煤化工产业工艺路线与技术水平模板.doc

煤化工产业工艺路线、技术水平及技术特点 1 、煤化工产业工艺路线 煤化工是指以煤炭为原料，经化学加工将煤炭转化为气体、液体和固体燃料和化学品工业。煤化工关键有煤焦化、煤气化和煤液化三条工艺路线，具体产品线图6.1 所表示。 图6.1 ：煤化工产业链示意图 BDO （丁二醇）是一个关键基础有机化工和精细化工原料；PVA （聚乙烯醇）是一个用途广泛水溶 性高分子聚合物；PVC （聚氯乙烯）是氯乙烯聚合物；DMF （二甲基甲酰胺）是一个优良有机溶剂及重 要化工原料，关键应用于聚氨酯、腈纶、医药、农药、染料、电子等行业。 （1 ）煤焦化路线 煤焦化路线又称煤炭高温干馏，即以煤为原料，在隔绝空气条件下，加热到1,000 左右，经高温干馏生产焦炭，同时取得焦炉煤气、煤焦油并回收其它化工产品一个煤转化工艺。 煤焦化关键产品是焦炭。焦炭是一个常见大宗商品，广泛应用于制造电石和冶金等领域。焦炉煤气、粗苯和煤焦油是煤焦化副产物。焦炉煤气能够提取苯、甲苯、二甲苯，煤焦油能够提取萘、蒽醌和吡啶等芳香或稠环烃，也能够加氢生产燃料油品和石脑油。焦炉煤气关键成份为一氧化碳，能够用来合成氨和甲醇等下游化工品。 （2 ）煤气化路线 煤气化是指煤和载氧气化剂之间一个部分氧化还原反应过程，工业上称为合成气（“Syngas ”）。该气体中关键含有一氧化碳、氢气和二氧化碳等，能够用来合成甲醇和各类氮肥、硝酸、联碱、二甲醚、烯烃和醋酸等。 煤气化路线关键产品是甲醇、二甲醚及煤制烯烃等。其中甲醇是关键有机化工原料和溶剂，也能够应用于汽车燃料。二甲醚和石油液化气含有相同物理性质，能够替换液化气或作为掺烧液化气燃料，也能够替换柴油作为车用燃料。烯烃（乙烯、丙烯）是消费量最大化工产品，多年来甲醇生产烯烃工 艺技术和经济性产生一定突破，给甲醇带来较大发展空间。 （3 ）煤液化路线 煤液化路线是指将固体煤炭转变成液体燃料，用作石油基燃料替换品。煤液化方法有直接液化和间接液化两种方法。中国煤制油现在处于商业示范阶段。 2 、国际煤化工行业现实状况及发展趋势 据国际煤气化技术委员会年会统计，现在全球有117 家以大型煤气化为龙头现代煤化工能源一体化工厂，共有385 座大型现代气化炉。生产产品37% 为各类化工产品，36% 为间接法合成油，19% 为电力。以煤气化为关键现代煤化工产能年增加率达5% ，高于全球化工产能年增加率。（数据起源：隆众石化商务网） 国际煤化工行业发展趋势将关键表现为： （1 ）机动车用燃料成为煤化工产业化关键 因为全球机动车存量大而且数量增加较快，机动车用燃料消耗量很大，而多年来石油价格高位运行，为替换能源发展提供了巨大空间。以煤为原料生产机动车用燃料并实现产业化，是国际煤化工行业未来一个发展趋势。 （2 ）煤气化朝更精细化方向发展 经过煤气化能够得到合成气（含CO 、H2 等），深入生产可得到多个基础有机化工产品和精细化学品，衍生产业链覆盖广泛，是煤化工现在关键方向。未来，随时科研究水平深入提升，经过大型设备应用及对设备结构改善，提升煤气化工艺中脱硫、除尘、净化效率，实现煤炭洁净气化产业深入发展。 （3 ）煤电化三位一体成为新趋势 煤电化三位一体是以煤气化为龙头联合循环发电系统，由煤炭气化和净化及燃气蒸汽联合循环发电两部分组成。经过煤气化和发电技术嫁接，能同时生产电、热、燃料气和化工产品，便于发电系统和生产甲醇、醋酸、氨、尿素等化工过程结合，使煤得到充足利用，大大降低了生产成本，提升了能量转换效 率，以实现煤电技术高效和低污染。现在，欧美各国相继建成了多座300MW 一体化电站。美国已建成气化煤能力900t/d ，联合循环发电系统由发电机组、余热锅炉组成，出力可达100MW 。强化气化过程多种炉型未来将得到继续开发，以适应更宽范围煤种、促进设备大型化、三废处理根本。煤、电、化三位一体化发展模式，将为未来煤化工发展开拓出更宽广道路。 3 、中国煤化工行业现实状况及发展趋势 在煤化工产品线中，煤焦化、煤电石、煤合成氨等属于传统煤化工产业。 传统煤化工领域普遍存在产品技术含量低、资源消耗大、环境污染重等问题，中国出台多重政策对其加以引导和限制。煤制油、醇醚燃料和煤制烯烃等属于新型煤化工产业。新型煤化工以生产洁净能源和可替换石油化工产品为关键目标，在中国能源可连续利用中将饰演关键角色，是以后能源工业关键发展方向。 图6.2中国煤化工分类 _ （1 ）行业技术水平及技术特点 在煤化工三条工艺技术路线中，技术壁垒最高是煤液化技术，发展比较成熟、应用范围最广泛是煤气化技术。 煤炭液化技术中又可分为煤直接液化技术和煤间接液化技术。煤直接液化技术是煤在氢气和催化剂作用下，经过加氢裂化转变为液体燃料工艺，又称加氢液化。煤直接液化操作条件苛刻，对煤种依靠性强。 煤间接液化技术是以煤为原料，先气化制成合成气，然后经过催化剂作用合成为烃类燃料、醇类燃料和化学品工艺。间接液化工艺适用煤种比直接液化广泛。 图6.10 ：煤间接液化工艺步骤简图煤气化衍生产业链产品覆盖广，是煤化工现在发展关键方向。中国现在关键煤气化技术有德士古水煤浆气化、壳牌粉煤气化和GSP 加压气化等。图6.11 ：煤气化产业链图现在中国煤化工技术和国外优异水平还有相当大差距，技术进步速度也比较缓慢。以煤气化技术为例， 炉在国外40 多年前已停止使用，而在中国还是煤气化主力炉型，产量占到煤制合成气90 以上。因为每种气化炉及其工艺只能适应一些煤种，所以煤气化技术进步缓慢已经制约了中国煤化工行业发展。部分拥有褐煤或其它煤种地方因为缺乏适宜气化技术，只能长久以远途运输其它外地煤为主去适应一些炉型及其工艺，造成经营成本大幅上升。 （2 ）行业周期性、区域性或季节性特征 煤化工行业是资本密集型产业，其运行关键受宏观经济周期和上下游行业供需影响，含有周期性特征。在冬季因为受到供暖需求影响，煤炭供给较为担心，造成煤价上涨，煤化工企业生产成本增加，使得行业含有一定季节性特征。 2 、焦炭子行业 （1 ）行业技术水平及技术特点 就资金和技术这两个原因看，焦炭工业进入壁垒不高，因以前些年，中国焦炭工业冒出了大量工艺装备水平低、资源利用率低、污染较严重小企业。伴随中国焦炭行业发展，行业内部也发生了分化。国家将对焦化企业实施市场准入制度，不许可环境保护未达标焦化企业进入市场；全方面实施环境容量为基础总量控制，进行排污许可证核定，推行环境影响评价和污染物排放交易；利用高新技术延长焦化产业链，大力推广焦油加工、焦炉煤气综合利用循环经济。这么将使得焦炭行业面临重新整合，行业低成本、低水平扩张势头得到有效遏制，循环经济、清洁生产、相关产业多元化发展将愈加得到重视，那些含有规模、技术优势企业将会受到国家相关产业政策扶持而深入发展壮大。 （2 ）行业特有经营模式 因为焦炭关键用于钢铁冶炼，很多联合钢铁企业本身上马扩建焦化项目。现在发达国家95% 焦炭生产能力布局在钢铁企业内部。中国钢铁企业用焦量占焦炭产量80% 左右，但只有33% 焦炭生产能力布局在钢铁联合企业内，67% 焦炭生产能力为独立焦化生产企业。（资料起源：国家发改委相关加紧焦化行业结构调整指导意见通知） （3 ）行业周期性、区域性或季节性特征 焦炭行业是资金密集型产业，其运行关键受宏观经济周期和上游煤炭行业及下游钢铁行业供需影响，含有周期性特征。因为煤炭、焦炭运输成本较高和运输能力增幅有限等原因，使得焦炭行业原材料和产品均存在较为显著运输半径，行业生产销售含有区域性特征。 3 、甲醇子行业 （1 ）行业技术水平及技术特点 近十多年来，国外甲醇技术发展很快，除了普遍采取低压法操作以外，在生产规模、节能降耗、催化剂开发、过程控制等领域全部有了新突破。关键表现在以下几方面：1 ）生产规模大型化。九十年代以来，50 60 万吨/ 年，甚至100 万吨/ 年级以上甲醇装置已经投产。2 ）合成催化剂高效化。比较著名有ICI51-1 、TopsoeMK101 、德国GL-104 等，和新一代催化剂，如英国ICI51-3 、ICI51-7 催化剂等，其活性和稳定性更高，废气、废液更少。3 ）节能降耗常常化，生产操作高度自动化。即使中国甲醇生产起步较晚，不过生产规模逐年扩大，生产技术也在逐步改善和提升，积累了几十年生产操作经验和科研成就，使得中国甲醇生产技术靠近国际优异水平。