神华褐煤综合利用的发展现状及展望

1、前言2、我国褐煤的分布、储量及利用概况3、目前我国煤化工常用的工艺途径4、我国利用褐煤作为煤化工原料的情况5、几种利用褐煤为原料的煤化工途径探讨6、总结目录前言根据国际地质学家预测，褐煤在煤炭总储量中约占40％，褐煤也是世界上重要化石能源之一，可替代石油、天然气，用作能源和化工的原料。在我国“缺油、少气、富煤”的情况下，褐煤的综合利用及发展成为我国和世界能源专家高度重视的研究方向。我国褐煤的分布、储量及利用概况世界褐煤分布、储量、产量及应用概况世界褐煤的地质储量约为4万亿吨，1995年底已探明的褐煤及次烟煤储量为5100亿吨。洲别亚洲非洲拉丁美洲北美洲大洋洲欧洲合计储量单位：百万吨4548141753479041909205925328284占世界褐煤储量（％）13.850.000.0510.612.7762.73100.00世界褐煤分布、储量、产量及应用概况俄罗斯的褐煤主要分布在莫斯科西边的近郊煤田西伯利亚中部的‘坎斯克’－‘阿钦斯克’煤田及靠近我国内蒙自治区北边的‘赤塔’州附近；美国的褐煤主要在南、北达可达州和蒙大拿州并向北往加拿大延伸的‘尤宁堡’煤田及西北部‘保德河’盆地的煤田；德国的褐煤分布在东部和西部的下莱茵；澳洲的褐煤在东南部的‘维多利亚州’，和‘南澳大利亚州’，维州‘吉普斯兰’盆地中的‘拉特罗布’谷地集中了近85％该州的储量，是世界昀大的褐煤矿床之一;印尼的主要煤田分布在苏门答腊（67％）和加里曼丹，其中褐煤的比例占58.63％，有‘翁比林’、‘武吉阿赏’等煤田，成煤年代为第三纪；波兰的煤中褐煤是其主要的煤炭资源，大部分布在‘白沃哈托夫’和‘勒格尼兹’地区和波兹南省境内。世界褐煤分布、储量、产量及应用概况1991年各主要产煤国的褐煤可采储量表(单位：百万吨）国别前苏联德国澳大利亚美国印尼中国波兰合计可采储量100000561504190031963240471860010600284260占世界储量％30.4617.1012.769.747.335.673.5386.59世界褐煤分布、储量、产量及应用概况前些年，受石油、天然气开发利用的冲击，世界煤炭的生产量不断下降，作为含水、含灰较高的褐煤的生产和使用更明显。1989年世界褐煤产量为12.82亿吨，到1993年就降到9.43亿吨，以后还进一步的下降。在褐煤的加工利用上，原来德、捷、波等国都用于城市煤气的生产，随着俄罗斯天然气管道的往西延伸，这些煤制城市燃气的公司、企业，大都被扫荡殆尽。现在的褐煤开采量已很少，且大都用于锅炉、动力燃料。在美国，从东到西的天然气管网，早就把全国的工业煤气炉扫净，唯独大平原煤制‘代用天然气’厂，有14台鲁奇加压气化炉（MARKⅣ型），用北达可达州的褐煤生产代用天然气SNG，倒是一直在运转生产，昀近还庆祝了它的20岁生日。超出了大部分煤化工专家们给它算的预期寿命，因为它的老板就是美国的天然气公司，生产的SNG也一起进了公司的大管网。世界褐煤分布、储量、产量及应用概况澳大利亚的年轻褐煤，含水高达60％连用于锅炉燃烧都要先经过干燥，但还有公司想搞集成干燥的IGCC发电，称为IDGCC,选用气化工艺是一种类似于高温温克勒，HTW的气化工艺。在IGCC发电比较热门的上世纪90年代德国有几家大能源公司，想用褐煤采用高温温克勒HTW气化建KoBra大型IGCC电厂。美国现还有人热衷于搞‘输送床’（Transportbed）气化技术(一种类似循环流化床的粉煤气化技术)，意图用廉价的褐煤和廉价的‘气化岛’，来改善IGCC的投资过高的难题，在美国密西西比州建一个（也许这是美国近年来）‘昀后的’一个煤气化联合循环，IGCC发电厂。我国褐煤分布、储量、大型基地及主要应用领域概况到1995年底，我国已探明的褐煤保有储量为1303亿吨，占全国煤炭储量的13％弱。主要分布在内蒙东部和云南境内。从我国褐煤的成煤年代看，中生界侏罗纪褐煤占4/5，主要分布在内蒙的东部的三个盟境内；而新生代第三纪褐煤资源主要在云南，山东龙口和东北三省也有部分第三纪褐煤。从煤田的分布和煤的赋存情况来看，我国的侏罗纪褐煤往往形成大面积厚煤层的大煤田，如内蒙东部的胜利煤田煤层厚度达20～100米以上，昀厚的达到237米。比较适合于大型的露天开采。晚第三纪的褐煤除了云南昭通和小龙潭有较厚的煤层外，其他各矿都是较小的储煤点，适合小型的露天开采；而分布于东北和山东的早第三纪褐煤，多为中小型煤田，埋藏较深，适合井工开采。我国褐煤分布、储量、大型基地及主要应用领域概况我国褐煤的煤质技术特征来看，除了云南昭通及云南南部有极少量的含水量高于50％以上的低变质软褐煤外，大部分的褐煤都是含水量在30％左右的硬褐煤。我国褐煤的灰分含量，除了云南先锋矿和扎赉诺尔附近有部分低灰的褐煤外，余下的都是中低灰分含量的褐煤。全国各省（区）褐煤储量分布省（区）别占全国褐煤储量，％主要成煤时代占本省（区）煤炭储量％内蒙古77.1晚侏罗纪47.4云南12.6晚第三纪65.7黑龙江2.6早第三纪8.5辽宁1.5早第三纪16.5山东1.3早第三纪4.3吉林0.9早第三纪8.0广西0.8第三纪35.8其它2.7第三纪—我国主要的褐煤煤田①扎赉诺尔煤田，位于内蒙古自治区东北部，呼伦贝尔盟的西部。面积1035平方公里，保有储量80亿t多，在呼伦湖600m以浅的预测区储量达140亿t多，其开采年限可达数百年。②霍林河煤田，位于东部哲里木盟，扎鲁特旗境内，面积540平方公里,煤田保有储量130亿t多（计算深度在1150m以上），平均剥采比4～5：1。③伊敏河煤田，位于呼伦贝尔盟鄂温克旗境内，面积750平方公里，450m以上保有地质储量50亿t以上，煤田外围预测储量也在120亿t以上。④大雁煤田，位于大兴安岭西坡，海拉尔河中段，呼伦贝尔盟鄂温克旗境内，面积320平方公里，已探明的保有储量有30亿t多。⑤胜利煤田，位于内蒙锡林郭勒盟阿巴嘎纳尔旗锡林浩特镇以北，面积660平方公里，地质储量近160亿t，是我国昀大的褐煤煤田。我国主要的褐煤煤田⑥，宝日希勒煤田，位于海拉尔市近郊区，与扎赉诺尔、大雁、和伊敏河煤田只有几十公里。为灰、硫较低，热值较高的优质褐煤。已探明的保有储量达64亿t。⑦，平庄、元宝山煤田，两煤田均位于内蒙哲里木盟赤峰市境内，平庄煤田储量仅5亿t左右，而元宝山煤田储量在10亿t以上。⑧，云南昭通煤田，位于云南东北部的昭通市境内，市区正位于煤田中部含煤面积142平方公里，地质储量在80亿t以上。该褐煤属土状褐煤，水分大、灰分高，只适合用于坑口电站。⑨，云南小龙潭煤田，位于南部红河州开远县境内，含煤面积9.03平方公里，煤田探明储量10亿t(深300m以内)。⑩，先锋煤田，位于昆明市东北部的寻甸县先锋区普鲁乡境内，面积12.5平方公里，煤田总储量2.97亿t，计算深度570m。我国其他的褐煤煤田还有辽宁的沈北，吉林的舒兰、珲春，和山东的龙口等。我国主要的褐煤煤田矿名平庄扎赉诺尔霍林河大雁伊敏河沈北宝日希勒产量6634204643721724258矿名舒兰龙口小龙潭国有重点矿小计地方国有矿小计全国合计备注产量346370403280729105717平庄、龙口有长焰煤1997年主要国有重点煤矿褐煤产量（单位：万吨）目前我国煤化工常用的工艺途径煤制油煤制油通常是指煤的直接液化和煤的间接液化两类技术，把煤变成柴油和汽油等运输燃料。在当今，由于原油价格的飙升，很多都看好这条途径。煤的直接液化实质上说是煤油浆在一定温度下的高压催化加氢。先将煤与油混合制成煤油浆，通过加氢使固体的煤转化成液化油，再经过分离、加氢精制得到所需的柴油、汽油等运输燃料。煤的间接液化是将煤通过气化变成合成气，将粗合成气经过净化调整H2/CO,使其符合费托合成所需的比率，经合成后得到高分子的腊为主体的产品，在将其进行加氢裂解，变成柴油、石脑油、液化石油气和甲烷的昀终产品。煤制油直接液化技术在德国、日本、美国等都有研究工作，但还没有大规模的生产装置。我国在煤科总院液化研究所的长期研究工作的基础上，神华煤制油公司在吸收各方的技术优点并创新建立了完全自主知识产权的‘神华煤直接液化技术’。该技术的上海PDU装置经过三年的调试运行，现已解决了设备和运行的问题，可保持长周期的连续，一些如：沉积、温控等问题都为目前已建成的鄂尔多斯（一期工程年产液化油105万吨）大厂的投料试车打好了坚实的基础，也为大厂培训了人员。但是这毕竟是前无先例的工程，尽管已有多项应急预案，也应留有余地。2008年神华大厂成功连续运行了100余小时，2009年准备连续运行100多天的计划将付诸实施。直接液化的产品柴油中还保有一定的芳烃产物，十六烷值低些，而间接液化的产品柴油十六烷值较高，互相参混互补性较好。直接液化的反应步骤较少，热能转换效率较高，约3吨神府煤可产一吨液化油。煤制油间接液化是先将煤气化成合成气，将合成气净化调整后通过费托合成、产品加工得到各种运输燃料。南非萨索厂在原德国费托合成技术的基础上，已经大规模生产了几十年，合成催化剂也几经改进称为改良费托合成（MFT），反应器也已改为先进的浆态床反应器。英荷壳牌公司也有其特有的从天然气生产运输油品的技术称为GTL技术，美国也有兰太克等公司的技术，但不如南非，已应用于大规模生产几十年。我国自己的间接液化技术进展较慢，中科院山西煤化所的技术是自主研发的催化剂，称为超级改良的费托技术，在MFT的前面加一个Super,称为SMFT,该技术目前正在建三个年产16万吨油品的示范厂；兖州煤业集团在引进核心技术人员的基础上，通过试验开发，目前已在陕西神木附近建设百万吨级规模的示范厂。在国家发改委主持下，神华和神华宁煤与南非萨索公司合作的合资企业，将在宁夏宁东建设一个年产300万吨油的间接液化厂，目前正在进行二阶段的可行性研究。一个300万吨油品厂的气化用煤量在～1300万吨/a，投资在几百亿。煤制甲醇和二甲醚煤制醇、醚燃料的初衷是想用目前成熟的技术来解决我国的运输燃料紧缺的问题。但甲醇的毒性和对发动机的损坏，严重阻碍了产品的应用，热值上的差距也似乎要改大车辆的油箱，从制甲醇和二甲醚的热转化效率来看也只有～45％。但近年来国际甲醇的价格相对较高，经济上还可有一定的收益。2007年我国共有甲醇生产企业177家，总规模1600万吨/年以上，在建和拟建的甲醇项目34个到2010年我国的甲醇总产能将达到～3000万吨/年，超过同期世界其他各国的总产能。07年下半年甲醇出口激增以消化国内过剩的产能，只能是应急的调控。专家们认为应推行‘关小建大’总量平衡。煤制甲醇和二甲醚甲醇脱水生产的二甲醚近年来在替代城镇居民用液化气等方面得到应用、推广，《城镇燃气用二甲醚》行业标准已获批准；《城镇燃气用二甲醚混合气》国家标准也有望在2008年内颁布。目前国内二甲醚有效产能已超过120万吨，2007年新上13个二甲醚项目，总产能近700万吨/年。以甲醇价格3000元/吨计，二甲醚的生产成本要超过5000元/吨，液化气的价格在7000元/吨，而它的热值为二甲醚的1.6倍，二甲醚的生产成本要低于4400元/吨才能被市场接受。但历来甲醇的价格变动很大，低时只有1000元/吨，高时在3000元/吨以上。目前又处于较低价位，是否应上甲醇、二甲醚项目，应根据我们当地的原料价格、人工费用等计算一下产品的竞争力，还要估算一下各项敏感因素。由于二甲醚有一定的压力，会给运输带来不便，有的专家认为运输甲醇较为方便，可将甲醇输送到二甲醚市场近的地方去加工成二甲醚会更好些。煤制甲醇再生产烯烃的技术这是煤化工中大家认为经济效益较好的，也就是目前人们所说的MTO及MTP。中科院大连化物所已掌握甲醇制烯烃(MTO)的技术,已完成中试。有人认为‘国内目前尚不具备大规模产业化推广的技术条件’。我国有多个煤制烯烃的项目，规划总规模达700万吨/年，甲醇的完全制造成本占MTO完全制造成本的70％以上，为降低甲醇的成本就应使其生产规模大型化（100万吨/年以上）。煤制代用天然气美国大平原的煤制代用天然气项目，建成后已成功地运行了二