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煤炭清洁高效转化利用
作者:王建国 发表时间:2014年11月17日

  近年来,新能源发展比较快,大家感觉化石能源特别是煤炭在能源结构中所占的比例会大幅度地降下来,但事实并非如此。2013年10月,在韩国大丘召开的第22届世界能源大会上,世界能源理事会发布了《世界能源远景:2050年的能源构想》,指出到2050年,化石能源仍将是最主要的能源形式,煤炭还将发挥十分重要的作用。我国情况更是如此,国家能源局组织咨询专家讨论以后认为:煤的转化利用符合我国国情,是保证油气供应安全、推动能源结构调整的迫切需要和现实的选择。

  针对我国煤炭储量56%以上的低阶煤,不久前中国科学院启动了低阶煤清洁高效关键技术与示范先导专项,为期5年,概算经费13亿人民币,中科院10个研究所参与。研究内容主要包括煤炭的低温热解、加氢热解、分级转化、气化燃烧和化学转化等。

  煤气化是煤转化、制氢与先进发电的龙头,是煤转化的第一步,一个400万吨的煤制油项目一天要气化煤7万吨,装备28台气化炉,投资84亿。在煤气化过程中,煤灰性质是决定气化成败的关键。气化炉内部温度1400oC,压力高达3~6MPa,灰黏度太大会造成排渣不畅,气化炉堵塞,而黏度太小,灰会冲刷炉壁,损坏气化炉。我们通过对煤的组成、灰的组成来进行调变,经过实验验证,确实能够很好地解决气化过程中的配煤问题。现在,国内做煤化工的企业基本上都在我们这里做气化用煤的解决方案,通过测定它的组成,灰的熔点、灰的黏度来进行调变,满足气化过程的要求。

  在煤化工领域,煤制油技术受到大家的广泛关注,尤其是煤间接制油。近10年来,山西煤化所在中科院和国家的大力支持下,不断改进费托合成技术,使技术指标始终处于国际领先水平。目前吨催化剂最高能产2000吨油,时空收率达1.5~1.8,系统整体能量转化效率达到44%~46%。

  此外我们认为,基础研究对技术进步非常关键,因此我们在催化剂结构性能、反应器内的流体力学、甲醇催化转化机理等方面都做了大量的研究工作,并成功应用于催化剂的实际效能提升。

  目前,我们制备的分子筛催化剂已经成功应用到甲醇制备汽油的工业化过程,前期采用云南红河谷价格比较便宜的褐煤经气化,甲醇制取高品质汽油,每吨催化剂产油能力从3600吨提升到4700吨。

  作者单位

  中国科学院山西煤炭化学研究所研究员、所长

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