盤點中國煤化工10年創(chuàng)新成就

　　過去10年，我國現(xiàn)代煤化工快速發(fā)展，成就斐然，技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)規(guī)模均走在世界前列，已建成了煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等一批現(xiàn)代煤化工示范工程，形成了一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模。在9月27日于銀川舉辦的2017（第六屆）中國國際煤化工發(fā)展論壇上，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會會長李壽生總結(jié)介紹了我國現(xiàn)代煤化工的技術(shù)創(chuàng)新情況。

煤化工（圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)）

 

　　煤氣化是煤炭清潔高效利用的關(guān)鍵核心技術(shù)，一直是煤化工技術(shù)創(chuàng)新的熱點。其發(fā)展方向是裝備大型化、原料多元化、排放近零化，目標(biāo)是裝置實現(xiàn)長周期、高效穩(wěn)定運行。目前，我國已經(jīng)涌現(xiàn)出不少大型化長周期的國際領(lǐng)先煤氣化技術(shù)。

 

　　如華東理工大學(xué)等單位聯(lián)合完成了日處理煤3000噸級超大型多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)，已在國內(nèi)累計推廣11家企業(yè)，在建和運行氣化爐42臺。該技術(shù)是目前世界上唯一能夠?qū)崿F(xiàn)單爐日處理煤3000噸級能力的水煤漿氣化技術(shù)，為我國大型煤化工的高效、潔凈發(fā)展提供了堅實的技術(shù)支撐。

 

　　航天長征化學(xué)工程股份有限公司設(shè)計生產(chǎn)的日處理煤2000噸級航天粉煤加壓氣化爐創(chuàng)造了世界現(xiàn)有工業(yè)化氣化裝置的最長運行記錄，單臺氣化爐連續(xù)（A級）運行記錄為421天。

 

　　此外，神華寧煤集團(tuán)聯(lián)合中國五環(huán)工程公司等科研院所，自主開發(fā)出日耗煤2200噸干煤粉加壓氣化爐（神寧爐），并應(yīng)用于400萬噸/年煤制油項目中，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平。

 

 

　　大力發(fā)展煤液化技術(shù)是推進(jìn)煤炭清潔高效利用轉(zhuǎn)化戰(zhàn)略，增強(qiáng)國家能源安全保障能力的戰(zhàn)略選擇，目前煤液化技術(shù)正在向著高效高端化邁進(jìn)。

 

　　譬如神華集團(tuán)依據(jù)煤直接液化反應(yīng)的產(chǎn)物分布特點，著力開發(fā)超清潔汽柴油以及軍用柴油、高密度航空煤油、火箭煤油等特種油品的生產(chǎn)技術(shù)，目前已完成了煤直接液化油品的戰(zhàn)機(jī)試飛和火箭發(fā)動機(jī)試驗。

 

　　中科合成油技術(shù)有限公司基于對煤炭液化過程的全面分析，提出了包括溫和加氫液化、費托合成和油品加工3個核心單元的煤炭分級液化工藝。該工藝解決了傳統(tǒng)煤炭液化技術(shù)存在的操作條件苛刻、油品質(zhì)量較差、過程能效偏低等問題，操作條件溫和、油品化學(xué)結(jié)構(gòu)豐富、節(jié)能減排效果顯著。目前，該技術(shù)已通過萬噸級中試驗證，可形成具有國際領(lǐng)先水平的煤炭分級液化成套技術(shù)。

 

　　另據(jù)記者了解，上海兗礦能源科技研發(fā)有限公司開發(fā)的低溫費托合成技術(shù)，已在陜西未來能源公司煤間接液化項目應(yīng)用，高溫費托合成技術(shù)工業(yè)試驗裝置也已開始建設(shè)，為生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品提供了支撐。

 

 

　　煤制烯烴指以煤為原料合成甲醇后再通過甲醇制取乙烯、丙烯等烯烴的技術(shù)。煤制烯烴主要包括2種工藝路線，即甲醇制烯烴（MTO）和甲醇制丙烯（MTP），這些技術(shù)路線已經(jīng)成熟并實現(xiàn)工業(yè)化，但我國科學(xué)家還在不斷進(jìn)行新的嘗試和探索。

 

　　近期中科院大化所包信和院士團(tuán)隊基于“納米限域催化”的新概念，創(chuàng)造性地構(gòu)建了硅化物晶格限域的單鐵中心催化劑，實現(xiàn)了甲烷在無氧條件下一步高效生產(chǎn)乙烯和芳烴等高值化學(xué)品。這是一項“即將改變世界”的新技術(shù)，又是一個具有里程碑意義的創(chuàng)新突破。

 

　　中國科學(xué)院上海高等研究院在煤經(jīng)合成氣直接制烯烴漿態(tài)床技術(shù)研發(fā)方面，完成了實驗室層面低甲烷高烯烴選擇性的FTO催化劑驗證，甲烷選擇性低于5%，總烯烴選擇性達(dá)80%以上，烯/烷比高達(dá)8以上，同時產(chǎn)物碳數(shù)呈現(xiàn)顯著的窄區(qū)間高選擇性分布。該技術(shù)即將開展中試驗證。中科院大化所開發(fā)的甲醇制丙烯（DMTP）流化床工藝耦合了甲醇轉(zhuǎn)化和乙烯烷基化等反應(yīng)，丙烯選擇性顯著提高，工藝技術(shù)和指標(biāo)先進(jìn)，目前已完成百噸級放大試驗。該工藝技術(shù)具有原創(chuàng)性。

 

 

　　煤制芳烴作為五大現(xiàn)代煤化工路徑之一，前景被業(yè)內(nèi)普遍看好，正成為煤化工產(chǎn)業(yè)中又一個龐大的資金池。煤制芳烴技術(shù)核心為甲醇制芳烴技術(shù)，其前段工藝與煤基烯烴基本一致。其中值得關(guān)注的是，北京大學(xué)/中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所團(tuán)隊和廈門大學(xué)團(tuán)隊以“背靠背”方式，幾乎同時繼合成氣直接制烯烴之后，又在合成氣直接制芳烴方面取得成功。他們利用新功能催化劑，實現(xiàn)了合成氣一步法高選擇性、高穩(wěn)定性制備芳烴（SMA），芳烴選擇性高達(dá)80%。

 

　　在烯烴、芳烴聯(lián)產(chǎn)方面，中科院大化所開發(fā)了甲醇甲苯制對二甲苯聯(lián)產(chǎn)烯烴流化床工藝（DM鄄TA），陜西煤化工技術(shù)工程中心有限公司開發(fā)了苯和甲醇選擇性烷基化制對二甲苯技術(shù)、甲苯甲醇制對二甲苯聯(lián)產(chǎn)低碳烯烴新技術(shù)。由于甲醇、甲苯原料來源廣泛，價格低廉，產(chǎn)品低碳烯烴、對二甲苯都是大宗化學(xué)品，我國對外依存度高，以上技術(shù)展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。

 

 

　　根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，到2020年全國范圍內(nèi)將基本實現(xiàn)車用乙醇汽油全覆蓋。除了生物燃料乙醇，煤化工領(lǐng)域的煤制乙醇產(chǎn)業(yè)同樣有望受益。目前煤制乙醇相比生物質(zhì)乙醇具有一定的成本優(yōu)勢，在燃料乙醇供需缺口不斷擴(kuò)大的情況下，煤制乙醇技術(shù)的革新有望為燃料乙醇發(fā)展開辟新的道路，未來將迎來快速發(fā)展期。

 

　　中科院大化所目前正在研發(fā)的4種煤制乙醇技術(shù)，分別處在工業(yè)化、工業(yè)示范、工業(yè)性中試和側(cè)線單管放大模試階段。其中，他們與江蘇飛翔化工集團(tuán)合作開發(fā)的醋酸—丙烯酯化加氫制異丙醇和乙醇技術(shù)，于2015年在凱凌（張家港）化工有限公司建成30萬噸/年工業(yè)化裝置，并生產(chǎn)出純度達(dá)99.9%以上的乙醇和異丙醇優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品；與延長石油集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)的合成氣制乙醇成套工藝技術(shù)，在延長石油建成全球首套10萬噸/年合成氣制乙醇工業(yè)示范項目；與江蘇索普集團(tuán)合作開發(fā)的醋酸加氫制乙醇技術(shù)，在江蘇索普集團(tuán)建成3萬噸/年醋酸加氫制乙醇工業(yè)示范裝置并一次開車成功；與山東聯(lián)盟化工股份有限公司合作開發(fā)的甲醇經(jīng)多相羰基化制乙酸甲酯技術(shù)，經(jīng)中試驗證，運行穩(wěn)定性好，完成了甲醇多相羰基化新工藝開發(fā)。

 

 

　　低階煤揮發(fā)分高、活性強(qiáng)，直接利用（燃燒或氣化）效率低，經(jīng)濟(jì)價值遠(yuǎn)不如高階煤，大規(guī)模開發(fā)利用必須先對其進(jìn)行加工提質(zhì)。最為科學(xué)和常用的方法之一是熱解，即干餾或熱分解，近期我國企業(yè)在這一方面實現(xiàn)了新的突破。

 

　　延長石油針對國內(nèi)外煤炭技術(shù)利用中存在的焦油收率低、半焦轉(zhuǎn)化利用難等問題，借鑒石油化工工程理念，自主研發(fā)了粉煤熱解—氣化一體化技術(shù)（CC鄄SI）。CCSI在一個反應(yīng)器內(nèi)完成煤的熱解和氣化反應(yīng)，熱量相互耦合，實現(xiàn)煤炭資源的最大化利用，目前已建成萬噸級工業(yè)化試驗裝置并實現(xiàn)成功運行。

 

　　上海勝幫化工技術(shù)股份有限公司與陜北乾元能源化工有限公司聯(lián)合開展的低階粉煤氣固熱載體雙循環(huán)快速熱解技術(shù)工業(yè)試驗，實現(xiàn)了低階粉煤的快速高效熱解，為低階煤熱解探索出一條新途徑。

 

 

　　二氧化碳（CO2）作為溫室氣體而為人熟知，其實二氧化碳是一種被人誤解、誤判的資源。我國在二氧化碳利用方面也有不少單位正在開展相關(guān)研究。

 

　　中國科學(xué)院上海高等研究院、山西潞安礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司和荷蘭殼牌石油工業(yè)公司三方合作開發(fā)的甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣關(guān)鍵技術(shù)，建成了國際首套1萬標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時級規(guī)模的甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣工業(yè)側(cè)線裝置并穩(wěn)定運行，實現(xiàn)了二氧化碳的高效資源化利用。

 

　　中科院上海高研院與上海華誼集團(tuán)合作開展二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)研究，已實現(xiàn)了中試工藝全流程貫通和平穩(wěn)運行。中科院上海高研院還開展了二氧化碳加氫直接合成液體燃料的研究，合成了一種新型雙功能催化劑，首次實現(xiàn)了二氧化碳直接高選擇性合成汽油烴類組分，其中汽油烴類組分的選擇性最高可達(dá)81%，甲烷選擇性小于1%。相關(guān)結(jié)果近期被NatureChemistry雜志接收發(fā)表，被認(rèn)為是二氧化碳轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的一大突破，為二氧化碳轉(zhuǎn)化為化學(xué)品及燃料提供了重要平臺。

 

　　此外，中科院山西煤化所還完成了二氧化碳加氫制甲醇工業(yè)單管實驗，并實現(xiàn)了穩(wěn)定運行，標(biāo)志著該技術(shù)向工業(yè)化邁出了堅實一步。（記者 李曉巖）

 

　　轉(zhuǎn)自：中國化工報