论新型煤化工技术发展进展

新型煤化工技术进展新型煤化工技术进展 摘要摘要 随着经济不断发展 能源在社会中的战略地位日益重要 煤化工技术也受到多煤贫油国家的高度重视 煤直接液化技术 煤 间接液化 煤气化技术等是煤化工的关键技术 其中煤气化代表了 煤化工技术的发展方向 本文在能源结构基础上 介绍了我国煤化 工产业现状和未来煤化工技术的发展趋 关键词关键词 煤化工 煤气化 煤液化 发展趋势 一 世界能源结构现状一 世界能源结构现状 能源是人类生存与经济发展的物质基础 然而随着世界经济持 续 高速地发展 能源短缺 环境污染 生态恶化等问题逐渐加深 能源供需矛盾日益突出 当前世界能源消费以化石资源为主 其中 中国等少数国家是以煤炭为主 其它国家大部分则是以石油与天然 气为主 根据专家预测 按目前的消耗量 石油 天然气最多只能 维持不到半个世纪 煤炭也只能维持一二百年 我国是一个多煤少油的国家 煤炭资源丰富 原煤产量居世界 第一位 在我国 煤炭是发电 化肥 甲醇等能源转化工业的主要 原料和燃料 煤炭的生产和消费占一次能源构成的 75 然而人类 对能源的需求快速增长 以化石燃料为代表的传统能源日趋枯竭 使得能源供应日益紧张 所以不管是哪一种常规能源结构 人类面 临的能源危机都日趋严重 世界上许多国家在提高能源使用效率 开发可再生能源上进行了积极的探索和实践 其成功经验值得我们 借鉴和学习 二 煤化工的发展历史二 煤化工的发展历史 煤化工是指以煤为原料经化学加工转化成气体 液体和固体并 进一步加工成一系列化工产品的工业过程 煤化工开始于18世纪后 半叶 19世纪形成完整的工业体系 传统的工业煤化工泛指煤的气 化 液化 焦化及焦油加工等 也包括利用煤的性质通过氧化 溶 剂处理化学品及以煤为原料制取碳素材料和煤基高分子材料等 第 二次世界大战后 石油化工发展迅速 很多化学品的生产从以煤为 1 原料转移到以石油和天然气为原料 传统的煤化工产业受到严重冲 击 20世纪70年代以后 尤其是进人20世纪90年代 石油大幅度涨 价 煤化工又以较快的速度向前发展 三 新型洁净煤化工技术三 新型洁净煤化工技术 新型洁净煤化工技术是指在煤炭开发和利用过程中 旨在减少 污染和提高效率的煤炭加工 嫩烧 转化和污染控制等一系列新技 术的总称 它是将煤进行最大限度潜能的利用且将煤释放的污染控 制在最低水平 达到煤的高效 洁净利用的技 目前有下列3种新型 煤化工技术路线 1 技术线路一 技术线路一 主要表现为煤化工产业发展最重要的单元技术 煤气化技术 以 鲁奇 德士古 壳牌 等炉型最为常用 我国先后引进了上述 炉型用于生产合成气和化工产品 采用多组分催化剂 可从合成气 制含60 异丁醉和40 甲醉的混合物 异丁醇脱水成异丁烯 从而可 完成由合成气直接制取甲基叔丁基醚 这是一条很值得重视的以天 然气和煤为原料制取高辛烷值添加剂的技术路线 2 技术线路二 技术线路二 以煤为原料生产甲醇及多种化工产品 目前国外甲醇生产主要 以天然气为主 从资源背景看 我国煤炭储量远大于石油 天然气 储盆 因此在很长一段时间内煤炭是我国甲醇生产最重要的原料 甲醇作为一种重要的化工原料 通过羰基化可进一步制取醋酸 醋 酸酐 甲酸甲酯 甲酸 草酸等重要的化工产品 我国已开发成功 甲醇拨基化制取醋酸 醋酸酐工艺软件包 在现有20万吨 年低压羰 基化醋酸装的基础上 正在扩展系列产品 进一步实现产业化 甲醇 与亚硝酸在Pd催化剂作用下可反应制取草酸 这是合成草酸的一条 新途径 德国Huls公司以甲醇和在叔二胺与乙烷作用下进行加氢羰 基化反应制得甲酸甲醋 HCOOCH3 转化率为80 7 选择性达 99 4 3 技术路线三 技术路线三 以煤为原料合成烃类 甲醇裂解制烯烃的研究工作已进行了多 2 年 中国科学院大连化学物理研究所在此方面的研究居世界领先地 位 甲醇转化率达到100 对烯烃的选择性高达85 90 目前 合成气制烯烃已成为费托合成化学中新的研究方向之一 一些研究 结果已显示出诱人的工业化前景 但由于在转化过程中还有一些核 心技术问题有待解决 因此该项研究距离实际工业化尚有一定距离 近期 国内外对将甲烷摆脱造气工序直接氧化脱氢生成乙烯也颇为 重视 中国科学院兰州化学物理研究所通过3年多的努力 取得了甲 烷转化率25 35 对C2的选择性为70 80 的可喜进展 目前该 项研究已被列为科技部科技攻关重点项目 此外 多联产是新型煤化工的一种发展趋势 所谓多联产系统 就是指多种煤炭转化技术通过优化拥合集成在一起 以同时获得多 种高附加值的化工产品 包括脂肪烃和芳香烃 和多种洁净的二次 能源气体燃料 液体燃料 电等为目的的生产系统 多联产与单产 相比 实现了煤炭资源价值的梯级利用 达到了煤炭资源价值利用 效率和经济效益的最大化 满足了煤炭资源利用的环境最友好 四 新型煤化工的核心技术四 新型煤化工的核心技术 1 煤液化技术 煤液化技术 1 煤直接液化技术 煤直接液化是煤化工领域的高新技术 该技术将煤制成油煤浆 于450 左右和 10 30MPa压力下催化加氢 获得液化油 并进一 步加工成汽油 柴油及其他化工产品 该技术开发始于20世纪20年 代 20世纪30 40年代曾在德国实现工业化 20世纪70年代 国外又 对其进行新工艺 新技术开发 2000以年后开发工作基本结束 但 没有大规模工业化应用实例 我国神华集团正在引进国外核心技术 建设示范工厂我国有关研发机构跟踪研究已有20多年 目前正在开 发具有自主知识产权的煤炭直接液化新工艺及专用高效催化剂等关 键技术 2 煤间接液化技术 煤间接液化是将煤气化并制得合成气 CO H2 然后通过F T合成 得到发动机嫩料油和其他化工产品的过程 南非于20世纪50 年代开始建设商业化工厂 目前已形成年产700万吨产品的生产能力 3 我国对间接液化技术的开发已有20年的历史 目前正在开发浆态床 低温合成工艺及专用催化剂 另外进行了引进国外技术建设工业示 范厂的前期研究 2 煤气化技术 煤气化技术 煤气化是煤化工最核心的技术之一 对投资和成本都有较大影 响 我国正在通过引进 消化吸收 自主开发等多种途径 解决煤 气化技术升级 并取得了较好的效果 我国将重点支持推广水煤浆 气化技术 碎煤加压气化技术 常压灰熔聚流化床气化技术 恩德 炉粉煤气化技术 研究干煤粉气化 加压灰熔聚流化床气化技术 加压碎煤熔渣气化技术及气体净化技术 建设加压粉煤气化等第二 代煤气国产化炉 水煤浆气化和固定床加压气化发展方向是降低投 资 大型化 提高煤种适应性 节能降耗 粉煤气化和灰熔聚气化 还需要在工业运行和放大方面做大量工作 煤制天然气将得到快速 发展 3 一步法合成二甲醚技术 一步法合成二甲醚技术 二甲醚可以代替柴油用作发动机燃料 也可以作为民用燃料替 代LPG 与以甲醉为原料两步法制取二甲醚相比 以合成气为原料 通过一步法合成二甲醚的技术具有效率高 工艺环节少 生产成本 低的优点 我国正在研究开发一步法合成二甲醚技术 4 煤化工联产系统 煤化工联产系统 煤化工联产系统是新型煤化工发展的重要方向 联产的基本原 则是利用不同技术途径的优势和互补性 将不同工艺优化集成 达 到资源 能源的综合利用 减少工程建设投资 降低生产成本 减 少污染物或废弃物排放 如 F T合成与甲醉合成联产 煤焦化与直 接液化联产等 5 以煤气化为核心的多联产系统 以煤气化为核心的多联产系统 以煤气化为核心的多联产系统是新型煤化工发展的主要内容 并有多种形式 其要点是以煤 或石油焦 渣油等 为气化原料 生产的煤气作为合成液体嫩料 化工品及发电的原料或嫌料 通过 多种产品生产过程的优化集成 达到减少建设投资和运行费用 实 现环境保护的目的 目前我国正在进行多联产系统的优化集成模拟 4 软件开发和关键技术的研究 五 展望五 展望 发展新型煤化工能源技术 是在我国技术经济高度发展进程中 必须采取的符合全球经济一体化和可持续发展总体战略部署的重要 措施 它既符合我国的资源条件 又能保证我国的安全和环境保护 从而促进社会的发展和进步 因此 未来煤化工的发展方向是在传 统煤化工稳定发展的同时 加大力度发展可替代石油的洁净能源与 化工品的新型煤化工技术 并建成技术先进 大规模 多种工艺集 成的新型煤化工企业或产业基地 现代煤化工产业在人类历史上发 挥过重要作用 虽然当前现代煤化工产业出现了一些无序发展 盲 目发展的现象 但是只要有关方面在国家对煤化工产业发展一系列 政策的正确引导下 能够统一认识 稳妥推进 有序发展 科学发 展 并且随着石油巅峰的到来 煤化工产业在我国仍有广阔的发展 前景和空间 5 参考文献参考文献 1 谢克昌 新一代煤化工和洁净煤技术利用现状分析与对策建议 J 中国工 程 科学 2003 6 2 范维唐 桂铭华 中国煤化工现状及展望 J 煤化工 2005 1 3 雍永杰 冯孝庭 21世纪中国煤化工展望 J 煤化工 2006 3 4 陈伯适 21世纪我国煤化工发展方向 J 中氮肥 2002 1 5 武晋 强利用路器技术发展煤化工多联产系统 J 煤化工 2