盤點中國煤化工10年創新成就

　　過去10年，我國現代煤化工快速發展，成就斐然，技術創新和產業規模均走在世界前列，已建成了煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等一批現代煤化工示范工程，形成了一定產業規模。在9月27日于銀川舉辦的2017（第六屆）中國國際煤化工發展論壇上，中國石油和化學工業聯合會會長李壽生總結介紹了我國現代煤化工的技術創新情況。

煤化工（圖片來源：互聯網）

 

　　煤氣化是煤炭清潔高效利用的關鍵核心技術，一直是煤化工技術創新的熱點。其發展方向是裝備大型化、原料多元化、排放近零化，目標是裝置實現長周期、高效穩定運行。目前，我國已經涌現出不少大型化長周期的國際領先煤氣化技術。

 

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

 

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

 

　　此外，神華寧煤集團聯合中國五環工程公司等科研院所，自主開發出日耗煤2200噸干煤粉加壓氣化爐（神寧爐），并應用于400萬噸/年煤制油項目中，各項技術指標均達到國際先進水平。

 

 

　　大力發展煤液化技術是推進煤炭清潔高效利用轉化戰略，增強國家能源安全保障能力的戰略選擇，目前煤液化技術正在向著高效高端化邁進。

 

　　譬如神華集團依據煤直接液化反應的產物分布特點，著力開發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技術，目前已完成了煤直接液化油品的戰機試飛和火箭發動機試驗。

 

　　中科合成油技術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。該工藝解決了傳統煤炭液化技術存在的操作條件苛刻、油品質量較差、過程能效偏低等問題，操作條件溫和、油品化學結構豐富、節能減排效果顯著。目前，該技術已通過萬噸級中試驗證，可形成具有國際領先水平的煤炭分級液化成套技術。

 

　　另據記者了解，上海兗礦能源科技研發有限公司開發的低溫費托合成技術，已在陜西未來能源公司煤間接液化項目應用，高溫費托合成技術工業試驗裝置也已開始建設，為生產高附加值化工產品提供了支撐。

 

 

　　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。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），這些技術路線已經成熟并實現工業化，但我國科學家還在不斷進行新的嘗試和探索。

 

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

 

　　中國科學院上海高等研究院在煤經合成氣直接制烯烴漿態床技術研發方面，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80%以上，烯/烷比高達8以上，同時產物碳數呈現顯著的窄區間高選擇性分布。該技術即將開展中試驗證。中科院大化所開發的甲醇制丙烯（DMTP）流化床工藝耦合了甲醇轉化和乙烯烷基化等反應，丙烯選擇性顯著提高，工藝技術和指標先進，目前已完成百噸級放大試驗。該工藝技術具有原創性。

 

 

　　煤制芳烴作為五大現代煤化工路徑之一，前景被業內普遍看好，正成為煤化工產業中又一個龐大的資金池。煤制芳烴技術核心為甲醇制芳烴技術，其前段工藝與煤基烯烴基本一致。其中值得關注的是，北京大學/中國科學院山西煤炭化學研究所團隊和廈門大學團隊以“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，實現了合成氣一步法高選擇性、高穩定性制備芳烴（SMA），芳烴選擇性高達80%。

 

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

 

 

　　根據相關規劃，到2020年全國范圍內將基本實現車用乙醇汽油全覆蓋。除了生物燃料乙醇，煤化工領域的煤制乙醇產業同樣有望受益。目前煤制乙醇相比生物質乙醇具有一定的成本優勢，在燃料乙醇供需缺口不斷擴大的情況下，煤制乙醇技術的革新有望為燃料乙醇發展開辟新的道路，未來將迎來快速發展期。

 

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

 

 

　　低階煤揮發分高、活性強，直接利用（燃燒或氣化）效率低，經濟價值遠不如高階煤，大規模開發利用必須先對其進行加工提質。最為科學和常用的方法之一是熱解，即干餾或熱分解，近期我國企業在這一方面實現了新的突破。

 

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

 

　　上海勝幫化工技術股份有限公司與陜北乾元能源化工有限公司聯合開展的低階粉煤氣固熱載體雙循環快速熱解技術工業試驗，實現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研究。

 

　　中國科學院上海高等研究院、山西潞安礦業（集團）有限責任公司和荷蘭殼牌石油工業公司三方合作開發的甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣關鍵技術，建成了國際首套1萬標準立方米每小時級規模的甲烷二氧化碳自熱重整制合成氣工業側線裝置并穩定運行，實現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合作開展二氧化碳加氫制甲醇技術研究，已實現了中試工藝全流程貫通和平穩運行。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81%，甲烷選擇性小于1%。相關結果近期被NatureChemistry雜志接收發表，被認為是二氧化碳轉化領域的一大突破，為二氧化碳轉化為化學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單管實驗，并實現了穩定運行，標志著該技術向工業化邁出了堅實一步。（記者 李曉巖）

 

　　轉自：中國化工報