煤制烯烃示范工程建设前期工作方案

煤制烯烃示范工程建设前期工作方案国内能源企业煤化工进展世界能源结构现状当前世界能源的消费结构仍以化石能源消费为主，其中石油消费占30%~32%，天然气消费占17%~19%，煤消费占27%~28%，其余为原子能、水能、风能消费等，根据化石能源的蕴藏量以及开采情况，许多专家预计：21世纪中叶，石油消费在能源消费结构中将逐步减少，天然气消费的比重将大幅度上升，煤炭消费比重基本持平。总的能源形势将从石油为主逐步转化为以天然气为主，进而发展为以煤炭为主。我国石油、天然气资源不丰富，但煤炭资源较为充足，因此在能源结构中，煤炭消费始终占较大比重（70%左右）。印度也有相对较大储量的煤，煤在该国整个能源结构中占约60%。煤化工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世纪形成的完整的工业体系。传统的工业煤化工泛指煤炭气化、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，尤其是进入20世纪90年代，石油大幅涨价，煤化工又开始以较快的速度向前发展。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与利用过程中，旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等一系列新技术的总称，它是将煤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、清洁利用的技术。目前有下列3种新型煤化工技术路线。（1）技术路线一：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。利用多组分催化剂，可从合成气制含60%异丁醇和40%甲醇的混合物，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）技术路线二：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、天然气储量，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。在山西省交城县建设的60万吨/年焦炉气制甲醇示范工程和以高硫煤为原料生产甲醇的创新工艺都将使煤制甲醇在全国得到更广泛的推广。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羰基化制取醋酸、醋酸酐工艺软件包，在现有20万吨/年低压羰基化醋酸装置的基础上，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CO在叔二胺与乙烷作用下进行加压羰基化反应制得甲酸甲酯，转化率为80.7%，选择性达99.4%。（3）技术路线三：以煤为原料合成烃类。甲醇催化制烯烃的研究工作已进行了多年，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成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三年的努力，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耦合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。洁净煤化工技术是实现21世纪可持续发展的新能源技术新型洁净煤化工的主要特点（1）以清洁能源为主要产品。新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）、电力、热力等，以及生产煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。（2）煤炭—能源化工一体化。新型煤化工是未来中国能源技术发展的战略方向，紧密依托于煤炭资源的开发，并与其他能源、化工技术相结合，形成煤炭—能源化工一体化的新兴产业。（3）高新技术及优化集成。新型煤化工根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转化高新技术，并在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益。如煤焦化—煤直接液化联产、煤焦化—化工合成联产、煤气化合成—电力联产、煤层气开发与化工利用、煤化工与矿物加工联产等。同时，新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展和产业化建设。（4）建设大型企业和产业基地。新型煤化工发展将以建设大型企业为主，包括采用大型反应器和建设大型现代化单元工厂，如百万吨级以上的煤直接液化、煤间接液化工厂以及大型联产系统等。在建设大型企业的基础上，形成新型煤化工产业基地及基地群。每个产业基地包括若干不同的大型工厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内重要能源产业。（5）有效利用煤炭资源。新型煤化工注重煤的洁净、高效利用，如用高硫煤或高活性低变质煤作为化工原料煤，在一个工厂用不同的技术加工不同煤种并使各种技术得到集成和互补，是各种煤炭达到物尽其用，充分发挥煤种、煤质特点，实现不同质量煤炭资源的合理、有效利用。新型煤化工强化对副产煤气、合成尾气、煤气化及燃烧灰渣等废弃物和余能利用。（6）环境友好。通过资源的充分利用及污染的集中治理，新型煤化工能够减少污染物排放，实现环境友好。新型煤化工的核心技术（1）煤直接液化。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年后开发工作基本结束，但没有大规模工业化应用实例。神华集团自己开发煤直接液化技术已建成运行示范工厂；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，得到发动机燃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700万吨产品的生产能力。我国对间接液化技术开发已有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。（3）大型先进煤气化技术。煤气化技术是发展新型煤化工的重要单元技术。我国大型先进煤气化技术与国外相比虽有一定差距，但近年来加快开发速度。“十五”期间，分别对具有自主知识产权的多喷嘴水煤浆气化、干煤粉气流床气化技术进行工业示范开发和放大研究。考虑我国煤种、煤质的多样性，目前亟待研究开发适合灰熔点高、中强粘结性煤种的气化技术。（4）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代替LPG。与以甲醇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。（5）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合成与甲醇合成联产、煤焦化与直接液化联产。（6）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燃料、化工品及发电的原料或燃料，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软件的开发和关键技术的研究。煤化工前景发展新型煤化工技术、建设新型煤化工产业对延伸传统煤炭产业链，提升和改造煤炭工业，建设新兴产业，实施可持续发展有重要战略意义，是煤炭工业走新型工业化道路的重要发展方向。

神华集团在煤制油和煤化工领域发展总体思路神华集团是集煤炭、电力、铁路、港口、煤制油煤化工一体化开发，跨地区、跨行业、多元化经营的中央直管特大型骨干能源企业，是全球最大煤炭生产商和供应商，2010年进入世界500强。2009年度总资产4908亿元，营业收入1612亿元，利润465亿元，煤炭产量3.3亿吨，煤炭销售量3.6亿吨，发电量1188亿度。按照集团的战略部署，神华煤制油公司将以提高经济效益和核心竞争力为中心，通过三个“五年计划”时期努力，发展成为“利用国内外两种资源、两个市场，煤制油与煤化工并举，具有国际竞争力的特大型煤基炼油和化工联合的能源企业集团。概括起来，通过三条主线：煤直接液化、煤间接液化、煤化工（C1化工）的合理布局，在资源、产品、技术等方面各有侧重、优势相补、相互衔接、协调发展，实现最大化挖掘增量效益和边界效益潜力。中国神华煤制油有限公司发展煤化工的基本思路是：按照三条主线，逐一展开，循序发展：一是发展以甲醇为中间体的煤基化学品深加工基地。甲醇因其特殊的化学性质和广泛的用途，在能源化工中居于重要地位，它既是C1化工的基础原料，又是清洁代用燃料。目前在世界基础有机化工原料中，甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，而居于第四位，从甲醇出发生产高附加值的化学品也是当前C1化工发展的一个重要方向。结合国内外市场状况及技术成熟程度，初步设想规划建设巨型煤制甲醇基地，采取“甲醇－烯烃”（MTO/MTP）和“甲醇－醋酸及其衍生物”等工艺路线，发展以甲醇为中间体的煤基化学品深加工产业。二是煤直接液化副产品综合加工利用。对煤直接制取油品生产过程中产生的大量副产品或中间物流，通过进一步深加工来延伸产业链，向煤化工、精细化工领域拓展。煤制油联合煤化工既有别于业已成熟的石油化工，同时又有别于传统的煤化工，有望成为煤化工产业差别化发展的一条重要途径。三是煤间接液化副产品的有效利用。煤间接液化产品有相当数量的合成α-烯烃、石蜡和含氧化合物。这些副产品通过已有技术便可以得到有效利用，价值比较高。世界首套煤制烯烃项目建设厂址选择建厂条件和厂址方案地理位置本项目拟选厂址位于内蒙古自治区包头市西南哈林格尔镇，包头市规划的九原区工业开发区南区内，距包头市约10公里，距神华万利煤矿80余公里。厂址北邻包头市南绕城公路和包兰铁路，东为一电厂储灰池，东距宋昭公路约5.7公里，距昆都仑河约6.5公里。规划的九原区工业开发区地处呼包金三角区域内，周边资源丰富，具有突出的地域优势，在《包头市城市近期建设规划》中已将开发区纳入规划。厂址地势平坦、开阔，大部分为天然草地，部分为有林地，无人员居住；附近及周围没有密集的居民点，仅分布有少量农村居民点。地形、地貌拟建厂址所处地为黄河的冲积平原，地势平坦，场地自然地形标高为1014.00-1018.00米，西北高，东南低，自然坡度约为0.3%。工程地质、水文地质条件（1）区域地质构造。本区处于河套断陷东段，大青山山前断裂属次级构造单元。自侏罗纪以来，大青山不断上升，断陷一直下沉，形成了巨厚的中、新生界沉积层。第四纪以来新构造运动强烈，主要为大青山间歇性上升，断陷不均衡下降，隐伏断裂发育。（2）地层岩性。地质勘探深度内地基土主要为第四纪上更新统冲积成因的粉土、粉粘、粘土、粉砂及中细砂。（3）场地地下水。区域内浅层地下水埋深普遍较小，一般埋深介于1.2-4.5米之间，局部地段埋深大于4.5米，该层水属于空隙型浅水，富水性较差，其补给来源主要为农田灌溉水及大气降水，受季节及人为因素影响，水位变化幅度较大，主要排泄方式为蒸发。综上所述，拟建厂址区域内不存在影响场地稳定性的不良地质现象，建筑场地类别为III类，是较适宜的建筑场地。(4)地震烈度。根据国家地震局《1990年地震基本烈度区划》，拟建场地地震基本烈度为8度。地区社会经济现状及发展规划包头市是以冶金、机械和电力为主的综合性工业城市，是内蒙古自治区最大的工业城市，是内蒙中西部的经济中心。包头市地处中纬度地带，位于东经109o51'，北纬40o38'，远离海洋深居内陆，属于半干旱的大陆性气候。包头位于祖国北部边疆，北与蒙古国接壤，包头与蒙古国有88.6公里的边境线，南临黄河，东西接沃野千里的土默川平原和河套平原，阴山山脉横贯中部。海拔1000米，全市总面积近3万平方公里，市辖9个旗市区，总人口近230万，其中城市人口132万，有蒙、汉、回、满等37个民族。是全国23个市区人口超百万的特大城市之一，也是国务院的首批确定的全国13个较大城市之一。在经济发展的同时，城市功能日臻完善。历史上就有“塞外通衢”之称的包头，如今铁路、公路、航空等交通四通八达；水源充足，城市居民自来水普及率达99.91％。城市绿化覆盖率达32.37％。厂区交通运输条件现状及发展规划铁路。包兰铁路线从厂址北侧通过，与京包线、包白线在附近交汇，神华铁路专用线-包神铁路位于厂址以东约17公里处，并与包兰线交汇。拟建厂址西北约1公里设有打拉亥车站，东北角至包头西站约3公里。其中打拉亥车站位于包兰线30公里+537米处，是一个五等站，站内设备为电气集中联锁，共有6股道，分上下行，各股道有效线长度为850米和860米，目前不办理客货业务，不具备编组和装卸的能力。包头西站位于厂址以东，京包、包兰、包白线的交汇处，距厂址约三公里，是一个一等站，属于地区性遍组站，该站主要承担京包、包兰、包白以及包环枢纽货物列车的解编任务，是贯通东北、华北和西北地区的主要交通要塞之一。该站共有各种线路134条，总延长148公里，由5个信号楼、2个作业楼集中控制。包神铁路位于厂址以东约17公里处，该铁路主要承担由神华东胜煤田至包头的煤的运输。目前在距本厂址东侧8公里处拟建的河西电站的用煤也来自东胜煤田，根据神华集团的发展和经营计划，拟由包神铁路建设铁路专用线解决该项目的煤运输问题。结合本项目的建设需要，经过技术论证和经济比较，本项目的铁路专用线拟由包神铁路接轨，即将拟建的电场铁路专用线继续向西延伸，由东侧进入本项目厂区，以满足本项目原料和成品运输的需要。（2）公路。包头市公路路网发达，公路里程已达3764公里，其中高速公路108公里，一级公路26公里，二级公路265公里，三级公路1566公里。目前城市的“三纵、六横、九出口”公路建设规划已建成一纵、三横、二出口，其中一纵为固阳至鄂尔多斯市公路，三横分别是呼包两市交汇处至哈德门为双向四车道高速公路，哈德门至磴口高速路已开工建设，2005年完工；110国道二级公路，路面宽12米；包头南绕城公路，路面宽12米。本项目厂址位于城市路网规划建设已完成地区，其中南绕城公路紧邻厂址北侧，该条公路北与丹拉（丹东-拉萨）及110国道相连，东与210国道和宋昭公路相接。给水、排水工程包头市日供水能力为51万吨（不含包钢供水能力），其中包头市画匠营子水厂日供水能力一期（已建成）30万立方米/日，二期为40万立方米/日，该厂由包头市自来水公司黄河水源总厂（包头市第二净化水厂）和画匠营子水源地组成。包头市第二净化水厂位于厂址东北约20公里处，水源来自画匠营子水源地。画匠营子水源地直接由黄河取水，取水后经初步沉淀由泵送至水厂。目前水厂一期工程已基本无富裕水量，“画匠营子水厂二期工程工业系统”供水量为12万立方米/日，为待建项目，其建成后供水量能够满足本项目工业用水的需要。本工程的生产和生活污水经厂内污水处理厂处理后，经环保部门认可，达到国家一级标准后排入位于厂址以东约6.5公里的昆河。厂区的清净雨水经暗管收集后排放至位于厂址以东的昆河。供电、电源、电信等情况包头地区电网已经形成以500KV高新变、220KV张家营变、沙河变、古城变、兴胜变、麻池变为顶点的220KV六边形环网结构；经过“十五”和“十一五”的电网建设与改造，包头电网将形成以南、北各一座500KV变电站为支撑的500千伏主网架、220千伏双环网结构，电量充足，供电可靠。在距离厂址东北南约5公里和东北约6公里处分别有西沙弯110KV变电站和昆河220KV变电站，厂址西南侧拟建一220KV变电站(哈业变电站)。本项目用电除自备发电机组外，外接电源拟引自该变电站。建厂地区通信条件良好，并已形成了覆盖市区及周边地区的光缆城域网，将光缆延伸到市辖所有乡镇。通信公司可采用最先进技术设备，及时安排相关的通信工程建设，提供含话音、数据、图像的综合电信业务，并可以在最短的时间内提供应急通信保障。防洪、排洪条件黄河在本项目以南约12公里处，目前黄河的防洪堤防洪标准为50年一遇的洪水，堤防等级为二级；昆都仑河拟建的防洪堤为100年一遇标准。厂址西侧的哈德门沟设防标准近期50年一遇，远期100年一遇。开发区的南、北两区拟修建引洪河道排洪水到黄河。其它条件（1）废渣、废物排放条件灰渣首先考虑综合利用，用于生产水泥砖、复合肥料、绝热材料、吸音板、土壤改良剂以及在混凝中作粘结剂；其次考虑选择灰场进行直接填埋处置。根据本项目的建设需要，在厂址西北约6.7公里处拟建灰渣场，该灰渣场总占地面积为55.2公顷。危险废物，可进拟建的包头(内蒙古中西部地区)危险废物处置中心进行焚烧处置。该中心建设在包钢热电厂灰场北侧，距离本厂址约10公里。(2)机电仪三修条件:内蒙一、二机厂是国家“一五”期间156个重点建设项目中的2个项目，现隶属于中国兵器工业集团公司，是国家特大型工业企业。具备强大的综合机械加工能力，拥有专业的设备安装维修队伍和三十多年非标设备的设计、制造及设备维修经验。因此，完全可以承担本项目的机电仪三修任务。(3)施工条件包头通过经济建设已建立了一支力量较强的地区建筑施工队伍。包头市的建筑施工队伍的骨干力量是在第一个五年计划期间组建的，目前拥有各类专业建筑施工人员8万余人，机械施工设备与技术力量雄厚。多年来，先后承担过多家大型钢铁联合企业的施工任务，参加过核工业部光华化学工业公司、内蒙第一、二机械制造厂、一汽、二汽等大型工厂和重要基础设施建设。近年来又打入国际施工市场，在国际上取得了较好声誉。厂址方案本项目厂址根据建设单位的要求，建于内蒙古自治区包头市西南的九原区哈林格尔镇。综上所述，本项目厂址具有以下特点和优势，符合建设大型煤化工项目的必要条件：（1）区位优势：随着“西部大开发”战略的实施,将为项目的发展提供良好的机遇。（2）土地优势：用地资源丰富，使企业有充足的发展空间。（3）政策优势：可享受西部大开发及内蒙古自治区的优惠政策。（4）能源优势：水、电等能源供应充足；主要原料-煤的供应充足，运输便利。（5）交通优势：交通运输条件便利；铁路接轨方便；投资少。（6）符合城市总体规划的要求。（7）所在区域地势开阔，环境容量大。（8）不占用农田，拆迁量小。（9）无不良地质现象，厂址为较适宜的建筑地区。（10）厂址地形标高高于黄河100年一遇洪水位和最高洪水位，不受洪水的侵害和威胁。（11）三废”处理及排放有保障。（