浅谈新型煤化工发展及产业链建设

浅谈新型煤化工发展及产业链建设

1.

山西领君重工机械设备有限公司 030600

2. 山西领君重工机械设备有限公司 030600

摘要：我国的能源结构决定了我国能源产业发展方向，随着我国对石油和天然气的进口量逐年增加，对外依存度越来越高，能源可持续发展成为大众关注的焦点。我国的煤炭资源十分丰富，但炼焦煤资源稀缺，非炼焦煤占比大，其中低阶煤储量接近5000亿吨,约占煤炭探明储量的42%，发展新型煤化工,尤其是针对低阶煤转化的技术对优化我国能源结构和可持续发展具有重要作用。本文结合山西领君的低阶煤一体化装备技术的探索经验和我国煤化工发展现状，为新型煤化工的发展提出了建议。

关键词：新型煤化工；低阶煤；综述；能源；产业链

背景：

我国一次能源资源结构的特点是富煤、贫油、少气。随着我国对石油和天然气的进口量逐年增加，对外依存度越来越高，能源安全对国民经济平稳运行以及全社会可持续发展的影响不容忽视，加强煤化工技术的发展变得刻不容缓。我国政府高度重视煤化工产业发展，产业政策有以下特点：一是煤制油、煤制烯烃和煤制气等新型煤化工产业符合我国国情，二是发展新型煤化工产业有利于环境保护，三是我国大部分富煤地区存在着水资源缺乏以及生态环境脆弱等问题，煤制油、煤制烯烃和煤制气等新型煤化工产业对资源环境条件要求高。四是国家对于煤化工项目的能源转化效率、环保节能以及经济性都有严格的要求。[1]

一、煤化工技术发展过程

在煤化工技术发展进程中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。[2]传统煤化工是将煤干馏生产焦炭，主要配合钢铁、化工化肥行业，副产物为焦炉煤气和煤焦油。[3]现代新型煤化工泛指煤的气化、液化、干馏及焦油加工和煤炭分质转化等，也包括利用煤的性质通过氧化、溶剂处理化学品及以煤为原料制取碳素材料和煤基高分子材料等。[4]煤的气化、干馏在新型煤化工技术中占有重要地位，其煤气成分是合成下游化工产品的重要原料，有利于环境保护。煤的液化包含煤直接液化和间接液化，即煤高压加氢液化，可以生产燃料油和化学产品。在石油资源短缺时，煤的液化产品将替代目前的天然石油。[2]随着社会发展，传统的煤化工不能满足经济需求和环保要求，通过不断的改变创新成为新型的煤化工技术，从根本上满足了社会的经济效益、保证了人们的物质需求。[5]

二、新型煤化工技术产业

新型煤化工技术指在煤炭开发和利用过程中，旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、转化和污染控制等一系列新技术的总称[3]，包括甲醇的再加工和煤制天然气技术、煤制油、烯烃、乙二醇、芳烃等。主要特征有：1、有效利用煤炭资源，优先考虑用煤炭生产利用价值高、附加值高的产品。新型煤化工通过多项煤转化技术的优化集成，联产煤化工产品与清洁能源，从而实现煤炭资源价值从高到低的梯级利用。2、注重环境友好问题，环境问题是制约煤化工技术发展的因素，新型煤化工将多种煤炭转化技术优化集成在一起，不仅有利于实现污染物的集中管理、综合治理，大大降低环保成本，而且容易做到以废治废，甚至可能变废为宝。[6]

新型煤化工发展应当以资源效能最大化、产业结构最优化、高技术集成化和实现近零排放或达标排放为目标，以多联产、规模化、园区化、片区化为发展方向。热解在煤炭的

转化利用技术中占有重要的位置，其产品为煤气、煤焦油、半焦或焦炭。山西领君的低阶煤热解一体化装备技术有着国际先进的低温热解设备，拓宽了煤种的限制，可以以低阶粉煤为原料经过自主研发的成套装备技术并经过多年试验形成独特的、具有世界先进水平的循环系统可实现近零排放。

2.1 煤气的多联产综合利用

我国独立的焦化企业众多，不集中不成规模化，单一产能并入完整产业链受到制约。焦化企业所产生的焦炉煤气、固体危化物和氨水是环保要求重点解决的问题，据不完全统计我国焦化企业焦炉煤气每年富余约200亿立方米。[7]与山西领君装备技术对接在解决焦化企业的问题时可利用优势互补的思想，极大限度的利用气体转化技术。例如：焦炉煤气中氢含量高，低温热解煤气的组成碳氧化物含量高，由此以焦炉煤气和低温热解煤气组分互补，为焦炉煤气补碳生成附加值高的甲醇、甲烷。反应方程式如下：

生成甲醇的反应方程式：CO+2H2=CH3OH+Q

CO2+3H2= CH3OH+H2O+Q

生成甲烷的反应方程式：CO2+4H2=CH4+2H2O

CO+3H2=CH4+H2O

在电力生产中，领君低温热解技术所产生的煤气与富氧深度调峰技术相结合，集成其他技术形成生态产业链，降低运营成本，降低污染物排放量，提高系统稳定性和安全性。

2.2 煤焦油的多联产综合利用

煤焦油在煤化工领域内按热解温度划分有高温煤焦油、中温煤焦油和低温煤焦油。煤焦油产量随热解温度的升高呈先增加后降低的趋势，大约在600℃时，焦油产率呈现最大值。[8]目前，煤焦油中有利用价值、可提取并且经济合理的化合物约50种，其深加工所获得的轻油、萘、吲哚、沥青等系列产品是合成塑料、合成纤维、农药、染料、医药及精细化工产品的基础原料，同时中低温煤焦油加氢技术，可将煤焦油转化成汽柴油、石脑油等产品。[9]

2.3 固体产物的多联产综合利用

目前，煤炭热解的固体产物多为焦炭和半焦（兰炭）主要用于冶金、铸造、化工和铁合金行业。但半焦（兰炭）存在产品强度低、产末率高等问题。山西领君的低阶煤热解一体化装备技术在多年中试中可根据用户需求生产洁净炭，以适应不同领域的需求。该技术所产的用于民用取暖的洁净型炭孔隙率可达22%以上，通氧性好燃烧时间长。

焦化企业产生的焦粉、焦油渣等固体危化物均可按一定比例添加至山西领君成型系统，减少对环境的污染、降低运行成本，实现资源有效整合和经济效益最大化。

2.4 污水的综合利用

一直以来煤化工属于高排放、高能耗行业。[10]与其他领域高新技术相结合，可解决污水处理难的问题，促进污水集中处理、再利用、变废为宝在新型煤化工技术中广泛应用。同时政府有效规划和引导从政策上避免市场无序不集中不成规模，减少污染物不可控排放，对我国资源节约型、环境友好型社会建设具有重要作用。

三、传统煤化工与新型煤化工的区别

传统煤化工与新型煤化工的区别体现在以下三个方面：

3.1 产品结构

传统煤化工产品结构单一，产业链短；新型煤化工的产品丰富、产业链长，可满足下游化工产品的原料需求。

3.2 产能控制

传统煤化工对原料煤要求高，产能过剩且污染严重，目前国家正在进行去产能化。结合我国产业政策并通过新技术的开发和产业链延伸，将传统煤化工产品进一步深加工，消化过剩产能，促进新型煤化工技术的快速发展。

3.3 能源结构

新型煤化工以煤为原料转化成化工产品代替石油和天然气。当前面临国际石油价格逐渐上涨和国内石油对外依存度逐年升高的双重压力，发展新型煤化工产业是加速优化我国能源结构，发展低碳经济的必然趋势。[11]

结语

新型煤化工技术的研究重点为装备技术的创新升级，积极推进新型煤化工技术的研究发展，建立健全相应机制，鼓励企业在煤化工装备技术的研发突破，提高技术成熟度和技术集成度，提高产品品质，突破产业壁垒、延长产业链，建立园区化、规模化、深加工为一体的综合产业链，把煤化工产业的废水、废固资源化、无害化、清洁化高效利用，消除煤化工高污染的固有印象。

参考文献：

[1] 刘文革,韩甲业,熊志军等.我国新型煤化工产业发展现状及趋势[J].中国煤炭,2015,41(3):81-85.

[2] 汪寿建.国内外新型煤化工及煤气化技术发展动态分析[J].化肥设计,2011,(49):1-5.

[3] 叶 茂,朱文良,徐庶亮等.关于煤化工与石油化工的协调发展[J].中国科学院院刊,2019,34(4):417-425.

[4] 黄云兵.新型煤化工技术进展[J].企业科技与发展, 2009,(12):31-33.

[5] 曹弘. 中国煤化工技术的发展与新型煤化工技术研究[J]. 工程技术(全文版):00160-00161.

[6] 徐振刚.杜铭华新型煤化工及其在我国的发展[J].煤化工,2003（06）:4—8.

[7] 董亮, 于庆波. 我国焦炉煤气甲烷化制天然气工艺发展现状与展望[C].第七届全国能源与热工学术年会论文集. 2013.

[8] 武彩英, 崔永君, 张彩荣等. 神府煤焦油产率、组成、性质与热解温度的关系[J]. 陕西环境, 2000(03):16-18+36.

[9] 常景泉. 浅谈煤焦油加氢生产燃料油加工工艺[J]. 中国高新技术企业, 2011, 000(025):P.72-73.

[10] 赵晓.中国新型煤化工发展方向探讨[J].中国煤炭,2014(12):87-90.

[11] 高建业.发展新型煤化工能源技术，优化我国能源结构[J]. 山西化工, 2006, 26（3）:69—71.

作者简介：1 王昆鹏（1966.02）男，汉，山西省晋城市沁水县人，高级工程师，本科，煤

化工专业，太原煤气化公司 ，030600。

2 孟爱虎（1965.06）男，汉，山西省晋中市寿阳县人，高级工程师，

山西领君重工机械设备有限公司，030600。

3 乔彬（1992.08）女，汉，内蒙古乌兰察布市人，硕士，化学工程与技术专业，山西领君

重工机械设备有限公司，030600。