煤化工发展趋势

煤化工发展趋势拜城县众泰煤焦化有限公司目录•一、世界煤化工发展趋势•二、国内煤化工现状及发展趋势•三、河北省煤化工产业发展概况•四、旭阳集团煤化工发展规划一、世界煤化工发展趋势返回目录•上个世纪二十年代至五十年代，世界煤化工产业发展较快，煤成为有机化学工业的主要原料，为化学工业提供了苯、焦油、焦炉气、合成气和乙炔等众多产品。随后由于石油化学工业的兴起，煤逐渐被石油和天然气替代。•二十世纪七十年代末期以来，由于国际性的能源紧张，石油价格快速增长，影响了世界石油化学工业的发展。人们认识到能源危机的实质是能源储量构成与消费构成失调的结果，因此，必须考虑能源和化工原料来源的多样化。战略上以煤取代部分石油是今后发展的必然趋势。•二十世纪八十年代以来，美国曾制定合成燃料的规划，德国制定了“碳一化发展纲要”，日本制订“碳一化学规划”，这些规划研究的重点主要集中在煤的气化和化工原料及燃料油的合成上。•经过近20多年的发展，煤气化新技术和大型化装备开发成功，大型甲醇厂的建设，高效催化技术的发展，逐步形成了以煤制合成气和甲醇为主要原料、生产有机化工产品和合成燃料油的新一代煤化工“碳一化学”。•当今世界现代煤化工最有代表性的企业是南非Sasol公司。由于南非富煤缺油，为满足本国油品的需求，在二十世纪五十年代，Sasol公司建设了合成油装置。该装置以本国褐煤为原料，引进Lurgi气化技术生产合成气，进而采用德国F--T合成技术生产汽油等产品。•二十世纪下半叶，通过两次扩建，Sasol公司已成为世界上最大的煤化工企业，年耗煤近5000万吨，年产合成油品约500万吨，各种化学品100余种共200多万吨，主要化工产品有石蜡、乙烯、丙烯、合成氨、甲醇、丙烯腈、聚氯乙烯、醛酮酸酯类化合物等。•煤的气化是现代煤化工的核心。煤气化可以得到含一氧化碳（CO）和氢气（H2）的合成气，再由合成气生产各种基本有机化工产品和精细化工产品，常为人们称为“碳一化学”。这些产品构成一个庞大的产业链，据不完全统计有100多种产品，并且还在开发增长。•“碳一化学”是以一氧化碳、二氧化碳及其衍生物作为原料合成化学品或燃料的化学。它的内容包括原料制备与精制；含氧化合物合成，例如：甲醇、甲酸、甲醛、醋酸、醋酐、高级醇、酯类等；含氮化合物合成，例如：氢氰酸、二甲基甲酰胺、异氰酸酯、氨基酸类产品；合成烃和燃料油类；微生物“碳一化学”以及二氧化碳为原料的“碳一化学”。目前“碳一化学”技术发展的主要成就有以下几个方面：•1．煤气化技术发展•新开发成功的典型煤气技术有上世纪八十年代投入工业生产的德士古水煤浆气化，九十年代投入工业生产的Shell干粉煤气化。它们均属高压熔渣气化，具有单炉生产能力大的特点：德士古单炉最大处理能力为每天2000吨煤、Shell单炉最大处理能力为每天2500吨煤以上，它们气化效率高，碳转化率高，煤气有效成分CO和H2高，其中德士古气化（CO和H2）占78％～80%，Shell气化约占90%。先进的煤气化技术为煤化工产业发展创造了条件。•2．甲醇合成技术发展•传统的甲醇合成工艺以英国lCl和德国Lurgi工艺为代表，已有多年的工业化实践，技术上也日趋成熟。但是，反应过程中仍有一些固有缺陷造成单程转化率低、脱硫投资大等问题。为了解决这些技术问题，甲醇合成新催化剂和新工艺不断涌现，主要包括AVEYMAKE合成新工艺、浆态床合成甲醇反应器、气--固--液滴流反应水平器等。其中美国建有一套年产10万吨/年的浆态床合成甲醇装置。浆态床有效地改善了合成过程传热和传质，使反应过程基本在等温下操作，提高了反应空速和单程转化率，为反应器大型化创造了条件。•3．甲醇制烯烃（MTO和MPT）技术•当前，石油化工以外的烯烃路线包括甲烷化偶联制乙烯（OCM），合成气直接合成烯烃（GTO），甲醇合成烯烃（MTO/MPT），二甲醚合成烯烃（SDTO），MTO和MTP是目前世界上工业化前景最为乐观的新型烯烃技术路线。•1992年，开发了甲醇制烯烃工艺（MTO工艺），并于1995年在一套甲醇加工能力为0.75t/d的中试装置上进行了中试，连续运转了90多天，甲醇转化率近100%，乙烯与丙烯选择性分别为55%和27%，产出物乙烯与丙烯之比可在1.5:1～0.75:1之间变化。中试装置使用流化床反应器,并配一台流化床再生器。采用MTO-100催化剂,其烯烃单程收率大于60%。操作条件为350～525℃（推荐350℃），0.1～0.3MPa。•低碳烯烃合成的关键技术是催化剂，UOP公司推荐采用的催化剂是MTO-100催化剂。经过450次反应-再生循环试验，催化剂性能仍然非常稳定。催化剂的使用寿命为一年左右，催化剂的价格较为昂贵。如果催化剂的价格能降下来，使用寿命能够再延长，则乙烯的成本将降低很多。催化剂的寿命、选择性、耐磨性还有待于工业化的实践考验。•目前，在尼日利亚建设的40万吨/年乙烯和40万吨/年丙烯装置已经完成基础设计，预计2007年投入运行，它有可能是全球第一套MTO工业装置。•甲醇制丙烯（MTP）工艺，Lurgi公司于二十世纪九十年代末开发成功，2001年夏季在挪威的Tjldbergolden的Statoil工厂建设了一套示范装置。示范装置于2002年1月开车，已运行超过了9000小时。2003年初由示范装置生产的丙烯被送到北欧化工公司的研究中心，采用北欧化工公司的BORSTAR工艺聚合制得聚丙烯。聚合反应表现了高活性，产品聚丙烯有高等规性和良好的性能。•甲醇转化采用改进的ZSM-5催化剂，该催化剂由德国南方化学公司（Sǜd-Chemie）开发。据专利介绍，在100%甲醇转化率下,对乙烯的选择性不小于5%（W%）,对丙烯的选择不小于35%。由于C2和C4馏分循环反应系统，因此，MTP基于碳的丙烯收率可以达到或超过70%，所产丙烯可以达到聚合级。•目前MTP工艺尚未经过工业化的检验。据美国《化学工程》杂志消息，2005年7月德国Lurgi公司和伊朗石化研究技术公司与伊朗法纳瓦兰石化公司签署了一项用甲醇生产丙烯（MTP）的技术转让初步设计和提供专用设备的协议。计划建设的MTP装置的丙烯生产能力为10万吨/年,预计2009年投产。•4．合成油技术•（1）直接液化•1913年,首先进行煤直接液化研究的德国人Bergius,他研究了煤的高压加氢过程,并获得世界上第一个煤直接液化的专利。•五十年代以后,由于受中东地区大量廉价石油开发的影响，煤液化技术失去了竞争力,影响了煤液化工艺技术的开发。六十年代以后，美国取代德国成为该项目研究和开发的主要国家，开展了大量的基础研究和工程试验。•1973年后，由于中东战争爆发导致了能源危机，使得石油价格暴涨，煤液化技术的研究又开始活跃起来。研究工作的重点是缓和反应条件，即降低反应压力从而达到降低煤液化油生产成本的目的。此后德国、美国、日本等主要工业发达国家，相继开发了许多煤直接液化新工艺，至九十年代中期均完成了不同规模的工业示范，形成了成熟技术，使得反应条件缓和，煤液化率高，经济上趋向合理，为建立大规模工业生产装置打下了基础。•目前，煤炭直接液化技术路线主要有：美国的SRC-I、SRC-Ⅱ、EDS、H-Coal工艺，德国的lGOR工艺，英国的SCE工艺，日本的NEDOL工艺，两段催化液化法（CTSL）和煤/油共炼法工艺等。这些新液化工艺的共同特点是反应条件大大缓和，降低了生产成本。•为进一步提高煤直接液化的经济性，国外开发了煤与石油渣油共处理技术。其实质是用石油渣油作为煤直接液化的溶剂，不但促进了煤的液化，而且石油渣油自身也部分裂化成轻质油。•从技术发展看，煤直接液化的研究和开发仍有潜力，还需要进一步降低生产成本。从能源战略上看，煤直接液化作为替代能源技术越来越多地受到了各工业发达国家的高度重视。•（2）间接液化•1923年，德国发现在铁催化剂上合成（CO+H2）可制取液态烃燃料，后称为“F-T合成法”。1955年至1982年期间，南非基于本国丰富的煤炭资源优势，分别建成SasolⅠ（1955年）、SasolⅡ（1980年）、SasolⅢ（1982年）合成油厂，成为世界上最大的煤化工企业，年耗原煤近5000万吨，生产油品和化学品700万吨，其中油品近500万吨。而后，南非Sasol公司又开发了SSPD浆态床中间馏分油新工艺，1983年又投产了一套2500桶/天的天然气基合成中间馏份油的先进的浆态床工业装置。•近年来，国际原油价格的大幅波动和大规模廉价天然气的开发，使得天然气制取液体燃料工艺技术的开发已形成热潮，荷兰Shell公司、南非Sasol公司、美国Exxon公司、美国Syntroleum公司、美国Rentech公司、美国GulfChevon公司、挪威Statoil公司等均投入巨大的人力物力开发天然气制取液体燃料新工艺。•目前，世界上间接合成油的生产工艺主要有Shell公司中间馏份油（SMDS）工艺、Sasol公司淤浆订馏份油（SSPD）工艺和SAS工艺、Mobil公司由醇合成汽油（MTG）工艺、Exxon公司的AGC-21工艺和Syntroleum公司的Syntroleum工艺。其中SMDS工艺、SSPD工艺、SAS工艺和MTG工艺已成功实现了工业化。其它工艺大多已完成中试，正在进行工业装置的设计和实施。•5．二甲醚（DME）技术•二甲醚（DME）目前的主要用途是用作抛射剂、制冷剂和发泡剂，也可以作为化工原料，合成多种有机化学品。由于DME易压缩、易贮存，可替代煤气、LPG用作民用燃料。另外，由于具有较高的十六烷值，DME可直接用作汽车燃料替代柴油，DME燃料具有高效率和低污染的优点，可实现无烟燃烧。•DME的生产方法有一步法和二步法。一步法是指由原料气一次合成二甲醚；二步法是由合成甲醇，然后再脱水制取二甲醚。•一步法合成二甲醚没有甲醇合成的中间过程，与两步法相比，其工艺流程简单、设备少、投资小、操作费用低，从而使二甲醚生产成本降低，经济效益得到提高。因此，一步法合成二甲醚是目前国内外开发的热点。国外开发的有代表性的一步法工艺有：丹麦TopsΦe工艺、美国AirProducts工艺和日本NKK工艺。•二步法合成二甲醚是目前国内外二甲醚生产的主要工艺，该法以精甲醇为原料，脱水反应副产物少，二甲醚纯度可达99.9%，工艺成熟，装置适应性广，后处理简单，可直接与甲醇生产厂配套，也可以甲醇为原料单独兴建装置生产。但该法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺，流程较长，设备投资较大，产品成本较高。•6．甲醇燃料•甲醇燃料是随着其替代燃料发展起来的一种新型燃料。作为内燃机燃料的重要性能之一的辛烷值较高，可提高抗爆性、压缩比、热效率，改善动力性能，减少排放。其次，甲醇的分子量小、沸点较低，使甲醇在燃烧过程中雾化性好，燃烧充分。由于甲醇燃料在燃烧的过程中，可以充分改善燃烧性能，最大限度地避免了燃烧积碳和油泥的出现，大大减少了活塞及汽缸表面的磨损，进一步延长了发动机的维修周期。甲醇作为燃料除了具有良好的燃烧性能外，还具有洁净燃料的大部分优点。•在国外，许多发达国家对甲醇燃料的研究开发工作于二十世纪七十年代前后相继展开，特别是美国、德国、日本、加拿大、瑞典以及巴西等国对甲醇燃料的研究开发及应用推广工作较为深入。1976年在瑞典召开了第一届国际醇燃料会议（ISAF），通过会议的深入交流，大家普遍认为甲醇燃料比烃类燃料油在内燃机上的燃烧及排放过程中更具优势，特别是在对环境影响方面表现出更加优异的效果。•到八十年代末九十年代初期，美国、德国和日本等国，进行了甲醇燃料汽车的研究、开发试验及整车的示范工作，在技术应用方面取得了较大进展，基本完成了甲醇燃料汽车商业化的各项准备工作。但由于甲醇燃料还存在一些难以克服的应用技术问题，因此在发达国家没有实现市场化。二、国内煤化工现状及发展趋势返回目录•我国煤化工的发展始于二十世纪四十年代，在南京、大连建成了两个以煤为原料的化工基地，生产合成氮、化肥、焦炭、苯、萘、沥青、炸药等产品。五十年代建成了吉林、兰州、太原三大煤化工基地，生产