焦炉煤气甲烷化制天然气技术节能减排显著

2015-3-30中国能源报
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  “西南院自主开发的焦炉煤气甲烷化制天然气技术,已在国内许可实施20套,市场占有率第一。”日前,西南化工研究设计院总经济师成雪清对记者表示,近年来,国内煤化工技术研发单位围绕煤炭清洁高效利用、工业排放气综合利用、大气污染治理、节能环保等领域开展了大量的工作,在焦炉煤气甲烷化制天然气、煤制天然气、电石炉气净化提纯及利用、煤矿瓦斯提浓甲烷、煤矿瓦斯制氢等工艺技术、关键设备、系统工程等方面取得了丰硕的创新成果和应用推广业绩,推动了我国现代煤化工、工业排放气资源化利用产业的发展。
  成雪清表示,日前出台的《工业领域煤炭清洁高效利用行动计划》,针对我国煤炭利用现状、煤化工工艺进行技术改造,强调了达到“减排、节能、优化产品结构”的目标导向,并充分重视技术发展和技术改造的质量,使之能有的放矢,达到目标。
  煤化工节能减排潜力大
  “在传统煤化工领域,存在装备技术水平偏低,结构不合理,产能过剩严重等问题。”中国石油和化学工业联合会煤化工专业委员会相关负责人对记者表示,通过加强对能耗高、污染重的工艺装备技术改造。
  这位负责人以电石项目为例向记者介绍,作为我国现代煤化工发展的重要方向之一,电石法乙炔工业长期以来通过石油和天然气炼化获取乙烯、丙烯,面临“高电耗、高成本、高污染”发展困境。
  就电石法乙炔工业的技术前景,记者采访了北京神雾环境能源科技集团股份有限公司,由该公司研发的神雾蓄热式电石冶炼技术实现了“低能耗、低成本、零污染”,为我国电石行业可持续发展,提供坚实技术基础。
  一名业内专家表示,神雾蓄热式电石冶炼技术为我国“煤基C2化工”发展提供了新的方向和新的思路,能够有效替代石油和天然气,缓解我国对石油和天然气的过份依赖。
  神雾一名技术人员向记者表示,该技术采用蓄热式辐射管燃烧技术,热效率达到90%以上,排烟热损失小,并可使用低热值煤气作为加热燃料。采用粉状原煤和粉状石灰为原料,从源头上杜绝了生产过程中的粉尘污染;工艺过程中无废水产出,热解产出的水循环利用;原煤中硫、汞等污染物,在热解单元大部分脱除,废气经除尘净化处理后排出。
  上述专家向记者表示,北京神雾蓄热式电石冶炼技术突破了我国电石法乙炔工业面临的发展困境,大力推广应用该技术,从廉价易得的低阶煤和石灰中低成本获取电石、人造石油及人造天然气,是实现我国电石法乙炔化工可持续、健康发展的现实路径。
  推广煤炭清洁高效利用技术
  中国石油和化学工业联合会煤化工专业委员会相关负责人对记者表示,在煤化工领域推广应用一批先进适用、经济合理、节能减排潜力大的煤炭清洁高效利用技术,从源头减少煤炭消耗及污染物的产生,以期达到或优于国家相关节能环保要求。
  “合成气无循环两段甲烷化制合成天然气技术作为具有自主知识产权的甲烷化技术,解决了目前已商业化的国外甲烷化技术潜在的生产安全隐患以及投资和能耗高等问题。”神雾技术人员向记者表示,此项技术的节能减排效果非常显著,较传统技术相比,以20亿Nm3/年天然气装置为例,每年节能标煤14276.9吨,每年可以减排粉尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物分别为9708.3吨、35585.2吨、1070.8吨、535.4吨。
  此外,循环气压缩机的使用,降低了整个系统的能效。作为煤制天然气工艺的核心技术之一,甲烷化催化剂的制备方法一直垄断在国外的专利商手中,进口催化剂价格非常昂贵,一般在36-40万元/吨。
  据了解,西南院与中海石油合作,于2014年完成目前国内规模最大的2000m3/h煤制天然气甲烷化全流程中试,一氧化碳和二氧化碳总转化率大于98.5%,甲烷化选择性大于99.9%;产品气甲烷含量大于97%,二氧化碳浓度小于1.0%,氢气浓度小于2%。
  “但在合成气甲烷化反应上还缺乏工业性的国产化技术的支撑。”成雪清表示。
  他认为,煤制天然气技术是现代煤化工的代表性技术之一,与其他煤制能源品路线相比,煤制天然气的能量效率最高,为50%~52%,是最有效的煤炭利用方式,也是煤制能源产品的主要方式。
  技术研发与支撑能力建设并重
  我国褐煤已探明储量为1303亿吨,若以本技术加以综合利用,按平均20%油气产率,预期可获得260.6亿吨油气产品,市场价值巨大,市场前景广阔,经济效益显著。
  目前,我国自主开发出具有完全自主知识产权的蓄热式无热载体旋转床煤热解技术与装备,解决了褐煤等低阶煤热解的诸多世界性关键技术难题,引领了国内外热解技术领域的方向,走在世界的前沿,为我国低阶煤的高效开发利用开辟了崭新的途径,对于煤炭加工提质行业有着重要的意义和作用。
  以褐煤和低变质烟煤及其他含碳固体有机物为原料,通过热解,生产半焦、焦油和煤气三种初级产品,是对褐煤和低变质烟煤及其他含碳固体有机物进行综合利用的有效方法。
  从相关机构了解到,无热载体蓄热式旋转床煤热解技术与装备成熟度高,处于国际领先水平,获得了业内的一致认可。目前在研部分项目可能在未来两到三年内转化为业务订单,项目每年预计可带动上下游1000人以上的就业。预计在10年内,平均每年可完成20亿合同额,利税按15%计,年利税总额约3亿元。
  “从节能减排角度来讲,这一技术推广应用前景非常良好。”专家向记者表示,煤气是使用方便的燃料,可以用作民用煤气、工业燃料气、煤气化联合循环发电、制氢或燃料电池、发电、化工合成生产合成氨、甲醇、二甲醚、合成液体燃料油或同时具有多种用途的多联产等。
  “这样的利用方式,不但可以变废为宝,还可以实现煤的分级利用,多级联产,近零排放。”这名专家表示。
  从研发单位了解到,本技术已形成100万吨/年精煤干馏项目工艺包一个,正在进行100万吨/年煤提质项目初步设计,预计未来1~2年内可进行工程项目的建设,实现产业化。
  成雪清表示,煤化工技术升级应做到因地制宜,如在污染防控的重点地区和区域,要强调在环保限额条件下优先采用先进的清洁生产技术。并且在技术研发与支撑能力建设并重,重视技术研发所需的试验研究支撑能力建设,特别是面向未来煤炭清洁高效利用、现代煤化工的重大、关键、共性技术点,在国内建立并完善具有应用特色和成果转化特色的研发硬件平台,并在这些平台上开展持续的技术创新,推动我国煤炭清洁高效利用技术不断发展,并在部分关键工艺、工程、装备等技术上达到和保持国际先进水平。

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