我國煤炭資源約占化石能源總量的94%，分質利用可實現轉化過程清潔高效、產品優(yōu)質多元、資源價值最大化，是構建現代煤化工產業(yè)鏈，實現煤炭綠色轉化的必然要求和大勢所趨。
分質利用以熱解為核心
煤炭分質利用能夠充分發(fā)揮煤炭資源特點與優(yōu)勢，通過熱解將煤轉化為潔凈焦、煤焦油及熱解氣等，同時對污染物進行集中脫除，進而根據3種產物的特性進行深加工利用，實現煤炭資源的清潔化與高附加值化。
通過分質轉化，煤中60%的硫、30%的氮被集中脫出與處理，所得潔凈焦具有低硫、低氮、低揮發(fā)分等特點，核心指標優(yōu)于或接近無煙煤。一次PM2.5排放量降低90%以上，SO2排放量降低50%以上，多環(huán)芳烴降低95%以上，減霾效果非常顯著。同時分質轉化又是一種簡約的煤制油和煤制化學品方法，以較低的能耗得到60%~70%的高熱值潔凈焦、15%~20%的高附加值煤焦油以及煤氣。若原煤處理量達到10億噸，其初級產物中潔凈焦替代傳統(tǒng)燃料效率可提高10%以上，污染物減量約40%，同時可得到約1億噸的煤焦油和1000億標準立方米的高熱值煤氣。
煤炭分質利用以熱解為核心，包括高溫熱解（焦化）、中低溫熱解以及熱解/焦化煙氣的深度凈化。高溫熱解需要拓寬原料范圍，調整產品結構，盤活過剩產能；中低溫熱解有待突破關鍵技術瓶頸，實現大規(guī)模產業(yè)化，遞增增量；針對熱解/焦化煙氣特點，開發(fā)配套脫硫脫硝技術，實現煙氣的深度凈化。
中低溫熱解瓶頸在分離
目前，高溫熱解面臨的瓶頸包括產能過剩嚴重，能效轉化率低；原料適應性差、產品結構簡單；精細加工程度和產品附加值低等。中低溫熱解，雖然在原料適用性、產品經濟性上具有優(yōu)勢，有助于煤炭資源高附加值轉化，目前也已實現產業(yè)化，但存在單爐規(guī)模小、原料粒徑范圍窄、系統(tǒng)能效低、環(huán)保措施不到位等問題，制約了大規(guī)模產業(yè)化。
近年來，國內從事粉煤熱解研究的開發(fā)單位開展了不同規(guī)模、多種爐形的試驗研究，但尚未實現大規(guī)模工業(yè)化連續(xù)穩(wěn)定運行，其面臨的共性關鍵技術難題為熱解油、氣、塵的在線分離。要在粉煤中低溫熱解技術取得突破，可重點攻關氣固分離瓶頸，實現過程精密控制，完成熱解由粗放生產向現代煤化工的轉變。
近年來，陜煤化集團與國內相關科研單位合作開發(fā)了一系列新型、高效的粉煤低溫熱解技術，被譽為“陜煤化版煤制油”。譬如建成的60萬噸/年粉煤固體熱載體快速熱解工業(yè)化示范裝置，目前正在進行試生產；利用自主研發(fā)的煤焦油全餾分加氫（FTH）技術，建成的12萬噸/年低溫煤焦油全餾分加氫工業(yè)化示范裝置運行穩(wěn)定，生產負荷超過95%，C3以上液體產品收率達到98.3%，能源轉化效率達92.71%。
低階煤清潔轉化是方向
從煤炭結構分析，低階煤占我國煤炭探明儲量的55%以上。以中低溫熱解為核心的分質利用已成為低階煤清潔高效轉化的最佳途徑。首批國家重點研發(fā)計劃在煤炭利用領域僅設置一個專項，即“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術”。由陜西煤業(yè)化工集團牽頭、聯(lián)合國內相關單位申報的"煤熱解氣化分質轉化制清潔燃氣關鍵技術研究"項目，針對低階煤清潔高效轉化過程的共性關鍵難題展開攻關。
近年來，陜煤化集團低階煤熱解技術開發(fā)取得階段性成果。其中低階粉煤氣固熱載體雙循環(huán)快速熱解技術（SM-SP）以粉煤為原料進行低溫快速熱解，用于生產清潔半焦、高品質焦油和煤氣等產品，焦油收率可達17.11%（同基準葛金焦油收率的150%以上），能源轉換效率80.97%。今年8月，2萬噸/年低階粉煤氣固熱載體雙循環(huán)快速熱解技術工業(yè)試驗項目經中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會鑒定，達到國際領先水平，以該技術為核心的百萬噸級工業(yè)示范項目正在積極籌備。
低階煤帶式爐氣化—熱解一體化工業(yè)化成套技術（CGPS），是以25mm以下末煤為原料，通過中低溫分級熱解和粉焦或粉煤常壓氣化有機耦合，在中低溫條件下（500℃~700℃）提取煤中有機揮發(fā)組分，并制備煤焦油、半焦、熱解煤氣的成套新技術。該技術具有能源利用效率高（92.5%）、熱解焦油收率高（同基準葛金焦油收率92.6%）、熱解氣品質好（有效氣含量大于80%）、熱解半焦品質優(yōu)、產生廢水少等優(yōu)點，目前已完成萬噸級工業(yè)化試驗。
“十三五”期間，陜煤化集團在陜北能源化工基地規(guī)劃了三大煤炭分質高效轉化集群項目，提出了低階煤分質清潔高效轉化多聯(lián)產路線，轉化總規(guī)模將達3000萬噸/年以上。
（來源：中國化工報 作者：陜西煤業(yè)化工集團有限責任公司 鄭化安）