中國煤炭報 | 煤炭分質(zhì)清潔利用的陜煤樣本​

中國煤炭報10月28日3版

煤炭分質(zhì)清潔利用的陜煤樣本

近日，從2021年全國石油和化工行業(yè)碳達峰、碳中和發(fā)展論壇暨能效“領(lǐng)跑者”、水效“領(lǐng)跑者”發(fā)布會上獲悉，陜西煤業(yè)化工集團所屬的陜西北元化工集團、蒲城清潔能源化工公司（簡稱蒲潔能化）榮獲“十三五”石油和化工行業(yè)節(jié)能先進單位和2020年度能效領(lǐng)跑者標(biāo)桿企業(yè)，產(chǎn)品綜合能耗分別達到176.7千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸（聚氯乙烯第三名）、2768千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸（煤制烯烴第三名）。

這是在“雙碳”背景下，陜煤集團化工板塊有針對性地制定節(jié)能降耗減排措施，探索推動高質(zhì)量發(fā)展路徑的階段性成果。

以綠色低碳倒逼化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型

陜煤集團現(xiàn)有10家化工企業(yè)，50余套生產(chǎn)裝置，涉及煤制烯烴、甲醇、合成氨、尿素、焦化、電石、PVC、煤炭分質(zhì)利用等9個領(lǐng)域，達到2100萬噸/年的產(chǎn)能規(guī)模。2020年化工產(chǎn)品產(chǎn)量1870萬噸。

碳達峰、碳中和以及能耗雙控目標(biāo)，對煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了更高要求�！笆�四五”時期是化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵期，面臨政策、技術(shù)、市場環(huán)境等諸多挑戰(zhàn)，陜煤集團對在建和規(guī)劃的化工項目重新審視，從產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)方案等方面入手，推動資源高效綜合利用。

“‘雙碳’目標(biāo)涉及諸多方面的變革，將倒逼我們更好發(fā)揮制度優(yōu)勢、政策動力和技術(shù)潛力。”在2021上半年經(jīng)濟分析會上，陜煤集團黨委書記、董事長楊照乾以《“雙碳”目標(biāo)下陜煤何去何從》為主題，提出了陜煤集團產(chǎn)業(yè)發(fā)展新思路。“高碳產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展”成為化工板塊在綠色新經(jīng)濟體系下持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

近年來，陜煤集團先后投產(chǎn)了多個千萬噸級礦井，建成了世界首套DMTO-Ⅱ工業(yè)示范裝置，形成了以煤炭分質(zhì)利用為龍頭的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)集群。

“在目前政策背景下，做優(yōu)做強企業(yè)存量成為穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵，而陜煤集團化工板塊各企業(yè)具備了這一優(yōu)勢條件�！标兠杭瘓F化工板塊相關(guān)負責(zé)人表示。

具體來說，一是有技術(shù)裝備的先進優(yōu)勢，如潔凈煤氣化技術(shù)、DMTO-II技術(shù)、煤炭分質(zhì)綜合清潔利用技術(shù)等，都為企業(yè)做優(yōu)做強存量提供了基礎(chǔ)保障；二是化工新材料將長期利好，如可降解塑料等產(chǎn)品的發(fā)展，將有利于化工板塊產(chǎn)業(yè)鏈向下游延伸；三是市場對化工產(chǎn)品的需求將保持穩(wěn)定增長態(tài)勢，存量企業(yè)產(chǎn)品市場份額將逐步增加，傳統(tǒng)化工產(chǎn)品利潤將得到提高，精細化工產(chǎn)品市場價值將被重估。

數(shù)據(jù)顯示，陜煤集團化工板塊近年來的節(jié)能減排成效顯著。據(jù)統(tǒng)計，2018年至2020年化工板塊各企業(yè)實施節(jié)能減排項目，共計46項，投入資金62174.48萬元，節(jié)約用煤7.54萬噸/年、節(jié)約用電34940.65萬千瓦時/年、二氧化碳減排85.03萬噸/年。

實現(xiàn)煤炭分質(zhì)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)利用

“陜煤集團自成立以來，一直向著煤炭綠色高效智能化開采和分質(zhì)清潔高效利用的方向奮進�！标兠杭瘓F黨委委員、副總經(jīng)理、國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室主任尚建選說，“特別是立足陜北儲量豐富的低階富油煤的特點，提出了煤炭分質(zhì)清潔高效多聯(lián)產(chǎn)利用的理念，即兼顧煤炭作為能源和有機質(zhì)統(tǒng)一載體的雙重屬性，以追求低階煤轉(zhuǎn)化利用全過程的高效總能源轉(zhuǎn)化率和高效碳氫氧原子利用率為目標(biāo)，以低能耗、低水耗的中低溫?zé)峤鉃辇堫^，實現(xiàn)分質(zhì)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化集成，獲取清潔高效能源和高端化產(chǎn)品。”

2011年，經(jīng)國家能源局批準(zhǔn)，陜煤集團聯(lián)合13家煤化工科研及設(shè)計單位，建立了國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室。在前期探索的基礎(chǔ)上，依托該產(chǎn)學(xué)研平臺，開展了大量的核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化試驗示范，形成了一系列國際領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)技術(shù)成果。三項粒塊煤清潔高效熱解技術(shù)、兩項煤焦油加氫技術(shù)以及兩項煤制乙、丙烯技術(shù)已實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化運行；兩項粉煤快速熱解高油收率技術(shù)和一項氣化熱解一體化技術(shù)已完成萬噸級工業(yè)化試驗，120萬噸/年粉煤快速熱解工業(yè)化示范裝置即將建成投運；50萬噸/年煤焦油制環(huán)烷基特種油品工業(yè)化示范裝置已實現(xiàn)滿負荷穩(wěn)定運行，年產(chǎn)50萬噸煤焦油制特種油品聯(lián)產(chǎn)芳烴工業(yè)化示范裝置即將建成投運；一項甲醇制丁、丙烯技術(shù)和兩項苯、甲苯與甲醇耦合制PX技術(shù)已完成工業(yè)化試驗；兩項綠色MDI、TDI技術(shù)正在進行工業(yè)化試驗；一項半焦用于發(fā)電粉煤鍋爐技術(shù)已完成工業(yè)化試驗，一項半焦與高濃度有機廢水耦噴氣化大型工業(yè)化試驗裝置即將建成投運；乙烯彈性體、鋰電池電解液級DMC、多種可降解塑料等一批領(lǐng)先技術(shù)正在開展試驗研究。目前，陜煤集團化工板塊的主要關(guān)鍵核心技術(shù)已具備大型產(chǎn)業(yè)化示范條件。

低階煤分質(zhì)轉(zhuǎn)化形成的中低溫煤焦油，經(jīng)加氫飽和后，環(huán)烷烴可達95%以上，具有高熱值、高閃點、高安定性、低凝點、大比重的特點。2020年12月8日，陜煤集團與中國航天科技集團第六研究院共同研制的煤焦油基航天煤油首次成功應(yīng)用在航天火箭發(fā)動機整機熱試車上。試車表明，采用煤基火箭燃料比現(xiàn)役燃料比沖提高了1.03秒，標(biāo)志著我國煤焦油基航天煤油研制取得重要成果。

用“外科手術(shù)”思維科學(xué)精準(zhǔn)“降碳”

“中控，2號尾煤泵出口閥門已全開，現(xiàn)在是否可以啟泵？”

“收到，可以啟泵�！苯鹎锸�月，在陜煤集團蒲潔能化公司甲醇中心的細渣提碳項目現(xiàn)場，一名工作人員此刻正手握扳手，使勁兒轉(zhuǎn)動著2號尾煤泵的出口閥門，一旁的監(jiān)護人員正拿著對講機向中控值班人員匯報著閥門開度，請求是否可以啟動尾氣泵。

細渣提碳項目是蒲潔能化公司今年的重點技改項目，于2020年7月立項，歷經(jīng)一年建設(shè)，于今年7月正式投用。該項目主要是提取氣化細渣煤中的固定碳，用于公司鍋爐摻煤燃燒，真正實現(xiàn)了“廢物”資源化利用。據(jù)統(tǒng)計，該項目投用后，可年產(chǎn)精煤5萬噸至6萬噸，為公司每年節(jié)約成本2000萬元。

位于渭北煤化工綜合產(chǎn)業(yè)園的蒲潔能化MTO技術(shù)升級示范項目，可生產(chǎn)聚丙烯產(chǎn)品，該產(chǎn)品中有3個牌號可廣泛應(yīng)用于無紡布、醫(yī)用手術(shù)品、民用衛(wèi)生用品等領(lǐng)域，是制作防疫物資的基礎(chǔ)原材料。疫情防控期間，蒲潔能化公司及時調(diào)整產(chǎn)品牌號，根據(jù)市場情況進行重點排產(chǎn)，為緊缺的醫(yī)療物資供應(yīng)了原材料，彰顯了國企擔(dān)當(dāng)。

蒲潔能化MTO技術(shù)升級示范項目中采用的DMTO-II（68萬噸/年）技術(shù)，通過對MTO反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，借鑒石化系統(tǒng)百萬噸級乙烯裝置的急冷、水洗及烯烴分離系統(tǒng)的設(shè)計，與DMTO-I（60萬噸/年）相比，生產(chǎn)效率更高，產(chǎn)品單耗進一步降低。

目前，蒲潔能化公司正在積極實施包括蒸汽管網(wǎng)差壓發(fā)電、氣化細渣提取精煤、烯烴尾氣回收、鍋爐燃燒器改造、MTO余熱鍋爐改造等6項節(jié)能降耗改造項目，同時正在考察MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)，擬加快智能工廠建設(shè)，實現(xiàn)智能化操作，進而實現(xiàn)工藝操作最優(yōu)化。

與蒲潔能化公司一樣，陜煤集團化工板塊各企業(yè)用“外科手術(shù)”的思維，大刀闊斧對整個裝置、生產(chǎn)系統(tǒng)進行全面優(yōu)化，達到節(jié)能降碳的目的。

碳達峰、碳中和目標(biāo)提出后，陜煤集團化工板塊各企業(yè)完成了《“碳達峰、碳中和”目標(biāo)下化工板塊可持續(xù)發(fā)展研究報告》，形成節(jié)能降碳“一企一策”工作措施，共梳理出10條建議和20余項低碳節(jié)能推薦技術(shù)，化工板塊節(jié)能降碳水平整體提升，綜合能耗大幅下降。

研發(fā)生產(chǎn)更多高附加值煤基產(chǎn)品

深秋季節(jié)，早晨8點，地處毛烏素沙漠南緣的陜西省神木市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)一派生機。站在煤焦油全餾分加氫制環(huán)烷基油裝置的五層平臺上，操作員白龍龍深深吸了一口氣。朝陽將光芒灑在嶄新的廠房管線上，他準(zhǔn)備開始新的作業(yè)。

白龍龍腳下占地800余畝的廠區(qū)，就是陜煤集團神木煤化工富油科技50萬噸/年煤焦油全餾分加氫生產(chǎn)環(huán)烷基油項目現(xiàn)場。

2018年9月，建設(shè)者打下第一根樁基，拉開項目建設(shè)的序幕。

今年2月5日，煤焦油全餾分加氫裝置投料，次日產(chǎn)出合格油品。隨后，石腦油加氫及分離裝置、環(huán)烷基油加氫裝置、環(huán)烷基油分離裝置相繼投產(chǎn)并產(chǎn)出可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天、醫(yī)療及生活用品等領(lǐng)域的10大類30余種精細化、高附加值煤基產(chǎn)品。

投產(chǎn)以來，該項目實現(xiàn)了安全、穩(wěn)定、長周期、高負荷運行，節(jié)能環(huán)保效果顯著，累計加工煤焦油35.55萬噸、中高餾分油6.54萬噸，生產(chǎn)高質(zhì)量航空航天燃料、環(huán)己烷系列化工品、輕質(zhì)白油系列產(chǎn)品、工業(yè)級白油系列產(chǎn)品、橡膠增塑劑系列產(chǎn)品、冷凍機油系列產(chǎn)品、變壓器油系列產(chǎn)品、燃料油品等煤基產(chǎn)品共38.31萬噸。單位產(chǎn)品綜合能耗0.32噸標(biāo)煤/噸，單位產(chǎn)品新鮮水耗1.77噸標(biāo)煤/噸，單位產(chǎn)品原料煤耗0.35噸標(biāo)煤/噸，能源轉(zhuǎn)化效率達到82.5%，對于我國煤化工產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級、帶動能源化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展起到示范和引領(lǐng)作用。

瞄準(zhǔn)低階煤分質(zhì)利用全產(chǎn)業(yè)鏈“升級”

“陜煤集團十多年來持之以恒在煤炭分質(zhì)清潔高效多聯(lián)產(chǎn)利用方面的不懈探索，恰好契合了‘提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展’這一要求�！敝袊�工程院院士、中國工程院原副院長、國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室專家委員會主任謝克昌表示。

據(jù)介紹，“十三五”時期，陜煤集團低階煤分質(zhì)利用重點示范內(nèi)容為熱解、焦油加氫等單項工程，而“十四五”時期，陜煤集團將繼續(xù)開展低階煤大型化全產(chǎn)業(yè)鏈的分質(zhì)利用示范項目建設(shè)。

在“雙碳”目標(biāo)下，陜煤集團煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃思路為，整合升級煤炭分質(zhì)利用多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)高附加值材料、煤基特種燃料，促進煤化工產(chǎn)業(yè)“高端化、多元化、低碳化發(fā)展”。

同時，陜煤集團探索煤炭分質(zhì)利用技術(shù)與現(xiàn)有化工裝置、發(fā)電裝置耦合，整體提升資源利用率，節(jié)能減排；探索煤炭分質(zhì)利用技術(shù)與新能源結(jié)合，引入綠氫、綠氧，減少煤化工裝置空分負荷，降低煤氣變換深度，減少二氧化碳排放量；探索研究能量循環(huán)利用技術(shù)、采煤沉陷區(qū)生態(tài)重構(gòu)問題、CO2強光和植物與高效光伏發(fā)電協(xié)同技術(shù)等。

中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會會長李壽生表示：“期待我國在‘十四五’期間繼續(xù)支持開展低階煤分質(zhì)利用的全系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)工業(yè)化升級示范，進一步驗證煤炭分質(zhì)利用的綜合效果，促進我國化工產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。”（梅方義 汪琳）