1课题来源与背景 课题来源：陕西延长石油（集团）有限责任公司2017年科研计划（ycsy2017ky-A-39）。

背景：粉煤热解-气化一体化技术（CCSI）创造性的将粉煤热解与半焦粉气化耦合在一个反应器内，一步法转化为煤焦油和合成气两种产物，煤焦油收率15wt%以上，实现煤炭资源利用率、转化效率和附加值的最大化，为煤炭深加工与电力、化工、燃料、供热等行业的耦合发展奠定基础。

CCSI产业化技术在与合成低碳醇、合成天然气、一步法制烯烃等主流技术耦合过程中，面临设备结构尺寸大、制造难度大和整体投资高等问题，需要提高现有CCSI技术的压力来满足产业化的发展需要。

因此，有必要建立一套粉煤高压快速热解装置，探索高压条件下的热解规律，为CCSI产业化的推广应用提供技术支撑。

2技术原理及性能指标 2.1 技术原理 本技术采用流化床反应器，在高压条件下实现粉煤的加氢快速热解反应，制取焦油、半焦和煤气，属于煤炭分质清洁转化利用技术。

研究表明，热解产物的分布与温度、压力、反应气氛、停留时间等工艺操作条件有关，尤其在加压加氢条件下，压力的提高对焦油收率具有双重作用：一方面，高压抑制煤粉颗粒中挥发分的逸出，加剧二次缩聚反应，导致焦油收率降低；另一方面，氢分压的提高意味着更多的氢分子参与饱和自由基的反应，提高焦油收率。

同时，提高压力利于煤加氢甲烷化反应，使更多碳转化成甲烷，提高合成气中甲烷含量。

2.2 性能指标 1）建立了目前国内唯一一套流化床粉煤加压热解实验装置（4.0MPa，5kg/h），对高压下煤粉进料、反应、气体预热、气固分离、在线取样分析等系统优化改进，装置达到连续、稳定、高效运行的状态；2）探索优化工艺条件，解决高压下大流量载气预热难度大、结焦严重、粉煤进料稳定性差等关键技术难题，煤焦油收率取得重大技术突破。

在3.0MPa~4.0MPa高压力下，煤焦油收率14-15%，最高达到15.10%，填补国内基于高压流化床快速热解研究的空白，奠定高压CCSI产业技术应用的基础；3）开展温度、压力、气氛、停留时间等条件试验，积累大量基础数据，总结煤高压热解基础规律，获得最优的工艺参数条件，为CCSI产业化装置提供了基础数据和设计依据；4）开展高压下煤焦油、半焦、热解水、煤气等热解产物的分析表征，掌握热解产物的基本性质；5）授权专利8项（发明3项，实用新型5项），公开发表论文7篇。

3创新点 CCSI技术是在一个反应器内完成粉煤的快速热解反应及半焦的高效气化反应，反应器内独特的流化状态和温度梯度分布，加快热解反应产物的扩散速率、饱和不稳定自由基、减少焦油二次反应，焦油收率大幅提升，将煤炭分质分级利用技术提升到更高水平。

本项目是在CCSI技术的小试试验、中试试验装置的基础上，研究加压热解技术原理，站在行业的最前沿提出来的流化床高压粉煤加氢快速热解技术。

具有以下先进性： （1）以粉煤为原料，解决煤炭机械开采过程中70%难以利用的粉煤资源，相比以块煤、碎煤为原料的工艺，原料优势明显； （2）在3.0-4.0MPa的高压临氢条件下，流化床反应器中煤焦油收率达到14-15%，最高达到15.10%，填补国内基于高压流化床快速热解研究的空白，奠定了高压条件下CCSI产业技术应用的基础； （3）操作压力的提高将有助于降低产业化装置设备的结构尺寸，降低设备制造难度与整体投资；有利于实现以CCSI技术为基础的多联产系统耦合，更易与甲烷化技术、费托合成制油技术、燃气发电技术等进行耦合衔接。

经中国石油和化学工业联合会的科技成果鉴定，认为CCSI技术具有原创性和自主知识产权，整体技术处于国际领先水平，建议加快产业化示范和商业化推广。

4应用情况及存在的问题 CCSI技术创造性的将粉煤热解与半焦粉气化有机集成在一个反应器内，煤炭一步法转化为煤焦油和合成气两种产物，煤焦油收率15wt%以上，实现煤炭资源利用率、转化效率和附加值的最大化，为构建集煤炭清洁高效转化-煤焦油深加工-化学化工品一体化的新型煤油化多联产模式奠定基础。

存在的问题及改进意见： （1）以气力输送的方式实现粉煤进料，进料的稳定性受煤斗与反应器压差波动的影响，只有在合适的压差范围，才能实现良好的进料状态； （2）载气系统包括氢气、二氧化碳、氮气、一氧化碳等，除发生粉煤热解反应外，还发生逆变换、气化等副反应，导致加氢气氛下煤气中甲烷含量的精准分析难度较大； 5历年获将情况 陕西延长石油（集团）有限责任公司2019年度科技成果奖二等奖 6成果简介 建立目前国内唯一一套流化床粉煤加压热解实验装置（4.0MPa，5kg/h），对高压下煤粉进料、反应、气体预热、气固分离、在线取样分析等系统优化改进，使装置达到连续、稳定、高效运行的状态；探索优化不同工艺条件，解决高压下大流量载气预热难度大、结焦严重、粉煤进料稳定性差等关键技术难题，煤焦油收率取得重大技术突破。

在3.0MPa~4.0MPa高压力下，煤焦油收率14-15%，最高达到15.10%，填补了国内基于高压流化床快速热解研究的空白。