煤氣化渣綜合利用研究進展

曲江山，張建波，孫志剛，楊晨年，史 達，李少鵬，李會泉

(1. 中國科學(xué)院過程工程研究所 綠色過程與工程中科院重點實驗室，北京 100190；2. 濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國家工程實驗室，北京 100190；3. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；4. 中石化寧波技術(shù)研究院有限公司，浙江 寧波 315103；5. 東北大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819)

0 引 言

我國是一個富煤、貧油、少氣的國家，能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主。2018年，我國原煤產(chǎn)量36.8億t，消費量39億t，分別占一次能源產(chǎn)量和消費量的69.6%、59%[1]。煤氣化是煤炭清潔高效利用的核心技術(shù)之一，也是煤基化學(xué)品合成、液體燃料合成、IGCC發(fā)電等過程工業(yè)的基礎(chǔ)，具有國家戰(zhàn)略意義。2018年，我國原油產(chǎn)量1.89億t，進口量4.62億t，對外依存度高達70%；天然氣產(chǎn)量1 610億m3，進口量1 254億m3，對外依存度達45.3%[2]。在國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)與實際需求的作用下，煤制油與煤制天然氣前景看好，作為煤化工龍頭的煤氣化技術(shù)在中國蓬勃發(fā)展[3]。

煤氣化是指煤與氣化劑作用進行各種化學(xué)反應(yīng)，將煤炭轉(zhuǎn)化為合成氣和少量殘渣的過程[4]。2018年，現(xiàn)代煤化工共轉(zhuǎn)化煤炭9 560萬t，2019年上半年，轉(zhuǎn)化煤炭約5 570萬t。隨著煤氣化技術(shù)的大規(guī)模推廣，導(dǎo)致氣化渣的大量產(chǎn)生，年生產(chǎn)氣化渣超過3 300萬t[5]。

煤氣化渣是煤與氧氣或富氧空氣發(fā)生不完全燃燒生成CO與H2的過程中，煤中無機礦物質(zhì)經(jīng)過不同的物理化學(xué)轉(zhuǎn)變伴隨著煤中殘留的碳顆粒形成的固態(tài)殘渣，可分為粗渣和細渣兩類。粗渣產(chǎn)生于氣化爐的排渣口，占60%～80%；細渣主要產(chǎn)生于合成氣的除塵裝置，占20%～40%。目前氣化渣的處理方式主要為堆存和填埋，尚未大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，造成了嚴重的環(huán)境污染和土地資源浪費，對煤化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成不利影響，氣化渣的處理迫在眉睫。……