煤炭资源逐级分质综合利用的转化路线思考

尚建选王立杰甘建平时亚民

(1.中国矿业大学(北京),北京市海淀区,100083; 2.陕西煤业化工集团有限责任公司,陕西省西安市,710054)

煤炭资源逐级分质综合利用的转化路线思考

尚建选1,2王立杰1甘建平2时亚民2

(1.中国矿业大学(北京),北京市海淀区,100083; 2.陕西煤业化工集团有限责任公司,陕西省西安市,710054)

陕西煤业化工集团有限责任公司根据自身发展的需要,在煤炭资源分质综合利用的煤炭转化思路上,形成了一个比较完整的对资源逐级分质利用既科学又先进的发展理念,并遵循这个理念确立了科学的煤炭资源效益最大化转化路线。详述了分质利用转化路线的内容、理论基础及工程技术基础。

煤炭资源 煤炭利用 综合利用 煤炭转化 分质利用

1 概述

陕西煤业化工集团有限责任公司(以下简称“陕煤化集团”)根据企业长远发展需要,积极研究煤化工发展战略,注重开辟新的发展思路,创新企业发展理念,寻找符合自身发展要求的经济发展模式和利润增长点。根据自身资源、技术、行业、区位等多方面的优势,结合项目、资源及资源所在地条件,面对市场,以经济效益为中心,以实现煤炭资源综合利用效益最大化为目标,遵循循环经济、节能减排、清洁生产、综合利用等发展理念,系统分析论证了2009年初确定的《陕煤化集团陕北能源化工基地二次创业规划》中关于煤炭资源分质综合利用的煤炭转化思路,形成了一个比较完整的对资源逐级分质利用的发展理念,并遵循这个理念确立了煤炭资源效益最大化转化路线,开辟了煤炭资源转化生产利用新思路与新渠道,确立了在陕北能源化工基地逢煤必洗、逢化必干馏、以焦立足、以化发展、综合利用、延伸发展、循环发展、节能减排、提高附加值、造福地方的发展方略,在关中地区结合矿区煤层气开发,生产合成氨、尿素及精细化工产品,减少甲烷、二氧化碳排放的科学发展思路。

2 分质利用转化路线

对煤炭资源分质转化利用路线思路为:首先对煤炭进行分质-低温干馏;然后再对煤炭干馏产生的各类产物进一步分质利用,延伸加工,生产大宗化工原料和各类精细化学品,在高瓦斯煤矿周边区域适度补充利用煤层气,进行“煤气互补,碳氢平衡”的煤炭综合利用多联产路线。具体路线是,将煤炭经固体热载体催化热解技术处理,分解形成煤焦油、兰炭(块焦、粉焦)和焦炉煤气等产品,完成对原料煤炭的分质;对焦炉煤气进行分质利用,提氢用于煤焦油加氢生产,提氢后的焦炉煤气进一步分离甲烷成分,用于生产压缩或液化天然气,将焦炉煤气中的一氧化碳成分用于生产甲醇、合成氨等产品,或作为工业燃料;对煤焦油进行分质利用,精馏生产高附加值的精细化学品,并延伸发展下游产品,同时分离出适合和不适合加氢组分,对适度分离后的煤焦油加氢生产油品、石脑油等;对兰炭根据产品质量和粒度大小进行分质利用,分别用于生产电石,煤气化后生产合成氨、甲醇、天然气、乙二醇等碳一、碳二产品,以及用于替代无烟煤作为工业原料、燃料,用于铁合金、高炉喷吹等生产过程;对煤焦油加氢后的产物进行分质利用,油品用于调和生产车用燃料,石脑油用于与甲醇耦合生产低碳烯烃。对于甲醇、尿素等大宗化学品按照多品种、差异化原则,进一步延伸发展甲醇衍生物、低碳烯烃、醋酸及衍生物、三聚氰胺等各类煤化工下游深加工产品。在转化过程中按照节能减排的要求,对于生产过程中产生的电石渣、粉煤灰等废弃物进行“无害化、资源化、减量化”处理利用,生产免烧砖、水泥等建筑材料,见图1。

图1 陕煤化煤炭转化路线示意图

3 转化路线的科学性与政策理论基础

3.1 转化路线以科学发展观为统领

在发展理念上遵循循环经济、节能减排、清洁生产等科学发展理念,在产业链延伸方面,按照陕西省省委省政府确立的陕北能源化工基地“三个转化(煤向电转化、煤电向载能工业品转化、煤油气盐向化工产品转化)”的发展思路,以及陕煤化集团“三个一体化(煤电一体化、煤化一体化、油炼化一体化)”的发展要求,将资源延伸转化与资源的综合利用有机地结合起来,注重资源的物尽其用和尽其所用,形成完整的煤、气、盐、化产业开发体系和价值链。

3.2 转化路线以重大项目为实施载体

在转化路线实施项目规划中,注重规划的“前瞻性、可批性、可操作性”,瞄准煤化工产业发展重点领域,以符合陕西省政府“大区域谋划、大产业构建、大集团引领、大项目支撑”的发展战略思路。以获得陕西省投资管理部门批复的“陕煤化集团陕北能源化工基地二次创业规划”为基础,以先进的煤化工及相关技术为依托,进一步优化具体项目及项目集群的工艺路线及产品方案,按照大型化、一体化、多产品化进行设计,通过重大项目的规划建设得以实现。

3.3 转化路线以产业调整升级为节能减排的重要突破口

陕北地区小兰炭、小电石企业众多,生产规模小,工艺技术装备落后,资源利用效率不高,对环境造成的污染也比较严重。实施转化路线,按照国家转变经济增长方式的要求,以及新的行业准入条件、行业清洁生产标准,整合小兰炭、小电石企业,关小上大,淘汰落后产能,将其作为循环经济产业链中的组成部分,通过优化结构,提高效率降低消耗,对废弃物资源化利用,有效实现节能减排。

4 转化路线的先进性与工程技术基础

4.1 转化路线的先进性

为了充分保证转化路线的先进性,主要通过对工艺技术、项目布局、物料配置等的优化,实现循环经济发展模式。具体采用了项目集合、物质集合、技术集合,以及它们之间的相互集合,实现对转化路线的优化。

4.1.1 项目集合

通过项目集合,产业化规模扩大,工程化的升级换代加速。对重点项目前延后伸,科学配套组合大型煤干馏、大型煤化工、大型盐化工、大型建筑材料等项目,在一个工业园区或一个主要项目的周边区域内规划建设项目集群,实现煤炭转化路线各个阶段的有效衔接。具体项目独立运行,上下游互为保障,既使下游项目生产的原料供应有了可靠保证,又使上游项目产品的销售通道更加便捷,同时降低了上下游采购与销售费用,增强了项目抗风险能力和盈利能力。

4.1.2 物质集合

通过物质集合,对大宗基础化学品前延后伸,合理构建产品生产物流链。把开采出来的煤炭及生产过程中的各种物料“吃干榨净”,把生产过程中产生的废弃物资源化再生利用。以上游产品、副产物、排放物为下游原料,下游产品进一步延伸发展。对煤炭先进行低温干馏,然后对煤干馏产品进行综合利用。充分利用、延伸开发煤炭干馏中产生的各种成分,对煤焦油、焦炉煤气等进行集中加工处理,实现对煤炭资源的“吃干榨净”。

4.1.3 技术集合

通过技术集合,实现转化路线的技术可行性与经济技术先进性。在转化路线实施规划中,技术上追求领先化、可靠性与经济性,对于规划建设项目积极采用国内外先进的煤化工技术,并对先进成熟技术进行优化组合,达到技术的先进性;对产业结构调整项目,通过技术进步提高项目技术水平,提高资源利用效率与节能减排效果。

4.1.4 项目与原料的集合

通过项目、原料的优化,降低生产及运行成本,提高项目竞争力。转化路线由煤低温干馏起步,煤低温干馏是一个工艺流程较长、过程相对复杂的生产过程,而且生产及公用工程设备较多、生产能耗比较大。因此,将大型煤干馏项目规划建设在煤炭资源地,具有原料价格低,运费少的优势,同时配套建设自备电厂获取低电价优势,进一步提高项目竞争力。

4.1.5 项目、原料、技术的集合

通过项目、原料、技术的集合,实现生产与管理的优化。对于布局于同一园区的不同项目,将煤干馏装置布置在相邻位置,必要时统一管理、运行;在布局上,将不同项目进行煤低温干馏所取得的煤焦油集中处理,深加工部分建设在甲醇制烯烃工厂内,方便煤焦油深加工产物石脑油用于与甲醇耦合生产烯烃产品。

另外,通过原料与工艺技术的集合,实现节能减排。在具备条件的地方,组合不同的“双气头”,包括:煤制合成气+煤层气、煤制合成气+焦炉煤气、煤制合成气+甲醇驰放气等“双气头”,减少投资,增加产能,节能减排,同时,变下游简单利用为高技术、高附加值利用。

4.2 转化路线的工程技术基础

通过采用先进技术、进行先进技术的工业化试验与示范,以及积极开发关键技术,作为转化路线的工程技术基础。

4.2.1 转化路线以先进成熟的技术为依托

一方面采用国际先进的煤化工及相关技术,并进行组合优化,另一方面有针对性地积极开发利用甲醇耦合石脑油生产烯烃、煤炭低温催化热解、热粉焦气化、醋酸醋酐联产等先进的煤炭转化及深加工技术,以保证资源转化利用效率,增强项目竞争力。

4.2.2 转化路线以煤炭低温干馏为抓手

通过低温煤干馏及延伸发展实现煤炭资源的逐级分质利用。煤低温干馏是一个产品多元的生产过程,主要产品包括兰炭、煤焦油、焦炉煤气等。兰炭主要用于生产电石、煤气化生产,以及替代无烟煤作为燃料和工业原料,近年来还开发出了许多新的工业用途,转化路线注重开发兰炭的新用途,特别是开发粉焦新用途。过去小规模的兰炭生产所产生的少量焦炉煤气无法有效利用,往往被排放或简单的进行燃烧。伴随行业准入条件的提高,以及相关技术的突破,兰炭行业逐步形成规模化生产,使焦炉煤气可以得到有效利用,转化路线对焦炉气进行了分质综合利用。由于石油价格的不断上涨以及资源的紧缺,过去焦化行业的“只焦不化”状况已经得到了根本性改变,低温煤焦油加氢轻质化制油品技术已经基本成熟,开发煤焦油加氢制油品项目已经成为一个新的投资热点,转化路线没有简单的对煤焦油加氢利用,而对利用方式进行了优化,首先对煤焦油进行分质利用,然后再加氢制利用。

4.2.3 项目以经济与社会效益最大化为目标

想方设法提高资源的利用效率,对项目逢煤必洗,逢化必干馏,延伸产业链,提高产品附加值。在项目集群的大联产工艺路线确定上,充分考虑陕北煤含油高的特点,所有转化项目都采取首先进行低温干馏进行分质,并对干馏产物进行进一步的分质利用,对废弃物进行无害化处理、资源化利用,以增加煤炭资源的附加值,并减少开发转化过程对环境的不利影响,实现经济与环境和谐发展。

5 结论

该转化路线开辟了煤炭转化、煤焦油深加工利用,延长煤化工产业链的新途径,显著提高了资源利用率,有效实现煤炭资源综合利用、优化利用、效益最大化的目的;

实施该转化路线可以有效实现节能减排目的;

该转化路线符合陕煤化集团的企业发展定位,符合“以煤炭开发为基础,以煤化工为主导,多元发展”的企业发展思路。

(责任编辑 张毅玲)

Thinking of donversion route of comprehensive utilization of coal resources by categories and qualities

Shang Xuanjian1,Wang Lijie2,Gan Jianping1,Shi Yemin1
(1.China University of Mining&Technology(Beijing),Haidian District,Beijing 100083,China; 2.Shaanxi coal and Chemical Industry Group Co.,Itd.,Xi’an Shaanxi province 710054,China)

A relatively complete development philosophy,which is scientific and advanced, for the utilization of coal resources by categories and qualities has been formed by Shaanxi Provincial Coal&Chemical Industries Group Co.,Ltd based upon its development mode and the thinking of coal conversion methods.A scientific conversion route is therefore established in light of this philosophy for the maximization of economical result of coal resource utilization.The content,theoretical and engineering bases are detailed in this paper.

Coal resource,coal utilization,comprehensive utilization,coal conversion,utilization by quality

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尚建选(1965-),男,1987年毕业于华东化工学院,高级工程师,在读博士,陕西省化工学会副理事长,现为陕西煤业化工集团有限责任公司副总经理,分管规划发展工作。