煤化工产业技术特点.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、液体和固体燃料以及化学品的工业。煤化工主要有煤焦化、煤气化和煤液化三条工艺路线，具体产品线如图6.1 所示。 图6.1 ：煤化工产业链示意图 BDO （丁二醇）是一种重要的基本有机化工和精细化工原料；PVA （聚乙烯醇）是一种用途广泛的水溶 性高分子聚合物；PVC （聚氯乙烯）是氯乙烯的聚合物；DMF （二甲基甲酰胺）是一种优良有机溶剂及重 要化工原料，主要应用于聚氨酯、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，同时获得焦炉煤气、煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化工艺。 煤焦化的主要产品是焦炭。焦炭是一种常用的大宗商品，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的副产物。焦炉煤气可以提取苯、甲苯、二甲苯，煤焦油可以提取萘、蒽醌和吡啶等芳香或稠环烃，也可以加氢生产燃料油品和石脑油。焦炉煤气主要成分为一氧化碳，可以用来合成氨和甲醇等下游化工品。 （2 ）煤气化路线 煤气化是指煤与载氧气化剂之间的一种部分氧化还原反应的过程，工业上称为合成气（“Syngas ”）。该气体中主要含有一氧化碳、氢气和二氧化碳等，可以用来合成甲醇以及各类氮肥、硝酸、联碱、二甲醚、烯烃和醋酸等。 煤气化路线的核心产品是甲醇、二甲醚及煤制烯烃等。其中甲醇是重要的有机化工原料和溶剂，也可以应用于汽车燃料。二甲醚与石油液化气具有相似的物理性质，可以替代液化气或者作为掺烧液化气的燃料，也可以替代柴油作为车用燃料。烯烃（乙烯、丙烯）是消费量最大的化工产品，近年来甲醇生产烯烃的工 艺技术和经济性产生一定突破，给甲醇带来较大的发展空间。 （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，用作石油基燃料的替代品。煤液化方法有直接液化和间接液化两种方法。国内煤制油目前处于商业示范阶段。 2 、国际煤化工行业现状及发展趋势 据国际煤气化技术委员会年会统计，目前全球有117 家以大型煤气化为龙头的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。以煤气化为核心的现代煤化工产能年增长率达5% ，高于全球化工产能年增长率。（数据来源：隆众石化商务网） 国际煤化工行业的发展趋势将主要表现为： （1 ）机动车用燃料成为煤化工产业化重点 由于全球机动车的存量大而且数量增加较快，机动车用燃料的消耗量很大，而近年来石油价格高位运行，为替代能源的发展提供了巨大的空间。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的一个发展趋势。 （2 ）煤气化朝更精细化方向发展 通过煤气化可以得到合成气（含CO 、H2 等），进一步生产可得到多种基本有机化工产品和精细化学品，衍生的产业链覆盖广泛，是煤化工目前的主要方向。未来，随时科研究水平的进一步提升，通过大型设备的应用及对设备结构的改进，提高煤气化工艺中脱硫、除尘、净化的效率，实现煤炭洁净气化产业的进一步发展。 （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的联合循环发电系统，由煤炭气化和净化及燃气蒸汽联合循环发电两部分组成。通过煤气化与发电技术的嫁接，能同时生产电、热、燃料气和化工产品，便于发电系统与生产甲醇、醋酸、氨、尿素等化工过程结合，使煤得到充分利用，大大降低了生产成本，提高了能量的转换效 率，以实现煤电技术的高效和低污染。目前，欧美各国相继建成了多座300MW 的一体化电站。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 。强化气化过程的各种炉型未来将得到继续开发，以适应更宽范围的煤种、促使设备大型化、三废处理彻底。煤、电、化三位一体化的发展模式，将为未来煤化工的发展开拓出更广阔的道路。 3 、国内煤化工行业现状及发展趋势 在煤化工产品线中，煤焦化、煤电石、煤合成氨等属于传统的煤化工产业。 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，我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代石油化工产品为主要目的，在我国能源的可持续利用中将扮演重要角色，是今后能源工业的重要发展方向。 图6.2我国煤化工分类 _ （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，技术壁垒最高的是煤液化技术，发展比较成熟、应用范围最广泛的是煤气化技术。 煤炭液化技术中又可分为煤的直接液化技术和煤的间接液化技术。煤的直接液化技术是煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的工艺，又称加氢液化。煤直接液化的操作条件苛刻，对煤种的依赖性强。 煤的间接液化技术是以煤为原料，先气化制成合成气，然后通过催化剂作用合成为烃类燃料、醇类燃料和化学品的工艺。间接液化工艺的适用煤种比直接液化广泛。 图6.10 ：煤的间接液化工艺流程简图煤气化衍生的产业链产品覆盖广，是煤化工目前发展的主要方向。中国目前主要的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 ：煤气化产业链图目前我国煤化工技术与国外先进水平还有相当大的差距，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的主力炉型，产量占到煤制合成气的90 以上。由于每种气化炉及其工艺只能适应某些煤种，因此煤气化技术进步的缓慢已经制约了我国煤化工行业的发展。一些拥有褐煤或其他煤种的地方因为缺乏适宜的气化技术，只能长期以远途运输其他外地煤为主去适应某些炉型及其工艺，导致经营成本大幅上升。 （2 ）行业的周期性、区域性或季节性特征 煤化工行业是资本密集型产业，其运行主要受宏观经济周期和上下游行业的供需影响，具有周期性特征。在冬季由于受到供暖需求影响，煤炭供应较为紧张，导致煤价上涨，煤化工企业生产成本增加，使得行业具有一定季节性特征。 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因素看，焦炭工业的进入壁垒不高，因此前些年，我国焦炭工业冒出了大量工艺装备水平低、资源利用率低、污染较严重的小企业。随着我国焦炭行业的发展，行业内部也发生了分化。国家将对焦化企业实行市场准入制度，不允许环保未达标的焦化企业进入市场；全面实行环境容量为基础的总量控制，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、焦炉煤气综合利用的循环经济。这样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更加得到重视，那些具有规模、技术优势的企业将会受到国家相关产业政策的扶持而进一步发展壮大。 （2 ）行业特有的经营模式 由于焦炭主要用于钢铁冶炼，很多联合钢铁企业自身上马扩建焦化项目。目前发达国家95% 的焦炭生产能力布局在钢铁企业内部。我国钢铁企业用焦量占焦炭产量的80% 左右，但只有33% 的焦炭生产能力布局在钢铁联合企业内，67% 的焦炭生产能力为独立焦化生产企业。（资料来源：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） （3 ）行业的周期性、区域性或季节性特征 焦炭行业是资金密集型产业，其运行主要受宏观经济周期和上游煤炭行业及下游钢铁行业的供需影响，具有周期性特征。由于煤炭、焦炭运输成本较高以及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的运输半径，行业的生产销售具有区域性特征。 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，除了普遍采用低压法操作以外，在生产规模、节能降耗、催化剂开发、过程控制等领域都有了新的突破。主要体现在以下几方面：1 ）生产规模大型化。九十年代以来，50 60 万吨/ 年，甚至100 万吨/ 年级以上的甲醇装置已经投产。2 ）合成催化剂高效化。比较著名的有ICI51-1