低阶煤、褐煤干法制备气化用高浓度水煤浆技术要点解析.ppt

低阶煤、褐煤干法制备气化用 高浓度水煤浆技术 李保庆 中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室 2013.10 北京 贺峰 榆林西部煤炭技术研究中心 内容 背景 高内水褐煤制备高浓度气化用水煤浆制备技术 进展 结论 55% (~5600亿吨) 年耗褐煤/次烟煤约18亿吨 意味着3-5亿吨油气被烧掉 如何充分依据低阶煤的结构组成特点清洁高效利用？ 褐煤 12.68% 低变质烟煤 42.45% 中变质烟煤 27.58% 高变质煤 (无烟煤+贫煤) 17.28% 我国的煤炭资源中，低阶煤占一半以上 含潜在油气1000亿吨以上 相当于我国可采石油储量的4倍 （石油可采储量：212亿吨 ） 来源：第三次全国煤田预测数据 挥发分20% 背景-I 《工业转型升级规划(2011-2015年)》(国发[2011]47号)。 重点领域发展导向：积极开发煤炭高效洁净转化 和有机化工原料来源多样化技术，有序发展煤制烯烃、煤 制天然气等现代煤化工；实施煤制合成氨等传统煤化工产 业的技术改造，优化工艺流程，推动产业升级；鼓励煤基 多联产，促进化工生产与能源转化有机结合。 ? 背景-II 煤化工技术包括煤制合成油、煤制甲醇、煤制合成氨、煤制代用天然气以及甲醇燃料、 甲醇制烯烃、甲醇制二甲醚和一系列化工产品均以煤气化为龙头，因此，煤气化技术是现代煤化工技术的核心。 煤气化技术：纯氧、气流床、液态排渣、干法或水煤浆进料； 采用水煤浆进料的GE（德士古）和华东理工大学的多喷嘴对置式水煤浆气化技术。 工信部发布的《先进煤气化节能技术推广实施方案》：采用以新型水煤浆气化为代表的先进煤气化技术，对现有的间歇式固定床煤气化技术的合成氨等煤化工企业进行技术改造，实现煤炭的清洁高效利用。 现代煤化工应以低阶煤、褐煤、高灰煤、高硫煤等劣质煤为原料。 国家两项973 项目 “褐煤洁净高效转化的催化与化学工程基础” 和 “低品质煤大规模提 质利用的基础研究” ，对低阶煤、褐煤的有效合理利用的基础研究已正式启动。 9月13日，“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”战略性先导科技专项启动会暨“低阶煤利用产学研协同创新联盟”成立大会在北京召开。由中科院山西煤化所牵头，中科院九个研究所共同承担完成。该先导专项瞄准占我国探明煤炭储量一半以上的低阶煤，以高效热解技术为先导，建立低阶煤清洁高效梯级利用技术体系，着力实现系统能效提高5~8%，CO2减排30~40%，创造我国低阶煤利用的新模式。 背景-III 我国拥有丰富的低变质程度煤和褐煤资源。 低阶煤的神木煤：高内在水分、高比表面、高极性官能团含量和可磨性差等特点，难以制取高浓度水煤浆（目前最高浓度为60%），从而增加了气化的能耗和成本，影响了经济效益。 对我国储量较丰富但难以制浆的褐煤（目前最高浓度为50%）的转化 和利用也是一大难题。 长期以来，低阶煤、褐煤制取高浓度水煤浆技术的开发，没有实质性进展。 开发低阶煤及褐煤高浓度水煤浆技术用于气化可为我国储量丰富的低阶煤尤其是褐煤的利用提供了新的技术途径。 背景-Ⅳ 褐煤：总储量的 13% 左右，化学反应性好价格低； 水分高达 30% ～60% ，需开发不用预干燥的利用技术； 褐煤提质技术和工艺方面的风险、成本技术的成熟性 、 工艺设备的稳定性 、 可靠性； 充分利用褐煤原有水分制备高浓度水煤浆。 高浓度水煤浆制备-原理I 高堆积密度 浓度76%、粘度600 mPa.s水煤浆堆积密度示意图 大颗粒(粒度40%) 细颗粒(粒度20%) 更细颗粒(决定浓度20%) 80目的颗粒(粘度10%) 超细粉 (流变性10%) 水煤浆平均粒度3-7μm 1号↑ 2号↑ 3号↑ 4号↑ 5号↑ 高浓度水煤浆制备-原理II非流动水转化为流动水 低阶煤和褐煤的内在水分高、亲水含氧官能团高、内孔发达，相当部分内在水分以毛细管水或与含氧官能团结合属于不流动水，因此，低阶煤要制取高浓度水煤浆必须转化不流动水为流动水。 制备高浓度 CWS 物理性质 - 球形度; - 优化 PSD; - 破坏毛细结构； 化学性质 - 消除亲水含氧官能团间的氢键，释放结合水. Jiaxun Liu, et a