和價值，從根本上解決了粉煤利用和油/塵分離難題，達到系統穩定、高效、連續運行的目標，實現了油、氣聯產。
煤炭分級分質利用技術可根據煤在不同轉化階段反應性不同的特點，通過控制煤的熱解過程實現煤的分級轉化和分質利用，相較于直接燃燒等技術，避免了煤炭結構的過度拆分，是實現煤資源高效清潔利用的有效途徑之一。傳統的煤炭分級分質利用技術以常壓和低壓熱解為主，其最大難點在于使用粉煤時的油塵分離問題。目前，各技術多通過優化反應器類型、結構、優化操控手段等方式將原料煤粒徑要求降低，但受限于油/塵分離難題，仍無法真正意義上解決粉煤的使用問題，主要原因是低壓下未能讓焦油充分加氫裂化輕質化，所產焦油品質不好，凝點高，黏度大，混合粉塵顆粒后堵塞過濾設備和管道等，造成系統穩定性差，所以仍無法真正意義上解決粉煤使用的難題。
為攻克上述難題，新奧集團早在2012年便開始研發粉煤加氫轉化技術，該技術基于國家“863計劃”項目“大規模煤制清潔燃料關鍵技術及工藝集成研究”，聯合多家高校、科研院所和設計院共同研發。
2015 年7 月，具有自主知識產權的“煤加氫轉化聯產芳烴和甲烷關鍵技術工藝”通過了河北省技術成果鑒定，由中國工程院院士金涌組成的專家組一致認為該技術達到了國際領先水平，并建議加快工業示范裝置進度；2018年400 噸/天煤加氫轉化工業示范裝置建設完成并首次開車打通工藝流程獲得合格產品；2021年通過中國石油和化學工業聯合會驗收，標志著世界上首套百噸級加氫轉化工業化裝置，也是世界首套7.0MPa 高壓粉煤氣流床轉化工藝裝置實現工業化。今年，工業示范裝置完成了技術改造升級，升級后的裝置在一個月的連續運行中，不僅實現了“高溫高氣、低溫高油”兩種工況的自由轉換，還取得了完整的實驗數據。這一成果得到了中國煤炭加工利用協會性能考核專家組的認可，也意味著煤加氫轉化聯產芳烴和甲烷技術的成功應用。
經過十多年的不懈攻關，新奧粉煤加氫轉化技術通過引入氫氣、精準控制反應條件等手段，實現產物定向調控，充分利用原料煤自身結構，聯產甲烷和輕質芳烴油品，耦合多個反應過程，整體效率得到大幅提升。全流程采用干法排焦、干法除塵、高效熱回收等先進工藝技術，工藝煤耗、水耗等設計指標均符合行業指標或優于行業先進值。此外，該技術選用氣流床作為反應器，具有結構簡單、易于放大的優點，為實現百萬噸級大規模煤炭高效清潔轉化奠定了重要的基礎。
據悉，新奧集團在百噸級示范裝置穩定運營的基礎上，現已完成了1600噸/天規模核心工藝及設備的開發設計，并計劃在新疆、陜北和內蒙古等低階煤資源豐富地區推進項目落地。
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