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世界首创粉煤加氢转化技术取得重大突破

文章来源：中化新网更新时间：2024-09-05 13:52:20

近日，由新奥集团自主研发的粉煤加氢转化油气联产芳烃和甲烷技术（简称“粉煤加氢转化技术”）成功完成煤加氢转化一体化转化炉升级的试车任务，这标志着世界首创粉煤加氢转化技术取得重大突破，为我国煤炭清洁高效利用增添了新路径。

据新奥股份天然气有限公司加氢气化技术负责人周三介绍，粉煤加氢转化技术是由新奥自主研发的新型煤炭分级分质利用技术，属第三代先进煤气化技术，可实现一步法制甲烷。其核心是煤粉与氢气在中温（800~1000℃）和高压（5~10MPa）条件下反应，生成甲烷、轻质芳烃和高热值清洁半焦。该技术融合了煤制气和煤制油的优势，既能实现煤高效清洁转化制天然气，又能副产高附加值轻质芳烃油品，通过阶梯利用、全价开发，真正实现了煤炭资源的清洁高效综合利用，意义重大。

据悉，在整个技术开发过程中新奥研发团队创造了多项世界首次，如粉煤高压氢气密相输送技术、一体化转化炉及热回收耦合技术、高效对撞式粉煤烧嘴、超高固含量气固分离技术、氢气回收及循环加热技术、芳烃油品分离及精制技术等。

周三强调，与传统的直立炉热解相比，该技术优势明显，原料适用性更广，得到的芳烃油品组成更简单，分离工艺更节能高效，最终产品的经济价值更高，提高了原料煤的转化效率，提升了气体和液体产品的品质和价值，从根本上解决了粉煤利用和油/尘分离难题，达到系统稳定、高效、连续运行的目标，实现了油、气联产。

煤炭分级分质利用技术可根据煤在不同转化阶段反应性不同的特点，通过控制煤的热解过程实现煤的分级转化和分质利用，相较于直接燃烧等技术，避免了煤炭结构的过度拆分，是实现煤资源高效清洁利用的有效途径之一。传统的煤炭分级分质利用技术以常压和低压热解为主，其最大难点在于使用粉煤时的油尘分离问题。目前，各技术多通过优化反应器类型、结构、优化操控手段等方式将原料煤粒径要求降低，但受限于油/尘分离难题，仍无法真正意义上解决粉煤的使用问题，主要原因是低压下未能让焦油充分加氢裂化轻质化，所产焦油品质不好，凝点高，黏度大，混合粉尘颗粒后堵塞过滤设备和管道等，造成系统稳定性差，所以仍无法真正意义上解决粉煤使用的难题。

为攻克上述难题，新奥集团早在2012年便开始研发粉煤加氢转化技术，该技术基于国家“863计划”项目“大规模煤制清洁燃料关键技术及工艺集成研究”，联合多家高校、科研院所和设计院共同研发。

2015 年7 月，具有自主知识产权的“煤加氢转化联产芳烃和甲烷关键技术工艺”通过了河北省技术成果鉴定，由中国工程院院士金涌组成的专家组一致认为该技术达到了国际领先水平，并建议加快工业示范装置进度；2018年400 吨/天煤加氢转化工业示范装置建设完成并首次开车打通工艺流程获得合格产品；2021年通过中国石油和化学工业联合会验收，标志着世界上首套百吨级加氢转化工业化装置，也是世界首套7.0MPa 高压粉煤气流床转化工艺装置实现工业化。今年，工业示范装置完成了技术改造升级，升级后的装置在一个月的连续运行中，不仅实现了“高温高气、低温高油”两种工况的自由转换，还取得了完整的实验数据。这一成果得到了中国煤炭加工利用协会性能考核专家组的认可，也意味着煤加氢转化联产芳烃和甲烷技术的成功应用。

经过十多年的不懈攻关，新奥粉煤加氢转化技术通过引入氢气、精准控制反应条件等手段，实现产物定向调控，充分利用原料煤自身结构，联产甲烷和轻质芳烃油品，耦合多个反应过程，整体效率得到大幅提升。全流程采用干法排焦、干法除尘、高效热回收等先进工艺技术，工艺煤耗、水耗等设计指标均符合行业指标或优于行业先进值。此外，该技术选用气流床作为反应器，具有结构简单、易于放大的优点，为实现百万吨级大规模煤炭高效清洁转化奠定了重要的基础。

据悉，新奥集团在百吨级示范装置稳定运营的基础上，现已完成了1600吨/天规模核心工艺及设备的开发设计，并计划在新疆、陕北和内蒙古等低阶煤资源丰富地区推进项目落地。