化工合成用煤氣化工藝的選擇思路分析

彭衛(wèi)國(湖南海利化工股份有限公司(湖南海利高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)), 湖南 長沙 410007))

作為對(duì)傳統(tǒng)能源有著極大依賴性的中國，能源安全問題已上升至國家層面，它不僅關(guān)系到人民的物質(zhì)生活水平，更關(guān)乎國家的長治久安。在開發(fā)利用新能源，盡量減少對(duì)進(jìn)口能源的依賴的同時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)能源的使用方法，提高傳統(tǒng)能源的利用率是我們必須要思考和解決的問題。在這種形勢下，煤化工的的發(fā)展為解決這一問題帶來了福音。為了更好地探索煤化工的發(fā)展方向，正確合理選擇煤氣化新工藝，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，我們必須充分遵循科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和市場經(jīng)濟(jì)的運(yùn)作模式，做好前期準(zhǔn)備，完善風(fēng)險(xiǎn)處置預(yù)案，從而提高新技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化率。

煤炭焦化、煤炭直接液化及煤氣化接化工合成等是傳統(tǒng)煤化工的主要技術(shù)。

這些技術(shù)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面往往受到原料煤、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品市場需求等相關(guān)因素的制約，其原因主要有兩點(diǎn)。第一，無論是煤炭焦化，還是煤炭直接液化，對(duì)于原料煤的要求都比較嚴(yán)格。第二，所生產(chǎn)出的目標(biāo)產(chǎn)品品種較單一。相比較而言,化工合成用煤氣化工藝使得煤炭轉(zhuǎn)化與產(chǎn)品生產(chǎn)二者分離。煤氣化可以更好地適應(yīng)原料煤。更為重要的是，運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)可以豐富合成后的目標(biāo)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣性，從而在市場中占據(jù)更為有利的位置，獲得更為廣闊的發(fā)展空間。

筆者通過查閱相關(guān)資料，梳理前人研究成果發(fā)現(xiàn)，學(xué)界對(duì)于化工合成用煤氣化工藝的選擇存在頗多爭議。下面筆者就這一問題談一談自己的看法，希望能為這一工藝在選擇與利用方面提供一些新的發(fā)展思路。

1 我國煤氣化工藝技術(shù)的運(yùn)用

根據(jù)筆者的調(diào)查研究，結(jié)合國內(nèi)外煤氣化工藝的使用狀況[1]，可以明顯地發(fā)現(xiàn)，我國在煤氣化技術(shù)應(yīng)用方面已經(jīng)走在世界的前列。具體體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:第一，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要集中在工業(yè)燃?xì)?、民用燃?xì)?、化工合成原料氣等領(lǐng)域，所使用的煤氣化工藝主要有一段煤氣發(fā)生爐、兩段煤氣發(fā)生爐、一段水煤氣爐、各種反火式發(fā)生爐、恩德流化床氣化爐等。第二，淘汰落后工藝。第三，探索新型煤氣化工藝，提高技術(shù)成果轉(zhuǎn)化率。通過以上分析，我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論:煤氣化工藝在我國應(yīng)用十分廣泛，常壓移動(dòng)床煤氣發(fā)生爐所占比例較大，新型加壓煤氣化工藝運(yùn)用較少，特別是某些新工藝尚處于探索試驗(yàn)階段。由此可見，煤氣化技術(shù)在我國依然具有十分廣闊的發(fā)展空間。

2 化工合成用煤氣化工藝概述

2.1 化工合成與煤氣化

化工合成指的是一種以生產(chǎn)化工合成產(chǎn)品為目的的工藝流程，它的主要生產(chǎn)原料是煤氣化等傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)的氣態(tài)產(chǎn)物。為了創(chuàng)造有利的合成環(huán)境，在生產(chǎn)過程中還必須保持特定的溫度與壓力，同時(shí)使用專用催化劑。在日常的生產(chǎn)活動(dòng)中，人們主要將這種工藝用于合成氨、合成甲醇、合成油以及其它各類燃料和化學(xué)品的生產(chǎn)[2]。

2.2 煤氣化工藝的分類與優(yōu)勢

根據(jù)筆者的研究發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外廣泛使用的煤氣化工藝從排灰方式上來看主要分為以下幾類。第一類，固態(tài)式排灰。例如常壓移動(dòng)床氣化、Lurgi加壓氣化、恩德流化床氣化、HTW流化床氣化等，此類工藝多以黏性較弱的塊煤、煤化程度較低的細(xì)粒煤為原料。第二類，液態(tài)式排灰。例如Tecaco氣流床氣化、Destec氣流床氣化、Shell氣流床氣化、Prenflo氣流床氣化等，此類工藝多以各類水煤漿或干粉煤為原料。第三類，團(tuán)聚式排灰。例如U-gas流化床氣化、KRW流化床氣化、灰熔聚流化床氣化等。此類工藝多以黏性較弱或煤化度較低的細(xì)粒煤為原料。通過以上分析可以看出，每一種煤氣化工藝都具有比較優(yōu)勢，在對(duì)原料煤的適應(yīng)方面也各具特色，也正是因?yàn)檫@一原因，使得煤氣化工藝具有多樣性與可選擇性的特點(diǎn)。下文我們將接著探討如何合理選擇煤氣化工藝，從而不斷提高其利用率。

3 合理有效地選擇煤氣化工藝

為了更加合理地選擇煤氣化工藝，我們應(yīng)當(dāng)做到以下幾點(diǎn)。

3.1 時(shí)代性與前瞻性結(jié)合

先進(jìn)的工藝技術(shù)意味著更高的市場占有率。選擇現(xiàn)代性的煤氣化工藝既可以增強(qiáng)市場競爭力又可以加速原有工藝的改良，促使新型工藝的誕生[3]。

3.2 適宜性與長遠(yuǎn)性結(jié)合

選擇煤氣化工藝時(shí)，必須要考慮到原料煤的特性，不同的煤氣化工藝對(duì)原料煤在煤質(zhì)指標(biāo)、煤種方面都有著不同的要求。例如移動(dòng)床氣化需要強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的不粘煤等。此外，還需要考慮投資者的具體情況以及相關(guān)配套設(shè)施，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的長期發(fā)展。

3.3 穩(wěn)定性與生態(tài)性結(jié)合

要熟悉各類裝置的特點(diǎn)并選擇與之相匹配的煤氣化工藝以實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目標(biāo)。在生產(chǎn)過程中，必須正確有效地處理廢棄物以保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

4 煤氣化工藝選擇的新思路

4.1 百花齊放式的各技術(shù)交叉運(yùn)用

我國是煤炭能源大國，煤炭資源豐富且種類齊全。鑒于各類煤氣化工藝既有其獨(dú)特的優(yōu)勢又存在相應(yīng)的缺點(diǎn)，我們可以最大限度地發(fā)揮各種工藝的優(yōu)勢，以彼之長補(bǔ)此之短，打破局限性的束縛，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。建立百家爭鳴、百花齊放式的市場競爭機(jī)制，為新技術(shù)的孕育創(chuàng)造有利條件。

4.2 革故鼎新式的全方位跨越發(fā)展

實(shí)現(xiàn)全方位跨越式發(fā)展是煤氣化工藝發(fā)展過程中所必須面臨的問題。就目前來看，我國所使用的大部分煤氣化工藝都是常壓移動(dòng)床氣化工藝。無論是從現(xiàn)實(shí)性還是可能性上來說，我們都有必要也有能力盡快淘汰這種落后工藝，增加諸如流化床氣化和氣流床氣化等在內(nèi)的先進(jìn)煤氣化工藝的使用比例，以滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)條件下煤氣化工藝的發(fā)展要求。雖然目前離全面實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展還有一定的距離，但對(duì)于某些技術(shù)而言，我們必須具有革故鼎新的勇氣與魄力，牢牢抓住發(fā)展機(jī)遇，不失時(shí)機(jī)的促成技術(shù)飛躍。

4.3 高歌猛進(jìn)式的多視角工藝創(chuàng)新

創(chuàng)新是促使一個(gè)國家持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)在因素。在具體選擇煤氣化工藝時(shí)，還需要考慮其是否吸納了最新的技術(shù)成果。實(shí)現(xiàn)煤氣化工藝技術(shù)的創(chuàng)新，最為關(guān)鍵的是兩手抓、兩手都要硬。即一手抓引進(jìn)學(xué)習(xí)，一手抓自主研發(fā)。引進(jìn)學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)成果，可以迅速實(shí)現(xiàn)國內(nèi)煤氣化工藝的全方位跨越式發(fā)展。自主研發(fā)則可以提升我們對(duì)核心技術(shù)的掌控能力，增大我國在國際上的話語權(quán)，同時(shí)為我國的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)提供有利而持續(xù)的保障。

4.4 鍥而不舍式的新領(lǐng)域探索開拓

在煤氣化工藝的發(fā)展過程中，其應(yīng)用領(lǐng)域的探索與開拓是一個(gè)極為重要的課題。例如整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的誕生就是煤氣化工藝在全新領(lǐng)域所取得的突破性應(yīng)用。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電以其高效、節(jié)能、環(huán)保的技術(shù)特性，受到了越來越多的國家的關(guān)注，并且已經(jīng)順利地進(jìn)入了國際市場。該項(xiàng)技術(shù)最大的特點(diǎn)就是通過煤氣化工藝使煤炭成功地轉(zhuǎn)化為干凈、清潔的煤氣，從而為燃?xì)廨啓C(jī)做功提供充足的動(dòng)力。與此同時(shí)，余熱鍋爐加熱煤氣化顯熱所回收的熱量使水產(chǎn)生過熱蒸汽從而帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。我們有理由相信，在可以預(yù)見的未來，煤氣化工藝必將獲得更為廣闊的應(yīng)用空間。

5 結(jié)語

本文通過對(duì)我國煤氣化工藝應(yīng)用現(xiàn)狀的分析與探討，進(jìn)一步明確了煤氣化工藝的內(nèi)涵與具體應(yīng)用的基本原則。文章重點(diǎn)從百花齊放式的各技術(shù)交叉運(yùn)用、革故鼎新式的全方位跨越發(fā)展、高歌猛進(jìn)式的多角度工藝創(chuàng)新、鍥而不舍式的新領(lǐng)域探索開拓等四個(gè)方面為我國煤氣化工藝的選擇提供了新的思考方向。

[1]李建兵.煤氣化技術(shù)工業(yè)應(yīng)用概況及工藝選擇(下)[J].化肥工業(yè),2014(6):30-32.

[2]甘世杰.合成氨煤氣化工藝評(píng)述及工藝方案的選擇[J].化工管理,2014(9):246.

[3]榮用巧.坑口煤制天然氣項(xiàng)目氣化工藝方案選擇[J].能源化工,2015(4):1-6.