低阶煤占我国煤炭总量的一半以上，作为低阶煤清洁分质利用的最好方式，热解提质技术逐渐成为我国煤化工行业的研发重点和创新方向。中国石油和化学工业联合会煤化工专委会委员、陕西省化工学会名誉理事长贺永德向记者介绍说，热解在低阶煤清洁分质利用上技术优势明显，目前这项历史悠久的技术已日趋成熟，新技术层出不穷，单套装置规模也越来越大，但粉煤的热解关键技术瓶颈仍待破解。
分质利用 最好方式
贺永德告诉记者，低阶煤一般油含率高，通过中低温热解，煤在隔绝空气或缺氧条件下加热到500℃～800℃，可将煤分解为气体(热解气)、液体(煤焦油)和固体(半焦)。
热解技术最突出的特点是可有效提高资源利用效率。这是因为低阶煤直接燃烧会使大量高附加值组分转化为CO2。通过热解，可将煤中的焦油提出，同时产出煤气和半焦，将原煤一分为三，避免资源浪费。而且煤热解的生产工艺条件温和，热解温度一般为550℃～700℃，反应压力接近常压，生产系统不需要大型空分装置;还具有良好的环保性，煤热解得到的半焦可作为锅炉燃料和气化原料，所含的污染物少于原煤，对环境影响较小，相对于气化来说水耗也较低。
古老技术 焕发生机
煤热解技术源远流长。早在17世纪后期中低温热解就开始出现，至今已有200多年的历史。上世纪初至50年代，低温热解工业得以迅速发展，相继出现了德国的Lurgi-Spuelgas、美国的Disco、德国的Lurgi-Ruhrgas、前苏联的固体热载快速热解等工艺。
我国也在1953年由抚顺石油四厂着手设计新建1套试验装置和1台日处理量45吨的低温热解炉，其工艺类似鲁奇炉。到1957年以后，中低温热解单炉规模达到330~450吨/天的能力。
近年来，我国低阶煤热解技术开发和示范取得突破性进展，新一代热解技术达20多种，一半实现了工业化生产。其中核心的热解装置主要包括内热立式方形炉、外热立式方形炉、回转炉、国富炉、带式炉、双循环快速热解炉、固体热载体热解炉、气体热载体热解炉、流化床热解炉、气流床、热解气化一体化炉、真空微波干馏炉等，单炉年处理规模从几万吨、十万吨到如今的80万吨以上，原料煤既有块煤，也有碎煤和粒度小于1毫米的粉煤。
规模扩大 产品多样
据介绍，在我国单系列50万吨/年及以上的低阶煤热解技术中，已实现工业化生产或试验的，主要包括河南龙成80万吨/年旋转床低温热解、陕煤集团与北京国电富通合作开发的50万吨/年煤气热载体分段多层低阶煤热解、北京柯林斯达100万吨/年褐煤带式炉热解等。此外，陕煤在建的低阶粉煤气固热载体快速热解项目，单套装置处理能力达120万吨/年;神木天元在建的粉煤回转炉热解项目，单套装置处理能力为60万吨/年。
“大型化固然是煤热解发展的趋势，有利于提高能源转化效率、综合利用和降低能耗，但也不是越大越好，要确定一个经济合理的单套规模。”贺永德对记者说，热解炉大型化体积超过一定标准就会出现一些问题。不同热解炉型应有不同的经济规模，同时还要考虑焦油、煤气和半焦三者之间的优化产率。煤热解目标是要提高焦油收率和能源转化效率，降低能耗。因此热解温度应控制在600℃以下，缩短热解的时间。
“此外，煤热解的综合利用仍需下功夫，比如产品附加值需进一步提高，热解气、焦油和半焦的后续利用也应创新突破。热解气主要组分可提取后加工乙二醇、LNG、烷烃、烯烃等;焦油应先提取后再加氢合成柴油和石脑油馏分等，还可加工为高密度航空煤油、高档润滑油基础油等;半焦除作为高炉喷吹原料、工业及民用燃料外，可经活化制取吸附材料或过滤材料，也可将其进行气化生产甲醇，进一步与焦油制取的石脑油重整耦合生产芳烃，再与热解气加工的乙二醇合成PTA、PET，或者用甲醇直接生产烯烃(MTO)，形成完整的高附加值产业链。”贺永德表示。
粉煤热解 尚待突破
贺永德认为，尽管我国煤热解技术发展较快，但仍存在一些制约瓶颈，主要是粉煤中低温热解技术尚未完全突破。
目前，粉煤热解技术逐渐成为业内研究的热点和攻关的方向。比如，陕煤集团自主研发的低阶粉煤气固热载体双循环快速热解工艺(SM-SP)、陕煤—国富煤气热载体分段多层低阶煤热解工艺、北京煤化院外热式多段回转炉工艺、大唐华银—中国五环LCC工艺、神雾集团蓄热式无热载体热解工艺、清华—天素固体热载体褐煤热解技术、中科院工程热物理所固体热载体流化床低温热解工艺、西安华龙公司真空微波煤干馏等，绝大多数已进入工业化试验阶段，有的正在开展工业化示范。
“然而，粉煤热解迄今尚没有大规模产业化推广应用。”贺永德坦言，存在的主要问题是热解油、气、煤尘在线分离和干熄焦技术，以及粉焦的钝化、储运和大规模应用等技术尚未完全突破，废水有效处理还没有成熟的方法。大型化的工程问题已基本解决，但还不理想，热解炉气固分布的特殊结构仍需完善优化。
(关键字：低阶煤 粉煤 焦点)
