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0316-5789130金秋九月,硕果盈枝。在9月13日举办的第十九届榆林国际煤炭暨高端能源化工产业博览会、第三届西部氢能博览会上,陕西精益化工有限公司(以下简称精益化工)开展了“精益富氧干馏成套技术与装备”交流分享活动。这项刚刚通过中国煤炭学会鉴定达到国际领先水平的创新科技成果推出后,迅速引起业内高度关注。
以兰炭、煤焦油深加工为主导产业的精益化工,近年来依托深厚的技术积累与行业洞察,强化自主科技创新,蹚出了一条传统煤化工向高端化、多元化、低碳化发展的新路径。
8月22日,中国煤炭学会在北京召开技术成果鉴定会。精益化工完成的“基于富氧燃烧的低温干馏荒煤气提质成套技术与产业化”科技成果,赢得了院士和专家的高度好评。鉴定委员会认为,该成果突破了传统的煤炭低温干馏技术瓶颈,在能效提升和减排固碳方面优势显著,核心指标优于国内外同类技术,拥有完全自主知识产权,产业化前景非常广阔。
“精益化工做了一件伟大的事情。这个技术价值非常高,具有大规模推广利用价值。”中国工程院院士、清华大学教授金涌说。
煤的干馏(也称中低温热分解)是煤热解的重要工艺形式之一,指煤炭在隔绝空气或缺氧条件下加热分解为气体(荒煤气)、液体(煤焦油)和固体(半焦,也称兰炭)三相物质。煤热解技术源远流长,尽管近年来新技术层出不穷,但由于煤炭普遍采用空气助燃,导致荒煤气中氮含量高、热值低,有效成分占比不足,煤气只能主要用于燃烧发电,难以实现高附加值利用,对环境造成污染。
作为国家重要能源化工基地,榆林兰炭年产能占全国年总产能的一半以上,其中“神木兰炭”已成为我国工业地理标志。位于榆林神木高新区的精益化工致力于煤炭分质分级清洁高效利用,2020年10月建成了50万吨(年产能,下同)煤焦油深加工多联产综合利用、2×40.5兆伏安硅铁矿热炉综合利用项目及配套的60万吨煤热解项目。
面对煤热解行业共性技术瓶颈,精益化工与西安建筑科技大学组成项目团队,历经多年探索攻关,率先研发氮基富氧燃烧煤低温干馏技术,提升荒煤气质量,实现燃烧介质革新。
随后,精益化工又在此基础上独立开发碳基富氧燃烧煤低温干馏技术和富氧干馏自控系统,最终形成了“精益富氧干馏成套技术与装备”,并成功应用于该公司60万吨煤热解装置,产出的荒煤气品质满足化工产品生产应用要求,构建了“兰炭—煤气—化工产品”全链条新生态,推动兰炭行业煤气提质减排、绿色低碳升级,为我国传统煤化工转型发展、培育新质生产力提供了“精益方案”。
富氧干馏成套技术主要包括氮基富氧干馏技术、碳基富氧干馏技术、炭化炉温度场双控双调技术等多项成果。其中,氮基富氧干馏技术以“纯氧+空气”替代空气作为助燃气体,气体中氧含量提升至50%,有效减少氮气引入,使荒煤气中的有效气体(CO+H2+CH4)成分和热值显著提升,氮气含量降低至25%以下,可满足合成氨、尿素等生产需求。
碳基富氧干馏技术作为核心创新成果,填补了国内外煤干馏领域的空白,实现了3项关键突破。一是建立全球首创的“纯氧+二氧化碳”富氧干馏热解体系,进一步将荒煤气中的氮含量降至4%以下,有效气成分提升至78%,热值超过2800大卡/立方米。二是通过热解直立方炉升级改造,开发了适用于富氧燃烧内热式低温干馏炉的系统及配套设备,确保富氧干馏的稳定性和安全性。三是首次利用煤化工装置尾气二氧化碳作为载气和助燃气,将煤化工与煤低温干馏工艺深度融合,形成了“煤化工尾气—热解载气/助燃气”闭环。
碳基富氧干馏技术产生的荒煤气指标与煤化工合成气相当,大幅提升了煤气品质,适合的氢碳比可用来生产甲醇、乙醇、乙二醇、液化天然气、烯烃等下游化工产品。此外,煤气中氢气含量高达40%,还可分离提纯作为低成本氢源,推动我国兰炭副产荒煤气从低端燃料型向高端化工原料的转型升级,在业内率先实现二氧化碳大规模资源化利用。
2023年6月以来,该技术成果陆续在精益化工60万吨煤低温干馏装置实现了工业化应用,在不改变直立炉主体结构的前提下快速改造,并历经“空气干馏—氮基富氧干馏—碳基富氧干馏”技术迭代与装备升级,至今保持长周期安全稳定运行,达到TRL-9最高技术成熟度等级要求,具有突出的节能效果、显著的成本优势、出色的固碳成效、强劲的煤气品质,取得了显著的经济效益和社会效益。
经济效益方面,该技术实现了煤气热值效益、化工利用效益、能耗指标效益的三重突破。精益化工改造后的60万吨热解装置运行结果表明,荒煤气发热量最高可提升80%,吨煤荒煤气效益由77元提升到124元;若下游配套合成甲醇,年可新增效益1.5亿至1.8亿元;吨兰炭综合能耗明显优于国家一级能效标准。同时,由于化工尾气中二氧化碳作为载气和助燃气,较传统工艺可减少碳排放50%以上,以120万吨热解装置为例,通过煤气资源化利用,年可实现末端固碳50万吨。
2023年5月,该技术成果获陕西省石化科技进步一等奖,今年9月又获榆林市秦创原专利转移转化大赛一等奖。
目前,该技术已引起行业高度关注。9月13日,来自新双赢购彩平台 双赢彩票网页疆、内蒙古、山西、甘肃、四川、陕西等地的30多家企业负责人齐聚精益化工考察交流。他们通过“展厅参观+现场考察+专题研讨”三重互动,全方位深入解码“精益富氧干馏技术与装备”的技术特点、核心作用、价值优势、产业前景等,赢得了客户的广泛认可和高度赞誉。
陕西冶金设计研究院有限公司总经理雷刚表示,这项技术最大的亮点无疑就是提升煤气品质和价值,拓展延伸产业链,节能降碳效果明显,而且下游产品可实现灵活调整,适用不同的应用场景。据透露,该公司将与精益化工展开合作,优化完善工艺,加快技术成果转化推广。
其实,精益化工作为榆林能源集团控股的新型煤化工企业,2016年成立之初就植入了创新基因:新建的50万吨煤焦油深加工多联产综合利用项目,核心技术采用全馏分煤焦油沸腾床加氢提质+固定床加氢裂化组合技术。其中,基于沸腾床加氢的煤焦油制芳烃成套技术首次实现国产化和工业化应用。
近年来,榆林作为全国碳达峰试点城市,加快创建国家能源革命创新示范区。精益化工围绕打造“科技精益、绿色精益、活力精益、品质精益、幸福精益”,秉承“精创价值、合创美好”的企业使命,坚持科技强企战略,持续探索煤炭分质分级清洁利用新途径,为能源化工行业绿色低碳转型树立新标杆、提供新范例。
榆能集团党委委员、副总经理文尧顺指出,期待精益化工聚焦核心主业,瞄准科技前沿,不断巩固和拓展技术优势,加速培育新质生产力,为榆能集团实现打造世界一流企业目标贡献更多“精益力量”。
精益化工党委书记、董事长常懿表示,“十五五”期间乃至未来,公司将持续深化“五个精益”战略,不断加大研发攻关力度,推动技术迭代升级,助力实现国家“双碳”目标和行业绿色低碳转型。同时,依托榆能集团“4+2”产业布局和能化、煤电、新材料3个千亿级现代产业集群,深度参与环氧树脂化工新材料一体化等新项目,构建全链条产业生态,打造值得信赖的科技创新型现代企业。
精益化工公司党委副书记、总经理李斌表示,下一步将突出科技创新引领,加快研发平台建设,深化“产学研”合作交流,构建全员参与、合力攻关的科研氛围和创新生态,不断提升核心竞争力,为企业高质量发展提供强大技术支撑。
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