歷經多年不懈探索,新奧自主研發了煤加氫氣化聯產甲烷和芳烴技術,作為一種新型氣化技術,既能實現煤高效清潔轉化制天然氣,同時又能副產高附加值芳烴油品,是煤制天然氣的重要工藝路線之一,融合了煤制氣和煤制油的優勢,通過梯級利用、全價開發,真正實現煤炭資源的清潔、高效、綜合利用,為我國潔凈煤利用方向提供了一條新途徑。
煤加氫氣化聯產甲烷和芳烴技術(簡稱煤加氫氣化),是指煤粉與氫氣在中溫(800-1000℃)和高壓(5-10MPa)條件下反應,生成甲烷、輕質芳烴油品和清潔半焦的過程。這一過程包括煤粉快速熱解加氫過程、揮發分二次加氫裂解和活性半焦加氫過程。氫氣以自由基的形式參加反應,減少了揮發分自由基間的縮合反應,進而增加油、氣產率。熱解產生的揮發分在一定溫度壓力下繼續與氫氣發生加氫反應生成二次裂解產物,最終產物主要為甲烷、一氧化碳、芳烴油品(苯、萘、菲等)及少量二氧化碳,油品品質有了極大改善。此外,部分活性半焦中的炭與氫氣反應生成甲烷,有效增加了原煤到甲烷的一次轉化率。
煤加氫氣化聯產甲烷和芳烴技術歷經11 年技術研發,獲得了國家863計劃項目、“十三五”國家重點研發計劃的持續支持,先后完成10 噸/天工藝開發裝置、50 噸/天中試裝置建設,在積累大量試驗數據基礎上,完成高壓氫氣/ 粉煤密相輸送工業技術、高溫氫/ 煤對撞流高速混合噴嘴及氣化爐放大技術以及低密度粉體半焦高溫高壓連續排焦及余熱回收技術等關鍵技術的開發,通過系統集成與優化,完成了400 噸/天加氫氣化工業示范裝置的設計,在內蒙古達拉特旗完成裝置建設。
2018 年12 月,400 噸/天加氫氣化工業示范裝置一次性打通全流程,產出合格產品。2021年7月400 噸/天加氫氣化工業示范裝置實現了工業示范裝置連續運行長周期連續穩定運行,期間通過了中國石油和工業聯合會的現場考核,在設計工藝條件(6.5MPa ~ 7.0MPa,800℃~ 900℃)下,實現了粉煤加氫直接轉化聯產甲烷和芳烴。運行結果顯示,加氫氣化過程甲烷直接產率為0.5 ~ 0.8 標方/ 公斤碳,油品產率為10% ~ 15%(干基煤),油品組成簡單,沸點低,易分離。
(1)實現煤到化工及能源產品的一次直接轉化,轉化效率高。
(2)芳烴油品產率高、附加值高。
(3)更加清潔環保。該工藝產品氣中二氧化碳少(2% ~ 5%);采用干法除塵工藝,過程中充分考慮余熱回收、氣體激冷等,在提高熱效率的同時大大降低污水處理量。
煤加氫氣化聯產芳烴和甲烷技術通過煤加氫反應過程充分利用了低變質煤種自身化學結構,在獲得甲烷產品同時得到高附加值芳烴油品,兼具煤制氣和煤制油的優勢,工藝過程油品收率高、耗水少,通過對煤分級、分質、梯級利用實現煤炭的全價、高效、清潔轉化,其經濟優勢明顯,是最先進的清潔煤轉化技術之一,該技術對于綜合高效利用占我國儲量40%以上的低階煤資源,尤其是高揮發分的低變質煤炭資源有著重要意義,技術發展前景廣闊。