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“堅持技術(shù)引領(lǐng)和綠色環(huán)保，打造清潔、高效、完整的技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，是推進(jìn)煤炭分級分質(zhì)利用、實(shí)現(xiàn)資源價值最大化的出路。目前技術(shù)方案雛形已初具規(guī)模，660萬噸/年粉煤分質(zhì)綜合利用大型工業(yè)化項目預(yù)計年內(nèi)開工。”7月17日，記者在國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗室——神木天元試驗示范基地采訪時，陜煤集團(tuán)神木天元化工有限公司總經(jīng)理李秀輝這樣表示。
煤炭占我國化石能源儲量的96%，以煤為主的能源格局在相當(dāng)長時間內(nèi)難以改變。煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化分質(zhì)利用作為國家能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)領(lǐng)域和主攻方向，低階煤中低溫?zé)峤饧夹g(shù)是實(shí)現(xiàn)煤炭分質(zhì)利用、清潔高效轉(zhuǎn)化的重要方式，其中粉煤熱解成為業(yè)內(nèi)研發(fā)攻關(guān)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。但由于一些技術(shù)難題尚未完全突破，實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行的工業(yè)化裝置仍是鳳毛麟角。
由陜煤集團(tuán)主導(dǎo)建設(shè)的首個國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗室，2012年8月在陜西組建，神木天元被認(rèn)定為該重點(diǎn)實(shí)驗室的試驗示范基地?；刈猿闪⒁詠?，在煤熱解及中低溫煤焦油綜合利用領(lǐng)域取得豐碩成果。
此前，神木天元投入科研力量針對低階粉煤熱解開展研究，與華陸工程科技有限責(zé)任公司合作攻關(guān)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低階粉煤熱解技術(shù)。2012年，5萬噸/年低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無煙煤工藝技術(shù)研究項目啟動建設(shè)。
在此基礎(chǔ)上，神木天元規(guī)劃了660萬噸/年粉煤分質(zhì)綜合利用工業(yè)化項目，其中一期工程60萬噸/年示范裝置于2019年5月打通工藝流程產(chǎn)出合格產(chǎn)品。同年11月26日，大型工業(yè)化低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解成套技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用項目經(jīng)中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
“中低溫?zé)峤馐窃诟艚^空氣的條件下，將原料煤進(jìn)行熱分解產(chǎn)生氣體（熱解氣）、液體（煤焦油）和固體（半焦，也稱蘭炭）三相物質(zhì)。與傳統(tǒng)的加壓煤氣化相比，這種技術(shù)具有反應(yīng)溫和、能耗低、投資少等特點(diǎn)，不破壞煤炭分子結(jié)構(gòu)，就像煤炭資源是經(jīng)過久遠(yuǎn)年代成形機(jī)理一樣。” 李秀輝說，該裝置原料適合粒度為0~30毫米的粉狀褐煤、長焰煤、弱黏煤、不黏煤等高揮發(fā)分煤種，采用回轉(zhuǎn)干燥、回轉(zhuǎn)反應(yīng)爐低溫?zé)峤獾刃录夹g(shù)，可生產(chǎn)提質(zhì)焦粉、煤焦油、荒煤氣及其下游深加工產(chǎn)品。
其中，氣體中的CO、H2、CH4等有效成分占80%以上，可分離CH4制取LNG，CO、H2合成多種化學(xué)品，也可提取純氫發(fā)展氫能源。固態(tài)提質(zhì)焦粉產(chǎn)品可以通過工藝調(diào)整，針對用戶需求實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)不同產(chǎn)品。譬如針對煉鋼高爐噴吹需要揮發(fā)分和灰分含量10%以下的焦粉；動力配煤、民用清潔燃料則對揮發(fā)分和熱值要求高；或者可作為還原劑、無煙煤替代或吸附材料等。煤焦油含有環(huán)烷烴、芳烴及酚類、萘、醌等化合物，其中一些物質(zhì)經(jīng)深加工可提取經(jīng)濟(jì)附加值更高的精細(xì)化學(xué)品。若采用常規(guī)方法加氫制取輕質(zhì)化油，既浪費(fèi)其中的寶貴資源又污染環(huán)境。
神木天元瞄準(zhǔn)中低溫煤焦油提取酚類化合物自主開展技術(shù)攻關(guān)，掌握了萃取提酚法關(guān)鍵技術(shù)。2013年10月，神木天元2.2萬噸/年中低溫煤焦油提取精酚裝置建成投產(chǎn)，以預(yù)處理產(chǎn)生的酚油為原料生產(chǎn)苯酚、鄰甲酚、間對甲酚、二甲酚等產(chǎn)品。經(jīng)過2年多的攻關(guān)，神木天元又將煤焦油中的三環(huán)、四環(huán)類芳烴通過多元復(fù)合萃取制取高端精制瀝青（煤基碳材料），其中喹啉不溶物小于0.04%.2019年12月底，12萬噸/年中低溫煤焦油制備碳材料項目建成試運(yùn)行，今年5月產(chǎn)出合格產(chǎn)品，目前裝置運(yùn)行穩(wěn)定并正在優(yōu)化工藝。精制瀝青下一步可繼續(xù)加工成針狀焦、炭素、超高功率電極、鋰電負(fù)極材料等高端碳材料。
依托國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗室，神木天元始終把技術(shù)研發(fā)、科技創(chuàng)新作為高質(zhì)量發(fā)展的驅(qū)動力，圍繞煤焦油上下游產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸，多項技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。截至目前，該公司累計形成各類創(chuàng)新性、改造性成果100余項，申報國家專利100余項，其中76項獲授權(quán)。同時，神木天元正在布局酚基新材料和輕質(zhì)化煤焦油制取芳烴新項目，前期試驗和成果已完成，具備工業(yè)化轉(zhuǎn)化條件，力爭3500噸/年酚基新材料項目年內(nèi)開工。
李秀輝表示，神木天元未來將以煤炭分質(zhì)綜合利用技術(shù)研發(fā)為基礎(chǔ)，以清潔能源、新材料和精細(xì)化學(xué)品開發(fā)利用為主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)煤炭分質(zhì)利用全產(chǎn)業(yè)鏈集群化、精細(xì)化、高端化發(fā)展。
