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中国煤炭报 | 煤炭分质清洁利用的陕煤样本​

作者: 梅方义 汪琳     时间: 2021-10-28     点击: 查询中    分享到:


中国煤炭报10月28日3版


煤炭分质清洁利用的陕煤样本


近日,从2021年全国石油和化工行业碳达峰、碳中和发展论坛暨能效“领跑者”、水效“领跑者”发布会上获悉,陕西煤业化工集团所属的陕西北元化工集团、蒲城清洁能源化工公司(简称蒲洁能化)荣获“十三五”石油和化工行业节能先进单位和2020年度能效领跑者标杆企业,产品综合能耗分别达到176.7千克标准煤/吨(聚氯乙烯第三名)、2768千克标准煤/吨(煤制烯烃第三名)。

这是在“双碳”背景下,陕煤集团化工板块有针对性地制定节能降耗减排措施,探索推动高质量发展路径的阶段性成果。

以绿色低碳倒逼化工产业转型

陕煤集团现有10家化工企业,50余套生产装置,涉及煤制烯烃、甲醇、合成氨、尿素、焦化、电石、PVC、煤炭分质利用等9个领域,达到2100万吨/年的产能规模。2020年化工产品产量1870万吨。

碳达峰、碳中和以及能耗双控目标,对煤化工产业发展提出了更高要求。“十四五”时期是化工产业转型发展的关键期,面临政策、技术、市场环境等诸多挑战,陕煤集团对在建和规划的化工项目重新审视,从产品设计、技术方案等方面入手,推动资源高效综合利用。

“‘双碳’目标涉及诸多方面的变革,将倒逼我们更好发挥制度优势、政策动力和技术潜力。”在2021上半年经济分析会上,陕煤集团党委书记、董事长杨照乾以《“双碳”目标下陕煤何去何从》为主题,提出了陕煤集团产业发展新思路。“高碳产业低碳发展”成为化工板块在绿色新经济体系下持续发展的必然选择。

近年来,陕煤集团先后投产了多个千万吨级矿井,建成了世界首套DMTO-Ⅱ工业示范装置,形成了以煤炭分质利用为龙头的现代煤化工产业集群。

“在目前政策背景下,做优做强企业存量成为稳步发展的关键,而陕煤集团化工板块各企业具备了这一优势条件。”陕煤集团化工板块相关负责人表示。

具体来说,一是有技术装备的先进优势,如洁净煤气化技术、DMTO-II技术、煤炭分质综合清洁利用技术等,都为企业做优做强存量提供了基础保障;二是化工新材料将长期利好,如可降解塑料等产品的发展,将有利于化工板块产业链向下游延伸;三是市场对化工产品的需求将保持稳定增长态势,存量企业产品市场份额将逐步增加,传统化工产品利润将得到提高,精细化工产品市场价值将被重估。

数据显示,陕煤集团化工板块近年来的节能减排成效显著。据统计,2018年至2020年化工板块各企业实施节能减排项目,共计46项,投入资金62174.48万元,节约用煤7.54万吨/年、节约用电34940.65万千瓦时/年、二氧化碳减排85.03万吨/年。

实现煤炭分质转化多联产利用

“陕煤集团自成立以来,一直向着煤炭绿色高效智能化开采和分质清洁高效利用的方向奋进。”陕煤集团党委委员、副总经理、国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室主任尚建选说,“特别是立足陕北储量丰富的低阶富油煤的特点,提出了煤炭分质清洁高效多联产利用的理念,即兼顾煤炭作为能源和有机质统一载体的双重属性,以追求低阶煤转化利用全过程的高效总能源转化率和高效碳氢氧原子利用率为目标,以低能耗、低水耗的中低温热解为龙头,实现分质转化多联产技术的优化集成,获取清洁高效能源和高端化产品。”

2011年,经国家能源局批准,陕煤集团联合13家煤化工科研及设计单位,建立了国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室。在前期探索的基础上,依托该产学研平台,开展了大量的核心关键技术攻关和产业化试验示范,形成了一系列国际领先的产业技术成果。三项粒块煤清洁高效热解技术、两项煤焦油加氢技术以及两项煤制乙、丙烯技术已实现大规模产业化运行;两项粉煤快速热解高油收率技术和一项气化热解一体化技术已完成万吨级工业化试验,120万吨/年粉煤快速热解工业化示范装置即将建成投运;50万吨/年煤焦油制环烷基特种油品工业化示范装置已实现满负荷稳定运行,年产50万吨煤焦油制特种油品联产芳烃工业化示范装置即将建成投运;一项甲醇制丁、丙烯技术和两项苯、甲苯与甲醇耦合制PX技术已完成工业化试验;两项绿色MDI、TDI技术正在进行工业化试验;一项半焦用于发电粉煤锅炉技术已完成工业化试验,一项半焦与高浓度有机废水耦喷气化大型工业化试验装置即将建成投运;乙烯弹性体、锂电池电解液级DMC、多种可降解塑料等一批领先技术正在开展试验研究。目前,陕煤集团化工板块的主要关键核心技术已具备大型产业化示范条件。

低阶煤分质转化形成的中低温煤焦油,经加氢饱和后,环烷烃可达95%以上,具有高热值、高闪点、高安定性、低凝点、大比重的特点。2020年12月8日,陕煤集团与中国航天科技集团第六研究院共同研制的煤焦油基航天煤油首次成功应用在航天火箭发动机整机热试车上。试车表明,采用煤基火箭燃料比现役燃料比冲提高了1.03秒,标志着我国煤焦油基航天煤油研制取得重要成果。

外科手术思维科学精准降碳

“中控,2号尾煤泵出口阀门已全开,现在是否可以启泵?”

“收到,可以启泵。”金秋十月,在陕煤集团蒲洁能化公司甲醇中心的细渣提碳项目现场,一名工作人员此刻正手握扳手,使劲儿转动着2号尾煤泵的出口阀门,一旁的监护人员正拿着对讲机向中控值班人员汇报着阀门开度,请求是否可以启动尾气泵。

细渣提碳项目是蒲洁能化公司今年的重点技改项目,于2020年7月立项,历经一年建设,于今年7月正式投用。该项目主要是提取气化细渣煤中的固定碳,用于公司锅炉掺煤燃烧,真正实现了“废物”资源化利用。据统计,该项目投用后,可年产精煤5万吨至6万吨,为公司每年节约成本2000万元。

位于渭北煤化工综合产业园的蒲洁能化MTO技术升级示范项目,可生产聚丙烯产品,该产品中有3个牌号可广泛应用于无纺布、医用手术品、民用卫生用品等领域,是制作防疫物资的基础原材料。疫情防控期间,蒲洁能化公司及时调整产品牌号,根据市场情况进行重点排产,为紧缺的医疗物资供应了原材料,彰显了国企担当。

蒲洁能化MTO技术升级示范项目中采用的DMTO-II(68万吨/年)技术,通过对MTO反应系统的优化调整,借鉴石化系统百万吨级乙烯装置的急冷、水洗及烯烃分离系统的设计,与DMTO-I(60万吨/年)相比,生产效率更高,产品单耗进一步降低。

目前,蒲洁能化公司正在积极实施包括蒸汽管网差压发电、气化细渣提取精煤、烯烃尾气回收、锅炉燃烧器改造、MTO余热锅炉改造等6项节能降耗改造项目,同时正在考察MES生产管理系统,拟加快智能工厂建设,实现智能化操作,进而实现工艺操作最优化。

与蒲洁能化公司一样,陕煤集团化工板块各企业用“外科手术”的思维,大刀阔斧对整个装置、生产系统进行全面优化,达到节能降碳的目的。

碳达峰、碳中和目标提出后,陕煤集团化工板块各企业完成了《“碳达峰、碳中和”目标下化工板块可持续发展研究报告》,形成节能降碳“一企一策”工作措施,共梳理出10条建议和20余项低碳节能推荐技术,化工板块节能降碳水平整体提升,综合能耗大幅下降。

研发生产更多高附加值煤基产品

深秋季节,早晨8点,地处毛乌素沙漠南缘的陕西省神木市高新技术产业开发区一派生机。站在煤焦油全馏分加氢制环烷基油装置的五层平台上,操作员白龙龙深深吸了一口气。朝阳将光芒洒在崭新的厂房管线上,他准备开始新的作业。

白龙龙脚下占地800余亩的厂区,就是陕煤集团神木煤化工富油科技50万吨/年煤焦油全馏分加氢生产环烷基油项目现场。

2018年9月,建设者打下第一根桩基,拉开项目建设的序幕。

今年2月5日,煤焦油全馏分加氢装置投料,次日产出合格油品。随后,石脑油加氢及分离装置、环烷基油加氢装置、环烷基油分离装置相继投产并产出可广泛应用于工业、农业、航空航天、医疗及生活用品等领域的10大类30余种精细化、高附加值煤基产品。

投产以来,该项目实现了安全、稳定、长周期、高负荷运行,节能环保效果显著,累计加工煤焦油35.55万吨、中高馏分油6.54万吨,生产高质量航空航天燃料、环己烷系列化工品、轻质白油系列产品、工业级白油系列产品、橡胶增塑剂系列产品、冷冻机油系列产品、变压器油系列产品、燃料油品等煤基产品共38.31万吨。单位产品综合能耗0.32吨标煤/吨,单位产品新鲜水耗1.77吨标煤/吨,单位产品原料煤耗0.35吨标煤/吨,能源转化效率达到82.5%,对于我国煤化工产业战略转型升级、带动能源化工行业高质量发展起到示范和引领作用。

瞄准低阶煤分质利用全产业链升级

“陕煤集团十多年来持之以恒在煤炭分质清洁高效多联产利用方面的不懈探索,恰好契合了‘提高煤炭作为化工原料的综合利用效能,促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展’这一要求。”中国工程院院士、中国工程院原副院长、国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室专家委员会主任谢克昌表示。

据介绍,“十三五”时期,陕煤集团低阶煤分质利用重点示范内容为热解、焦油加氢等单项工程,而“十四五”时期,陕煤集团将继续开展低阶煤大型化全产业链的分质利用示范项目建设。

在“双碳”目标下,陕煤集团煤化工产业发展规划思路为,整合升级煤炭分质利用多联产技术,生产高附加值材料、煤基特种燃料,促进煤化工产业“高端化、多元化、低碳化发展”。

同时,陕煤集团探索煤炭分质利用技术与现有化工装置、发电装置耦合,整体提升资源利用率,节能减排;探索煤炭分质利用技术与新能源结合,引入绿氢、绿氧,减少煤化工装置空分负荷,降低煤气变换深度,减少二氧化碳排放量;探索研究能量循环利用技术、采煤沉陷区生态重构问题、CO2强光和植物与高效光伏发电协同技术等。

中国石油和化学工业联合会会长李寿生表示:“期待我国在‘十四五’期间继续支持开展低阶煤分质利用的全系统、多联产工业化升级示范,进一步验证煤炭分质利用的综合效果,促进我国化工产业实现高质量发展。”(梅方义 汪琳)

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