煤炭清潔高效轉化技術進展及發展趨勢
|
|
煤直接液化技術
煤直接加氫液化技術是煤與氫氣在催化劑作用下通過加氫裂化，直接轉化成液態油品。煤直接液化制油產品可以作為軍民航空飛機、火箭以及裝甲車輛的油品，滿足我國日益增加的特種油品需求。1973?年后，因石油危機，西方各國相繼開發出煤液化工藝，但僅處于實驗室研究及中試開發階段。神華集團自“十五”期間開始研發煤直接液化制備燃料技術，并于?2010?年建成投產了世界上第一座百萬噸級的液化裝置，成為煤直接液化產業化領跑者，先后突破“煤直接液化核心工藝放大”“超大型設備制造和安裝”“首套工業化示范裝置的安全穩定長周期運行”三大世界性技術難題，并先后獲得美國、日本、俄羅斯、澳大利亞、加拿大、烏克蘭、印度、印度尼西亞等?9?個國家的專利授權。目前該液化技術仍存在氫耗量大、產品輕質化、溶劑油不平衡和油品收率低等問題，有待通過長期的穩定運行來進一步優化提升。
煤間接液化技術
煤炭間接液化是首先將煤氣化得到合成氣，再利用一定的催化劑在合適的溫度和壓力之下，將得到的合成氣轉化為各類液體燃料和化學品的技術。南非沙索（Sasol）公司的煤間接液化技術是世界上最早的商業化技術；此外，長期以來，世界上其他石油化工公司也開展了大量的研究開發工作，典型的有荷蘭殼牌公司的?SMDS?技術、美國美孚公司的?MTG?合成技術等。
目前，我國煤炭間接液化技術已進入商業化發展階段，上海兗礦公司從?2002?年起開展煤炭間接液化技術的研發工作，成功開發了三相漿態床低溫費托合成和高溫固定流化床費托合成技術。中科合成油技術有限公司研發了高溫漿態床費托合成和油品加工成套技術，形成了“基礎研究—工程化技術研發—工程設計與承包—催化劑生產—特種專用設備加工制造”的一體化技術研發和產業化支撐體系；采用中科合成油技術有限公司自主研發技術建成投產的世界單套規模最大的神華寧煤?400?萬噸／年煤炭間接液化制油工業示范裝置于?2016?年?12?月?21?日成功投產，2017?年?12?月?17?日全線實現滿負荷穩定運行，標志著我國在能源戰略技術儲備方面邁出了實質性步伐。截至?2018?年底，我國已經建成?7?個煤炭間接液化項目，總產能達到?770?萬噸／年（表?3），目前示范項目均實現了長周期的穩定運行。隨著這些示范工程的成功運行，我國煤制油技術工藝得到了進一步的驗證。
中國科學院煤炭清潔轉化技術進展
煤炭清潔高效利用技術研發始終是中國科學院的優勢戰略方向。30?多年前，針對我國富煤貧油的能源結構，中國科學院戰略部署了煤制油、煤制烯烴和煤制乙二醇等清潔轉化利用技術。今天，自主研發的煤炭燃燒、煤制烯烴、煤制乙二醇和煤制油等清潔利用技術破繭而出，走在了國際前列。循環流化床燃燒技術得到了廣泛應用；全球首套?60?萬噸煤制烯烴裝置運行穩定，煤制烯烴年產能達到?1?000?萬噸；20?萬噸煤制乙二醇工業示范技術日趨完善；煤制油技術?16?萬—18?萬噸示范裝置穩定運行，各項技術指標國際領先，400?萬噸／年合成制油項目達到全系統滿負荷運行。
“十二五”期間，中國科學院在保持傳統優勢的基礎上，集中?10?個研究所的優勢力量，組織實施了戰略性先導科技專項“低階煤清潔高效梯級利用關鍵技術與示范”。專項研究提出了適合我國資源特征的高能效、低污染、低排放、高值化的低階煤綜合利用解決方案，形成了“熱解—油氣提質—燃燒—發電”“熱解—氣化—費托合成—油品共處理”和“熱解—氣化—合成液體燃料與化學品”3?條清潔高效梯級利用途徑。通過專項的實施突破了熱解、燃燒、氣化、合成、CO2利用等多項重大戰略性關鍵技術，建成了若干重大示范轉化工程，對加快新一代煤化工及清潔高效燃燒發電產業的發展，推動我國煤炭利用產業及區域經濟的結構調整與升級，促進我國經濟健康發展產生深遠的影響。