一
蘭炭的主產地
中國蘭炭的產區主要為陝西、內蒙、寧夏和新疆。陝西的產能主要集中在榆林,其中神木3500萬噸,府穀約2400萬噸,榆陽約300萬噸。內蒙主要產能集中在鄂爾多斯,約300萬噸。寧夏主要集中在平羅和寧東,約200萬噸。新疆主要是哈密約2600萬噸,吐魯番1200萬噸,昌吉州1000萬噸。包括龍成曹妃甸粉煤熱解項目在內,全國的蘭炭總產能合計約1.2億噸/年。2019年,陝西榆林的蘭炭產量約3700萬噸,內蒙古約200萬噸,河北龍成曹妃甸項目約300萬噸,寧夏約100萬噸,新疆1300萬噸(其中昌吉州不到50萬噸,吐魯番約300萬噸,哈密約950萬噸)。2019年全國蘭炭總產量約5600萬噸,產能利用率約47%。
二
蘭炭的生產工藝
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蘭炭生產工藝的演變:由土煉蘭炭到機製蘭炭
1985年nian神shen府fu東dong勝sheng煤mei礦kuang開kai始shi建jian設she,由you於yu運yun輸shu困kun難nan,采cai挖wa的de煤mei賣mai不bu出chu去qu,當dang地di老lao百bai姓xing創chuang造zao了le堆dui燒shao生sheng產chan蘭lan炭tan的de方fang法fa,即ji將jiang難nan以yi銷xiao售shou的de塊kuai煤mei在zai平ping地di堆dui積ji,用yong明ming火huo點dian燃ran,等deng燒shao透tou後hou用yong水shui熄xi滅mie而er製zhi成cheng蘭lan炭tan,稱cheng為wei“土煉蘭炭”。zhezhongfangfayouyushengchanfangfajiandan,chanpinwumeijialian,qichanpinhaishidedaoguangdayonghuderenke。danshi,suizhierlaideshiyanzhongdeziyuanlangfeihehuanjingwuranwenti。
到上世紀90年代中後期,通過技術改造和新工藝新方法的應用,陝北的土法蘭炭生產逐步被幹餾爐煉焦工藝替代,稱為“機製蘭炭”。機製蘭炭采用了先進的幹餾煆燒工藝,固定炭比土煉蘭炭提高了5-10個百分點,灰分和揮發分降低了3-5gebaifendian。yinluneizhuangyoukekongdecewenshebei,burongyiguoshao,suoyihuifenbitulianlantanwending。youyuhuifafenxiangduiwending,jixieqiangduyejiaotulianlantanyoulemingxiantigao。
2
機製蘭炭生產工藝簡介
機製蘭炭是煤在隔絕氧氣、或者非氧化的氛圍下的低溫熱解過程,目前市場上蘭炭爐主要是內熱式直立三段式爐型,即SJ低溫幹餾爐,最早是由1996年成立的三江煤化工研究所在複熱立式爐和山西晉城三八方爐的根底上設計完成的,目前已由SJ-I型發展到SJ-VII型。其中,SJ-V型蘭炭爐的單爐產能已可達到20萬噸/年,原料煤粒度使用的下限達到3mm。
圖1 SJ低溫幹餾爐基本構造圖
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數據來源:西安科技大學《蘭炭生產技術簡明教程》
蘭炭生產過程包括備煤工段、炭化工段、篩焦工段、煤氣淨化工段和汙水處理工段。
圖2 蘭炭生產過程
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數據來源:網絡公開資料整理
原料煤通過二級破碎後,塊度為20-80mm,通(tong)過(guo)運(yun)煤(mei)皮(pi)帶(dai)送(song)入(ru)位(wei)於(yu)幹(gan)餾(liu)爐(lu)上(shang)方(fang)的(de)儲(chu)煤(mei)倉(cang),由(you)加(jia)煤(mei)工(gong)按(an)照(zhao)幹(gan)餾(liu)爐(lu)的(de)處(chu)理(li)量(liang)添(tian)加(jia)煤(mei)塊(kuai),添(tian)加(jia)的(de)量(liang)以(yi)爐(lu)頂(ding)不(bu)虧(kui)料(liao)為(wei)原(yuan)則(ze)。原(yuan)料(liao)煤(mei)在(zai)幹(gan)餾(liu)爐(lu)內(nei)逐(zhu)漸(jian)下(xia)降(jiang),依(yi)次(ci)經(jing)過(guo)幹(gan)燥(zao)段(duan)、幹gan餾liu段duan和he冷leng卻que段duan,最zui後hou經jing推tui焦jiao機ji推tui落luo至zhi熄xi焦jiao池chi內nei,經jing刮gua板ban機ji將jiang蘭lan炭tan送song至zhi烘hong幹gan機ji內nei進jin行xing幹gan燥zao,幹gan燥zao後hou經jing皮pi帶dai運yun輸shu機ji送song至zhi篩shai分fen機ji,篩shai分fen後hou形xing成cheng蘭lan炭tan成cheng品pin。
焦(jiao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)從(cong)幹(gan)餾(liu)爐(lu)頂(ding)部(bu)上(shang)升(sheng)管(guan)和(he)橋(qiao)管(guan)進(jin)入(ru)煤(mei)氣(qi)集(ji)氣(qi)箱(xiang),在(zai)橋(qiao)管(guan)設(she)有(you)噴(pen)淋(lin)口(kou),用(yong)熱(re)環(huan)池(chi)循(xun)環(huan)水(shui)將(jiang)煤(mei)氣(qi)進(jin)行(xing)初(chu)冷(leng),初(chu)冷(leng)後(hou)煤(mei)氣(qi)從(cong)塔(ta)頂(ding)進(jin)入(ru)文(wen)丘(qiu)裏(li)塔(ta),來(lai)自(zi)熱(re)水(shui)循(xun)環(huan)係(xi)統(tong)的(de)熱(re)循(xun)環(huan)水(shui)從(cong)塔(ta)頂(ding)噴(pen)淋(lin)而(er)下(xia),煤(mei)氣(qi)與(yu)下(xia)降(jiang)的(de)熱(re)循(xun)環(huan)水(shui)在(zai)文(wen)丘(qiu)裏(li)管(guan)充(chong)分(fen)接(jie)觸(chu),大(da)約(yue)80%的焦油被冷卻水帶入塔底,冷卻並除去大部分焦油的煤氣從文丘裏塔底導出、進入旋流板塔。在旋流板塔內,來自冷水循環係統的冷循環水與煤氣逆流接觸,煤氣被繼續冷卻並除去其中所含焦油。
經(jing)過(guo)兩(liang)級(ji)冷(leng)卻(que)和(he)除(chu)焦(jiao)油(you)處(chu)理(li)的(de)煤(mei)氣(qi)繼(ji)續(xu)下(xia)行(xing),進(jin)入(ru)電(dian)捕(bu)焦(jiao)油(you)器(qi)進(jin)一(yi)步(bu)除(chu)去(qu)煤(mei)氣(qi)中(zhong)的(de)焦(jiao)油(you)後(hou),進(jin)入(ru)煤(mei)氣(qi)風(feng)機(ji)。通(tong)過(guo)煤(mei)氣(qi)風(feng)機(ji),一(yi)部(bu)分(fen)煤(mei)氣(qi)被(bei)送(song)至(zhi)幹(gan)餾(liu)爐(lu),一(yi)部(bu)分(fen)煤(mei)氣(qi)被(bei)送(song)至(zhi)蘭(lan)炭(tan)烘(hong)幹(gan)機(ji),剩(sheng)餘(yu)部(bu)分(fen)至(zhi)事(shi)故(gu)火(huo)炬(ju)放(fang)空(kong)或(huo)作(zuo)為(wei)他(ta)用(yong)。配(pei)送(song)到(dao)煤(mei)氣(qi)烘(hong)幹(gan)機(ji)和(he)幹(gan)餾(liu)爐(lu)的(de)煤(mei)氣(qi)總(zong)量(liang)與(yu)送(song)至(zhi)事(shi)故(gu)滅(mie)炬(ju)煤(mei)氣(qi)量(liang)之(zhi)比(bi)大(da)約(yue)為(wei)4:6 。
該工藝中各部分去除的焦油在各循環池內靜止分層後,通過焦油泵送入焦油儲罐。
圖3 蘭炭生產工藝流程圖
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數據來源:西安科技大學《蘭炭生產技術簡明教程》
三
蘭炭副產品的用途
生產蘭炭的過程中同時會得到副產品:煤焦油和煤氣。
蘭炭生產過程中副產的中低溫煤焦油是人造石油的重要來源之一,經高壓加氫製得汽油、柴油等產品。近年來煤焦油加氫由加氫生產傳統的汽、柴油向生產精細化工材料方麵延伸,如苯酚、鄰甲酚、間對甲酚、二甲酚等係列產品,環烷基油、環己烷、甲基環己烷等係列產品,混合芳烴、油品、穩定輕烴等多種化工產品。
蘭炭煤氣可用於製氫原料氣、發電燃料氣,目前正逐步向化工原料氣方向發展,例如作為生產乙二醇、甲醇和LNG等化工產品的原料氣。