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我國首創萬噸級粉煤熱解-氣化一體化技術

   2017-04-25 中華石化網中化新網

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核心提示:4月23日,由陜西延長石油集團自主研發的,具有我國完全自主知識產權的CCSI—萬噸級粉煤熱解-氣化一體化技術

4月23日,由陜西延長石油集團自主研發的,具有我國完全自主知識產權的CCSI—萬噸級粉煤熱解-氣化一體化技術,在北京通過中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定。

針對國內外煤炭分質利用技術研發及工程化過程中,煤焦油收率低、煤焦油與粉塵分離難、半焦轉化利用難、產品同質化嚴重等核心問題,由延長石油碳氫高效利用技術研究中心自主研發了萬噸級粉煤熱解-氣化一體化技術(CCSI)。該技術依據煤的組成、結構特征以及不同組分反應性的差異,創造性地將粉煤熱解與半焦氣化結合在一個反應器內,以空氣為氣化劑(或氧氣),將粉煤一步法轉化為高品質的中低溫煤焦油和合成氣,實現了粉煤熱解、半焦氣化的分級轉化和優化集成。

記者獲悉,2012年10月,延長石油碳氫研究中心首先建立了一套CCSI技術小試研究裝置,開展了20余次冷態試驗、26余次冷模試驗以及134余次熱態投料試驗。通過溫度、壓力、反應氣氛、停留時間、粒徑等主要因素對粉煤快速熱解產物分布的影響,得到了一系列基礎數據和熱解規律,獲得了最優的工藝操作條件,主要產物煤焦油收率突破6~8% 的行業平均水平,達到了15%以上。

在CCSI小試研究的基礎上,2014年2月,延長石油碳氫研究中心開展了世界上第一套萬噸級的粉煤熱解-氣化一體化工業試驗裝置的建設以及研究工作。CCSI工業試驗裝置的設計規模為36t/d、設計壓力為1.0MPa。裝置于2015年8月中交,2015年11月開展了首次投料試車試驗,一次性打通全流程,驗證了核心反應器的合理性與可靠性。截至2017年3月,共開展投料試車6次,實施了100余項的技術改造與優化,裝置累計實現了1009小時的連續穩定運行,取得了重要的試車成果。2016年12月2日~5日,通過了由中國石油和化學工業聯合會組織的裝置現場標定。標定結果表明,在以空氣為氣化劑的條件下,能源轉化效率達82.75%,無水無灰基煤焦油產率達17.12%,粗合成氣有效氣含量達35.10%,煤氣熱值達1253.39大卡/Nm3。通過試驗,取得了CCSI產業化工藝包設計基礎條件,為建設大型工業示范裝置提供了技術基礎。

清華大學工程院院士金涌、中國工程院院士舒興田、中科院化學研究所韓布興院士、中國工程院院士劉中民、西北大學教授馬曉訊等多位專家組成的鑒定委員,在聽取了成果工作報告、研究報告、科技查新報告以及標定報告等后一致認為,該技術成果具有原創性和自主知識產權,整體技術處于國際領先水平。該成果主要創新點如下:

1、獨創“一器三區”粉煤熱解與氣化一體化反應器,在同一反應器內完成熱解、氣化兩種反應,生成煤焦油、粗合成氣兩種產物,實現物料互供、熱量自平衡;

2、建立了氣固兩相稀相流與粉煤熱解反應相耦合的模型。根據該模型設計的不同屬性顆粒高倍率循環流化床反應體系,實現了煤焦油的高收率和半焦粉的高效氣化;

3、針對低密度固體顆粒,開發了氣-固三級分離系統,取得較好的油氣塵在線分離效果;

4、開發了由一體化反應系統、高效分離系統、油氣回收系統耦合集成的新工藝,流程短、能耗低、資源利用率高;

5、開發了CCSI工藝的智能控制模塊,實現安全有效控制。

目前,延長石油碳氫研究中心已經初步編制完成百萬噸級CCSI工業化裝置的工藝包設計,延長石油集團計劃在陜西榆林和關中地區建設工業化示范裝置。

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