煤炭深加工技术

1、煤炭深加工技术1 煤制天然气近年来， 随着城市化进程的加快， 国内对天 然气资源的需求日益攀升， 加上我国天然气资源 先天不足，逐步催生了国内煤制天然气产业的出 现。煤制天然气项目投资高、装置规模大，建设 条件苛刻，当前国内仍处于项目建设阶段。cm 工艺技术方而年产 5 亿方规模的煤制天 然气工艺技术包基本成熟， 大型化成套装置最为 关键部分是煤气化技术。 煤气化工艺依据不同煤 种进行选择， 且要求煤质稳定。 国外引进的大型 煤气化技术 (Lurgi Texaco Shell USP) 和国内开发的煤气化技术 (BUI, 、单喷嘴粉煤气 化、多喷嘴对置气化、两段干煤粉气化、 HT-L, WHU

2、都是可供选择的气化技术路线。根据国内装 置运行情况来看， 目前鲁奇、 水煤浆和航天炉气 化技术均实现达标达产长周期稳定运行， 其它大 型化装置气化技术仍存在一些问题，争议较大。(2) 经济性方而全国煤化工设计技术中心主 任李大尚表示， 煤制天然气项目在煤价为 250 元 /吨的价格下，年满负荷为 8000h，其每立方米 气的工厂成本为 0. 9 8 元，转换率最高可达6600。大唐克旗项目规模为 40 亿立方米，计划 3 年投产，自建管线进京，到北京的气价为 1. 6 元/ 立方米。需要说明的是，大唐克旗项目采用 I,urgi 技术路线，总投资 257 亿元 ( 含输气输水管线 ) 。 可以看

3、出煤制气项目投资巨大， 如果企业依靠贷 款完成， 则加上财务成本的话， 其成本己和现有 市场价非常接近。 由于我国天然气价格实行双轨 制，由国家直接控制天然气价格， 还没有实现与 石油价格关联， 其经济指标变化因素决定于煤炭 价格势和天然气价格的上涨力度。(3) 产业方向分析煤制天然气作为最理想的 替代资源，未来在我国城市化进程中将得到迅猛 发来看，目前鲁奇、 水煤浆和航天炉气化技术均 实现达标达产长周期稳定运行， 其它大型化装置 气化技术仍存在一些问题，争议较大。经济性方而全国煤化工设计技术中心主 任李大尚表示， 煤制天然气项目在煤价为 250 元 /吨的价格下，年满负荷为 8000h，其每

4、立方米 气的工厂成本为 0. 9 8 元，转换率最高可达 6600。大唐克旗项目规模为 40 亿立方米，计划3 年投产，自建管线进京，到北京的气价为 1. 6 元/ 立方米。需要说明的是，大唐克旗项目采用 I,urgi 技术路线，总投资 257 亿元 （ 含输气输水管线 ） 。 可以看出煤制气项目投资巨大， 如果企业依靠贷 款完成， 则加上财务成本的话， 其成本己和现有 市场价非常接近。 由于我国天然气价格实行双轨 制，由国家直接控制天然气价格， 还没有实现与 石油价格关联， 其经济指标变化因素决定于煤炭 价格势和天然气价格的上涨力度。（3）产业方向分析煤制天然气作为最理想的 替代资源，未来在

5、我国城市化进程中将得到迅猛 发展，优先在拥有天然气管网输送条件的地区和 煤炭资源、水资源充足和生态环境好的地方进行 布局。4）产业化概况 2010 年 6 月，国家发改委发 布关于规范煤制天然气产业发展有关事项的通 知，明确煤制天然气项目由国家发改委统一核 准。截比 2011 年底，己获国家发改委正式核准 项目有四个，分别是大唐国际克什克腾年产 40 亿方煤制天然气项目、 汇能内蒙古鄂尔多斯年产16 亿方煤制天然气项目、大唐阜新年产 40 亿方 煤制天然气项目和庆华新疆伊犁年产 55 亿方煤 制天然气项目。其中新疆庆华一期年产 13. 75 亿方煤制气项目己于 2009 年 7 月开工建设，预

6、 计 2012 年实现投料试车。截至 2011 年 4 月份， 国内规划及在建项目共计 17 套，产能 714 亿方， 其中己开工项目 10 套，总产能 441 亿方。 2 煤 制烯烃乙烯、丙烯作为石化产业最基础的原料， 随 着国民经济和社会可持续快速发展， 未来将保持 较高的刚性需求， 由于原油价格上涨， 传统乙烯 成本逐渐推高， 使得煤制烯烃这一新型路线得到 发展。目前，由煤制合成气再经甲醇生产烯烃的 工业化生产技术己取得阶段性进展， 但仍不具备 大规模推广条件。cm 工艺技术方而煤制烯烃技术开发的核心 是甲醇转化烯烃技术 (MTO/MTP) ，国内外此类技 术开发和推广应用极为活跃。 目

7、前示范工程虽取 得阶段性进展，但是需要优化和完善的内容很 多。比如，MTO/MT技术不宜采用传统乙烯分离 流程，需要优化分离流程， 以减少投资和控制能(2) 经济成本方而以神华包头年产 60 万吨 煤制烯烃项目为例，该项目总投资约 170 亿元， 根据己公布消耗数据测算， 以煤为源头制取烯烃 时，当前市场要求装置保本前提为每吨煤炭价格 应不高于 500 元; 当以甲醇为源头制取烯烃时， 甲醇生产成本应不高于 2000 元; 若购买甲醇制 烯烃，其收益取决于甲醇和烯烃产品的价格差。(3) 产业发展方向目前，煤制烯烃还仅是我 国烯烃产业发展的补充， 我国发展煤制烯烃产业 重在升级和优化， 建设大型

8、煤制烯烃项目必须优 先考虑区域水资源保障和提高能效水平， 同时关 注资源和利用效率、 优化烯烃分离流程、 选好下 游产品链等问题，减少污染排放。今后几年，煤 制烯烃仍以示范为主。 展，优先在拥有天然气管 网输送条件的地区和煤炭资源、 水资源充足和生 态环境好的地方进行布局。4)产业化概况 2010 年 6 月，国家发改委发 布关于规范煤制天然气产业发展有关事项的通 知，明确煤制天然气项目由国家发改委统一核 准。截比 2011 年底，己获国家发改委正式核准项目有四个，分别是大唐国际克什克腾年产 40 亿方煤制天然气项目、 汇能内蒙古鄂尔多斯年产 16 亿方煤制天然气项目、大唐阜新年产 40 亿方

9、 煤制天然气项目和庆华新疆伊犁年产 55 亿方煤 制天然气项目。其中新疆庆华一期年产 13. 75 亿方煤制气项目己于 2009 年 7 月开工建设，预 计 2012 年实现投料试车。截至 2011 年 4 月份， 国内规划及在建项目共计 17 套，产能 714 亿方， 其中己开工项目 10 套，总产能 441 亿方。 2 煤 制烯烃乙烯、丙烯作为石化产业最基础的原料， 随 着国民经济和社会可持续快速发展， 未来将保持 较高的刚性需求， 由于原油价格上涨， 传统乙烯 成本逐渐推高， 使得煤制烯烃这一新型路线得到 发展。目前，由煤制合成气再经甲醇生产烯烃的 工业化生产技术己取得阶段性进展， 但仍

10、不具备 大规模推广条件。cm 工艺技术方而煤制烯烃技术开发的核心 是甲醇转化烯烃技术 (MTO/MTP) ，国内外此类技 术开发和推广应用极为活跃。 目前示范工程虽取 得阶段性进展，但是需要优化和完善的内容很多。比如，MTO/MT技术不宜采用传统乙烯分离 流程，需要优化分离流程， 以减少投资和控制能 耗。经济成本方而以神华包头年产 60 万吨 煤制烯烃项目为例，该项目总投资约 170 亿元， 根据己公布消耗数据测算， 以煤为源头制取烯烃 时，当前市场要求装置保本前提为每吨煤炭价格 应不高于 500 元; 当以甲醇为源头制取烯烃时， 甲醇生产成本应不高于 2000 元; 若购买甲醇制 烯烃，其收

11、益取决于甲醇和烯烃产品的价格差。产业发展方向目前，煤制烯烃还仅是我 国烯烃产业发展的补充， 我国发展煤制烯烃产业 重在升级和优化， 建设大型煤制烯烃项目必须优 先考虑区域水资源保障和提高能效水平， 同时关 注资源和利用效率、 优化烯烃分离流程、 选好下 游产品链等问题，减少污染排放。今后几年，煤 制烯烃仍以示范为主。产业化概况目前， 国内己建成项目三家， 分别是神华包头年产50万吨煤制烯烃(DMTO项 目，神华宁煤集团宁夏宁东年产 50 万吨煤制烯 烃(MTP)项目和大唐多伦年产 46万吨煤制丙烯(MTP)项目。其中，神华包头煤制烯烃项目于2010 年 8 月 8 日投料试车， 2011 年

12、4 月 28 日产出合 格的聚丙烯产品，计划今年 7 月份进行验收 ; 神 华宁东项目和大唐多伦项目于 2011 年 4 月正式 开车，目前仍在调试阶段。在建项目三家。其中中原石化年产 20 万吨 SMTC项目预计2011年9月份建成投产，另一套 在鹤壁与河南煤化合作的60万吨SMT(项目己经 启动了前期工作 ; 陕西蒲城年产 67 万吨 DMT(II 项目预计 2013 年建成投产 ; 宁波禾元 60 万吨烯 烃项目己经开工，计划 2012 年底建成投产。另 外，神华与陶氏合作以及道达尔与中电投合作的 两套烯烃项目正在开展前期工作。 3 煤制油与煤制烯烃产业相似， 煤制油源于我国石油 能源短

13、缺的国情， 己经列入国家的战略储备。 目 前，煤制油技术受到国内广泛的关注， 很多地方 都进行了规划。 不同的是， 国内煤制油示范项目 取得重大成功， 间接液化技术己经达到长周期满 负荷稳定运行要求， 基本具备工业化推广应用的 条件，煤直接液化工艺工程化也取得重大突破。工艺技术方而这里的煤制油主要指煤直 接和间接液化。 间接液化技术的核心是费托合成 催化剂研制， 南非 Sasol 公司煤间接制油装置己 经有 20 多年的工业运行历史，技术成熟。我国 也开展 30 年的相关研究，己制得先进高效催化 剂，并在潞安和伊泰项目中成功得到工程化验证 川。直接液化关键是要解决两方而问题。 一是设 备管道、

14、关键阀门磨损严重，密封困难，尤其是 解决减压阀的材质和结构问题。 二是要催化剂方 而需要提高一次性加氢液化活性。 目前以神华为 代表的国内首套百万吨级煤直接液化关键技术 己经通过专家鉴定。经济成本方而应当指出，煤制油是一个 具有规模经济性的大型综合性装置， 在保证技术 成熟前提下，煤制油的经济规模应在年产百万吨 以上。以神华年产 100 万吨煤直接液化项目为 例，采用大型先进的浆态床反应器和廉价高效的 铁催化剂技术， 总投资约 130 亿元。最新生产数 据显示， 2011 年上半年，生产油品 4 6. 7 万吨， 实现利税 8 亿元团。 需要提醒的是， 这样的项目 投资仅财务费用一项， 每年支

15、付利息就高达数亿元，如果油价波动较大， 其经济效益将很难评价。产业发展方向煤制油作为国家石油路线 的重要补充，应在国家统一规划指导下予以发 展，重点考虑在富煤、富水、依托条件好 ( 输油 管道、技术力量和后勤保障 ) 的地区，“十二五” 期间建设重点仍是抓好煤制油示范项目。 鉴于近 期煤制油示范项目取得的阶段性成功， 在国家层 而上有可能加快推动煤制油的产业化进程。产业化概况目前国内己建成煤制油工业 装置有 5 套。采用直接液化技术的只有神华鄂尔 多斯年产 100 万吨煤直接液化装置，己于 2008 年 12 月份试车成功，前期存在问题较多，后期 经过多次技改， 目前己经取得阶段性进展， 20

16、11 年元月至 6 月底，装置以平均 85%左右负荷运行， 累计产出近 4 6. 7 万吨油品。间接液化装置合 计三套，分别是伊泰年产 16 万吨间接液化煤制 油装置、潞安年产 16 万吨间接液化煤制油装置 和神华宁夏年产 18 万吨间接液化煤制油装置。 间接液化装置均采用中科合成油公司技术， 基本 实现安全稳定运行和达标达产的目标。拟建煤间接液化项目四家，分别是神华 - 宁 煤-SAS()I二合作建设的年产360万吨煤间接液 化项目、伊泰鄂尔多斯年产 540 万吨煤间接液化 项目、充矿榆林年产 100 万吨煤间接液化项目和 山西潞安年产 540 万吨煤间接液化项目，其中 神华宁煤集团煤炭间接

17、液化项目申请报告 于 2011 年 6 月 15 日顺利通过专家评估，其它项目 正在前期准备阶段。 4 煤制乙二醇近几年随着我国聚酷产业的迅猛发展， 大大 提升了国内对其主要原料乙二醇的市场需求， 我 国乙二醇产品的巨大供需缺口和良好的盈利前 景使煤制乙二醇产业成为新型煤化工发展的热 点。cl 工艺技术方而中科院福建物构所经过 20 多年的不懈努力，成功开发了 co 气相催化合成 草酸酷和草酸酷催化加氢合成乙二醇技术， 并先 后进行了 300 吨级和万吨级的合成工艺试验。 2009 年 12 月，国内唯一工业化示范装置通辽 金煤年产 20 万吨乙二醇项目打通全流程，试运 行一周后并产出合格产品

18、。 2011 年 7 月 6 日， 在北京通过科技部组织的专家验收。 根据通辽装 置运行情况来看， 目前仍存在催化剂的选择性不 稳定、飞温、制造成本昂贵及乙二醇产品精制能 耗高等关键技术问题。此外，湖北省化学研究院完成了 “煤制气合 成聚合级乙二醇新技术” 中三项关键催化剂的研 究，并通过了小试成果鉴定和年产 300 吨中试验 证。华谊集团上海焦化公司联合有关的高校和研 究机构也进行了煤制乙二醇核心技术的研发， 在 建年产 1500 吨中试装置，预计 2011 年下半年试 运行。安徽淮化与上海浦景化工技术有限公司合 作，采用华东理工大学技术在安徽淮化建设了年 产 1000 吨合成气制乙二醇工业

19、试验装置，于 2010 年 12 月打通全流程并产出优质聚酷级乙二 醇产品。天津大学等高校和其它工程公司也在进 行煤制乙二醇的技术研发工作。技术经济方而根据中科院物构所的工业 化中试数据，按照年产 20 万吨设计规模计算， 以 400 元/ 吨煤炭价格为依据，乙二醇完全成本 约为 4500 元/ 吨，低于 75 美元每桶的石油路线 乙二醇生产成本。3)产业发展方向初步预测到 2012 年，我国 乙二醇的供需缺口将达到 700 万吨，未来市场空 间巨大。年产 20 万吨及以上合成气制乙二醇被 列为 2011 年国家产业结构调整指导目录的鼓励 类项目。但考虑到在中东乙二醇产品大幅进口的 冲击下，投

20、资风险较大，企业应慎重推进。产业化概况目前，通辽金煤化工年产 20 万吨煤制乙二醇作为国内第一套工业化示范装 置，至今仍未实现高负荷稳定运行。截比 2011 年 3 月份，在建煤制乙二醇项目 8 个，总产能 140 万吨，分别是河南永金投资股份管理公司 6 套年产 20 万吨煤制乙二醇、鹤壁宝马集团年产 20 万吨煤制乙二醇和贵州黔希煤化工年产 30 万 吨煤制乙二醇项目。不完全统计，国内另有近 20 个煤制乙二醇项目处于计划中，总产能接近 400 万吨。 5 煤制二甲醚二甲醚由于本身含氧， 作为油品添加剂能改 善燃烧性能，尤其在替代城市民用燃气和柴油方 而使用效果较好。工艺技术方而主要分一步

21、法和两步法工 艺，其中一步法是指由CO和H:直接合成二甲醚 的技术， 目前国内尚处于技术前期开发阶段。 两 步法是指合成气先合成甲醇再转化成二甲醚的技术，己经非常成熟。2004 年，清华大学在重庆建立了一套年产 3000 吨的一步法制二甲醚装置，其产品纯度不 高于 9800，主要用于初级燃料。目前一步法技 术存在的问题较多，相关试验还停留在初级阶 段，特别是模拟技术没有得到充分的应用和论 证，对于流程优化、产品分离提纯研究很不够。 此外，丹麦托普索公司、 Shell 公司、 Mobile 公 司等也在进行合成气一步法制二甲醚的技术开 发。经济成本方而和传统的两步法甲醇制二 甲醚工艺相比，由于一

22、步法以煤为原料制合成气 时，不需调整氢碳比即可满足生产二甲醚的要 求，省去了部分变换工序，其成本大幅度下降， 在生产上具有更好的应用前景。 传统两步法二甲 醚若按照年产 20 万吨的规模计算，其生产成本 约为 1. 41 倍甲醇成本 +50 元制造费用。产业发展方向煤制二甲醚主要市场是替 代民用燃料和车用燃料。 2010 年国家政府工作 报告明确提出， 要大力发展清洁能源。 随着 2011 年年底国家层而二甲醚有关技术标准法规的出台，届时将很多程度上带动二甲醚产业的发展。产业化概况一步法工艺技术仍无工业化 先例，目前，国内二甲醚装置普遍采用传统两步 法生产工艺。据中国化工信息中心统计， 200

23、8a-2010年，国内二甲醚产能迅速增长，截 比 2011 年 3 月份全国总产能己超到 1000 万吨， 近三年装置平均开工率也不足 3500。由于存在 严重产能过剩，原规划项目几乎全部放缓或取 消。 6 对现代煤化工项目选择建议总的来说，我国现代煤化工示范项目己经取 得重大进展， 但新型煤化工装置规模大， 系统复 杂，技术密集，且项目投资巨大，短期内不允许 大范围铺开，应适度、有序和规范发展。投资建 设新型煤化工项目除考虑项目经济效益、 技术水 平、市场需求和政策发展方向等风险之外， 还应 综合衡量煤炭资源、水资源量、生态环境、交通 运输和地区经济发展等综合条件， 企业应根据自 身条件有针

24、对性地选择。(1) 煤制天然气技术成熟，是最理想的替代 燃料，适宜在有自己的煤炭资源， 距离天然气管 网近的地区建设。 应优先考虑建设， 并密切关注产品的销售渠道和价格前景。(2) 煤制烯烃煤制甲醇技术成熟，国产 MTP 及DMTO技术相对成熟，在煤价低于300元/t的 地区建设经济效益较好。 也可考虑在靠近东南沿 海港口优势地区进口中东地区过剩甲醇建设烯 烃生产装置， 但规模不宜太大。 若国内甲醇燃料 逐步替代汽油后，将有更多的石油可以生产烯 烃，煤制烯烃需求届时会大大降低。 甲醇价格变 动幅度较大，应谨 h 选择。煤制油煤制油工艺是一个相对成熟的工 艺，但工业化经验不足，技术门槛要求高，还

25、而 临水资源需求和环保压力方而挑战。 近期，煤制 油示范装置实现长周期稳定运行，成本得到确 认，为未来的百万吨级煤制油商业化装置打下良 好的基础。 但是应该清醒地意识到， 煤制油技术 作为国家战略储备， 不会大范围铺开， 尤其是甲 醇汽油一旦推广开来，将对其产生重大影响。煤制乙二醇技术相对成熟，工业大型化 有较大风险。 尽管国内需求缺口很大， 但国际市 场己达供需平衡。 虽然近期国内煤制乙二醇技术 取得很大进步， 考虑中东地区大量的乙二醇过剩产能，国内乙二醇项目仍应慎重推进。煤制二甲醚一步法制二甲醚技术仅仅起 步，还处于小试阶段， 传统两步法制二甲醚技术 成熟。考虑到二甲醚替代燃料将是一个新的

26、潜在 发展突破点， 应给以适当关注。 煤炭深加工技术陕北地区煤炭资源丰富， 是国家级能源 化工基地。其煤种主要为低变质的侏罗纪弱粘或不粘 煤，具有煤质好、低灰、低硫、低磷、高挥发分的特点， 是优质低温干馏、工业气化、液化和动力用煤。如何有 效地利用这些资源， 是一个需要高度关注的问题。 利用 这种非炼焦煤低温干馏生产兰炭， 可以有效回收利用 其中的焦油，并产出兰炭和煤气， 有利于资源的综合 利用，提高低变质煤的附加值， 是地方目前最大的煤转 化工业，仅榆林市产能已达 o. i s 0. 2 亿 t/a ，是 地方经济的一大支柱产业。兰炭生产技术的发展 兰炭的生产属低温干馏。 在陕北煤炭开 发初

27、期，曾采用堆烧、改良焦生产用简易窑炉进行兰 炭生产。进人 20 世纪 90 年代后，以三江公司开发的 SJ低温干馏方炉为代表的直立内热干馏炉开发成功， 以块煤为原料进行中低温热解。 经生产实践检验证明 是一种适合当地煤种的低温干馏装置， 具有设备投资少，工艺简单易控， 焦油回收较高的特点， 因而得到了 快速的推广和应用。基本工艺如图 1 所示 一 2。 早期的兰炭生产企业由于规模小， 技术 装备水平低，存在煤气直接排空、废水排放量大、 粉尘污染大、技术经济指标差等问题。 这直接影响到 该行业陕北地区煤炭资源丰富， 是国家级能源 化工基地。其煤种主要为低变质的侏罗纪弱粘或不粘 煤，具有煤质好、低

28、灰、低硫、低磷、高挥发分的特点， 是优质低温干馏、工业气化、液化和动力用煤。如何有 效地利用这些资源， 是一个需要高度关注的问题。 利用这种非炼焦煤低温干馏生产兰炭， 可以有效回收利用 其中的焦油，并产出兰炭和煤气， 有利于资源的综合 利用，提高低变质煤的附加值， 是地方目前最大的煤转 化工业，仅榆林市产能已达 o. i s 0. 2 亿 t/a ，是 地方经济的一大支柱产业。兰炭生产技术的发展 兰炭的生产属低温干馏。 在陕北煤炭开 发初期，曾采用堆烧、改良焦生产用简易窑炉进行兰 炭生产。进人 20 世纪 90 年代后，以三江公司开发的 SJ低温干馏方炉为代表的直立内热干馏炉开发成功， 以块煤

29、为原料进行中低温热解。 经生产实践检验证明 是一种适合当地煤种的低温干馏装置， 具有设备投资 少，工艺简单易控， 焦油回收较高的特点， 因而得到了 快速的推广和应用。基本工艺如图 1 所示 一 2。 早期的兰炭生产企业由于规模小， 技术 装备水平低，存在煤气直接排空、废水排放量大、 粉尘污染大、技术经济指标差等问题。 这直接影响到 该行业的发展，曾被国家环保等部门列为强令关停 的“五小”企业。这个阶段的技术可被列为“第一 代规模化兰炭生产技术”。 为了从根本上解决榆林煤低温干馏环境污染问题，必须从规模经济、 资源综合利用及环 境保护与可持续发展出发，开发先进工艺及设备， 努力延伸焦化产业链，

30、发展循环经济， 增强市场竞 争力，提高综合经济效益， 走可持续发展的道路。 低 温干馏企业和科研院所协力攻关， 主要从如下几个 方面开展了研究 :兰炭炉大型化研究 : 研制了符合国 家相关产业要求的大型清洁兰炭生产新工艺新装 备。新型兰炭炉及加料、 布料技术 : 适合 兰炭炉大型化、高效化要求，气流、温度分布更加合理。通过新型加料、 布料装置， 可解决大型兰炭炉 的原煤分布、炉顶密封等问题， 真正实现兰炭炉的 封闭运行，减少粉尘污染和煤气泄漏。大型兰炭炉测控技术研究，形成适 合大型兰炭炉的成套测控技术，实现在线自动控 制，大幅度提高操作与控制水平。高效煤焦油捕收技术 : 将焦油回收 率提高巧%

31、左右，满足焦油回收、发电等后续利用 要求。煤气净化及综合利用适用技术 : 实 现煤气净化、金属镁、石灰锻烧、发电等技术集成 的适用化研究。 经过研究，开发了符合国家产业政策 的、单体设备年产兰炭 30 万 t 以上的大型清洁兰炭生 产新工艺新装备，改变了过去规模小、能耗高、效益 低、环境污染严重等问题，实现了大型化、规模化生产， 大大提高榆林煤低温于馏的技术装备水平， 实现了大 型化、自动化、高效化，使兰炭生产真正得到了各相 关部门的认可，可被列为“第二代兰炭生产技术” 。2 兰炭生产新技术开发 兰炭生产虽然近年来取得了很大进步， 但还有一些技术问题有待进一步研究解决。 目前尚 存在 3个方面

32、的问题 : 一是目前低温干馏仍主要采 用炉内空气和煤气燃烧加热的方式， 燃烧废气混人 了煤气中，既降低了煤气的热值， 增大了净化系统 的处理压力，而且不利于综合利用 ; 二是采用水盆 浸泡熄焦的方式，水和热耗量大，且产品水分含量高， 废水处理难度大 ; 三是粉煤和兰炭碎屑仍未合理利 用。这些仍然是大型清洁兰炭生产新工艺迫切需要解 决的问题，这些问题的解决将使现行的兰炭生产技术 得到全面提升，可被称为“第三代兰炭生产技术” 。2.1 低温富氧干馏技术 提高低热值煤气循环利用效率主要有 2个方面: 一是与高效率的低热值煤气消耗部门( 如金属镁生产 ) 有效对接 ; 二是改进现有干馏工艺， 提高煤气

33、质量，为化工产品方向的应用奠定基础。 随着制氧技术的不断发展， 富氧技术这 些年在冶金、化工领域获得了大量应用。 富氧干馏 就是利用先进的制氧技术， 以氧气替代空气， 改变 现行低温干馏采用空气助燃带来的煤气热值低， 产 出量大及后续的综合利用问题 4J 。研究表明 :( 1 ) 采用富氧干馏相关技术后，可在 不改变现行低温干馏炉结构的情况下， 用富氧甚至全 氧代替空气，炉况稳定、可调、易控通过富氧干馏，可大幅度提高煤气 有效成分，降低氮含量，提高煤气热值。煤气中的 氮含量可由原来的 50.1%降低到 5. 85%左右，热值 可由原来的 6. 79 MJ/m ，提高到 14. 21 MJ/m3

34、 ， 是空气助燃干馏的 2 倍以上。富氧干馏煤气可为过程煤气的综合 利用，尤其是作为下游化工产品等的高效利用奠 定基础。煤气放散量大大降低， 减少约 3/4 0 富氧干馏是在现有的空气助燃低温干 馏炉上进行的，过程稳定、可调，证明了富氧干馏 成套技术对现行工艺及设备的适用性。 富氧干馏成套技术基本具备工业化应用的条件。 低温富氧干馏 生产工艺如图 2 所示。净煤气富余净煤气图 2 低温富氧干馏生产工艺流程示意2.2 低温干馏干熄焦技术干法熄焦（CDQ简称干熄焦，是相对于 湿熄焦而言，采用惰性气体熄灭赤热焦炭的一种熄 焦方法，是一项被较广泛应用的节能技术 。 干熄焦技术是利用冷的惰性气体， 在干

35、熄炉中与赤热 红焦换热从而冷却红焦， 吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽， 被冷却的惰性 气体再由循环风机鼓人干熄炉冷却红焦。 干法熄焦 有利于提高焦炭质量， 特别是在提高焦炭强度和 降低水分方面， 效果更加明显。 干熄法提高了焦炭 成熟度，减少了微裂纹的产生， 改善了内部结构， 抗碎强度MQ提高6%左右，耐磨强度鱿。降低14% 左右，焦炭水分降低 5%左右。偷林的兰炭生产目前的主体工艺采用 水盆浸泡熄焦。 根据相关的测算， 生产兰炭水耗为192 k 群 t ，成品兰炭水的质量分数取 20%（抽 样统计为 18%一 32%），综合为干基兰炭耗水 490 k 留 t 。陕北兰炭

36、产量按照 1800 万 t 计算，耗水量 700 万 t ，实际耗水量更大。成品兰炭携带的水不是生产 必需的消耗，不仅消耗了缺水榆林地区宝贵的水 资源，而且对用户而言，要付出额外的运输成本 ; 对生产耗水部分，主要用于熄焦、调温，熄焦水蒸 发进人炉内发生水煤气反应， 转化为煤气， 由于目前 的低热值煤气缺乏有效的用途， 因此消耗宝贵的水 资源产生低热值煤气不是合理的选择。 低温干馏过程需要配人过量的冷煤气以控制干馏温度， 提出了以冷煤气为冷却介质， 实 现低温干馏熄焦的工艺方案，如图 3 所示。 如采用新干熄焦技术后，预期可节能 10%，理论水耗可降低 30%以上，成品兰炭携带水可 降低到5%

37、以下，兰炭收率将提高 2. 3%左右。如果 计算用户的运输成本、节能效益和环境社会效益， 经济效益将更为明显。 另外，干熄焦可以改善兰炭 质量，提高兰炭产品品质，带来额外的收益。2. 3 微波干馏技术微波是介于红外和无线电波之间的一 种电磁波，其波长范围为 100 一 0. 1 cm ，相应的 频率范围为300 300000 MHz。与传统加热相比，由于 微波加热直接作用于物质的分子或离子， 引起分子 或离子的振动产生热量，而不是通过热传导传热， 因此它具有更快的加热效率。 与常规电加热方式相 比，它一般可以节电 30%一 50%。煤是一种微波吸 收物质，因此微波可用于煤的低温干馏。 相关研

38、究表明，采用微波干馏可以大幅度提高加热速 度，缩短反应时间。用于活性炭制备、再生，可改进 提高活性炭的吸附性能 6 用于油页岩干馏，在一 定的时间内，随着功率的增加， 油产率和气体产率增加71 。鉴于微波的这些特点， 预期其在低温干 馏中将可能用于如下2个方面：粉煤干馏。粉煤 无法用内热法干馏，主要是内热干馏的气体粉料携 带问题，微波为非接触式加热， 干馏过程产出的 气体量少，有利于干馏顺利进行 ; 高附加值产品 的生产，如高活性炭材料的生产， 充分利用微波加热 速度J 决，干馏产品孔隙度大，活性高的特点。3 兰炭生产技术发展展望兰炭生产技术作为一种低成本的煤转 化技术，已经得到了越来越多的关

39、注，在技术装备水平 快速提升的同时，得到了市场和各相关部门的认可。 第二代大型化、自动化的兰炭生产技术与装备已经成 熟并得到了推广应用，应抓紧进行第三代兰炭生产技 术和装备的开发与应用，并开展煤气综合利用等研 究。预期第四代兰炭生产技术将是在第二 代和第三代兰炭生产技术上的进一步优化，是将煤 干憾、制气、化产等有效结合，资源和能量高效利 用、环境友好的工艺。中国的兰炭生产技术是在自主研发的 基础上发展起来的，应通过大项目、大企业、大投 人引导，在加强研发的基础上进一步整合与集成， 形 成具有自主知识产权的高水平成果， 为煤炭高效转 化和利用提供技术支撑。 兰炭是以侏罗纪不粘煤和弱粘煤 为原料，

40、采用中低温干馏工艺生产的一 种高固定碳含量的固体物质，生产兰炭 的同时副产煤焦油和焦炉煤气。经过 20 多年的发展，兰炭产业已成为承接 原煤生产和煤化工及载能工业、市场遍 布全国、生产集中在陕蒙晋宁接壤区的 特色产业。榆林是我国兰炭产业的发源 地和目前最大的生产基地，本文在对榆 林兰炭产业调研分析的基础上，提出了 做大做强兰炭产业的若干建议，以期推 动兰炭产业科学发展。一、榆林兰炭产业进入新的发展阶 段榆林兰炭生产始于上世纪 80 年代 中后期，煤炭企业为了摆脱当时市场低 迷、外运困难的局面，首先尝试土法炼 焦。“九五”以来，随着兰炭市场的快速 拓展和中低温干馏炉的改进推广，兰炭 产业也得到迅

41、猛发展，到 2006 年，全市 兰炭生产企业达到 294 家，生产规模达 到 2004 万吨，从业人员超过 1.2 万人。 但是，由于生产规模较小、生产工艺落 后和产业布局分散，当时的兰炭生产具 有高能耗、高污染的特征，被列为“五小 企业”，面临全行业被淘汰的困境。在省、市、县共同努力卜，从 2007 年开始，榆林市按照“上大关小、等量置 换”的思路，制定了榆林市兰炭产业结 构调整意见及发展规划 ，颁布了榆林 市兰炭产业准入技术条件 （ 暂行 ） ，积 极推动兰炭产业整合提升。经过两年多 的努力，目前已全部关闭了分散建设、 兰炭是以侏罗纪不粘煤和弱粘煤 为原料，采用中低温干馏工艺生产的一 种高

42、固定碳含量的固体物质，生产兰炭 的同时副产煤焦油和焦炉煤气。经过 20 多年的发展，兰炭产业已成为承接 原煤生产和煤化工及载能工业、市场遍 布全国、生产集中在陕蒙晋宁接壤区的 特色产业。榆林是我国兰炭产业的发源 地和目前最大的生产基地，本文在对榆 林兰炭产业调研分析的基础上，提出了 做大做强兰炭产业的若干建议，以期推动兰炭产业科学发展一、榆林兰炭产业进入新的发展阶 段榆林兰炭生产始于上世纪 80 年代 中后期，煤炭企业为了摆脱当时市场低 迷、外运困难的局面，首先尝试土法炼 焦。“九五”以来，随着兰炭市场的快速 拓展和中低温干馏炉的改进推广，兰炭 产业也得到迅猛发展，到 2006 年，全市 兰炭

43、生产企业达到 294 家，生产规模达 到 2004 万吨，从业人员超过 1.2 万人。 但是，由于生产规模较小、生产工艺落 后和产业布局分散，当时的兰炭生产具 有高能耗、高污染的特征，被列为“五小 企业”，面临全行业被淘汰的困境。在省、市、县共同努力卜，从 2007 年开始，榆林市按照“上大关小、等量置换”的思路，制定了榆林市兰炭产业结 构调整意见及发展规划 ，颁布了榆林 市兰炭产业准入技术条件 （ 暂行 ） ，积 极推动兰炭产业整合提升。经过两年多 的努力，目前已全部关闭了分散建设、 总规模达不到 so 万吨 / 年的 271 户小 兰炭企业，规划建设了 17 个兰炭工业 集中区和 5 个兰

44、炭集中生产点，实现了 规模化生产、资源综合利用和达标排 放。经过不懈努力， 2009 年工信部正式 将兰炭 （ 半焦 ） 列入产业目录，标志着兰 炭产业第一次获得了国家层面认可 ; 同 时，大连理工大学固体热载体等一批新 工艺、新技术得到应用，陕西煤业等一 批国有大型企业集团纷纷涉足兰炭产 业，省市县各级以及国内众多专家学者 对做大做强兰炭产业也形成了广泛共 识，兰炭产业在完成淘汰、整合后，进入 了一个全新的发展阶段。（ 一 ） 兰炭产业已成为榆林最大的 煤化工产业经过淘汰整合，截至 2009 年底，榆 林市兰炭生产企业由最多时 300 余户 整合为 45 户，分布在神木、府谷、榆阳、 横山等

45、县区，兰炭产能从 2004 万吨提 升到 3147 万吨。 2009 年，兰炭实际产 量 848.3 万吨，占全市当年二次能源总 产量的 60.97%（折标煤 ） ，煤焦油产量 84.8 万吨，占 7.17%（折标煤 ） ，两项合 计占到 68.14%;实际转化原煤 1441 万 吨，占当年全市原煤转化总量的 45.6%;兰炭产业已成为目前榆林转化 原煤最多、从业人数最多、产值规模最 大的煤化工产业。规划到“ l 一二五”末， 全市要建成 5000 万吨兰炭、 660 万吨 煤焦油的产能，兰炭产业实际转化原煤 超过 5000 万吨。（ 二） 兰炭产业已成为地方经济的 重要支柱2009 年，兰炭

46、及卜游电石、铁合 金、金属镁产业共有从业人员 25682 人，实现产值 119.89 亿元，占到所在县 区工业总产值的 12.44%，上缴各项税 费 10.4503 亿元，占到所在县区当年地 方财政收入的 27.42%，兰炭及卜游产 业已成为产煤县区地方经济的重要支 柱。特别是神木、府谷两县，兰炭及卜游 产业已成为县域经济的主要支撑。 2009 年，兰炭及卜游产业实现产值分别占到 两县工业总产值的 15.3%和 15.5%，仅 兰炭及卜游产业创造的税费就占到地方税费收入的 32.37%（ 三） 兰炭产业已形成相对完整的 循环产业链兰炭具有比电阻高、反应活性大、 灰分低、含铝低等特点，是目前性能

47、最 好、市场上最受欢迎的电石和铁合金还 原剂; 同时，利用焦炉煤气作为热源生 产金属镁可降低成本 25%左右，节能效 果和经济效益显著。利用兰炭的独特优 势，目前榆林已形成电石、铁合金、化 肥、清洁燃料油、金属镁等兰炭卜游产 业集群，原煤一兰炭一电石、原煤一兰 炭一铁合金、原煤一兰炭一煤焦油一清 洁燃料油、原煤一兰炭一焦炉煤气一金 属镁等循环链条初具规模。特别是随着 神木锦界天元化工 50 万吨煤焦油加氢 项目建成投产，利用兰炭副产的煤焦油制取燃料油的工业化生产取得成功，使 得兰炭产业在原煤深度转化上迈上一 个新台阶厂可以说，兰炭产业带动了煤 炭、电石、铁合金、金属镁、型焦、煤焦油 加工、聚氯

48、乙烯、电力等行业的快速发 展，缓减了原煤外运的交通压力，成为 上接煤炭开采，卜连载能、化工、冶金， 拉动物流、加工制造，广泛影响建材、服 务等行业的支柱产业和关键环节。（ 四） 兰炭产业已进入清洁生产的 新阶段目前榆林新建兰炭企业均实行了 储焦、储煤场、备煤等生产区分割设置， 清水或煤气熄焦，水封闭循环，焦炉煤 气全部综合利用，告别了氨水外排、煤 气点灯的状况，环境污染得到了有效控 制。神木三江自主知识产权 S 于 III 型低 温干馏方炉较市内原有炉型生产每吨 兰炭平均减排 SO z1kg N 0 X 0.05kg 、烟 尘 0.345kg ，府谷恒源公司引进专利技 术在氨水中成功提取了液氨、活性酚， 国内外大量治污新技术和清洁生产新 工艺在兰炭生产中不断得到应用和创 新，榆林兰炭产业已经走出高能耗、高 污染、低产出的初级阶段，开始进入清 洁生产、循环利用的新阶段。二、榆林兰炭产业面临新的挑战 榆林兰炭产业具有独特的优势和 坚实的基础，发