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五是大型合成气净化系列技术。在消化吸收国内外气体净化技术基础上,集成创新形成具有自主知识产权的大型合成气净化技术。升级完善变换工艺内容如:
(1)开发高含量一氧化碳变换大型化技术,提高耐硫宽温变换催化剂活性和使用寿命,优化集成以适应各种洁净煤气化合成气的工艺参数,满足各种产品对变换不同需求,提高一氧化碳变换率,降低蒸汽消耗和能耗,降低投资;
(2)开发二氧化碳脱除技术,开发单系列净化合成气折醇100万吨/年以上的大型低温甲醇洗工艺,形成能满足大型二氧化碳脱除的低温甲醇洗工艺以及配套的大型吸收塔器等设备;
(3)开发70000标准立方米/小时以上大型空分技术,以及大型国产化气体压缩机、循环气压缩机及大型动设备技术;
(4)开发脱硫及硫回收以及一氧化碳及二氧化碳分离技术,通过吸附、变压吸附(PSA)、膜分离、低温精馏等工艺的组合满足不同产品、不同规模、不同组分的气体分离需求。
六是大型甲醇合成技术。以副产蒸汽等温合成为特征的合成工艺是甲醇合成技术的发展主流。大型甲醇合成技术的开发重点应放在以下几方面:(1)消化吸收多段绝热、段间换热的甲醇合成反应器工艺,掌握二塔串联的工艺设计,在甲醇反应器大型化方面要有发展,突破最大规模的限制;(2)消化吸收段间激冷的甲醇合成反应器工艺,在超大型化的同时,降低甲醇合成能耗;(3)研究开发浆态床甲醇合成反应器工艺示范装置,提高甲醇反应器换热能力,延长催化剂寿命。
七是耦合集成技术。整体煤气化要与煤化工、联合循环发电以及大型超超临界发电等进行耦合。焦化、低温热解及不同煤气化技术之间的组合应用技术以及污染物控制技术方面的集成要有重大突破。主要有高效除尘、硫回收、脱硝技术;酚氨回收、废水制浆、活性炭吸附等污水处理技术;联合循环发电与大型超临界发电等耦合技术。在高效除尘、脱硫、脱硝,酚氨回收、废水制浆、活性炭吸附等污水处理以及大型气化炉、热解炉、合成塔、废热锅炉技术方面要形成具有自主知识产权的洁净煤气化升级核心技术。
八是低阶煤(褐煤)分质分级综合利用技术。集低阶煤(褐煤)预处理、气化、合成、发电、供热等技术于一体的低阶煤分质分级提质多联产综合利用是一项具有发展前景的现代煤化工技术。研究开发低阶煤低温(中温、高温)快速(中速)热载体气流床(固定床、流化床)热解工艺,以提取焦油、干馏煤气和半焦为主要产品的分级提质、分类转化技术是一种发展趋势。该技术可以衍生出多种技术组合,通过热解与半焦气化技术的耦合,以半焦粉气化产生的高温煤气作为热载体,进行逆向串级直接接触热解,可实现高温煤气显热的高效合理利用与低阶煤的梯级热解。特别对含油率较高的低阶煤,经中低温(550~850℃)热解,抽取其中的焦油、煤气等轻质组分,同时获得热值较高的清洁材料。煤气用于制氢或甲烷。煤焦油经提酚等处理后与氢气催化裂化反应生产石脑油和柴油馏分。脱除了挥发份的半焦比原煤热值更高、更洁净,既可气化生产合成气,继而生产化工产品,又可作为优质民用燃料和电厂燃料,从而实现煤的分质分级高效清洁利用。
九是煤焦油的精炼与制备技术。通过低阶煤热解和炼焦得到煤焦油,而高温煤气中的油尘分离、高浓度(含焦油、酚、苯、氨氮、化学需氧量)热解废水的处理与资源化利用以及装置大型化成为制约粉煤或全煤热解的三大难题,也是低阶煤分质分级利用必须迈过的3道槛。
如:低阶粉煤回转热解制取无烟煤工艺技术在用热烟气干燥粉煤的同时,吹出粒径小于0.2毫米的煤尘,大幅减少后序热解过程煤焦油中的煤尘量,运用高速离心分离技术,将含有少量煤尘的焦油进行高效分离,较好地解决了粉煤热解过程油尘难以分离的难题;中低温煤焦油轻质化技术将煤焦油延迟焦化技术集成耦合,将焦油加氢制取石脑油、柴油馏份突破了块煤热解、荒煤气制氢、中低温煤焦油固定床加氢装置大型化应用难题;中/低温煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油(FTH)技术,成为全球首套煤焦油固定床全馏份加氢工业化示范装置;气化-低阶煤热解一体化(CGPS)技术则将粒径小于25毫米的末煤经分级布料进入带式炉,形成多层移动颗粒床层,利用不同颗粒煤层组成的移动过滤层,通过惯性碰撞、扩散沉积、重力沉积、直接拦截、静电吸引等过滤原理,实现对热解煤气的高效自除尘技术(除尘率达96%以上,焦油中含尘量降至0.32克/标方以下)。
( 文|汪寿建 教授级高级工程师,国家注册化工工程师/咨询工程师,中国化学工程股份有限公司总工程师,长期从事化工、煤化工工程设计及技术管理工作)
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