在日前于陜西西安舉辦的中國能源•化工強國大會上,陜西煤業(yè)化工集團有限責任公司總工程師、國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室主任尚建選受邀分享了陜煤集團創(chuàng)新開發(fā)的以低階煤全粒徑高效熱解和煤焦油高端轉(zhuǎn)化為核心的分質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)模式,受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。
“沒有西部大開發(fā)戰(zhàn)略,就沒有陜煤集團這些年來的發(fā)展。”尚建選介紹道,黨的二十大報告指出,我國將在保障能源安全的前提下,積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和,加強煤炭清潔高效利用,加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系。近年來,我國陸續(xù)出臺的煤炭分質(zhì)利用相關(guān)政策,規(guī)劃布局了陜西榆林等四個現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)示范區(qū),穩(wěn)妥推進陜西榆林等煤油氣戰(zhàn)略基地建設(shè),推廣低階煤產(chǎn)地分級提質(zhì),對于粉煤熱解、焦油分質(zhì)轉(zhuǎn)化、半焦利用等關(guān)鍵技術(shù)進行集中攻關(guān),推進煤炭分質(zhì)分級梯級利用。
基于我國富煤、貧油、少氣的基本國情,煤炭占我國一次能源消費55%以上,原油對外依存度高達70%以上,面臨碳減排和原油供應安全雙重壓力,如何探索一條綠色低碳的能源安全高效發(fā)展路徑?尚建選認為,推進煤炭綠色高效轉(zhuǎn)化利用,對推動新型能源體系構(gòu)建,穩(wěn)妥達成“雙碳”目標具有重要戰(zhàn)略意義。
陜煤集團在多年的科研過程中發(fā)現(xiàn),低階煤具有儲量豐富、油氣資源屬性突出、資源區(qū)域富、產(chǎn)量大等特質(zhì),占我國煤炭儲量、產(chǎn)量均超過50%,實現(xiàn)其清潔高效轉(zhuǎn)化利用將對保障我國能源安全、積極穩(wěn)妥推進 “雙碳”目標達成,占有極大的權(quán)重。
立足低階煤特殊的結(jié)構(gòu)性質(zhì),陜煤集團采用“分子裁剪”策略,側(cè)鏈、橋鍵、官能團裂解的小分子組分進入氣相,低芳環(huán)組分進入液相,稠芳環(huán)組分縮聚進入固相,再對熱解氣、煤焦油、半焦進一步分質(zhì)轉(zhuǎn)化利用,從而經(jīng)濟環(huán)保地獲得煤基特種燃料、高端工藝油品、稀缺化工原材料及氫氣、甲烷和熱、電清潔能源,開發(fā)出一條低耗能、低碳排的綠色高效分質(zhì)轉(zhuǎn)化利用路徑。
長期以來,煤化工產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的兩大難題是高能耗和高物耗,陜煤集團“低階煤分質(zhì)利用”的優(yōu)勢在哪?
尚建選指出,與直接燃燒、氣化相比,低階煤分質(zhì)利用是一條低能耗、低碳排、低物耗的綠色高效利用路徑。陜煤集團立足陜西儲量豐富的低階煤資源,針對關(guān)鍵科學和技術(shù)問題,創(chuàng)立了低階煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化技術(shù)開發(fā)系統(tǒng),先后搭建了一批科研平臺,并以企業(yè)為主體的產(chǎn)學研結(jié)合為支撐,開展了低階煤“高效熱解分質(zhì)”、 煤焦油“定向高端轉(zhuǎn)化”、煤炭熱解-半焦發(fā)電耦合一體化、煤炭熱解-半焦氣化耦合一體化、煤氣高效利用及污染物資源化、高端產(chǎn)品轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān),建成一批工業(yè)示范項目,取得了一系列科技成果。
具體而言,陜煤集團的低階煤熱解分質(zhì)轉(zhuǎn)化理論研究、塊煤熱解·新型內(nèi)熱式直立爐熱解技術(shù)(SM-DXY)、 粒煤熱解·蓄熱式富氫煤氣熱載體熱解技術(shù)(SM-GF)、 粉煤熱解·氣固熱載體雙循環(huán)快速熱解技術(shù)(SM-SP)、煤焦油全餾分加氫技術(shù)、 煤焦油定向轉(zhuǎn)化制備環(huán)烷基特種油品技術(shù)、煤焦油定向轉(zhuǎn)化制備環(huán)烷基特種油品技術(shù)、半焦大比例摻燒發(fā)電技術(shù)、氣化-低階煤熱解一體化技術(shù)(CGPS)等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)先后通過中國電機工程學會、中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會等行業(yè)協(xié)會的鑒定,并獲得國家級創(chuàng)新技術(shù)獎項。
為落實西部大開發(fā)戰(zhàn)略,充分發(fā)揮陜西煤炭資源優(yōu)勢,陜煤集團經(jīng)過20年的改革發(fā)展,已成長為陜西乃至全國的能源化工骨干企業(yè),已建成1180萬噸/年煤炭熱解、267萬噸/年焦油加氫、18.9億標方/年煤氣利用、1175MW半焦與余熱余氣固廢聯(lián)合發(fā)電等工程,近三年累計新增產(chǎn)值超1295億元,利潤超140億元。
目前,陜煤集團正全力推進全球最大“1500萬噸/年煤炭分質(zhì)利用制化工新材料示范工程”建設(shè)運行,將實現(xiàn)單位工業(yè)增加值能耗0.65噸標煤/萬元(當量值),CO₂排放強度1.76噸標煤/萬元。
未來,陜煤集團將構(gòu)建煤炭綠色低碳開發(fā)利用的全產(chǎn)業(yè)鏈體系,開展礦區(qū)綠色智能采煤與生物固碳及光伏發(fā)電一體化發(fā)展,綠電制氫、制氧與煤炭分質(zhì)利用多聯(lián)產(chǎn)相耦合,儲能裝備與高端化工材料同步開發(fā)等技術(shù)研發(fā)布局;;推進“陜北地區(qū)蘭炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級”,用開發(fā)出的先進技術(shù)全面提升榆林蘭炭產(chǎn)業(yè),建立以中低溫煤焦油和熱解煤氣為主體原料的新型化工體系,同時推動潔凈半焦對商品煤的“應替盡替”;形成>3000萬噸/年煤制油品保障能力,基于資源技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),規(guī)劃在陜西榆林、內(nèi)蒙古鄂爾多斯、新疆吐哈等分別建設(shè)大型低階煤分質(zhì)利用基地,構(gòu)建低階煤分質(zhì)利用資源開發(fā)、技術(shù)標準和產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系。
我國煤炭綠色高效分質(zhì)轉(zhuǎn)化的發(fā)展思路是什么?前景在哪?
尚建選認為,從技術(shù)角度出發(fā),煤化工企業(yè)應以低階煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)為主線,聚焦國家重大戰(zhàn)略需求,加快新一代技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范進程,助推雙碳目標穩(wěn)妥達成。研發(fā)方向包括建立低階煤結(jié)構(gòu)與反應性理論體系,突破更加低碳高效的煤炭分質(zhì)定向轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù);開發(fā)催化活化熱解增油、煤焦油精細分質(zhì)制備精細化學品技術(shù);研發(fā)CO₂與高溫粉焦反應耦合新能源制氫負碳煤化工技術(shù)等。
尚建選最后強調(diào),煤炭綠色高效分質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)了煤化工與石油化工技術(shù)的錯位發(fā)展,為西部富煤缺水地區(qū)的煤炭就地清潔高效轉(zhuǎn)化利用、發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟、落實西部大開發(fā)戰(zhàn)略提供技術(shù)支撐。
陜煤集團積極面向國家能源安全供給和“雙碳”目標穩(wěn)妥實現(xiàn)的重大戰(zhàn)略需求,創(chuàng)新開發(fā)以低階煤全粒徑高效熱解和煤焦油高端轉(zhuǎn)化為核心的分質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)模式,為我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施開創(chuàng)一條綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展路徑。