榆林市蘭炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策

盧翠英 高蕓 李健

（1.榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院,陜西省低變質(zhì)煤清潔利用省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 榆林 719000）（2.榆林學(xué)院發(fā)展規(guī)劃處,陜西 榆林 719000）

榆林市蘭炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策

盧翠英1高蕓2李健1

（1.榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院,陜西省低變質(zhì)煤清潔利用省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 榆林 719000）（2.榆林學(xué)院發(fā)展規(guī)劃處,陜西 榆林 719000）

介紹了當(dāng)前榆林蘭炭產(chǎn)業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀、科技創(chuàng)新等情況，從現(xiàn)有直立爐的運(yùn)行、粉煤干餾技術(shù)、煤焦油的深加工、煤氣的綜合利用四個(gè)方面出發(fā)，詳細(xì)分析了產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題，并提出了實(shí)現(xiàn)技術(shù)升的基本思路和途徑，展望了蘭炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景。

蘭炭產(chǎn)業(yè);技術(shù)現(xiàn)狀;產(chǎn)業(yè)升級(jí);發(fā)展對(duì)策

榆林是蘭炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地和全國(guó)最大的生產(chǎn)基地。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，蘭炭產(chǎn)業(yè)已成為榆林市最大的煤化工產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，現(xiàn)有蘭炭及涉蘭炭項(xiàng)目118個(gè)，政府批復(fù)總產(chǎn)能7274萬(wàn)噸，煤炭就地轉(zhuǎn)化率超過(guò)20%[1]。2015年產(chǎn)量2499萬(wàn)噸，省外銷售1974.04萬(wàn)噸，其中銷往省外用于替代民用散燒煤的蘭炭約為500萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)80%。

2012年起，由于受經(jīng)濟(jì)下行壓力的影響和市場(chǎng)萎縮等因素，導(dǎo)致榆林蘭炭庫(kù)存積壓率高，價(jià)格持續(xù)走低，資金周轉(zhuǎn)受阻，企業(yè)效益下降，蘭炭企業(yè)處于停產(chǎn)半停產(chǎn)狀態(tài)，全市60萬(wàn)噸/年以上蘭炭企業(yè)由原來(lái)的98戶減少至目前的68戶，產(chǎn)能由原來(lái)的7274萬(wàn)噸以上下降至目前的4514萬(wàn)噸，直接影響下游企業(yè)產(chǎn)能不能正常釋放。為了進(jìn)一步激活市場(chǎng)，榆林市政府積極調(diào)整蘭炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略[2-4]，2014年出臺(tái)了《榆林市推進(jìn)蘭炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)工作方案》，并成立榆林市推進(jìn)蘭炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)領(lǐng)導(dǎo)小組，同時(shí)拿出5000萬(wàn)元作為推進(jìn)蘭炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)專項(xiàng)資金，主要用于基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)推廣、企業(yè)技術(shù)改造升級(jí)補(bǔ)助、先進(jìn)示范裝置和項(xiàng)目補(bǔ)貼等。榆林市科技局也組織蘭炭生產(chǎn)領(lǐng)域的企業(yè)積極申報(bào)中省科技項(xiàng)目，爭(zhēng)取到重大專項(xiàng)5項(xiàng)，其他項(xiàng)目21項(xiàng)，獲得科技經(jīng)費(fèi)約5500萬(wàn)元，先后承擔(dān)了地方重大專項(xiàng)“蘭炭產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)及園區(qū)示范”、“新型粉煤低溫干餾技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范”等項(xiàng)目，為我市開展蘭炭產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與示范奠定了一定的基礎(chǔ)[5]。

1 蘭炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)有直立爐的運(yùn)行特點(diǎn)

目前，榆林蘭炭生產(chǎn)普遍采用方型直立爐，由于爐型自身技術(shù)特點(diǎn)，原料必須是大于20mm的塊煤。機(jī)械化開采的煤礦，塊煤產(chǎn)率20%左右，當(dāng)前榆林塊煤供應(yīng)持續(xù)緊張且價(jià)格較混煤高出近一倍，使蘭炭生產(chǎn)成本高企、盈利水平大幅下降，蘭炭如不作為還原劑（電石、鐵合金）銷售就沒(méi)有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。方型直立爐采用內(nèi)熱式氣體熱載體技術(shù)，所產(chǎn)煤氣純度不高，只能用作附加值低的燃料，且焦油回收率不超過(guò)8%，難以形成綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。神木恒源煤化公司獲得國(guó)家專利的“小粒煤低溫干餾技術(shù)”，在現(xiàn)有直立爐基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，通過(guò)調(diào)整進(jìn)風(fēng)口角度、攤薄干餾煤層和加大引風(fēng)機(jī)功率的辦法，成功實(shí)現(xiàn)了0.6～20mm粒度的小粒煤干餾，盡管該技術(shù)已推廣應(yīng)用，但仍存在過(guò)程自動(dòng)化不高、可控性差、產(chǎn)品質(zhì)量不均勻等缺點(diǎn)[6-8]。

方型直立爐生產(chǎn)過(guò)程中廢氣、廢水排放量大，干餾1噸塊煤會(huì)產(chǎn)生150kg的廢水，另由于中低溫焦油密度為1g/cm3左右，與水的密度相近，大量的焦油混于水中，造成廢水中有機(jī)物含量高、油水分離困難，大多數(shù)蘭炭企業(yè)處理水平較低，造成環(huán)境污染嚴(yán)重，不符合國(guó)家清潔生產(chǎn)要求。水撈焦產(chǎn)生的廢水是方型直立爐的主要污染源，盡管干法熄焦及剩余氨水回爐汽化技術(shù)已推廣，雖解決了環(huán)保問(wèn)題，但仍存在爐內(nèi)熱量利用效率降、焦倉(cāng)閘板閥漏氣、產(chǎn)品水分含量偏高、后系統(tǒng)處理負(fù)荷增加等諸多問(wèn)題。

1.2 粉煤干餾技術(shù)的發(fā)展

榆林市相關(guān)企業(yè)在粉煤干餾工業(yè)化研究創(chuàng)新中進(jìn)行了大膽試驗(yàn)，取得了一些關(guān)鍵試驗(yàn)數(shù)據(jù)和成果。陜煤集團(tuán)錦界工業(yè)園神木天元化工、神木富油能源科技公司率先開展了煤熱解、煤焦油深加工技術(shù)研發(fā)，富油公司建成的60萬(wàn)噸/年粉煤固體熱解裝置是全國(guó)單系列規(guī)模最大的粉煤熱解示范項(xiàng)目，神木天元化工公司在2012年12月啟動(dòng)了“低階粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無(wú)煙煤工藝技術(shù)”的研發(fā)工作，歷經(jīng)3年多的試驗(yàn)研究，建成6噸/小時(shí)粉煤回轉(zhuǎn)熱解制取無(wú)煙煤中試裝置，該工藝技術(shù)通過(guò)了陜西省科技廳組織的科技成果鑒定。神木錦豐源潔凈煤有限公司與中國(guó)科技學(xué)院工程物理研究所合作承擔(dān)的“10t/h固體熱載體快速熱解粉煤提油試驗(yàn)項(xiàng)目”已通過(guò)中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)組織的成果鑒定，認(rèn)定該技術(shù)已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。項(xiàng)目采用固體熱載體快速熱解粉煤技術(shù)，以8mm以下粉煤為原料進(jìn)行快速熱解分質(zhì)利用，經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化改造，產(chǎn)出的半焦、煤氣達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2014年，府谷三聯(lián)公司與中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司共同合作研發(fā)0-13mm粉煤粉煤外熱式連續(xù)低溫?zé)峤飧绅s示范裝置，2015年12月底正式加煤投入生產(chǎn)，為粉煤熱解資源綜合利用開辟出一條新的工藝路線。這些項(xiàng)目雖然解決了粉煤的中低溫干餾問(wèn)題，但對(duì)粉煤熱解中普遍存在的氣固分離、焦粉粘結(jié)、回轉(zhuǎn)設(shè)備密封等問(wèn)題尚未發(fā)現(xiàn)合適的解決方法。

1.3 煤焦油的深加工

陜煤天元化工50萬(wàn)噸/年中溫煤焦油輕質(zhì)化項(xiàng)目，是目前國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、煤質(zhì)資源轉(zhuǎn)化率最高的單套煤焦油輕質(zhì)化生產(chǎn)裝置，其產(chǎn)品被譽(yù)為“榆林版的煤制油”，同時(shí)采用自主開發(fā)的復(fù)合溶劑萃取技術(shù)建成了全球首套精酚清潔生產(chǎn)工業(yè)化示范裝置，生產(chǎn)純度99.5%以上的精苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對(duì)甲酚、二甲酚產(chǎn)品，這也開啟了煤焦油基高附加值的精細(xì)化生產(chǎn)的先河。天元化工公司技術(shù)研發(fā)中心正在開展加氫尾油制取潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油、石腦油催化重整三苯和高辛烷值汽油、中溫煤焦油復(fù)合溶劑萃取吡啶、喹啉等研發(fā)項(xiàng)目。神木富油公司12萬(wàn)噸/年中低溫煤焦油綜合利用項(xiàng)目是我國(guó)第一套中低溫煤焦油全餾分加氫精制裝置，目前該公司正在進(jìn)行“煤焦油全餾分加氫制環(huán)烷基油”的項(xiàng)目研發(fā)及示范裝置的建設(shè)。當(dāng)前，煤焦油綜合利用多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目已進(jìn)入關(guān)鍵研發(fā)、轉(zhuǎn)化階段，也正在實(shí)現(xiàn)由初級(jí)化工原料向精細(xì)化工產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。

1.4 煤氣的綜合利用

榆林市的蘭炭企業(yè)所產(chǎn)煤氣已經(jīng)杜絕了放空點(diǎn)天燈現(xiàn)象，目前利用方式有4類。一是用于發(fā)電。大部分企業(yè)將煤氣用于發(fā)電，目前煤氣發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到650MW，發(fā)電技術(shù)均采用蒸汽鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電及空冷技術(shù)，榆林現(xiàn)有13家蘭炭企業(yè)獲得CDM項(xiàng)目資助。二是用作燃料。有戶企業(yè)將煤氣用于金屬鎂、石灰窯等生產(chǎn)，其中榆林金屬鎂產(chǎn)業(yè)迅速壯大即得益于廉價(jià)的熱解煤氣燃料。三是制氫。神木天元和神木富油兩家企業(yè)從煤氣中提取氫氣作為煤焦油加氫的氫氣來(lái)源，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。四是制合成氨。神木縣銀泉煤化工有限公司、榆林宏源環(huán)?；び邢挢?zé)任公司已建成兩套6萬(wàn)噸/年合成氨裝置，進(jìn)一步生產(chǎn)碳酸氫銨?，F(xiàn)有發(fā)電、合成氨、制氫等還存在著發(fā)電效率低、合成氨規(guī)模小、制氫過(guò)程能耗大等缺點(diǎn)，影響著煤氣利用效益。

2 蘭炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)策

榆林蘭炭產(chǎn)業(yè)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但還存在著一系列來(lái)自內(nèi)外部的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，蘭炭產(chǎn)業(yè)面臨的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題亟待研究解決。根據(jù)當(dāng)前蘭炭產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)已成為必然趨勢(shì)，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)也只能通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，如何讓蘭炭生產(chǎn)企業(yè)走出困境，也必須遵循創(chuàng)新為先的發(fā)展思路。當(dāng)前我市多措并舉積極推動(dòng)蘭炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)革新，爐型改造、粉煤干餾、工藝升級(jí)、延伸產(chǎn)業(yè)鏈等關(guān)鍵環(huán)節(jié)取得實(shí)質(zhì)進(jìn)展，正處在突破“最后一公里”的關(guān)鍵時(shí)刻，針對(duì)上述產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，榆林市將重點(diǎn)從以下四個(gè)方向推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

(1)現(xiàn)有直立爐的技術(shù)升級(jí)改造[9]。小粒煤干餾低溫干餾技術(shù)推廣應(yīng)用；干熄焦技術(shù)推廣應(yīng)用；煤氣間冷工藝技術(shù)推廣應(yīng)用；蘭炭廢水處理關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與示范；蘭炭廢水磨制水煤漿試驗(yàn)研究及示范；蘭炭爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化。

(2)粉煤干餾技術(shù)的優(yōu)化。固體熱載體快速熱解粉煤提油技術(shù)開發(fā)及示范；粉煤外熱式連續(xù)低溫?zé)峤飧绅s技術(shù)開發(fā)及示范；熱解煤氣高溫除塵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)；熱解煤氣油塵分離技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)；粉煤中低溫?zé)峤馀c粉焦高溫氣化耦合技術(shù)開發(fā)。

(3)延伸焦油深加工路線。煤焦油中酚類化合物分離技術(shù)開發(fā)及示范；煤焦油全餾分加氫制環(huán)烷基油技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化；煤焦油生產(chǎn)芳烴和溶劑技術(shù)開發(fā)；重質(zhì)油煤焦油生產(chǎn)高端化工產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)；煤焦油瀝青生產(chǎn)基碳纖維技術(shù)研究；低溫煤焦油深度分離技術(shù)研究。

(4)提高煤氣的綜合利用[10]。蘭炭尾氣制LNG技術(shù)開發(fā)及示范；蘭炭尾氣制合成油技術(shù)開發(fā)及示范；蘭炭尾氣制乙二醇技術(shù)開發(fā)及示范；蘭炭尾氣制合成氨、碳銨技術(shù)優(yōu)化；蘭炭尾氣發(fā)電技術(shù)優(yōu)化。

雖然榆林蘭炭產(chǎn)業(yè)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，發(fā)展前景廣闊，但還面臨一系列內(nèi)外部的新挑戰(zhàn)。

經(jīng)過(guò)技術(shù)升級(jí)的蘭炭產(chǎn)業(yè)必將成為陜西省煤基多聯(lián)產(chǎn)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，為榆林經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。

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榆林市產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目（榆林市煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中關(guān)鍵共性技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新研究2014CXY-12）；榆林學(xué)院科研項(xiàng)目（HGY2016-19）。

盧翠英（1968-），女，陜西清澗人，教授，博士，榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院教師。從事化工科研管理工作。