煤化工产业发展及机遇-最全煤化工

2013-2-181煤化工产业发展及机遇重庆川仪自动化股份有限公司营销中心任智勇2013年2月新闻摘要™2011年12月8日，中国神华集团公司总经理张玉卓当选中国工程院院士™2012年6月29日，首个全国性煤化工行业组织“中国石油和化学™2012年6月29日，首个全国性煤化工行业组织中国石油和化学工业联合会煤化工专业委员会”成立™《煤炭深加工示范项目规划》以及《煤炭深加工产业发展政策》通过国家发改委主任办公会，拟发布实施™2012年9月28日，中石化宣布成立中国石化长城能源化工有限公司，负责中石化的煤化工业务投资和经营；中石油计划利用俄罗斯进口煤发展煤制天然气未来利用西气东输管道输往沿线城市斯进口煤发展煤制天然气，未来利用西气东输管道输往沿线城市。™2013年2月12日，布伦特原油结算价118美元/桶，支撑丙烯、乙烯、乙二醇和甲醇等化工品价格维持相对高位。2013-2-182煤化工这个大蛋糕，你能切走多少？目录煤化工基础知识煤化基础知识国外煤化工发展情况我国煤化工现状及国家相关政策煤化工自动化及仪器仪表煤化工自动化及仪器仪表川仪开展的工作及发展机遇2013-2-183－、煤化工基础知识我国能源的基本情况™我国煤炭资源已探明储量和可采储量占全球比例分别为19%和38%；而我国石油已探明储量和可采储量占全球13%和46%量占全球1.3%和4.6%。™我国煤炭可开采129年、天然气可开采43年、石油仅可开采15年。™目前，我国石油对外依存度达50％，预测2020年将达到60％达到60％。™我国的石油资源瓶颈将危及国家能源安全;原油价格的高企全面提高了我国下游各行业的生产成本。2013-2-184什么是煤化工™以煤炭为原料的相关化工产业被统称为煤化工™我国富煤、贫油、少气的局面决定了以煤炭为主要生产原料的现代煤化工产业的崛起。™从理论上来说，以原油和天然气为原料通过石油化工工艺生产出来的产品也都可以以煤为原料通化工工艺生产出来的产品也都可以以煤为原料通过煤化工工艺生产出来天然气2013-2-185焦配合煤冷煤气氨粗苯硫™煤炭高温焦化，焦炭是主要产品，而焦炉煤气和富含烃类液体的焦油是焦化的副产物。（一）煤焦化和电石乙炔化工焦炉配合煤气、肥、焦、瘦焦炭冷凝焦油加工焦油工业萘、洗油、酚、蒽、轻油气净化氨、粗苯、硫磺、净煤气酚、蒽、轻油™行业特点：国内产能严重过剩，并且伴随环境污染的代价，是国家节能减排的重点治理行业之一。™国家先后制订了《国家发改委关于加快焦化行业结构调整的指导意见的通知》，《关于加快电石行业结构调整有关意见的通知》，严格控制新增焦炭和电石产能，淘汰落后工艺。（二）煤气化™煤气化是煤化工产业的核心所在，应用广泛、发展成熟。™在缺氧条件下使煤炭不完全燃烧成为气体™煤的气化过程煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为合成气的过程。™气化条件（煤炭气化时必须具备三个条件）™气化条件（煤炭气化时必须具备三个条件）气化炉、气化剂、供给热量。三者缺一不可。™气化产品：CO、H2、CH4O2、H2O、H2、根据产热方式和煤气用途选择性供入（H2很少用）2013-2-186煤气化的化学反应煤加热燃烧+O2+HO或H+部分O密闭干馏加热+H2O或H2+部分O2气化气化：C+H2O=CO+H2△Hr=131kJ/mol吸热反应燃烧：C+O2=CO2△Hr=-394kJ/mol放热反应C+½O2=CO△Hr=-111kJ/mol放热反应气化：C+CO2CO△H173kJ/l吸热反应气化：C+CO2=2CO△Hr=173kJ/mol吸热反应气化炉分类气化炉分类----按煤在气化炉内的状态分按煤在气化炉内的状态分UGIUGI炉炉LurgiLurgi加压气化炉加压气化炉固定床气化固定床气化HTWHTW气化炉气化炉KRWKRW气化炉气化炉UU--gasgas气化炉气化炉灰熔聚气化炉灰熔聚气化炉BGLBGL加压气化炉加压气化炉（移动床）（移动床）流化床气化流化床气化（沸腾床）（沸腾床）TexacoTexaco气化炉气化炉ShellShell气化炉气化炉GSPGSP气化炉气化炉PrenfloPrenflo气化炉气化炉气流床气化气流床气化熔融床气化（实验中）熔融床气化（实验中）2013-2-187几种典型煤化工气化技术（1）常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风放空气对大气污染严重。从发展看属于将逐步淘汰的工艺从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。（2）鲁奇固定层煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气。因为其产生的煤气中含有焦油、高碳氢化合物含量约1%左右，甲烷含量约10%左右，同时，焦油分离、含酚污水处理都比较复杂，所以不推荐用以生产合成气。（3）YM气化技术YM气化炉属于固定床、液态排渣的气化炉由云南煤化工集团有限公司与赛鼎工程有限公司联合设计，是全球第一台针对低热值褐煤设计的炉子。2008年9月23日，YM气化技术在云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司二甲醚厂（原云南瑞气化工有限公司）顺利地完成了第一次投料试车，生产出合格的二甲醚产品。（3）灰熔聚流化床粉煤气化技术中国科学院山西煤炭化学研究所在上世纪80年代，就开始研究这项技术，2001年单炉配套20Kt合成氨/a工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用＜6-8mm碎煤，属流化床气化炉床层温度达1100℃左右中心射流形成床内局部高温化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心射流形成床内局部高温区温度达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。（4）恩德粉煤气化技术恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料煤属不粘结或弱粘结性、灰分小于25-30%，灰熔点高（ST大于1250℃）、低温化学活性好（在950℃时，应＞85%1000℃时应＞95%）至今在国内已建和在建的装置共有85%，1000℃时，应＞95%）。至今在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉，已投产的有16台。属流化床气化炉，床层中部温度在1000-1050℃左右。2013-2-188（5）GSP干煤粉加压气化技术属于气流床加压气化技术，入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉，干煤粉由气化炉顶部进入，属单烧嘴下行制气。气化炉内有水冷壁内件，操作压力2.8MPa，操作温度1400-1500℃，为调节炉温需向气化炉内输入过热蒸汽。投资比Shell炉要省。（6）两段式干煤粉加压气化技术是西安热工研究院有限公司开发成功的，具有自主知识产权。其特点是采用两段气化，以四个对称的烧嘴向气化炉底部喷入干煤粉（占总煤量的80-85%）、过热蒸汽和氧气，进行一段气化，熔融排渣。生成的煤气上行至气化炉中部，再喷入占总煤量15-20%的煤粉和过热蒸汽，利用下部上来的煤气显热进行二段气化，同时将下部上来的1400℃高温煤气急冷至900-1000℃，替代了Shell煤气化技术中的循环合成气激冷流程，可以节省投资，提高冷煤气效率和热效率；气化炉采用水冷壁结构其缺点是合成气中CH4含量较高对制合成氨化炉采用水冷壁结构，其缺点是合成气中CH4含量较高，对制合成氨、甲醇、氢气不利。（7）多元料浆加压气化技术多元料浆加压气化技术是西北化工研究院提出的，具有自主知识产权。其基本生产装置与水煤浆加压气化技术相仿，属气流床单烧嘴下行制气。典型的多元料浆组成为含煤60-65%，油料10-15%，水20-30%。（8）GE德士古（Texaco）水煤浆加压气化技术™GE气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。气化炉主体是一内壁衬有多层耐火砖，外壁为圆筒形的高压容器，气化炉炉顶和炉内均无机械装置。GE的水煤浆炉是将煤经湿磨后与水制成煤浆典型的煤浆浓度为60％70％煤浆与氧后，与水制成煤浆，典型的煤浆浓度为60％～70％，煤浆与氧或空气在燃烧器内混合，通过调节氧/煤浆比，使炉内温度高于灰流动温度FT。离开气化炉的非均相热气流，通过激冷流程或废锅流程冷却后，再经煤气洗涤器，去后系统。™其特点是单台气化炉生产能力较大，气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94-96%，高于Shell干粉煤气化（为91-93%）和GSP干粉煤气化（为8892%）制造方便造价低在开停车和正常生产化（为88-92%）。制造方便、造价低，在开停车和正常生产时无需连续燃烧一部分液化气或燃料气（合成气）。煤气除尘比较简单，无需价格昂贵的高温高压飞灰过滤器，投资省。碳转化率达96-98%；有效气成分（CO+H2）约为（80-83%）；有效气（CO+H2）比氧耗为336-410M3/Km3，有效气（CO+H2）比煤耗为550-620Kg/Km3。甲烷含量低，不产生焦油、萘、酚等污染物。三废处理简单，易于达到环境保护的要求2013-2-189德士古水煤浆气化工艺流程（激冷流程)粗煤氧气激冷流程指出气化炉燃烧室的高温热气流和熔渣经激冷环被水激冷后，沿下降管导入激冷室进行水浴，熔渣迅速固化，粗煤气被水饱和，出煤及石灰石水及添加剂煤浆槽磨煤机M煤浆泵锁渣罐气化炉补充水细渣废激冷水泵洗涤塔洗涤水煤气粗灰水处理渣迅速固化，粗煤气被水饱和，出气化炉的煤气，经炭黑洗涤塔除掉夹带的粉尘后，制得洁净的粗煤气。激冷流程特点：气化炉的燃烧室和激冷室连为一体，设备结构紧凑，粗煤气和熔渣所携带的显热直接被激冷水汽化所回收，同时熔渣被固化分离具有配置简单便于操作管石剂泵渣池水废水粗渣处理离。具有配置简单，便于操作管理，粗煤气中的水蒸汽量能满足变换工段要求的特点。适合于生产合成氨和制造纯氢的生产，如用于生产城市煤气，需要进行部分变换及甲烷化，以减少一氧化碳含量并提高煤气热值德士古水煤浆气化工艺流程（废热锅炉流程）粗煤氧气蒸废热锅炉流程指气化炉燃烧室排出的高温热气流和熔渣，经过紧连其下的辐射废热锅炉间接换热副产高压蒸汽，高温粗煤气锁渣罐细渣废激冷水泵洗涤塔洗涤水灰水处理补充煤及石灰石水及添加剂煤浆槽磨煤机M煤浆泵气化炉气辐射锅炉锅炉给水对流锅炉汽煤气被冷却，熔渣凝固，绝大部分灰渣（95%）留在辐射废热锅炉的底部水浴中。含有少量飞灰的粗煤气，经对流废热锅炉进一步冷却回收热量，然后用水洗涤，除去残余的飞灰，制得洁净的煤气废热锅炉流程将粗煤气和熔渣所携带的高位热能得以充分回收而且粗煤气中所含水蒸渣池罐粗渣废水充水石剂回收，而且粗煤气中所含水蒸汽极少，特别适合于后面不需要变换或只需部分变换的场合。由废热锅炉副产的高压蒸汽既可以用来驱动透平电机，也可以并入蒸汽管网用作他用。废热锅炉流程比激冷流程具有更高的热效率，但由于增加了结构庞大而复杂的废热锅炉，流程长、一次性投资高。2013-2-1810（9）壳牌（Shell）干煤粉加压气化技术™壳牌（Shell）干煤粉加压气化技术，属于气流床加压气化技术。可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤。入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉。干煤粉由气化炉下部进入，属多烧嘴上行制气。属多烧嘴行制气™这种气化炉是采用水冷壁，无耐火砖衬里。采用废热锅炉冷却回收煤气的显热，副产蒸汽，气化温度可以达到1400-16000C，气化压力可达3.0-4.0MPa，可以气化高灰熔点的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石作助熔剂。™其特点是干煤粉进料，用高压氮气气动输送入炉，对输煤粉系统的防爆要求严格；气化炉烧嘴为多喷嘴，有4个对称式布置，调节负荷比较灵活出废热锅炉后的合成气采用高温中压陶调节负荷比较灵活；出废热锅炉后的合成气，采用高温中压陶瓷过滤器，在高温