煤化工企业的基础资料.docx

1 煤化工企业的基本情况1.1 行业组成及产业链煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体，固体燃料以及化学品的过程，生产出各种化工产品的工业。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绝大部分都能够以煤为原料通过煤化工工艺生产，根据生产工艺与产品的不同可以将煤化工行业分为四个子行业，分别为煤焦化、煤电石化工、煤气化（即“煤合成气化”）和煤液化行业。煤焦化指利用煤炭生产焦炭并利用煤焦油深加工；煤电石化工指通过焦炭生产电石、乙炔并进一步生产下游化工产品；煤气化指通过合成气制氮肥（包括氯化铵）和部分甲醇下游有机化工产品；煤液化指煤直接液化。1.2 发展煤化工行业的必要性我国是一个典型的石油、天然气资源短缺，煤炭资源相对丰富的国家，煤炭一直是我国居支配地位的主要能源，以热值估算煤炭占能源储量的97.8%，目前能源消费结构中煤炭占有68.7%。根据国土资源部的数据，截至2006年中国保有煤炭资源储量共10,345亿吨。根据国家能源领导小组办公室提供的数据，我国石油地质资源仅为765亿吨，天然气储量只有35万亿立方米。我国的石油资源只占世界的2%左右，人均资源更为匮乏，预测到2040年我国就会出现没有石油资源可供开采的状况。由于资源限制，我国原油进口比例日益上升，2005年突破了1亿吨，进口依存度达到43.3%。根据社科文献出版社中国能源发展报告（2006），2010、2020年中国的石油进口依存度将分别达到50%和60%。能源种类储量规模全球占比产量规模全球占比原油（百万吨）2,2003.4%180.84.6%天然气（十亿立方米）2,3508.3%50.01.8%煤炭（百万吨）189,50032.7%2,190.037.4%资料来源：中国能源发展报告（2006）根据以上分析可以看出，资源条件已经决定我国以煤为基础的能源格局在长期难以有实质性改变，发展煤化工是中国“富煤少油缺气”能源状况的必然选择，是提升煤炭价值的有效途径，是国家新能源战略的现实选择。1.3 煤化工产业现状1.3.1 国际煤化工产业速览据国际煤气化技术委员会统计，目前全球有117家以大型煤气化为龙头的现代煤化工和煤化工能源一体化工厂，共有385座大型现代气化炉，总生产能力达到45000兆瓦，地区分布是东亚和澳洲占22%，非洲和中东占34%，欧洲占28%，北美占15%。气化原料49为煤炭，36%为石油焦。生产产品的比例，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均增长率3.6%的水平。业内人士认为，21世纪世界煤化工发展的主流方向是发展煤炭洁净利用技术，发展洁净煤利用最关键的技术应是气化技术、合成燃料技术(包括醇燃料和烃燃料)及多联产工艺技术。1.3.2 我国煤化工产业现状洁净煤技术始于上世纪80年代初，许多国家从能源发展的长远利益考虑，开始洁净煤技术的研究工作，其中也包括我国。我国能源结构和西方发达国家不同，特别在煤炭的消费结构上有很大的差异。我国煤炭消费呈多元化格局，发电用煤占煤炭消费总量的30%,工业与取暖锅炉、民用、炼焦分别占46%、10%、10%左右，还有其他领域的几个百分点。其中工业锅炉燃煤污染最严重，多发生在众多的化工和石油石化企业中。因此，在发展我国洁净煤技术时必须针对消费多元化的格局，优先解决污染严重的用煤终端。我国的煤化工产业规模化较晚，直到2006年中国自主知识产权的煤化工基础才得到了很大的进展，大规模的从实验室走向生产。2007年是煤化工产业稳步推进的一年，在国际原油价格一度冲击百元大关，全球对替代化工原料和替代能源的需求越发紧迫的背景下，中国的煤化工行业以其领先的产业化进度成为中国能源结构的重要组成部分。煤化工行业的投资基于仍然受到国际国内的投资者的高度关注，煤化工技术的工业放大不断取得突破、大型煤制油和煤制烯烃装臵的建设进展顺利。目前我国煤化工存在着投资过热、产能过剩，风险过大等现象。煤化工行业主要包括传统煤化工和现代煤化工两大方面。其中，传统煤化工行业包括合成氨、甲醇、焦炭和电石等产品，在我国有较长的发展历史。而煤制油、烯烃、二甲醚、天然气是新兴产业，属于现代煤化工。过剩主要指已经进入成熟期的传统煤化工，而现代煤化工在我国才刚刚起步，尚处在示范阶段，但存在一定的投资过热势头。1.4 发展趋势1.4.1 煤气化路线成为发展前景最为广阔的子行业之一我国传统的煤气化主要是通过合成气制氮肥和部分甲醇下游有机化工产品。甲醇用途广泛，污染轻，是目前煤气化的成熟项目。发展以煤为原料的新型化工和精细化工产业就必须优先发展甲醇工业。随着甲醇下游产品用途（例如醋酸、甲胺等）不断扩展，甲醇及其下游产品二甲醚作为首选替代燃料，甲醇市场需求量急剧增加，地位日益重要。随着对“壳牌”等国际先进煤气化技术的引进，我国煤气化工业对原煤的品质要求大为降低，对煤的利用程度大为提高（接近100%），极大地节约了成本，奠定了成本优势。1.4.2 焦化联产、以化为主是煤化工行业发展的重点过去我国焦炭生产企业是以焦为主，副产品不能有效回收利用，既污染环境，又影响经济效益。目前我国新型煤焦化企业大力发展焦（焦炭）、化（化工）联产，以“化”为主，既减轻了环保压力，还能够提高附加值。1.4.3 发展循环经济、走多联产之路是提升效益的必由之路循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征的经济增长模式。是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统经济增长模式的根本变革。煤化工行业是固定投资比较大的行业，规模效益非常显著，与国外同行业相比，我国的煤化工业普遍规模偏小、集中度低；同时煤化工也是资源消耗大、可能造成环境污染的行业，要减少污染排放、提高资源综合利用率就必须走循环经济之路，把规模化与循环经济结合起来。国家能源权威机构对十一五能源纲要的解读指出：优化能源结构非常重要，以煤炭为主体是现实，优化能源结构是方向。2 具体的工艺流程2.1 煤化工企业的制作工艺流程图2.1主要流程图2.2 煤制甲醇工艺流程图2.2煤制甲醇工艺流程图2.2.1 煤制甲醇所需物质以及产物制作过程中以煤作为原料，在空分装置输送的氧气作用下，经过一系列反应，产出甲醇、硫和废弃物。表2.2.1 物质一览表原料辅料产物副产物废弃物煤氧气甲醇产品硫（回收利用）煤渣、二氧化碳2.2.2 产物的特性情况表2.2.2 产物特性情况表名称产生环节物理性质基本用途毒理毒性硫化氢低温甲醇洗脱硫脱碳无色、易燃的酸性气体，浓度低时带恶臭；能溶于水用于化学分析如鉴定金属离子急性剧毒甲醇粗甲醇精馏无色，有酒精气味，易挥发用作涂料、清漆、制造农药、医药、塑料有毒，大量饮用会导致死亡2.3 煤炭直接液化工艺流程图2.3煤炭直接液化工艺流程图2.3.1 产物特性表2.3.1 产物情况表名称产生环节物理性质用途毒理毒性聚丙烯丙烯聚合无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物塑料管材、家用电器无毒汽油MTP无色至淡黄色的易流动液体，很难溶解于水，易燃燃料麻醉性毒物，主要作用于中枢神经系统，引起神经功能紊乱液化气MTP无色挥发性液体、易燃用作石油化工的原料， 也可用作燃料有麻醉作用、急性中毒2.4 NEDOL直接液化工艺流程图2.4 NEDOL直接液化工艺流程图2.4.1 原辅料及产物表2.4.1 物质一览表原料辅料产品副产品废弃物煤氢气、黄铁矿燃料气、轻质油、中质油、加氢石脑油无残渣2.4.2 辅料特性表2.4.2辅料特性情况表名称应用环节物理性质毒理毒性氢气预热、加氢循环、加氢反应无色无味、并且密度比空气小常温常压下无毒黄铁矿催化浅黄铜黄色，表面常具黄褐色锖色、半导体矿物有毒2.4.3 产品特性表2.4.3产品特性情况表名称产生环节物理性质用途毒理毒性燃料气液化分离轻质油常压蒸馏泛指沸点范围约50350的烃类混合物燃料有毒中质油减压蒸馏中质油密度大于等于0.87小于0.9（g/cm3）燃料有毒加氢石脑油加氢分离常温、常压下为无色透明或微黄色液体，有特殊气味，不溶于水主要用于重整和化工原料有毒3 煤化工的主体设备3.1 空 分为煤化工配套的空分装置，主要作用是为气化工序提供气化剂氧气，以及后工序所需要的保护氮气。若生产合成氨，空分所产出的氮气还可作为原料气。煤气化制取原料气(氢、一氧化碳等）是煤化工的基础，而现代大规模高效的煤气化技术都采用纯氧或富氧气化，另外煤化工生产中还需要用氮气进行置换、惰气保护、密封、吹扫等等操作。3.2 锅 炉主要为化工装置提供蒸汽。3.3 气化炉是煤化工的关键设备，主要作用是将煤粉转化成合成气。然后通过下级设备对合成气进行压缩、分离、提纯等化工工艺，形成化工产品如尿素、化肥、甲醇、乙醚、甲醚、二甲醚等。3.4 压缩机吸入低温低压制冷剂气体，通过电动运转带动活塞压缩气体，向排气管输出高温高压的制冷剂气体。3.5 鼓风机鼓风机是输送气体的常见机械，用于输送气体或给气体加压便于输送。在煤化工中，由于燃烧而产生大量的尾气，可由鼓风机送去尾气处理工序或直接由烟囱排放。3.6 吸收塔用于分离气体混合物、气体净化。3.7 加氢反应器使气、液充分混合。3.8 换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要。3.9 反应釜实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。4 煤化工企业三废基本情况4.1 废水煤化工企业排放废水以高浓度煤气洗涤废水为主，含有大量酚、氰化物、油、氨氮等有毒、有害物质。废水中COD一般在 5000mgl左右、氨氮在200500mg1，废水所含有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂坏化合物等，是种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物；砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物；难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。表4.1废水中主要污染物表废水类型产生环节理化性质处理方式焦油煤干馏黑色或黑褐色粘稠状液体生物处理苯酚煤干馏有机化工原料氧化法氨氮煤制焦水体营养素生物处理氰化物煤制焦毒性废水生物处理4.1.1 处理方法4.1.1.1 预处理隔油、气浮等。因过多的油类会影响后续生化处理的效果，气浮法在煤化工废水预处理中的作用是除去其中的油类并回收再利用，此外对后续的生化处理还起到预曝气的作用。4.1.1.2 生化处理对于预处理后的煤化工废水，一般采用缺氧一好氧生物法处理A/O工艺或A2/0工艺，但由于煤化工废水中的多环和杂环类化合物，好氧生物法处理后出水中的 COD和氨氮指标难以稳定达标。因此，近年来出现了一些新的生物处理技术，如生物炭法(PACT)、生物流化床处理法(PAM) 等。4.1.1.3 深度处理煤化工废水经生化处理后，出水的 COD、氨氮等浓度虽有极大的下降，但由于难降解有机物的存在使得出水的COD、色度等指标仍未达到排放标准。因此，生化处理后的出水仍需进一步的处理。深度处理的方法主要有混凝沉淀、固定化生物技术、吸附法催化氧化法及反渗透等膜处理技术。4.1.1.4 混凝处理混凝沉淀法是在生产中通常加入混凝剂如铝盐、铁盐、聚铝、聚铁和聚丙烯酰胺等来强化沉淀效果调节好适当的pH值，使废水中的悬浮物质在混凝剂的作用下聚集进而在重力作用下下沉，以达到固液分离的过程。其目的是除去悬浮的有机物。该方法可有效降低废水中的浊度。4.1.1.5 吸附法由于固体表面有吸附水中溶质及胶质的能力，当废水通过比表面积很大的固体颗粒时，水中的污染物被吸附到固体颗粒 (吸附剂)上，从而去除污染物质。该方法可取得较好的效果，但存在吸附剂用量大，费用高产生二次污染等问题，一般应用于出水处。4.1.1.6 高级氧化技术由于煤化工废水中的有机物复杂多样，其中酚类、多环芳烃、含氮有机物等难降解的有机物占多数，这些难降解有机物的仔在严重影响了后续生化处理的效果。高级氧化技术是在废水中产生大量的自由基H0，自由基能够无选择性地将废水中的有机污染物降解为二氧化碳和水。高级氧化技术可以分为均相催化氧化法、光催化氧化法、多相湿式催化氧化法以及其他催化氧化法。4.2 废气煤化工生产过程中，或多或少会排出一些化工废气，如合成氨工业、甲醇合成单元、醋酸羰基合成单元等均会排出驰放废气。这些废气成分各异，但均含较大含量的有效气成分且具有很高的热值。对于大型煤化工而言，系统排出的驰放废气量是十分可观的。4.2.1 处理方式1.化工废气经减压后供居民生活用燃气;2.作为气化炉启炉前烘炉用气;3.经变压吸附后回收CO和H2，其中CO作为醋酸羰基合成原料，H2返回甲醇合成用于调氢;4.引入燃气燃烧炉燃烧回收余热，副产蒸汽;5.引入燃气轮机发电并经余热锅炉副产蒸汽发电。4.3 固体废弃物在煤化工企业中，废弃物堆放的渣场、灰坑基本都是企业自己规划、建设、管理、处置，有的企业甚至随意自行填埋、就近堆放，布点多、容量小、选址不当，有的甚至没有防渗透、防散扬、防流失方面的措施，不仅造成了二次污染，而且造成了二次浪费，为今后再开发、再利用增加了难度。表4.3主要固体废弃物表固体废弃物种类