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东鑫垣:开创煤基清洁利用新纪元

A-A+日期:2020-07-10来源:中国化工报    

   7月7日,刚刚完成大修技改的陕西东鑫垣化工有限责任公司(以下简称“东鑫垣公司”)全面恢复生产后,轻质化煤焦油日产量首次突破1800吨大关,达到1809吨的历史最高水平。这标志着该公司通过实施2000多项自主创新技术改造后,装置产能达到原设计的近两倍,实现了翻番再造一个东鑫垣的目标。这个在4年前还濒临破产、在业内看似不起眼的“新兵”企业,缘何能通过创新驱动“滚雪球”般快速发展,走出煤炭分质清洁利用创新之路,引领兰炭和煤焦油加氢行业发展?
 
  小投入撬动大效益
 
  东鑫垣公司是由陕煤集团和府谷煤业集团有限公司共同出资组建的大型混合所有制企业。2009年4月,该公司新建煤—兰炭—轻质化燃料油—金属镁—发电循环经济产业链项目,包括120万吨/年兰炭、50万吨/年煤焦油加氢、2万吨/年金属镁装置及配套的2×25MW热电联产项目等。但由于项目建设之初存在诸多缺陷,为投产运行埋下了隐患。
 
  果然,2015年项目建成后试车进展并不顺利,先后发生制氢工段阀门爆裂事故、工业废水超标等,至2016年5月一直没有打通工艺流程。这导致企业一度陷入濒临破产的窘境,民营股东也曾要求退股。
 
  在陕煤集团的正确领导和大力支持下,2016年6月,东鑫垣公司新一届领导班子经过深入分析讨论后成立技术攻关小组,依靠自主力量在半年内实施800多项技术改造,重点解决了废水处理和全国首例含氧制氢两大技术难题,铲除了装置系统工艺和设备存在的影响试开车的“拦路虎”。2016年11月项目转入试车阶段,12月12日煤焦油加氢装置一次打通工艺流程产出合格油品,全面转入试生产阶段。
 
  通过不断技术攻关、自主实施改造,东鑫垣公司轻质化煤焦油日产量节节攀升,由开车初期的不足400吨逐渐增加到2018年的1000吨左右,首次达到设计指标。
 
  “兰炭装置作为产业链的龙头,由于生产力不足,外送煤气量有限,直接影响下游煤焦油加氢制燃料油产能提升。”东鑫垣公司副总经理李亚军说,该公司兰炭生产工艺仍采用内燃内热式直立方形炉热解技术,原料要求为“三八块”煤(粒径30~80毫米的块煤),煤气产出率为22%~24%,而50%的煤气回炉作为炭化炉燃料,吨原煤干馏副产外送煤气量仅580标准立方米。
 
  针对系统煤气量不足,2019年9月,东鑫垣公司新增的填平补齐改造工程——60万吨/年兰炭生产装置建成投产,煤气量提高至14万标准立方米/时以上,制氢能力超过2.8万标准立方米/时,轻质化煤焦油日产量突破1300吨大关。
 
  今年初,该公司提出了制氢解吸气取代兰炭回炉煤气和原料煤综合热解的研发课题。经过深入攻关、反复试验,他们率先在兰炭三段成功实现工业化应用,并逐步推广到一段、二段兰炭生产线。运行后工况良好,不仅实现了块煤、小粒煤及粉煤综合热解生产清洁兰炭,而且煤气外送量和氢气产量成倍增加,副产煤气提取氢气后的解吸气作为炭化炉燃料,兰炭生产成本降低10%,经济效益十分显著。
 
  随后,东鑫垣公司又实施吸附降阻技改,对含氧制氢系统进行新的工业改进和优化升级,氢气产量达到3.5万标准立方米/时以上,轻质化煤焦油日产量又提高了300吨。
 
  在此基础上,东鑫垣公司利用今年6月下旬装置大修的机会,又实施“新增小精制”技改,通过增加2个小精制反应器并联到系统,轻质化煤焦油日产量一跃攀升至1800吨的历史最高点,超出设计产能的80%.此举再次刷新国内煤焦油加氢装置产量纪录,成为规模最大的煤焦油加氢生产企业。
 
  目前,东鑫垣公司累计实施技术改造2000多项,申报专利64项。实施这些投入不大的技改项目,不但使这套当年存在诸多缺陷、难以正常开车的煤焦油轻质化生产装置起死回生,一举成为国内单套最大规模,而且产量和经济效益一年一个大飞跃,发挥了“四两拨千斤”的作用。
 
  新产业链收益更高
 
  技术创新永无止境,只有更好没有最好。东鑫垣公司现有的装置毕竟是通过“修修补补”填平补齐改造而成的,一个全新的、能源转化效率更高的产业链正在布局。
 
  陕西榆林、内蒙古鄂尔多斯一带的煤炭资源丰富且含油率较高,是优质的化工原料用煤,而且业内专家认为分质清洁高效利用是最佳出路。
 
  陕煤集团坚持“以煤为基、能材并进、技融双驱、蜕变转型”的发展战略,聚焦长远发展,科学进行“十四五”规划,聚焦高质量发展和争创世界一流的企业目标。
 
  按照陕煤集团的发展思路,东鑫垣公司立足当前兼顾长远,积极落实践行发展战略,坚持引领煤炭分质清洁高效利用不动摇。若依托拥有自主知识产权的系列技术路线,参照焦—油—化—电多联产工艺路线,在当地新建大型煤炭分质清洁高效利用项目,可形成衔接紧密、结构合理、产品多样的上下游产业链。而且投资建设成本较低的循环经济产业链,可以提高企业市场抗风险能力和核心竞争力,树立煤化工行业清洁生产、资源高效利用的典范,为陕煤集团争创世界一流企业、实现高质量发展作出更大的贡献。
 
  比如,新项目可规划以420万吨兰炭/年、50万吨/年煤焦油轻质化油品装置为龙头,副产30万吨/年合成氨、52万吨/年尿素或其他化工产品、热电联产及氢能源等,形成完美的循环产业链。其中,兰炭热解(中低温干馏)自产60万标准立方米/时荒煤气提取氢气和解吸气,一部分氢气作为全馏分加氢的原料用于生产油品,富余的8万标准立方米/时氢气或与空分产生的氮制合成氨,也可提纯用作氢能源;同时以解吸气以及煤泥为原料发电,年发电量10亿千瓦时,完全满足自身生产需要。
 
  此外,新项目用空分产生的氧气替代现在的空气进行热解,荒煤气品质更好。除兰炭消耗煤炭资源外,其余基本都是副产的资源利用,每个产品成本都降至最低,使企业盈利能力更强;建成投产后,即使国际油价低于10美元/桶也有竞争力。项目投资仅30亿元,年利润可达20亿元,投资利润率高达近70%,在国内煤化工行业绝无仅有。
 
  拥有“金刚钻” 敢揽“瓷器活”
 
  冰冻三尺非一日之寒。东鑫垣公司在短短几年时间就使难以正常开车的装置起死回生,且产量规模不断扩大,经济效益连年攀升,还在技改增产道路上不断创新探索,实施了2000多项技术改造。这都与该公司主要负责人几十年来在化工企业生产实践中日积月累的丰富经验,以及善于思考、敢于创新的务实作风不无直接关系。也因为如此,企业技术改造的金点子不断萌生,像聚宝盆一样取之不尽、用之不竭。
 
  除技术创新外,东鑫垣公司在管理理念方面也独树一帜,比如秉持“科学管理+科学技术就是第一生产力”这一独具特色的企业管理理念,“抢修不过饭、备机不过夜”“不停车技改”“不停车检修”“超前思维、超前准备”“停车即休克”“10天完成年度大检修”等一系列先进的化工生产管理方法。企业的工作效率和管理能力得到显著提升,生产成本大幅下降,干部员工的干劲空前高涨,还曾荣获全国石油和化工行业管理创新成果奖,这些均与企业一把手的理念和风格有着直接关联。
 
  这样的企业,生产运行不可能不稳定,经营业绩不可能不好;有了这样有本事、有能力的带头人,才能干好“瓷器活”,为助推行业进步发挥作用。
 
  多项成果国内首创
 
  与常规的煤焦油加氢工艺不同,东鑫垣公司拥有煤热解—煤焦油加氢—金属镁—发电循环经济产业链,无法采用行业成熟的荒煤气CO变换制氢工艺。荒煤气提氢后的解吸气作为热电联产和兰炭烘干的燃料,为保证燃料热值指标,东鑫垣公司尝试国内首套荒煤气无变换含氧变压吸附制氢工艺。在2016年4月装置试车时,制氢工段阀门爆裂,原技术研究单位也无法解决这一难题,试车被迫中止。
 
  在没有成功先例可借鉴的基础上,东鑫垣公司依靠自主技术力量,组织技术团队通过不断技术攻关和工艺改进,着手进行脱氧塔改造,解决了制约生产的关键技术瓶颈。随后,他们又针对兰炭荒煤气利用效率低的行业共性难题,自主开发了煤气预处理、PSA变压吸附制氢提浓气脱氧、真空再生提纯三段组合制氢工艺等,氢气收率由不足65%提高至85%以上,纯度高达99.9%,形成了一套全国首例含氧制氢系统工艺方法。
 
  今年4月,东鑫垣公司“荒煤气制氢无变换绿色新工艺技术与工业化应用”科技成果通过了陕西省石油和化学工业联合会组织的成果鉴定。专家认为该技术工艺技术先进合理,制氢成本低,荒煤气提氢后实现了全部综合利用,在荒煤气制氢领域达到国际领先水平,具有推广应用价值。
 
  含氧制氢只是东鑫垣公司近年来通过自主创新形成重大科技成果的“冰山一角”,至少还有5项科技成果为国内首创。其中,3项成果分获中国石油和化学工业联合会科技进步奖、陕西省石化科技进步奖。2019年,东鑫垣公司被认定为陕西省高新技术企业。
 
  比如发电成本最低——该公司对2台160吨/时循环流化床锅炉及配套2.5WM发电装置进行适当改造,使用废弃资源煤泥、解吸气作为混合燃料掺烧发电,发电成本几乎为零;工业废水零排放——“煤化工多联产耦合生产废水分质利用处理技术与零排放工艺”通过源头分质分类处理回用,生产污水全部回收利用,且运行成本低,真正实现“零排放”;解吸气替代回炉煤气和兰炭烘干煤气——兰炭副产的荒煤气量增加1倍,提氢后的解吸气全部实现综合利用;吸附降阻技改——装置煤气处理量翻倍,制氢能力同步提升,煤气压缩机出口压力稳定在0.6MPa;煤的综合热解——在不改变现有兰炭生产装置的基础上,通过工艺参数调整和操作控制,实现块煤、小粒煤和粉煤综合热解,其中粉煤掺烧比例达50%,摆脱了传统兰炭生产受原料煤种和规格的限制,实现煤炭资源吃干榨净、高效利用。
 
  东鑫垣公司党委书记、董事长宋如昌说,通过实施大量的技术改造,目前该公司已形成了煤炭资源分质清洁高效利用的完美产业链,兰炭生产的原料成本、制氢成本、发电成本等均为行业最低,多项技术指标国内领先。其中,煤耗下降15%,制氢成本降低50%,吨兰炭副产煤气量高达1600标准立方米/时,荒煤气处理量达到30万标准立方米/时,氢气产量提高至4万标准立方米/时左右,煤焦油收率高达10.4%~13%,远远超出了设计指标。产出的荒煤气100%送入制氢系统提取氢气,解吸气也全部得到利用。
 
  近三年东鑫垣公司获奖科技成果
 
  2018年11月,“科学管理+科学技术就是第一生产力”的管理实践,获第十一届全国石油和化工企业管理创新成果三等奖。
 
  2019年4月,“煤化工多联产耦合生产废水分质利用处理技术与零排放工艺”及“气固两相混合燃料掺烧技术在循环流化床锅炉的工业化应用”,获陕西省科技进步二等奖。
 
  2019年5月,“气固两相混合燃料掺烧技术在循环流化床锅炉的工业化应用”,获第十二届全国石油和化工企业管理创新成果三等奖。
 
  2019年11月,“煤化工多联产清洁生产关键技术与工业化应用”获中国石油和化学工业联合会科技进步奖三等奖。
 
  2020年4月,“荒煤气制氢无变换绿色新工艺技术与工业化应用”获陕西省石化行业科学技术一等奖。
 
  东鑫垣公司获授权发明专利:
 
  一种高浓度含酚废水的萃取反应装置
 
  一种利用离子液体提取中低温煤焦油酚类化合物的方法
 
  γ射线联合改性粉煤灰破解剩余污泥的方法
 
  变压吸附制氢系统
 
  一种制氢吸附剂再生工艺

 

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