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陕煤集团低阶煤分质利用绿色低碳发展研究

论文概要

低阶煤是煤炭清洁高效利用的一条重要路径。介绍了陕煤集团在低阶煤分质利用领域取得的丰硕成果；重点研究和阐述了新型直立炉块煤热解技术、小粒煤热解工艺、粉煤热解工艺、煤焦油制芳烃及特种油品制备技术、半焦利用技术、热解煤气利用技术等低阶煤分质利用关键技术及其应用进展：新型直立炉热解技术和煤气热载体分段多层移动床热解技术(SM-GF)实现了块煤和小粒煤的综合热解提质，热解效率大幅提升；自主研发的低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM-SP)能使粉煤与热载体充分混合接触并快速反应实现煤的高焦油收率热解；自主研发的煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油技术(FTH)和中低温煤焦油全馏分加氢制环烷基特种油品技术（SM-FU），解决了中低温煤焦油沥青质难以加氢定向转化环烷基特种油品的世界性难题，为煤焦油全馏分高端转化打下了坚实的基础。最后，提出陕煤集团低阶煤分质清洁高效利用中长期发展目标。

作者简介

尚建选（1965-），男，博士，教授级高级工程师，“三秦学者”，中国科技部、石化联合会、煤炭协会专家库专家。现任陕西煤业化工集团副总经理，国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室主任，煤炭绿色安全高效开采国家地方联合共建工程中心主任；兼任中国煤炭学会副理事长，中国煤炭工业技术委员会煤化工及新材料专委会主任委员，中国石化联合会煤化工专业委员会副主任委员；受聘煤液化及煤化⼯国家重点实验室、煤基能源清洁高效利用国家重点实验室、国家能源煤炭分质清洁转化重点实验室及怀柔国家能源实验室山西基地学术委员会委员；太原理工大学客座教授，华东理工大学兼职教授，西安交大兼职教授，《煤化工》 杂志 副主编。

曾参加中国工程院主持的《中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究》《能源金三角煤炭资源开发战略研究》《中国能源生产与消费革命战略研究》国家重大战略咨询项目研究，主持国家重点研发计划2项，出版主要学术著作3部、发表主要论文7篇、获权主要发明专利26件，所获省部级、行业级奖励15项、所获其他奖励3项。

主要内容

第一，说明低阶煤分质利用的重要意义。低阶煤经过热解分质后，以所产洁净半焦替代传统低阶煤，以所产的煤焦油和煤气为基础可促进煤炭利用产业链的横向拓展与纵向延伸，推动煤炭分级分质利用与现有煤炭使用模式的有机结合，建立“热解＋”的煤炭利用新模式，是提升煤炭资源价值、降低能耗和碳排放的有效手段。

第二，阐述了陕煤集团低阶煤清洁转化利用领域的丰硕成果。经过10余年产学研合作研发和工业化实践，陕煤集团已有6项关键核心技术被中国石油和化学工业联合会组织业界权威院士专家鉴定为国际领先水平；２项热解技术、２项煤制烯烃技术、２项煤焦油加氢技术１项煤焦油制环烷基油及火箭煤油技术已完成产业化示范。一是形成了直立炉新工艺成套化技术集成；二是国家重点研发计划煤气热载体分段多层移动床热解技术，已实现50万t/a示范装置产业化运行；三是与华陆工程公司合作开发的回转热解技术，已实现60万 t/a示范装置产业化运行；四是自主研发的气固热载体双循环粉煤快速热解技术，120万 t/a工业示范装置即将建成投运；五是与西安建筑科技大学合作开发的输送床粉煤快速热解技术，即将开辟出粉煤热解与粉煤锅炉发电高效耦合的新路径；六是自主研发的煤焦油延迟焦化加氢技术，可加工残炭及金属离子较高的各种劣质煤焦油，采用该技术工艺的陕煤天元公司50万 t/a和东鑫垣公司80万 t/a工业化装置已平稳运营多年；七是自主研发的煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油技术，解决了低温煤焦油沥青难以加氢转化的世界性难题，12万 t/a工业化示范装置已提升至17万 t/a并平稳运营多年；自主研发的煤焦油全馏分加氢制环烷特种油品技术拓宽了环烷基资源渠道，实现了产品的差异化、高值化，50万 t/a工业示范装置已实现产业化运行；八是自主研发的煤焦油制芳烃及特种油品技术，50万 t/a工业示范装置即将建成投运，将可生产低成本芳烃及高性能航空燃料；九是突破低阶煤热解半焦利用工业化和商业化的关键技术难点，完成了国家重点研发计划电厂粉煤锅炉大比例掺烧及全燃热解半焦工业化试验，完成了干焦粉气化试验、水焦浆气化试验、半焦粉铁矿石烧结与高炉喷吹试验等,验证了半焦对煤替代的可行性；十是延伸低阶煤热解煤气产业链，实现了直立炉荒煤气无变换制氢工业化应用，开发的变压吸附脱碳工艺提纯解吸气制氮氢技术，能够为合成氨、尿素生产提供低成本原料。

第三，作者指出，“十四五”期间,陕煤集团将全面提升分质利用产业链，建立以中低温煤焦油和热解煤气为主体原料的新型化工体系，同时推动洁净半焦对商品煤的“应替尽替”；继续坚持市场主导、创新驱动、绿色安全、开放合作的基本原则,形成自主创新能力强、结构布局合理、绿色安全低碳的高质量发展格局，持续开展低阶煤分质利用技术开发与产业示范，努力成为技术领先的清洁能源供应服务商和高端煤基材料的开发制造商。

主要图表

图１　低阶煤分质利用关键技术研发布局

图３　SM TY热解工艺流程

图５　输送床粉煤快速热解工艺流程

图６　煤焦油全馏分加氢制环烷特种油品工艺流程

图８　煤焦油制特种油品工艺流程

图９　分质利用产业路线

中国煤炭加工利用协会成立40周年重点活动推荐：

2022中国煤炭深加工与新能源耦合发展大会

▌时间：11 月8 日 —12 日

▌地点：新疆•哈密

—— 组织架构——

主办单位：

中国煤炭加工利用协会

哈密市人民政府

承办单位：

伊吾县人民政府

中国煤炭加工利用协会煤转化分会

中国煤炭加工利用协会兰炭分会

北京泛地能源咨询中心

原定与会专家及报告题目

刘中民院士，李灿院士、彭苏萍院士主旨报告

专题报告

1.关于煤炭与新能源耦合发展的思考

报告嘉宾：吴吟，国家能源局原副局长，中国能源研究会副理事长

2.未来煤化工的思考

报告嘉宾：林彬彬，化工行业工程勘察设计大师，中国天辰工程公司总工程师

3.低阶煤分质分级利用技术最新进展

报告嘉宾：尚建选，陕西煤业化工集团有限公司副总经理

4.新形势下低阶煤分质利用技术方案分析

报告嘉宾：山秀丽，全国工程勘察设计大师，华陆工程科技有限责任公司首席专家

5.多能融合油化结合助煤化工高质量发展

报告嘉宾：梁龙虎，中石化洛阳工程有限公司高级专家

6.国家能源集团煤化工与新能源产业战略与实践

报告嘉宾：温亮，国家能源集团化工公司规划部主任

7.中煤能源集团煤化工与新能源产业战略与实践

报告嘉宾：中国中煤能源集团公司

8.中国石化集团煤化工与新能源产业战略与实践

报告嘉宾：何祚云，中国石化长城能化公司副总经理

9.煤化工“十四五”高质量发展形势、要点及与新能源耦合发展机遇与挑战

报告嘉宾：石油和化学工业规划院

10.新能源“源网荷储一体化”发展要点

报告嘉宾：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司

11.新能源发展趋势及并网消纳

报告嘉宾：冯炜，国电南瑞电气控制分公司，副总经理，研究员级高工

12.绿氢、绿氨、绿醇作为能源行业脱碳途径的技术要点与发展前景

报告嘉宾：刘思明，石油和化学工业规划院能源化工处副处长

13.煤基环氧树脂产业链创新发展项目分享

报告专家：榆林项目或中科院大连化物所（落实中）

14.提质煤（兰炭）干式熄焦的技术研究进展

报告嘉宾：孟庆波，中钢集团鞍山热能研究院副院长

15.中低温煤焦油加氢生产特种燃料油的技术与实践

报告嘉宾：杨占彪，陕煤化集团神木富油能源科技有限公司总经理

16.哈密煤炭分级转化制高质液体燃料技术

报告嘉宾：郭强，中科合成油技术有限公司副总工程师

17.煤焦油加氢组合工艺技术生产煤基特种燃料技术开发

报告嘉宾：邓文安，中国石油大学（华东）重质油国家重点实验室教授

18.新奥新型煤气化气技术创新与产业化实践

报告嘉宾：周三，新奥科技发展有限公司煤气化中心总经理

19.二氧化碳捕集与转化利用技术

报告嘉宾：吴路平，西南化工研究设计院有限公司工程公司副总工程师

20.新形势下兰炭行业废水零排放的研究与思考

报告嘉宾：盛宇星，中科院过程工程研究所、北京赛科康仑环保科技有限公司副研究员

21.煤气化技术（SPET）在哈密高新区化工新材料项目上的应用

报告嘉宾：魏建超，上海浦名能源科技有限公司总监

22.GF低阶煤热解制富氢煤气技术进展

报告嘉宾：张旭辉，北京国电富通科技发展有限公司技术总监

23.SJ–V型煤炭中低温干馏装置简介

报告嘉宾：尚敏，神木三江煤化工有限公司技术总监

24.西部干旱煤矿区生态修复关键技术与应用模式

报告嘉宾：毕银丽，中国矿业大学（北京）教授

25.立足煤炭资源 发展甲醇汽车 保障能源安全 实现碳中和

报告嘉宾：金先扬，吉利汽车资深总工程师

高端对话一：（碳达峰、碳中和形势下的哈密市现代煤化工产业发展）

嘉宾：

刘中民，中国工程院院士

李 灿，中国科学院院士

彭苏萍，中国工程院院士

吴 吟，国家能源局原副局长，中国能源研究会副理事长

房倚天，中国科学院山西煤化所所长

孙启文，山东能源集团首席专家

张绍强，中国煤炭加工利用协会理事长

刘志学，生态环境部高级工程评估中心石化部主任助理

哈密市及伊吾县领导

对话二：（哈密重点项目进展与方案）

嘉宾:

王建立，国家能源集团化工公司总经理

何祚云,中石化长城能化公司副总经理

尚建选，陕西煤业化工集团公司副总经理

尤加强，山东能源新疆化工公司总经理

文战和，新疆能源集团公司副总经理

段志广，河南能源集团副总经理

冯庆东，协鑫新能源控股公司副总裁兼首席专家

广汇、宣东等

初步日程安排：

1、11月8日全天报到，“伊吾会场”参会代表安排接站晚宿伊吾县，“哈密市区会场”参会代表大巴接至哈密宾馆。

2、11月9日

（1）当天上午：“伊吾县会场”会议代表参观调研伊吾县伊吾工业园区，并在园区召开专题座谈会，午饭后返回伊吾县城。

（2）当天上午同期：“哈密市区会场”召开“投融资和技术装备交流对接会”。

（3）下午：16:00 开幕式及院士报告会（伊吾县为线下会场，哈密会场同步直播）① 领导致辞; ② 院士专家主旨报告 ; ③“高端对话”，主要领导+院士+知名专家（主题为：碳达峰、碳中和形势下的哈密市现代煤化工产业发展); ④ 招商推介及签约仪式；

3、11月10日全天会议（哈密会场为线下会场）

4、11月11日，哈密会场参会人员赴伊吾县伊吾工业园区调研考察，晚宿伊吾县或淖毛湖镇，参观代表性煤炭深加工园区和典型企业，参观典型新能源企业。

5、11月12日，早餐后大巴送至哈密机场或火车站。

关于哈密

哈密集丰富的煤炭、油气、风能、光能等能源资源于一地，能源富集且多样化，是全疆乃至全国传统能源（煤炭）与可再生能源（风、光）组合开发条件最为优越的地区之一。

哈密熔盐塔式50兆瓦光热发电站全景

据了解，哈密市煤炭预测资源量5708亿吨，占全国预测资源量的12.5%，占新疆预测资源量的31.7%，居全疆第一位，具有低灰、低硫、低磷、高热值、高含油率、高挥发分“三低三高”特点，特别是三塘湖、淖毛湖矿区已探明的煤炭资源中大部分为高含油煤，各煤层煤焦油产率平均达10%以上，最高接近20%，是全国乃至全世界罕有的富油煤种，风能、太阳能资源是全疆最好的地区。油气资源储量大，已探明的6个含油区块石油总资源量5.7亿吨，煤层气预测资源量约1.63万亿立方米，页岩气预测资源量约2770亿立方米、油页岩资源预测资源量约41亿吨，被自然资源部确认为亿吨级油田。哈密是全国风资源和光资源最好的地区之一，有全疆九大风区中的三塘湖—淖毛湖风区、十三间房风区及东南部风区，哈密市70米高度风功率密度等级≥每平方米200瓦、≥每平方米250瓦、≥每平方米300瓦和≥每平方米400瓦的技术开发量分别为3.03亿千瓦、2.44亿千瓦、1.9524亿千瓦和1.3亿千瓦；太阳能资源理论蕴藏量22.6万亿千瓦时，资源可开发量达49.38亿千瓦，技术可开发量达32.09亿千瓦，被国家确定为以千万千瓦级风电、百万千瓦级光伏发电示范基地为主的国家级综合能源基地。哈密辖区内新能源建设区域多为荒漠、戈壁地貌，地势平坦，适合大规模基地式集中连片开发建设，具备建设荒漠、戈壁大型风光电基地的土地资源优势。在“碳达峰、碳中和”战略引领下，哈密能源产业发展迎来了历史性机遇。

关于伊吾

伊吾县位于新疆东北部，天山北麓东段，总面积19519平方千米，户籍人口21218人，有汉族、维吾尔族、哈萨克族等17个民族。下辖4乡3镇1个牧民搬迁开发区、1个自治区级工业园区。辖区内有兵团淖毛湖农场、边防连等十余家驻地单位和部队。先后被国家、自治区评为“全国民族团结进步创建活动示范县”“国家卫生县城”“国家级园林县城”“自治区级优秀平安县”“自治区级生态文明建设示范县”“自治区文明县”等称号。

伊吾县矿产资源十分丰富，现已探明矿产资源有煤、铁、铜、金、煤、石油、芒硝、花岗岩等28种四十余处矿产地，开发利用的有石油、铁、煤、金等。风、光能资源十分丰富，伊吾淖毛湖风区90米高度平均风速7.41m/s-8.49m/s，风功率密度在741-1196瓦/平方米，是新疆风资源最好的地区。光伏规划区年均日照大于6h的天数在300天左右，全年日照时数为3300至3500小时，年平均太阳总辐射量为6214.66兆焦/平方米，是全国太阳能资源最为优越的地区之一，开发利用潜力大。其中，煤炭资源储量大、品种多、易开采，具有低硫、低磷、低灰粉、高发热量“三低一高”的特点，焦油产率在10%以上，最高可达16.3%，是全国乃至全世界罕有的富油煤种，是煤炭深加工项目的理想原料。已探明煤炭资源储量241.5亿吨，矿区总规修编后，矿井田由6个增加至15个，煤炭规划产能由2900万吨/年提高到1.43亿吨/年，目前已建成煤矿企业2家。

伊吾工业园区规划面积20平方公里，于2016年建成自治区级园区，已建成面积21.23平方公里，2018、2019、2020年度连续三年在全疆开发区土地集约利用评价中名列第一，是哈密现代能源与化工产业示范区发展的重要支撑和承载平台，实行以煤炭清洁高效利用为主的淖毛湖煤化工循环经济产业区、白石湖煤炭高效综合利用产业区和以有机农副产品深加工为重点的盐池特色农产品产业区，“一园三区”发展格局。近年来，围绕煤炭分级分质利用和煤制甲醇两条产业链，不断延伸产业链条。煤炭分质利用已建成1930万吨/年，在建3100万吨/年；焦油加氢已建成110万吨/年，年可产汽柴油100余万吨，在建100万吨/年；利用富产的荒煤气建成制乙二醇40万吨/年、发电4×5万千瓦机组及2×13.5万千瓦机组等项目，规划建设荒煤气制乙二醇、甲醇、甲缩醛、发电等产业延长项目。煤制甲醇产业链中，已建成甲醇120万吨/年、甲缩醛15万吨/年、多聚甲醛4万吨/年、乌洛托品2万吨/年、聚丙烯20万吨/年项目；“十四五”规划建设300万吨/年二氧化碳捕集及驱油示范项目、年产50万吨聚乙醇酸项目、风光互补联合制氢捕集二氧化碳合成绿色高值化学品项目、百万千瓦风光多能互补绿色低碳高值煤基化学品新材料项目、400万吨/年煤油共炼项目，发展甲醇制聚烯烃、MMA等产业延长精细化工项目。