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現(xiàn)代煤化工新工藝路線受關(guān)注

作者： 2015年12月04日來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：

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原油價(jià)格暴跌導(dǎo)致的煤化工行業(yè)低迷走勢(shì)并沒(méi)有影響該領(lǐng)域科研人員的研發(fā)熱情。在2015中國(guó)化工學(xué)會(huì)年會(huì)上，現(xiàn)代煤化工技術(shù)論壇成為人氣最高的分會(huì)場(chǎng)，場(chǎng)場(chǎng)爆滿，一座難求。論壇上科研人員介紹的甲醇制芳烴、煤制天然氣

　　甲醇與C5~C6非芳共煉制芳烴工藝我國(guó)芳烴需求一半多靠進(jìn)口，即使在近期原油價(jià)格大幅度走低的情況下，我國(guó)缺芳烴的結(jié)構(gòu)性局限并沒(méi)有改變。在此背景下，煤經(jīng)甲醇制芳烴技術(shù)成為我國(guó)發(fā)展芳烴技術(shù)的重要組成部分。

　　2013年，清華大學(xué)與華電煤業(yè)合作，在國(guó)際上首次進(jìn)行了3萬(wàn)噸/年甲醇進(jìn)料的制備芳烴工業(yè)實(shí)驗(yàn)，取得了成功。他們?cè)?014年又進(jìn)行了催化劑連續(xù)3081小時(shí)的加壓循環(huán)流化床裝置測(cè)試，性能穩(wěn)定，為這類(lèi)技術(shù)的工業(yè)化放大提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　論壇上，清華大學(xué)魏飛團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)介紹了流化床甲醇與C5~C6非芳共煉生產(chǎn)芳烴技術(shù)。該技術(shù)利用甲醇制備芳烴的放熱反應(yīng)與C5~C6 非芳制備芳烴的吸熱反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)熱能耦合效應(yīng)，既可簡(jiǎn)化工業(yè)過(guò)程中的各自高溫移熱或高溫供熱難題，同時(shí)也可有效解決C5~C6非芳這類(lèi)低值化工原料的出路問(wèn)題，此外還為具有煤與C5~C6芳烴資源的區(qū)域提供了更好的工藝解決方案。

　　合成氣完全甲烷化工藝合成氣完全甲烷化成套工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)是大唐國(guó)際化工技術(shù)研究院有限公司等承擔(dān)的國(guó)家“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目煤氣化甲烷化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與工業(yè)示范的子課題。在該課題的實(shí)施過(guò)程中，大唐國(guó)際采用自主研發(fā)的預(yù)還原態(tài)甲烷化催化劑和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的絕熱四段全串并聯(lián)合成氣完全甲烷化工藝技術(shù)方案，按照工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)在山西潞安煤基合成油現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)了一套3000標(biāo)準(zhǔn)立方米/天煤制天然氣工業(yè)裝置,并連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)4000小時(shí)。

　　論壇上，大唐國(guó)際技術(shù)人員介紹了裝置在煤基合成氣工業(yè)氣源條件下，溫度、壓力、模數(shù)、循環(huán)比、運(yùn)行負(fù)荷等工藝運(yùn)行條件對(duì)甲烷化反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，大唐化工研究院開(kāi)發(fā)的預(yù)還原態(tài)甲烷化催化劑活性高、性能穩(wěn)定，CO轉(zhuǎn)化率高于99%；絕熱四段全串并聯(lián)甲烷化工藝成熟可靠，具有較好的工業(yè)適用性。該工業(yè)裝置在運(yùn)行負(fù)荷60%~110%的條件下，產(chǎn)出的SNG達(dá)到國(guó)家天然氣一類(lèi)產(chǎn)品指標(biāo)。

　　煤直接氣化制氫工藝煤氣化制氫是工業(yè)大規(guī)模制氫的首選方式之一。雖然傳統(tǒng)煤氣化制氫工藝成熟，但其投資成本大、需用純氧、氣體分離成本高、產(chǎn)氫效率偏低、CO2排放量大。降低煤氣化制氫工藝CO2排放的關(guān)鍵在于提高過(guò)程熱效率、避免復(fù)雜的氣體分離過(guò)程。借助于氧載體的傳遞作用，化學(xué)鏈制氫技術(shù)可實(shí)現(xiàn)氧和熱在燃料反應(yīng)器、蒸汽反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器之間的轉(zhuǎn)移，從而使CO2、H2、N2內(nèi)在分離，既直接利用空氣、也能獲得高濃度的CO2和H2。鐵基氧載體是化學(xué)法制氫的理想氧載體之一，然而在燃料反應(yīng)器中，鐵基氧載體與煤的直接反應(yīng)速率很慢且該反應(yīng)器吸熱。如何促進(jìn)氧載體與煤的直接反應(yīng)速率且使燃料反應(yīng)器自熱是該制氫技術(shù)的關(guān)鍵。

　　在前期研究的基礎(chǔ)上，山西煤炭化學(xué)研究所提出添加堿金屬催化劑來(lái)促進(jìn)Fe2O3與煤的直接反應(yīng)速率。他們通過(guò)添加Al2O3，一方面作為惰性組分防止氧化鐵的燒結(jié)，另一方面與FeO反應(yīng)生成鐵鋁氧載體，釋放反應(yīng)熱為燃料反應(yīng)器提供部分熱量。模擬結(jié)果表明，采用該技術(shù)過(guò)程各反應(yīng)器都能實(shí)現(xiàn)自熱，制氫熱效率可達(dá)75%，生成的鐵鋁氧載體則能被空氣氧化回到初始相態(tài)，實(shí)現(xiàn)氧循環(huán)。

　　高鈉煤燃前預(yù)處理工藝新疆準(zhǔn)東煤中鈉含量高，在熱轉(zhuǎn)化利用過(guò)程中造成設(shè)備嚴(yán)重黏污、積灰和結(jié)渣等問(wèn)題。針對(duì)準(zhǔn)東高鈉煤的燃燒問(wèn)題，主要的一種解決方法是燃前脫鈉，即對(duì)入爐前原煤進(jìn)行一定的預(yù)處理，將煤中的鈉轉(zhuǎn)移到溶液中然后脫除。目前采用的預(yù)處理溶液主要有水和硫酸、鹽酸等酸溶液，但水洗對(duì)有機(jī)鈉含量高的煤的脫鈉效果有限，且酸洗成本較高，因此迫切需要一種經(jīng)濟(jì)適用高效的燃前脫鈉方法從根本上解決高鈉煤鈉含量高的問(wèn)題。

　　華中科技大學(xué)嘗試采用CO2-H2O作為脫鈉提取液，考察了CO2-H2O在常溫常壓條件下預(yù)處理煤的脫鈉效果。他們?cè)谝欢ü桃罕鹊拿核旌衔镏谐掷m(xù)通入過(guò)量CO2氣體，使煤樣浸洗于弱酸性溶液中，其中的氫離子置換出與羧基結(jié)合的有機(jī)鈉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤中水溶鈉及大部分有機(jī)鈉的脫除。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CO2-H2O作為脫鈉提取液能有效脫除準(zhǔn)東煤中88%的鈉，經(jīng)過(guò)CO2-H2O預(yù)處理的煤樣在熱解過(guò)程中鈉的釋放量減少，其燃燒特性也優(yōu)于原煤與酸洗煤，表明CO2-H2O預(yù)處理是一種高效的高鈉煤燃前脫鈉方法。

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