煤化工产业链详解课件

煤化工——内涵及特点传统的煤化工

煤的气化、液化、焦化及焦油加工、电石乙炔化工等新一代煤化工技术

以煤气化为龙头，以一碳化学为基础，合成各种燃料油和化工产品的煤炭洁净利用技术煤化工特点基础研究多学科(物理学、化学、生物学、地质学、岩石学等)工程开发多技术(化工、热工、环工、材料等)工业生产多投资(技术密集、经济生产规模大)煤化工——内涵及特点传统的煤化工煤化工——利用途径直接

利用类型

煤阶煤煤浆

型煤

炭材料煤填充高分子复合材料直接液化重整油品气化焦炉气焦油焦炭焦化脱硫净化燃烧合成气甲醇FT

合成电力和蒸汽醋酸城市煤气

二甲醚，DMC等合成氨

尿素已做的工作正做的工作焦油加工乙炔聚氯乙烯性质等离子电力和蒸汽转化煤化工——利用途径直接

利用煤煤浆

型煤

炭材料煤填充高分子煤化工——产业链煤焦化路线

煤焦油可以生产轻油、杂酚油、萘、蒽和沥青等。粗苯可以生产苯、甲苯、乙苯和二甲苯等，煤气可以生产甲醇和氨等煤-电石-乙炔路线

由乙炔可以生产醋酸乙烯、氯乙烯、1,4-丁二醇（BDO）、乙醛/醋酸等煤-合成气-化工产品路线

煤气化制合成气，生产甲醇、氨等，进而生产尿素和氮磷钾复合肥，醋酸、甲基丙烯酸甲酯、MTBE和各种氯化溶剂，甲醇制乙烯和丙烯等煤化工——产业链煤焦化路线煤化工——产业链煤-合成气-燃料路线 煤制成合成气，合成气制取甲醇、二甲醚、以及汽柴油等燃料，也可以制取乙烯、丙烯等煤-合成气-发电(IGCC)及化工产品联产 多联产技术煤化工——产业链煤-合成气-燃料路线煤化工——发展现状煤炭焦化，煤气化-合成氨-化肥为主基于国内石油消费的增长和供需矛盾的突出，煤制油、甲醇制取烯烃等技术引进、开发和产业化建设速度加快，重点项目已经启动煤基多联产系统及相关基础研究和技术开发国家已立项支持并列入发展规划煤化工——发展现状煤炭焦化，煤气化-合成氨-化肥为主煤焦化产量及消费2005年全国生产焦炭2.43亿吨，同比增长约17.9%，约占世界总量50%，“十五”期间，年平均增幅达14.82%2005年全国焦炭表观消费量约23043万吨，同比约增长20.54%，出口焦炭1276万吨，同比减少225万吨，下降15%。“十五”的五年来我国焦炭表现消费量年均递增16.66%炼焦技术炭化室高于4m以上的焦炉为主，产能占总量的70.5%捣固焦炉迅速增多，2001年捣固焦产量达333万吨，2003年马钢5#、山西茂盛4.3m等一批大中型捣固机焦建成投产干法熄焦、地面除尘等技术应用有进展，如武钢140t/h、首钢65t/h、武钢新3#焦炉“三车”联锁自动定位、装煤地面站除尘、低水分熄焦等煤焦化产量及消费煤焦油加工加工水平与世界先进水平相比有较大差距国内集中加工能力低、单套加工量小、产品品种少，规模为5-26万t/a，最大13万t/a，10余种国外集中加工规模150万t/a，单套加工量50万t/a，提取品种200多种工艺路线德国为代表的以最大限度提取单体产品为主的路线日本为代表的以生产碳素原料（制品）为主的路线工艺路线选择既受冶金工业制约，还要受石化学工业影响，应二者兼顾煤焦油加工加工水平煤气化气流床技术现状煤气化气流床技术现状煤气化发展趋势大型化、加压、适应多种粉煤、低污染、易净化是煤气化的发展方向国外现有加压气化炉型主要分为三类：加压固定床气化炉(如Lurgi炉)、加压流化床气化炉(Winkler/HTW,KRW,U-gas)和加压气流床气化炉(Texaco,DOW,Shell,Prenflo)产业化程度以鲁奇(Lurgi)、德士古(Texaco)最为成熟，达到日处理400~1650吨的量级国内状况国内较为成熟的是常压固定床气化技术。近年来引进加压Texaco水煤浆气化、Shell粉煤气化以及U-gas气化技术国内自行开发的水煤浆气化，灰熔聚气化技术，多喷嘴对置水煤浆气化技术取得重要进展煤气化发展趋势煤制合成氨2005年全国合成氨产量4545万吨，比上年增产约320万吨，以煤、油和天然气为原料的合成氨产量分别约占总产量的64％，14和22％，并继续向以煤为原料方向调整氮肥生产合成氨消耗量约占全国总量的87％，其中尿素和碳酸氢铵分别约占60％和15％；其他方面（包括硝酸、硝酸盐、纯碱、制冷剂等化工产品）消耗比例约13％未来合成氨技术的主要趋势是大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行山西天脊集团的煤头制氨装置全套引进德国、法国等国的专利技术和先进设备，目前合成氨装置日产量1500吨，年产能力45万吨煤制合成氨2005年全国合成氨产量4545万吨，比上年增产约气化焦化“煤－甲醇”化工及替代石油技术甲醇燃料汽柴油替代燃料MTP丙烯/聚丙烯丙烯酸/丙烯酸盐MTO乙烯/丙烯DME柴油、石油液化气替代燃料燃料电池汽车动力小型便携式电源75kwMTC化学品（醋酸，甲醛…）甲醇合成Mpower替代轻质石油馏份发电MTH氢技术成熟度煤炭合成气传统工业DMCMTBE替代物气化焦化“煤－甲醇”化工及替代石油技术甲醇燃料汽柴油替代煤制甲醇大型化世界情况世界甲醇生产主要以天然气为原料，占90.4%；以煤炭或焦炉煤气等为原料只占3.7%2004年世界甲醇生产能力4060万吨/年，总产量3300万吨大型化是甲醇装置的发展趋势，2004年沙特100万吨/年、伊朗100万吨和170万吨/年大型甲醇项目先后建成和新建国内情况我国甲醇生产主要以煤为原料，占62%；以天然气为原料占33%2005年全国甲醇生产能力约970万吨/年，产量556万吨；约有近千吨生产能力正在建设年产30万吨以下单装置甲醇生产技术已经成熟，大型化生产技术仍需引进煤制甲醇大型化世界情况煤制二甲醚快速发展世界情况2004年世界二甲醚生产能力26万吨/年，总产量18万吨；到2006年底，产能达到650万吨/年以上国际上正在建设4个超大规模二甲醚项目，规模最大为日本东洋工程公司250万吨/年项目国内情况我国二甲醚生产能力约37万吨/年，在建能力21万吨/年，2005年产量约10万吨煤制二甲醚快速发展世界情况煤炭液化合成油CO＋H2汽油、柴油、石脑油、乙烯、丙稀、含氧类蜡类、燃料气等煤汽油、柴油、航空煤油、LPG、酚类、苯类、氨类等间接液化直接液化煤+催化剂液化反应H2分离提质加工溶剂循环残渣循环H2气体回收气化净化FT合成分馏(离)提质加工催化剂煤炭液化合成油CO＋H2汽油、柴油、石脑油、乙烯、丙稀、含氧煤制油发展存在投资、技术和市场三大风险截止2006年底，我国在建和规划中的煤制油项目规模达到4017万吨/年煤制油项目投资巨大建设一套百万吨级的煤制油装置需投资数百亿元现阶段煤制油的投入产出比过低，产品成本核算中摊入的设备折旧费和银行贷款利率偏高，其产品与进口原油相比是否具有价格竞争力仍是问题煤制油存在技术风险间接法煤制油国外有3套工业化装置运行，而国内只有中试装置直接法煤制油迄今为止国内外尚没有已经运行的工业化装置，存在工程放大、设备制造与安装、催化剂性能、生产工艺控制等诸多难题煤制油发展存在投资、技术和市场三大风险截止2006年底，我煤制油发展存在投资、技术和市场三大风险市场风险难预料煤炭价格每上涨100元/吨，每桶煤制油的成本就增加5至8美元。“时至今日，煤炭价格已经比神华项目评估时的80元/吨上涨了4倍。以目前的煤价制出来的油，价格是否具有竞争力值得怀疑。”油价大幅下跌，煤制油将面临石油产品的竞争风险我国石油资源有限，国家有必要从能源安全战略的高度将煤制油列入能源安全战略储备项目不同的技术路线应分别建设工业化示范装置，待装置建成后，由专家对这些示范装置进行综合评估，从中选出技术经济指标最佳的煤制油工艺，再根据全球原油供应状况，审时度势，在全国范围内推广应把引进技术和国内技术摆在同等重要的地位上煤制油发展存在投资、技术和市场三大风险市场风险难预料二、煤电化一体化二、煤电化一体化循环经济型煤电化一体化——多联产技术有助于缓解能源总需求，联合生产多种产品可提高总效率，可以有效利用高硫煤资源有助于缓解液体燃料短缺，可以大规模生产甲醇、二甲醚、F-T柴油、氢等替代燃料可以解决燃料污染问题，基本消除常规燃煤污染物排放，重金属等痕量污染物脱除更经济有助于解决快速城市化引起小城镇和农村洁净能源需求为需要的城市提供城市煤气煤制DME可以作为LPG的补充或替代物有利于未来减排二氧化碳的需求煤气化系统可以以较小的增加成本捕获二氧化碳气化煤气与焦炉煤气共转化制备合成气可以从根本上减排二氧化碳提供氢能较易循环经济型煤电化一体化——多联产技术有助于缓解能源总需求，联潞安集团东古电—化生态工业园矸石发电62万kw变电站220KV煤矸石烧结陶粒厂50万m3/a电石厂45万t/a焦油炭黑厂10万t/a烧碱厂40万t/a炭黑厂3万t/a纳米碳管厂10t/a氯丁橡胶厂1万t/a聚氯乙烯厂40万t/a型材厂15万t/a水泥厂60万t/a

网电供电电石电石渣HCL粉煤灰PVC潞安集团东古电—化生态工业园矸变电站煤矸石烧结陶粒厂电石厂焦深圳大唐整体气化多联产项目煤净化合成气IGCC峰荷发电100万吨甲醇10万吨二甲醚20万吨醋酸4万吨聚甲醛1万吨DMC调峰发电一期工程规划40万Nm3/h气化装置25亿kw电力深圳大唐整体气化多联产项目煤净化IGCC100万吨10万吨2国外多联产的模式

——

Shell多联产国外多联产的模式——Shell多联产多联产的内涵——煤的主要利用模式和效率类型,煤阶成煤条件

性质发电焦化

直接利用直接液化40%58%85%气化净化甲醇合成54%IGCC45%合成气煤>60%多联产的内涵——煤的主要利用模式和效率类型,煤阶成煤条件性多联产的内涵——主要模式太原理工大学以煤洁净焦化为源头的多联产构思1+3+4太原理工大学双气头多联产1+2+3+4美国早期甲醇与电力联产2+3+5美国能源部EECP计划多联产2+3+6日本新能源计划EAGLE多联产2+3+6Shell合成气园多联产2+3+7中科院过程所多联产构思2+3+8美国21世纪展望2+3+9清华大学多联产构思2+3+9煤焦化1气化2净化3合成气657849化学品先进发电技术燃料合成先进发电化学品燃气先进发电化学品制氢燃料合成化学品先进发电焦炭醇醚燃料焦油处理化学品制氢燃料电池先进发电燃料合成化学品多联产的内涵——主要模式太原理工大学以煤洁净焦化煤焦化1气化多联产技术的核心——耦合、集成、优化？合成氨联产热电联产热电冷三联产生产多种化工产品和动力多产品就是多联产吗简单的延长产品链，对系统能效提高并没有很大的帮助多联产系统应具有的特点：化工合成和电力生产优化耦合提高发电和化学品生产效率减少污染生产大规模，单位投入和成本较低分配得当，各得所需，温度对口，梯度利用多联产技术的核心——耦合、集成、优化？合成氨联产热电联产热电双气头多联产——系统概念图分离焦化低能耗气化净化重整转化酯合成醚合成醇合成合成气制备化学品合成电力生产联合发电~醇醚酯国家2005年“973”项目（2005CB221200）双气头多联产——系统概念图分离焦化低能耗净化酯双气头多联产——应用效果举例焦化100万吨焦炉煤气4.6亿Nm3气化煤气6.7亿Nm34.2亿Nm3合成气9.3亿Nm3产品甲醇20万t

电力

200MW效果减排CO2

1.8亿Nm3

节水9.5万t

节煤12%

重整气化传统煤化工行业，年产焦炭2亿吨，焦炉煤气1250亿Nm3，其中290亿Nm3排放。如用于生产甲醇可年产1400万吨；如与气

化煤气共制合成气并与电力联产其效果更佳双气头多联产——应用效果举例焦化焦炉煤气气化煤气4.2亿N1.“十一五”煤炭能源化工快速发展近年来，在国家能源政策和产业政策的宏观指导下，良好的市场前景预测激励下，全国拥有煤炭资源的地区，如山东、山西、内蒙、陕西、宁夏、安徽、河南、新疆、云南、贵州等地发展煤化工的热情空前高涨。这些地区纷纷作出加快发展煤化工的战略决策，将建设新型煤化工基地作为地方经济发展的战略方向。1.“十一五”煤炭能源化工快速发展2.“十一五”山东煤化工规划山东省发挥资源优势，以大型化、集约化、精细化为方向，重点发展石油化工、海洋化工、煤化工。大力开发和推广洁净煤、煤气化和煤液化技术，发展煤炭深加工，严格限制原煤直接进入终端消费。山东省鲁南煤化工规划：到2010年，鲁南地区主要煤化工产品年新增生产目标规模是：合成氨150万吨，焦炭1050万吨，甲醇400万吨，煤制烯烃60万吨，醋酸100万吨，二甲醚25万吨，粗苯精制25万吨，煤焦油综合加工85万吨。菏泽市初步提出在菏泽经济开发区、巨野县、郓城县建设3个煤化工基地，规划焦化、煤焦油加工、焦炉气制甲醇、合成氨、尿素、聚乙烯、二甲醚、活性炭等16个项目，预计总投资将达到352亿元。其中项目建设投资为309亿元。综合考虑产业规划投资和基础设施投资，菏泽煤化工基地总投资预计将达到435.2亿元。2.“十一五”山东煤化工规划山东省发挥资源优势，以大型化、3.山东煤化工现状-----煤化工大省山东省现拥有兖矿鲁化、兖矿峄化、兖矿国泰、兖矿国宏、兖矿国际焦化，新奥凤凰，临沂久泰，鲁西化工、华鲁恒升、明水大化、联盟、恒通化工等大批规模大、技术先进、经济效益良好的大型煤化工企业。山东省煤化工产业现有年生产能力：合成氨

万吨，焦炭

万吨，甲醇

万吨，煤制烯烃

万吨，醋酸

万吨，二甲醚

万吨，粗苯精制

万吨，煤焦油综合加工

万吨。山东省煤化工产业拥有煤化工、煤变油方面的核心技术：多喷嘴对置大型水煤浆气化技术、低温费托合成油技术、燃气发电联产甲醇技术、羰基醋酸合成技术、粉煤加压气化技术等。山东省煤化工产业拥有大批煤化工的专业技术人才和技术工人，成为国内发展煤化工产业的人才输出地。3.山东煤化工现状-----煤化工大省山东省现拥有兖矿鲁化3.山东煤化工存在的不足山东省煤化工产业尽管拥有煤化工、煤变油方面的一些核心技术，但技术创新性不强，只是解决了技术国产化问题。以甲醇合成为例：1.作为大型煤化工必不可少的空分装置目标产品是氧气，但对于用途不大、占空气79%的氮气并未梯级分离，这就要求空分装置尤其压缩机大型化、造成投资大、能耗高、建设周期长：

2.作为最适宜发展煤化工的水煤浆气化技术并未克服国外技术存在缺陷，煤种限制、间歇式操作、备炉问题依然存在；

3.作为煤化工必须的合成气变换采用中小型合成氨适用的固定床全部变换技术，而不是适应大型甲醇合成需要的部分变换；

4.作为最基本有机原料的甲醇合成单程转化率仅有10%左右，大量气体多次循环，能耗和设备投资大幅增加；

5.作为煤化工必不可少的分离过程，塔器内件处理能力和效率较低，大大增加了高压设备的投资和操作的能耗；最终结果：60万吨醇氨联产投资高达41亿人民币，投资回收期为7年左右。3.山东煤化工存在的不足山东省煤化工产业尽管拥有煤化工、煤3.山东煤化工存在的不足山东省尽管拥有大批大型煤化工企业，但产品大多属于初级产品，产业链过短，抗市场风险能力较差（2008年过山车的煤化工效益）。山东省尽管拥有大批大型煤化工企业，但煤化工所需的各种催化剂（除变换催化剂外）、大型煤化工设备的生产厂家缺乏。山东省煤化工产业尽管已成为国内发展煤化工产业的人才输出地，但省内新建煤化工企业人才匮乏。煤化工所需专门人才培养严重不足，全国每年煤化工专业大学毕业生不超过300人，难以满足国内煤