摘要：我国是一个缺油、少气但煤炭资源相对丰富的国家，大力发展煤化工，充分合理利用丰富的煤炭资源，已成为当前我国能源产业发展的一个重要方向。以洁净煤气化技术为基础的现代煤化工产业，以其高效的能源利用率、资源利用充分、二氧化碳温室气体排放量少等众多优势，成为当前和未来我国煤化工产业发展的重要领域。发展以煤制烯烃、煤制天然气、煤制油和煤制乙二醇等现代新型煤化工产业，成为了当前我国煤化工产业发展的主流方向。
关键词：洁净煤气化技术；煤化工；煤制烯烃
近年来我国经济持续稳步增长，能源需求量不断增大。随着国内可持续发展战略和环境保护政策的实施，作为优质高效的清洁能源，天然气消费市场持续增长，加之“富煤、缺油、少气”的资源禀赋，我国天然气供需矛盾日益突出。多渠道、多方式地扩大天然气资源供给，完善气源结构成为优化我国能源结构的重要战略。煤制天然气作为液化石油气和天然气的替代和补充，可以拓展清洁能源生产的新途径，优化煤炭深加工产业结构，丰富煤化工产品链，符合国内外煤炭加工利用的发展方向，对于缓解国内天然气供应短缺，保障我国能源安全具有重要的意义。
一、概述
洁净煤技术是指在煤炭开发和利用过程中，旨在减少污染和提高效率的煤炭开采、加工、燃烧、转化和污染控制等一系列新技术的总称。洁净煤气化技术是洁净煤技术的一个重要分支，是煤炭气化过程中采用洁净、安全、无污染或最小污染的，而煤炭利用效率又是最高的煤气化技术。在我国煤化工产业高速发展和产业需求的带动下，国内工程公司、研究院、设计院和高等院校等通过对引进国外先进的洁净煤气化技术经过长期的消化、吸收和工程实践，进行了一系列的自主创新，开发出了多达十几种具有自主知识产权的洁净煤气化技术，除碎煤加压气化技术是固定床气化技术，恩德粉煤气化技术和ICC 灰熔聚气化技术属于流化床气化技术之外，其余超过70% 国内自主开发的洁净煤气化技术均属于气流床加压气化技术。除此之外，我国自主开发的洁净煤气流床气化技术还有单喷嘴热壁式粉煤气化技术、新型余热回收式粉煤气化技术等，目前这种气化技术在国内也处于推广和寻求工业化应用过程中。
二、煤化工产业中洁净煤气化技术选择
现代煤化工产业是技术密集型和资金密集型产业，往往项目规模大、投资高、技术集成度高、系统复杂，作为龙头、基础和关键技术的煤气化装置在整个项目中投资占比高一般占项目总投资30%以上，对后续工艺装置和公用工程配置，以及全厂能耗、运行费用等影响较大，因此，选择一种先进、适用、安全、可靠、环保的洁净煤气化技术，对于整个煤化工项目的成败将起到决定性的先导作用。一般而言，洁净煤气化技术的比较和选择需考虑以下因素：
（1）煤种适应性：不同的煤气化技术对原料煤都有不同的适应性要求，包括对原料煤的水分、灰分、挥发分、粘结性、化学活性、成浆性能、灰熔点、成渣特性、机械强度和热稳定性等的要求，而不同的原料煤性质也影响着不同的气化结果。目前世界范围内暂时还没有一种煤气化技术能够适应所有不同的煤种。根据项目煤种特性合理选择相适应的洁净煤气化技术是煤气化技术选择的关键因素之一。
（2）目标产品的种类和特性：煤化工项目主要是由煤气化生成合成气，再利用合成气加工成不同的化工产品，如合成氨、甲醇、天然气和油品等。由于不同的目标产品对气化所得的合成气组成主要是CO、H2和CH4要求不同，而不同的煤气化技术所得的合成气组成差异较大，例如生产合成氨只需要H2，合成气中的CO 需要变换成H2，因此合成气中H2越多越好；而天然气、甲醇、合成油生产要求合成气中氢碳比在1.6～2.1之间，要求合成气中CH4含量越高越好，鲁奇炉等固定床加压气化技术，由于合成气中CH4含量高一般在5%～12%，适于生产天然气，而干粉气流床CO 含量高，有效气（CO + H2）高达90% 以上，合成气热值高，适用于燃烧发电、制取CO、生产甲醇等。
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（3）项目（装置）规模：煤化工产业的规模化效益非常明显，规模大的煤化工项目应选择生产能力大的煤气化装置，这在项目占地、投资和运行管理等方面将具有较大的优势。
（4）后续生产系统对合成气压力的要求：气化压力要与后续生产系统的设计压力相匹配，例如甲醇合成压力约为7.5MPa，选择8.7MPa 的气化压力，可以实现等压合成，省去合成气压缩机，合成气净化系统也相应减小，电耗能耗明显下降。
（5）煤气化装置的投资及经济性：不同的煤气化装置投资差别大，干法气流床废锅流程投资最高，激冷流程投资次之，流化床气化和固定床气化投资较省。在同样满足产品工艺技术的要求下，应选择投资少、能耗低、经济性好的煤气化技术。但也应注意，项目的投资和经济不仅限于煤气化装置，还应包括原料煤的预处理、合成气净化、三废处理等多种因素，需要进行整个项目全过程的投资和技术经济评价，仅仅做煤气化装置的评价比较片面，会产生误导，造成不合理的选择。
（6）项目的能效和资源消耗指标：指导和规范煤化工行业发展的纲领性文件《煤炭深加工示范项目规划》，对煤化工示范项目提出了先进的能效、煤耗、水耗等准入指标要求，而项目的这些指标要求跟所采用的技术息息相关，煤气化技术作为项目的龙头和关键技术，显得尤为重要。
（7）煤气化技术的成熟性、先进性、可靠性和运行业绩：由于煤气化装置占项目投资比例高，因此选择成熟、先进、可靠、具有良好运行业绩的煤气化技术也是煤气化技术选择的一个重要方面。煤化工项目能否取得预期的经济效益一方面取决于市场因素，另一方面则取决于装置运行的可靠性和稳定性。煤气化技术选择不能盲目追求技术的先进性，而应选择经过实际生产检验、具有较好的工业化业绩和运行经验、能达到长周期稳定运行、成熟可靠的煤气化技术，在此前提下再考虑技术的先进性。如果一种煤气化技术不能长周期稳定运行，即使技术再先进，项目的经济性得不到保证，技术的先进性也将变得毫无意义。
（8）环境影响：随着国家对煤化工项目环保方面的日益重视，选择清洁、三废排放少的洁净煤气化技术也是现代煤化工项目必须考虑的一项重要影响因素。固定床气化技术由于废水排放量大、治理难度大、成本高，相对而言，气流床气化技术由于环保性能好，为当代最为先进环保的洁净煤气化技术。
总之，对于现代煤化工项目，特别是大型化项目中，对洁净煤气化技术的选择需要从煤种适应性、产品特性、煤气化装置的投资和可靠性、环境影响等多方面全方位综合考虑，对技术和经济指标需要进行全面比较，深入比选，才能得出正确的判断，比选出最适合项目发展应用的洁净煤气化技术，最终获得理想可靠的结果。由于当前应用于我国煤化工产业的洁净煤气化技术种类繁多，且各具特点，同时我国现代煤化工产业正呈现多元化发展，地区差异性大，原料煤质千差万别，项目产品类型多样化，这些都对洁净煤气化技术的选择提出了更高的要求。
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论文作者:杨亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/30
标签：技术论文; 合成气论文; 煤化工论文; 项目论文; 洁净论文; 天然气论文; 我国论文; 《基层建设》2019年第10期论文;