7、秦志宏—现代煤化工的发展

nullnull现代煤化工的发展 秦志宏 中国矿业大学null提纲1.能源形势与当前我国煤化工形势 2.煤的基本概念与传统煤化工 3.现代煤化工的崛起 3.1大规模煤气化技术 3.2煤制油技术(间接液化和直接液化） 3.3甲醇深加工技术—烯烃、醋酸、二甲醚 4.结束语null能源形势与当前我国煤化工形势null持续的高油价促进了中国煤化工的发展 煤化工产业在未来的20年内将扮演重要角色 作为我国中长期能源发展战略的发展重点，现代煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、醇醚燃料和低碳烯烃等null中国是世界上第二大能源生产和消费国 2005年, 一次能源生产20.6亿吨煤 ，消费22.25亿吨标准煤 原油生产1.8亿吨, 原煤生产21.9亿吨 原油进口1.4亿吨 2007年，一次能源生产达到23.7亿吨标准煤。2007年中国化石能源生产总量占全球的15.87%。 2007年，中国能源消费总量为26.5亿吨标准煤，是世界上第二大能源消费国。但是由于中国人口众多，人均的消费只是世界平均水平的62%。现在世界人均能源消费量是2.38吨标准煤，而中国为1.87吨标准煤。 null2005年主要国家能源消费比较null2005中国和世界一次能源消费情况比较null 以煤为原料，经过化学反应生成化工、能源产品的工业，是煤炭深加工的产业。 我国的化学工业以煤化工起家，煤化工是我国化学工业重要组成部分。煤化工 发展煤化工，开发煤基液体燃料，有序推进煤炭液化示范工程建设，促进煤炭深度加工转化；十大节能工程之一—发展煤炭液化、醇醚类燃料等石油替代产品。十一五规划null 近年来我国煤化工产业快速发展，主要产品产能、产量保持世界第一，同时结构调整步伐加快。煤化工示范工程取得重大进展，神华集团利用自主技术建成了全球最大规模的100万吨/年煤直接液化制油项目，目前已经进入长周期试车运行阶段；我国自主开发的神华包头60万吨/年甲醇制烯烃项目已打通全流程，并顺利生产出合格的聚乙烯、聚丙烯产品；全球首套20万吨/年煤制乙二醇示范装置已在内蒙古投料试车。此外，煤化工领域技术创新取得丰硕成果。煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等一批关键技术取得重大突破。十一五的发展null 煤化工产业在快速发展的同时，也出现一些问题：一些地区不顾资源、生态、环境等方面的承载能力，出现了盲目规划、竞相建设项目的苗头；电石、焦炭等传统煤化工产品产能出现过剩；煤制甲醇、二甲醚等产品产能增长速度过快，开工严重不足；大型煤化工关键技术还有赖投产运行的检验，关键设备和零部件还不能满足要求等。 煤化工产业是技术密集型、资金密集型产业，对技术的需求迫切，许多关键技术从国外引进，但是，国外一些煤化工技术缺少工业示范验证，引进风险很大，给企业生产经营造成很大的困难，付出的成本代价很高。十一五的问题null 工业和信息化部总工程师朱宏任表示，“十二五”期间，将进一步加强对煤化工产业发展的规范和引导。传统煤化工产业重点突出结构调整，严格行业准入，加强技术进步与节能减排，淘汰落后产能，提高资源综合利用水平；现代煤化工产业坚持示范为主，加强自主创新，建立健全煤化工技术装备研发体系，并积极开展国际合作。同时，协调区域发展，严格限制煤炭调入地区发展煤化工，在煤炭相对丰富的西部地区，适度发展、稳步推进，即鼓励发展煤基多联产，促进化工生产与能源转化相结合，提高煤化工产品的竞争力。十二五适度发展null 胡锦涛总书记在中国科学院第十五次和中国工程院第十次院士大会上的讲话中，将加强煤的清洁高效综合利用、煤转天然气、煤制重要化学品等技术作为当前科技研发首要任务之一，并争取尽快取得突破性进展。胡锦涛讲话null煤化工产业政策闸门将再度收紧 2010年8月25日，工信部总工程师朱宏任在“中国煤化工论坛”上透露，“十二五”期间煤化工行业将严格行业准入，加快结构调整，严格限制煤炭调入区发展煤化工。 这是最近以来，官方第三次公开透露煤化工发展政策。6月初，国家能源局煤炭司司长方君实曾在一次行业会议上称：“‘十二五’国家将适度发展煤化工,但政策导向是限制，鼓励煤转电。” 目前的形势null 6月18日，发改委下发《关于规范煤制天然气产业发展有关事项的通知》。通知指出，在国家出台明确产业政策之前，煤制天然气及配套项目由国家发改委统一核准，地方政府不得擅自核准或备案煤制天然气项目。 煤化工产业“坚冰”始终难以消融。即便如此，25日举办的“中国煤化工论坛”上，依然聚集神华、兖矿、陕西煤化工、延长石油、道达尔等多家国内外企业，地方政府和企业对煤化工的投资热情不减。 “一些地区和企业不顾资源、生态、环境等方面的承载能力，出现了盲目规划、竞相建设煤化工项目的苗头。个别企业以建设煤化工项目之名，圈占和攫取煤炭资源。”朱宏任说。 国家发改委、工信部、科技部等对煤化工项目的经济性、可持续性等尚无定论，因而政策导向始终偏紧。“目前国内新型煤化工主要处于技术实验阶段，在短期内不可能完全放开。”null首个示范项目陷亏损 “目前煤制油装备的开工率只有60%左右。开工以来，整体效益是亏损，生产成本高于理论值。”神华煤制油化工公司技术部经理卢为民说。 作为国内首个煤化工示范项目，神华百万吨级煤直接液化项目已于2008年底打通全流程，并成功生产出柴油和石脑油产品。 卢为民说，综合考量当前煤制油各项经济指标，只要国际油价在35-40美元之上，神华煤制油就能实现盈利。但是，目前规模偏小、开工率低难以实现规模发展。“国家实行严格的产业政策，目的是防止煤化工项目一拥而上。” 煤化工属于资源密集、技术密集、资金密集型产业。其产业特性决定，国家煤化工产业政策必须慎之又慎。 高投资、高污染、高耗能是煤化工项目的代名词。行业内统计数据显示，建设1万吨/年煤制油装置需要1亿元投资，一套百万吨级煤制油装置，动辄投资过百亿元。null 中国石油规划院院长顾宗勤说，煤化工废水、废气、废渣排放量大，治理难度高；而一些煤化工项目之所以未被审批，一个重要原因是环评通不过。 “煤制油的经济性在于低煤价、高油价。但是，随着油价的攀升，煤炭价格也随之抬高，煤制油的成本优势即失。”顾宗勤说。 资料显示，国内煤制油另一示范项目——内蒙古伊泰煤制油在负荷率70%时，吨合成油耗煤3.5吨、有效气耗5710立方米、吨油耗水12吨、吨油电耗1600kwh、吨油催化剂和化学品消耗360元。 “上述指标接近项目设计值，但是只当开工率维持在80%-90%，装置每年运行300天左右时规模效益才能显现。”卢为民说。null资源大省比拼煤化工 尽管煤化工政策从未松绑，但煤炭资源大省的煤化工热情不曾消减。 据了解，晋陕蒙宁、新疆等地均将煤化工作为延伸产业链、实现结构调整的重要手段，竞相规划一批煤制油、煤制烯烃项目。 “一些地方政府因急于发展煤化工，将同一块煤炭资源先后答应给几个业主；很多地方煤炭资源不落实，规划的煤化工项目比实际供煤能力有差距，需要外部调入煤炭资源。”顾宗勤说。 为了带动本地经济发展，地方政府要求企业掌握煤炭资源后必须就地转化，而非单纯向外运煤。以内蒙古为例，内蒙古提出新建井工煤矿规模不低于120万吨、露天煤矿规模不低于300万吨,且就地转化率必须达到50%以上。null 为吸引有实力能源企业，内蒙古对前来投资办电厂或煤化工的大型企业集团，实行“两个50%”政策，即按项目转化量1∶2配置煤炭资源，50%就地转化，50%进入市场。 目前，内蒙古境内坐落三大煤化工示范项目。一是神华鄂尔多斯煤直接液化项目，一期108万吨/年；二是伊泰集团16万吨/年煤间接液化项目；三是大唐国际煤制天然气项目，位于内蒙古克什克腾旗，总投资257亿元，预计2012年最终达产40亿立方米。 鄂尔多斯市更是提出“不当煤老大，要当煤化工老大”，构建世界级新型煤化工基地，其正在编制5000万吨煤制油基地规划。null 产煤大省山西，同样不愿在此轮煤化工的浪潮中落后。山西省省委书记袁纯清在全省干部大会上称：“山西将抓好潞安煤制油、晋煤甲醇制油等标志性项目的建设，发展一批百万吨级的新型煤化工项目和产业集群，使之成为新的支柱产业。” 根据山西化工协会的消息，产煤大省山西的目标是成为中国第一煤化工大省，在其最新提出的“再造新山西”的规划中，煤化工是其重要依托之一。 山西省刚刚发布的信息，截至2010年9月底，该省已经吸引超过5000亿的煤化工投资资金。相关信息还显示，山西已经明确将在“十二五”期间投资8000亿元发展煤化工。 　　与产煤大省山西一样，全国各大产煤省区都在冲刺煤化工投资规划。null 来自贵州省发改委的信息称，大力发展煤化工，延长煤炭产业链将是贵州省今后工业发展的主要投资方向之一。贵州省在2020年前重点建设14个煤化工项目，打造三大煤化工基地，总耗资将达1230亿元。 　　已经公开的信息显示，宁夏计划在宁东基地投入3200多亿元的巨资，内容囊括煤炭生产、煤电联产及煤化工等内容，计划到2020年拥有2000万吨煤化工产品的综合生产能力，成为国家重要的煤化工基地。 　　新疆的计划是到2015年，将准东煤田建成亿吨级产煤、千万吨级煤化工的大型煤化工基地。在新制定完成的《建设新疆乌鲁木齐国际能源城规划纲要(初稿)》中，新疆也将煤化工作为与煤电、石油化工并列的产业。null 不仅仅是煤炭供给区在积极规划煤化工投资。据了解，东部煤炭调入区的东北、华东等也不甘落后，纷纷亮出自己曾是国家计划构建的“七大煤化工产业区之一”的家底进行招商引资。在黑龙江，鲁能、中化、中煤、中电投、中国航天等先后奔赴当地投资煤化工。 在国家煤化工政策与地方政府诉求不一致的情况下，各省依然有诸多煤化工项目在做前期规划。据了解，陕西、新疆等地方政府正在与神华集团对接，发展新型煤化工项目。 中国石油和化学工业联合会会长李勇武如是概述国内煤化工现状：“传统煤化工产能严重过剩，新型煤化工尚处于示范建设阶段，煤化工关键技术和装备亟待国产化，产业面临极大的投资风险。”null大企业助推 　　地方煤化工宏图规划的背后，离不开大型企业的助推。 　　以山西为例，中国海油在山西的投资将超过1000亿元，计划在5年内建设年产100亿立方米的煤制天然气项目；中煤能源拟在“十二五”、“十三五”期间投资1010亿元，在临汾市建设能源化工循环经济绿色园区项目；中国大唐的投资也将在1000亿元左右，计划建设临汾浮山煤气电化运循环产业园及朔州煤制天然气一体化项目等。 　　一位接近中海油的人士说，中海油新近在煤化工领域用力颇大，除了山西项目外，中海油还与澳大利亚Altona Energy公司一起共同投资一项30亿美元的煤制油项目，“中海油还向国家上报了内蒙古40亿立方米煤制天然气项目，而新疆的煤化工项目已经开始动工”。null　 投入巨资的不光是中海油，一直在煤炭大省跑马圈地的五大电力企业亦有相同计划。 　　今年5月24日晚，中国大唐宣布，该集团子公司大唐发电旗下克什克腾和阜新煤制气项目终于转入全面项目建设期，上述两个项目预计总投资超过500亿；9月30日，华电集团收购了榆天化公司的股权，将依托该公司大力发展煤化工及其下游产品。 　　彼时，晋煤集团投资200亿元的煤化工产业园于9月28日在新疆昌吉州玛纳斯县正式开建。“从项目的接触到项目的落地开工，不到半年的时间。”晋煤集团副总经理徐申对此表达了该集团发展煤化工的迫切心情。 　　火热的煤化工行业甚至吸引了行业外资本进入。9月12日，山东枣庄市政府与联想控股签订战略合作框架协议，后者将在滕州投资180亿元建设煤化工基地。null政策紧缩未减投资冲动 　　与地方政府和企业的热忱度相比，中央对煤化工的热度要低得多。 　　2006年7月14日，国家发改委就下文明确要求，“在规划编制完成并得到国家发展改革部门确认之前，暂停核准或备案煤化工项目”。 　　2008年8月，煤制油项目的地方审批权被直接收归中央。2009年，《石化产业调整和振兴规划》出台，指出要稳步开展现代煤化工示范工程建设，今后三年原则上不再安排新的现代煤化工试点项目。2010年6月，煤制天然气的地方审批权也直接被收归中央。 　　“重复建设、盲目发展的势头令人堪忧。”国家发改委产业司副司长李宁宁曾如此解释国家对发展煤化工实施紧缩政策的原因。据记者了解，目前现代煤化工拟建投资加预算，已经超过了1万亿，且投资还在呈逐步增加的态势。null 另据了解，煤化工作为资金密集型、技术密集型和资源密集型行业，目前其经济性并没有得到充分论证和认可，国内当前正在运营的项目，较大部分处于试点阶段。 煤炭工业协会副会长王广德表示，目前许多煤炭企业纷纷涉足煤化工领域，其中有的经过了科学论证，而有的则比较盲目，由于缺乏别的技术，就寻求煤化工这条路。 　　浙江能源集团一位高管说，依照目前的投资规模，国内并没有充足的煤化工技术及人才储备，而由于包括美国、日本和德国在内的许多煤化工项目还没有真正投入商业运行，其赢利风险有待考验。 　　“由于对‘十二五’煤化工政策限制存有预期，地方和企业存在突击上马煤化工项目的情况。”煤炭专家黄腾认为，一些项目只是为了拿取煤炭资源的噱头，含有水分。如果对煤化工项目不加以严控，后果将难以想象。null煤的基本概念与传统煤化工null煤—储存的生物质　　煤是由一定地质年代（如石炭纪、侏罗纪）生长的繁茂植物，死亡后在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋入水和泥砂中，再经过漫长的成煤过程而生成的有机沉积岩。通常划分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类。null煤的形成示意图 成煤过程示意图null希尔化学结构模型null 1914年德国成立了德国皇家煤炭研究所，该所所长Fischer在成立大会上说：“对煤炭的科学研究决不能自己不做而让其他国家去做，否则我们将会因忽视这样的重要研究领域而受到历史的谴责。”null德国是20世纪煤化工的“领头羊”炼焦 — 主要焦炉炉型起源于德国，目前最大焦炉也在德国； 煤焦油加工 — 起步最早，吕特格焦油加工规模最大，产品最多； 气化 — 三种气化技术都有贡献，如鲁奇加压气化炉，流化床气化炉以及与美国、荷兰合作开发气流床气化技术（Texaco、Shell都是在德国完成中试）； 液化 — 战前首先开发成功两种煤制油技术，1944年规模达到500万吨/年； 甲醇合成及加工 — 以鲁奇公司为代表的煤气低温甲醇洗、低压合成和甲醇制烯烃等。null传统煤化工 粗放式加工：以焦炭、煤气为主要产品，为冶金和化工（化肥，芳烃，乙炔）提供原料 本质是热加工，基本不用催化剂和反应器，采用高温加热的焦炉和煤气炉。虽称煤化工，但缺少化工特色； 工艺技术发展程度低,劳动条件较差； 规模小，增值少，污染重。（煤焦化工、电石化工）null炼焦 2005焦炭产量2.43亿吨，世界产量4.5亿吨； 全国机焦炉生产能力近3亿吨/年，在建0.5亿吨/年； 2006年产量2.98亿吨。 煤焦油 2004年全国产量700万吨，加工量300万吨； 逐步走向大型化：宝钢化工（含梅山）60万吨/年，山 西交城宏特40万吨/年，山西焦化30万吨/年（引进）， 山东淄博30万吨/年（引进）。 粗苯 2004年产量170万吨，加工能力70万吨/年；全国纯苯产 量256万吨，焦化苯占20%。 趋势：装置由小变大，技术由硫酸精制改为加氢精制。null 合成氨 2004年4100万吨，65%以煤为原料。 气化炉 4000多台，绝大多数是中小型的只能以无烟块煤或焦炭为原料，用于合成氨的德士古气化炉只有10多台。 电石—聚氯乙烯，2004年全国电石产量895万吨，居世界第一位。 从世界范围来说，电石—乙炔化工早已被石油化工乙烯取代，但在我国还有一定规模；2004年我国PVC生产能力650万吨/年，实际产量503万吨，60%用电石法生产，净进口207万吨。这几年各地电石—PVC项目上得很多，很快，2010年将成为世界第一生产大国。中国能源发展的问题中国能源发展的问题化石能源的消费比例很高，特别是煤和石油，造成了严重的空气污染 燃煤污染在总污染排放中的比例我国环境现状我国环境现状水 ---- COD（化学需氧量）环境容量700万吨/年，实际排放量1500万吨/年； 大气 ---- 二氧化硫环境容量 1200万吨/年，实际排放量 2500万吨（2005年），2006年预计超过2700万吨。null洁净煤技术定义 Clean Coal Technology (CCT)洁净煤技术定义 Clean Coal Technology (CCT)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、燃烧、转化和污染控制等一系列新技术的总称，是使煤作为一种能源达到最大限度利用潜能和最低水平排放污染，实现煤的高效、清洁利用的技术。中国洁净煤技术领域中国洁净煤技术领域煤炭加工 　煤炭洗选、型煤、动力配煤、水煤浆 高效洁净燃煤技术 　循环流化床（CFB）、PFBC（增压流化床燃烧）、IGCC（整体流化床联合循环发电）、（超临界火电机组）、工业锅炉与窑炉 煤炭转化 　煤炭气化、煤炭液化、燃料电池 污染物控制与资源综合利用 　烟气净化FGD（石灰石－石膏湿法烟气脱硫系统）、煤层气、粉煤灰、煤矸石与煤泥水null现代煤化工null现代煤化工: 以煤气化为龙头，采用资源/能源/环境一体化的多联产工艺，以煤制油和煤-甲醇-烯烃为主攻方向，实现煤炭大规模、高效、清洁转化和多联产。它已得到国内外一致认同，正在积极实施中。Shell气化园区Shell气化园区合成氨工厂转化反应CCGT甲醇厂GT煤气化工业用气氢气二氧化碳氮气氧气氩气城市煤气网甲醇甲醛 醋酸 醋酐等发电调峰发电尿素 硫酸胺 硝酸等 碳酸胺等合成气制油null2003年2月27日，布什宣布美国将耗资10亿美圆，用10年时间开发世界上第一座煤基的，无污染的，电力和氢能联产装置。合成气冷却装置供水煤泥浆产品气体冷却装置合成气常规气体清洗装置脱硫硫酸蒸汽蒸汽洁净合成气燃气轮机蒸汽轮机发电机热量回收高温废气nullPresided by Air Products Liquid Phase Conversion Company. using the LPMEOH process to product 80,000 gallons/day of methanol from Eastern high-sulfur bituminous, which one content 3~5% sulfur. 采用LPMEOH工艺，由含硫3-5%高硫烟煤生产80000加仑/日的甲醇Commercial-Scale Demonstration of the LPMEOH™ Process LPMEOH工艺的工业示范 合成气蒸汽硫化学品第二净化吸收装置甲醇合成反应装置旋风分离器甲醇回收甲醇/二甲醚甲醇/二甲醚储罐补充油浆补充催化剂催化剂回收null（1）煤气化null 以间接液化为例，生产规模500万t油/a的工厂，气化用煤约2200～2500万t/a，1000t/d的气化炉需75台之多。null合成气碳氢化合物高纯食品级CO2氢气FT合成合成氨尿素燃料电池洁净柴油航空燃料润滑剂石蜡溶剂液化气替代物柴油甲醇燃料电池用燃料醋酸甲醛甲基叔丁基醚 燃料或燃料添加剂 甲醇石蜡聚丙烯、丙烯腈 聚乙烯、乙烯、乙二醇 二甲醚null煤气化的主要反应null气化技术的发展趋势气化技术的发展趋势null现有工业气化炉生产规模比较德士古气化炉德士古气化炉Shell气化炉Shell气化炉Shell气化炉技术简介Shell气化炉技术简介nullnullnullnullnull新型多喷嘴水煤浆气化技术的发展技术指标 : 耗氧 309 Nm3 O2 /1000Nm3 (CO+H2 ) 耗煤 535 kg/1000Nm3 (CO+H2 )  有效气体组成 84.9% (CO+H2 );  碳转化效率 98.8 %  产气率 2.20 Nm3 dry gas/kg coalDemonstration plant of Coal-water slurry gasification with opposed multi-burners technology (兖矿国泰化工有限公司)null德士古—工业化经验丰富，运行可靠； 需备用炉；煤种有限制； 能耗较高。 Shell—工业化经验不多；不需备用炉； 煤种限制少；投资大。 GSP—工业化经验不多；不需备用炉； 煤种限制少；投资少，易维修； 公司工程化力量不强； 炉体结构具有以上二者的优点， 又基本避开了它们的缺点。null1. Texaco水煤浆加压气化工艺（TCGP） 美国。山东鲁南化肥厂-氨（1991）；上海焦化厂-燃料气（1995）；渭河化肥厂-氨（1996）；安徽淮化集团-氨（2000）；金陵石化-氨（2005） 最适宜长焰煤、气煤。 [括号中为建成时间]null2. Shell煤气化工艺 荷兰。1997-2009年2月，国内有约23套装置建设，大多数用当地劣质煤（高灰煤）。该工艺有不少问题。目前有10套以上装置已经开车。 湖北双环化工集团有限公司-氨；广西柳州化工股份有限公司-氨；湖南岳阳中石化壳牌煤气化有限公司-氨、H2；中石化湖北化肥分公司-氨；中石化安庆分公司-氨、H2；云南天安化工有限公司-氨；大连大化集团有限责任公司-甲醇；云南沾化有限责任公司-氨；中国神华煤制油有限公司- H2；河南永城煤电（集团）有限责任公司-甲醇；河南中原大化有限公司-甲醇；河南义马开祥化工有限公司-甲醇；大唐国际发电公司-甲醇；天津渤海化工集团天津碱厂-甲醇、氨；贵州天福化工有限公司-氨、甲醇；河南鹤壁煤电股份有限公司-甲醇；云南云天化股份有限公司-甲醇；大同煤矿集团有限责任公司-甲醇；河南龙宇煤化工有限公司-甲醇。null3. GSP（西门子）煤气化工艺技术（加压气流床气化技术） 德国。国内首个该技术装置为神华宁煤烯烃项目所用，正在建设。中间产品甲醇，最终产品聚丙烯。 另外，山西兰花煤化工有限责任公司的项目使用GSP气化炉，用于高灰熔点、高硫的无烟粉煤，生产合成氨和甲醇。 4. Lurgi煤气化工艺 德国。目前国内在运行的约有30多台，其中山西天脊煤化工集团公司、云南解放军化肥厂用于合成氨生产，其它厂用于制取城市煤气，如哈尔滨气化厂、兰州煤气厂、义马煤气厂。 该技术虽古老，但在不断改进中。null5. 恩德粉煤气化工艺 朝鲜。在德国温克勒技术基础上发展起来。目前国内已建12套。 江西景德镇焦化总厂-空气煤气、水煤气（2001、2006、2007）；吉林长山化肥集团-合成气（2003）；黑龙江黑化集团-合成气（2003）；安徽淮化集团-合成气（2004）；葫芦岛锌厂-燃料气（2005）；黑龙江宁安化肥厂-合成气（2006）；通辽梅花生物科技有限公司-合成气（2006）；河南郸城财鑫实业化工有限责任公司-合成气（2006）；内蒙古霍煤通顺碳素有限责任公司-燃料气（2006、2007）。 null6. 灰熔聚流化床粉煤气化 中国。山西煤化所。陕西城化股份有限公司，常压灰熔聚流化床粉煤气化工业化示范装置-合成氨原料气（产出合格水煤气）（2002）；石家庄金石化肥有限公司，加压灰熔聚流化床粉煤气化工业化示范装置-合成氨原料气（2008）。可以用于生产甲醇。 7. 两段式干煤粉加压气化 中国。西安热工研究院。陕西渭河化肥厂，36-40t/d两段式干煤粉加压气化中试装置（2006）；签订技术转让2家，华能绿色煤电公司2000t/d级气化技术-IGCC示范电站；内蒙古世林公司1000t/d级气化技术-甲醇。null8. 多喷嘴对置式水煤浆气化 中国。华东理工大学。兖矿集团国泰化工有限公司-甲醇（2005），通过了现场考核。 在建和已建的装置：山东华鲁恒升化工股份有限公司-甲醇、合成氨；兖矿国泰化工有限公司-甲醇、发电；充矿鲁南化肥厂-甲醇、醋酸；江苏灵谷化工有限公司-氨；滕州凤凰化肥有限公司-氨；江苏索普（集团）有限公司-甲醇、醋酸；神华宁夏煤业集团有限公司-甲醇；宁波万华聚氨酯有限公司-甲醇、CO、H2；杭州半山发电有限公司-发电；山东久泰化工公司-二甲醚；安徽华谊化工有限公司-甲醇；山东盛大集团-甲醇；贵州开阳化工有限公司-甲醇。null9. 非熔渣-熔渣分级气化 中国。北京达立科技有限公司、清华大学、山西丰喜肥业有限公司。山西丰喜肥业有限公司年产10万吨甲醇生产装置2007年底通过考核。 10. 航天炉气化 中国。火箭研究院。属于气流床粉煤气化炉。河南龙宇煤化工有限公司、安徽临泉化工股份有限公司各1台在试运行过程中（2009年5月），用于制甲醇。 11. 多元料浆气化 中国。西北化工研究院。属湿法气流床加压气化技术，与原Texaco气化技术区别在气化原料上。兰溪丰登化肥厂、浙江巨化股份公司合成氨厂改造原有的合成氨厂取得成功。还有山东华鲁恒升化工股份有限公司也用。null(2)煤制油技术 （间接液化） 1923年，德国F.F ischer和H.Tropsch首次发现CO和H2在加碱的铁屑存在下和447~567℃，10~13MPa条件下得到直链烃类，接着开发成功CoO-ThO2-MgO-硅藻土催化剂，降低了反应温度和压力，为工业化奠定了基础。 1934年鲁尔化学公司与H.Tropsch合作，建成250Kg/d中试装置。 1936年，建成第一个生产厂，产量 7万t/a。 1923年，德国F.F ischer和H.Tropsch首次发现CO和H2在加碱的铁屑存在下和447~567℃，10~13MPa条件下得到直链烃类，接着开发成功CoO-ThO2-MgO-硅藻土催化剂，降低了反应温度和压力，为工业化奠定了基础。 1934年鲁尔化学公司与H.Tropsch合作，建成250Kg/d中试装置。 1936年，建成第一个生产厂，产量 7万t/a。表2 Sasol公司间接液化装置（刚建成时）表2 Sasol公司间接液化装置（刚建成时）---SASOL---SASOL有史以来世界上最大的煤制油装置，也是迄今为止唯一的煤制油工厂。 在德国和美国技术基础上开发了自己的技术，成为该领域掌握最先进技术的公司。 目前每年消耗4590万吨高灰高水劣质煤，生产油品和化学品113种，产量768万吨；生产的油品占南非市场的48%，2003年销售额54亿美元。现代煤化工的典范nullnull费托合成的主要反应费托合成的主要反应烷烃生成反应 nCO+(2n+1)H2 →CnH2n+2+nH2O 2nCO+(n+1)H2 →CnH2n+2+nCO2 (3n+1)CO+(n+1)H2O →CnH2n+2+(2n+1)CO2 nCO2+(3n+1)H2 →CnH2n+2+2nH2O 烯烃生成反应 nCO+2nH2 →CnH2n+nH2O 2nCO+nH2 →CnH2n+nCO2 3nCO+nH2O →CnH2n+2nCO2 nCO2+3nH2 → CnH2n+2nH2O 两个基本反应 CO+2H2 →(—CH2—)n+H2O △HR(227℃)= -165kJ CO+H2O →H2+CO2 △HR(227℃)= -39.8kJ 合并后得 2CO+2H2 →(—CH2—)+CO2 △HR(227℃)= -204.8kJnull烃类合成理论产率： 208.3 g/m3(标)（CO+H2）； 实际产率： 多在130 g/m3(标)（CO+H2）上下null强放热反应 每1m3合成气转化时约放出2500KJ的热量，在绝热情况下可使反应气体自身温度升到1500℃以上。所以反应器的传热性能十分重要。FT合成催化剂的组成与功能FT合成催化剂的组成与功能null高温合成——350℃ 主要产物：汽油和轻质烯烃 低温合成——250 ℃ 主要产物：比汽油重的油和石蜡Fischer-Tropsch Product Distribution Fischer-Tropsch Product Distribution Product Distribution for Fe-catalyst (per 100 carbon atoms) Product Low Temperature High Temperature (220 – 250 C) (330 – 350 C ) CH4 4 7 C2-4 olefins 4 24 C2-4 paraffins 4 6 Gasoline 18 36 Distillate 19 12 Oils and waxes 48 9 Oxygenates 3 6 Fischer-Tropsch ReactorsFischer-Tropsch ReactorsnullFT合成反应器的开发null兖矿集团低温费托合成技术实验室开发成果 ★ 成功开发了铁基催化剂，催化剂性能指标优于或接近国外同类产品 ★ 开发了反应器数学模拟软件和低温费托合成过程模拟软件 ★ 完成低温费托合成浆态床反应器的开发和费托合成工艺的开发 null＊ 2003年7月2日破土动工 ＊ 2004年1月3日完成全部安装工作 ＊ 2004年3月完成装置吹扫试压 ＊ 2004年3月31日一次投料试车成功 ＊ 2004年11月26日完成试验任务按计划停 车装置累计运行6068小时，其间连续运行 4706小时 ＊目前正在进行建设100万吨/年示范装置的立项工作，地点：陕西榆林nullnullnullnull经济结果（2003） 煤价150元/吨 柴油3140元/吨, 石脑油3026元/吨, 液化石油气2600元/吨 税后内部收益率12.54%，有一定的经济效益 吨油品完全成本1724元nullnull其他公司，如： 神华集团 间接液化 一期 300万吨/年 2008年投产 二期 增加200万吨/年 2010年投产 三期 增加500万吨/年 2015年投产 山西潞安煤基合成油示范厂 2007年前，16万吨/年 2016年前，达到520万吨/年 Sasol 与卡塔尔合作 从天然气生产优质柴油（GTL)， 2006年投产，25000桶/天，100万吨/年null国内在合成油品方面的情况 中科院山西煤化所于20世纪80年代初提出固定床两段合成工艺（MFT工艺），将传统的F-T合成与沸石分子筛相结合，同时开发出F-T合成沉淀型铁基工业催化剂和分子筛催化剂。80年代末期在山西代县化肥厂完成100t /a工业中试，1993-1994年间在山西晋城第二化肥厂进行了2000t/a工业试验，并产出合格的90号汽油，但脱硫技术不过关。 后来又进行了多方面的开发，开展先进的浆态床合成汽油工艺及合成柴油催化剂的研究，实现煤基合成液体燃料浆态床工艺技术的整体概念突破。目前已经建立了一套千吨级规模（700t/a）的合成油中间试验装置，并进行了多次1500h的连续试验。null 近期，采用上述合成油技术，正在建设三个年产16-18万吨的示范厂装置，以取得工业放大的经验。三个厂分别采用不同气化方法，分别为Texaco、Shell、Lurgi气化炉，日投煤量2000t左右。其中一个叫伊泰厂。 国外虽然有多种合成油技术，但目前止，国内似乎没有引进建厂。null（3）煤制油技术 （直接液化）nullnull　　1913年德国Bergius首先发现煤高压加氢生成油类，后来Pier开发了耐硫的钨钼催化剂，并把加氢过程分为糊相和气相两段，从而使该技术走向工业化。 　　1927年在德国Leuna建成第一个煤直接液化厂，10万吨／年。 　　1936～1943年又有11套装置投产，总产量420万吨／年。null德国IGOR工艺流程null德国新工艺与老工艺相比其主要改进： 反应压力从70 MPa降为30 MPa； 2) 固液分离由离心过滤改为真空蒸馏； 3) 残渣利用由低温干馏改为德士古气化制氢 4) 对高温分离器和中温分离器出来的油气进行在线加氢精制； 5) 循环油为加氢后的重油－中油馏分，不含沥青烯，有供氢性。 null特点：1) 装置可操作性好，200 t/d中试运行5年半，试验用煤量达16万吨，包括世界上许多国家煤种； 2) 反应器用老工艺的圆筒状柱塞式反应器，过去有工业生产经验，放大风险小； 3)反应压力高于美国、日本工艺，煤种适应性强，采用在线加氢精制，油品质量高。 从100吨煤（daf），氢耗8.1%，可产汽油13吨，中油（200～325℃）40吨，重油（325～500℃）5吨，油产率58%。null煤直接液化3种主要工艺null完成或正进行可行性研究的单位 国内煤液化项目情况神华的煤转化策略 神华的煤转化策略 北京 总部包头 煤化工乌海 煤焦油大保档 煤间接液化马家塔 煤直接液化生产能力: 6 Mt/a 一期: 3 Mt/a甲醇: 1.8 Mt/a MTO: 600 Kt/a生产能力: 200 Kt/a榆林 煤化工甲醇: 3.0 Mt/a MTO: 1.0 Mt/a生产能力: 6 Mt/a 一期: 3 Mt/a 先期（第一条生产线） : 1 Mt/a神华煤直接液化工艺的研究与开发 ——中国神华煤直接液化工艺的提出神华煤直接液化工艺的研究与开发 ——中国神华煤直接液化工艺的提出null中国神华煤直接液化工艺技术特点 采用预加氢的供氢性溶剂，改善煤浆质量 固液分离采用减压蒸馏技术，提高可靠性 采用全返混悬浮床反应器 采用自主开发的863煤直接液化高效催化剂，明显改善了催化剂性价比，产品结构也进一步得到优化 溶剂加氢采用T－Star工艺nullPDU规模：6吨干煤/天 建设内容：备煤、液化、加氢稳定 工艺流程：模拟生产厂 建设地点：上海吴泾化工区PDUnull第二次投煤试验 10月29日13时煤浆进入液化反应系统 11月15日17时停止进煤浆，顺利停车 第二次试验连续投煤18天，共消耗原煤105.9吨，制备863催化剂油浆44.3吨。得到过渡油品16.1吨，石脑油6.1吨，柴油29吨，成型残渣29.7吨 null第二次投煤试验数据 蒸馏油收率：54－56％ 转化率：90－91％ 气体产率：13.5％ 水产率：10.5％ 试验结果与BSU的试验数据基本吻合null神华煤直接液化项目null神华煤直接液化项目null神华煤直接液化项目煤直接液化技术产业化风险分析煤直接液化技术产业化风险分析 （1）投资风险：一次投资大，上百亿元，建设周期和试运行周期长，累计利息高。 （2）市场风险：油价和煤价的演变，有利的价格是：原油价≥30美元/桶，煤价≤200元/吨。另外还面临F－T合成和含氧燃料的价格竞争。 （3）技术风险：整个流程顺利打通，关键技术要不出意外，关键设备、装置、附件的寿命足够长。null（4）运行风险：连续运行周期长短，煤处理量油产率和质量、消耗指标等是否达到设计要求。 （5）环境风险：突发事故影响，对大气、水、土壤影响，对周边地区生态的影响等 　风险虽多，但不是不可避免、不可解决的，同时也存在许多有利因素。我们在煤加氢液化方面的工作我们在煤加氢液化方面的工作1.我国年轻煤液化性能评价和与国外煤种比较 2.煤加氢液化用铁催化剂研究 3.煤和石油渣油共加氢研究 4.煤加氢液化反应过程的基础研究 5.煤液化中油煤浆流变性的研究 6.煤直接液化制取芳烃的研究 7.低成本低氢耗褐煤液化新工艺关键技术的研究null减渣和煤共加氢试验阿拉伯混合原油的减渣C:83.8%, H/C:1.39, S:5.48% 康氏残碳:11.9%, 平均分子量:1060, 120℃时粘度:1445mpasnull煤:淮南、兖州、依兰结果举例(440℃，6MPa初氢压，30min，煤：减渣=3：7，不加催化剂)null共加氢的优点①以渣油代替循环油，减渣和煤都得到转化，反应器效率提高； ②煤和渣油加氢有协同效应； ③渣油结焦主要在残煤颗粒上，减轻器壁和管壁结焦危险； ④残煤有脱除重油中重金属的作用； ⑤比单独煤液化所得油品的质量高。null（4）合成甲醇null国内煤制甲醇情况 甲醇是重要的有机原料，是碳一化工的基础产品。以甲醇为原料可生产甲醛、醋酸、二甲醚、碳酸二甲酯、丙烯（MTP）、低碳烯烃（MTO）、汽油等，其行业叫甲醇化工行业。 目前国内甲醇装置设计能力已经成熟，甲醇合成塔也有多个自己的产品，年产30万吨及其以下规模的工艺包设计，已经完全由国内自己设计。 国内甲醇装置建设的热潮一浪高过一浪，并进行着一场甲醇规模比赛，从30、50、60、100、180、420、500万吨/年，一路飙升。目前已经在全国形成的生产能力达到2800万吨/年，在建拟建的总规模至少有3000万吨/年。已经过热。2008年9月全国月产甲醇104万吨，为顶峰，随后开始下滑，价格也由每吨4900元下降到1600元，半数以上的甲醇厂停产或减产，库存爆满。null甲醇燃料： 甲醇汽油，即在汽油里掺入一定比例的甲醇，还要加入一定量的添加剂以解决甲醇遇水分层、金属腐蚀性、橡胶溶胀性等问题。 掺入15%的甲醇汽油简称为M15，纯甲醇燃料叫M100。山西目前推广的甲醇汽油为93号和90号高标准清洁汽油，简称为MH15。 但就在国内进行甲醇汽油研究、示范的同时，国外各研究机构却纷纷停止了脚步。一方面，国际燃油标准将甲醇的含量进行了限制，另一方面，世界各大汽车制造商也开始同时抵制使用甲醇作为燃料，甲醇汽油在国外瞬间就被否定。原因较复杂，有经济方面和社会方面。null 如石油价格回落、甲醇生产成本高、石油财团不配合、汽车制造厂没有坚持、基础设施没有跟上；对环境的影响未明（使用甲醇汽油排放致癌的甲醛，且甲醇本身也有毒），粮食乙醇的发展，取代甲醇有了物质基础。但环保问题的存在是不可取代的。没有迹象表明，美国会重走甲醇汽车老路。 国内学术界也有正反两方面意见。比较好的解决办法是折中：煤制甲醇、甲醇制汽油（MTG）工艺。这是甲醇制烃类工艺中的一种，是未来甲醇化工的主线之一，也是合成油的三条主线之一（另两条是费托合成柴油、煤液化合成柴油）。但甲醇制成汽油会消耗一定的能量，使煤的能量利用率降低。null（5）甲醇深加工null同系化醚化氧化酯化其它脱水MTOMTG醋酸醋酐甲醇乙醇羰基化汽油低碳烯烃二甲醚甲基化产品、烃等碳酸二甲酯等甲醛MTBE TAME甲醇深加工null 我国2005年乙烯产量为756万吨。石油化工制乙烯，1吨乙烯需石脑油3.2吨。通常1000万吨/年炼油配100万吨/年乙烯。2010年乙烯产量将超过1000万吨/年，原料压力很大；市场发展—过去乙烯为中心；现在需乙烯和丙烯两个中心。nullMTO　甲醇制烯烃 美国UOP和挪威NORSK--HYDRO公司联合开发 尼日利亚正在建乙烯、丙烯各40万吨/年，单系列甲醇150万吨/年的项目，2006年投产。 MTP　甲醇制丙烯 德国Lurgi公司开发，生产1吨丙烯需3.1吨甲醇，副产汽油0.37吨，燃料气0.88MMBTU。 伊朗在建工业示范装置，年产50万吨丙烯的项目正在洽谈中null甲醇制低碳烯烃的原理null甲醇制烯烃的主要化学反应null几种催化剂用于MTO所得结果的比较 null分子筛的择形催化 分子筛不适合用于MTO过程催化剂的原因是表面坑烯烃合成过程（hydrocarbon pool mechanism）无法实现 表面坑烯烃合成过程依赖于反应的条件，其形成比惰性有机物的形成难Z.-M. Cui, Q. Liu, Prof. W.-G. Song, Prof. L.-J. Wang VIP paper published on Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 6512-6515 Institute of Chemistry, CASnullＭＴＯ工艺流程null 100t甲醇大约可得到C2～C4烯烃39t，其中乙烯/丙烯=1.45:1(比例可调节)null甲醇和石脑油裂解制烯烃的气体组成，mol％nullLurgi公司MTP工艺流程示意图null从167.5万t甲醇可得: 47.4万t丙烯 2万t乙烯 18.5万t汽油 4.1万t液化气 1.5万t燃料气 93.8万t水/167.3万tnull 我国科学院大连化物所与中石化洛阳工程公司合作已建成60t/d甲醇循环流化床连续反应-再生制烯烃装置，运行很成功，即将放大100倍建甲醇加工量180万t/年的大型工业装置。地点：陕西榆林。null50万吨乙烯生产的经济性评估null神华烯烃项目—包头 180万吨/年甲醇，60万吨/年MTO， 30万吨/年聚乙烯，30万吨/年聚丙烯 用煤量—原料煤 345万吨/年 燃料煤 128万吨/年 总投资—117亿元（现已改为MTP)null国内甲醇制烯烃（MTO）情况 低碳烯烃中的乙烯、丙烯是现代化学工业的基本有机原料，主导着石油化工的半壁江山。制取乙烯、丙烯的传统路线是采用石脑油裂解生产，缺点是完全依赖石油。 合成气经由甲醇制乙烯、丙烯等低碳烯烃（Methanol to Olefin , MTO）是最有希望替代石脑油路线的工艺。 1984年UCC开发了SAPO n 系列分子筛，其中SAPO-34已被公认为是MTO最佳催化剂。可以预言，SAPO-34分子筛催化甲醇制烯烃反应正处于工业化的前夕。 清华大学化工系也在开发MTO技术，采用循环流化床。 上海石油化工研究院与中国石化工程建设公司开展合作研究，开发MTO成套技术，在北京燕山石化公司建设万吨级MTO工业示范装置。null 大连化学物理研究所、洛阳石化工程公司、陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司于2005年12月在陕西榆林能源化工基地-陕西省华县建成万吨级甲醇制烯烃工业化试验装置，2006年2月一次投料成功，甲醇处理量为50t/d，甲醇转化率接近100%，低碳烯烃（乙烯、丙烯、丁烯）选择性达90%以上。这是我国首个最大的MTO试验项目。 神华集团在内蒙古包头市建立了煤制烯烃项目基地，2008年开工，这是目前全世界唯一的MTO示范项目。总投资约121亿元，年用煤量473万吨，工程主要包括240000m3/h空分、煤气化、净化、180万吨/年甲醇、60万吨/年烯烃分离、30万吨/年聚丙烯、30万吨/年聚乙烯和产汽1440t/h自备燃煤热电站。其关键技术集成引进美国GE公司水煤浆气化、英国庄信万丰公司甲醇合成、大连化学物理研究所开发的甲醇制烯烃等技术。 不过，MTO技术当前是处于即将工业化应用阶段，是先进但在工业上尚不成熟的技术，需要工业化示范装置验证。null国内甲醇制丙烯（MTP）情况 三十年前，石油化工的两大主流是碳一化工（合成氨和甲醇）和烯烃化工（乙烯丙烯等）。这是两个基本上并行的工艺，相关性不是很大。但是今天，由于MTO和MTP新技术的出现，这两条工艺路线有可能并轨，这是化学工业上的一个新的里程碑。 MTP技术，即由甲醇首先转化出二甲醚，然后将二甲醚直接转化成丙烯的工艺。尽管与MTO有十分相似的地方，但由于催化剂的不同，在工艺流程上差别比较大。 可以预见，国内对MTP的兴趣与日俱增。但国内是从煤化工出发制取甲醇，国外是从天然气出发制取甲醇的。但MTP工艺是一样的。 国内已经开始研究MTP的催化剂，正在向工业化方向发展，主要有：null 在清华大学小试研究基础上，安徽淮化正在建立万吨级规模的工业试验装置，为下一步百万吨级工业化装置建设提供技术依据和培训平台。工业试验装置年处理甲醇3万吨，年产丙烯近1万吨，副产液化石油气800吨，总投资约1.6亿元。计划2009年3月投产试车。 复旦大学最近开发了其第二代MTP催化剂。 华东理工大学对MTP反应的高硅小晶粒ZSM-5催化剂的结焦和失活过程进行了研究。 大唐和宁煤集团正在建设47万吨/年的装置，从Lurgi引进技术。null（5）甲醇制醋酸、醋酐伊斯曼－柯达克公司伊斯曼－柯达克公司美国伊斯曼公司1983年建成第一家用煤气化、催化合成醋酐的工业生产厂，成为煤化工科技发展的一个成功范例和里程碑.null空分装置气化水煤浆制备设备硫回收装置冷甲醇洗装置CO/H2分离装置甲醇合成装置醋酸甲酯装置醋酐装置O2水煤浆空气N2煤水变换气工艺气硫H2SH2CO醋酐醋酸醋酸甲醇送化学品部伊斯曼合成醋酐流程null 伊斯曼合成醋酐是合成的甲醇与醋酸通过反应精馏先制得醋酸甲酯，后者羰基化生成醋酐，催化剂为铑络合催化剂。其反应方程式为下： C+H2O→CO+H2 CO+ 2H2→CH3OH CH3OH+ CH3COOH→CH3COOCH3+H2O CH3COOCH3+CO→(CH3CO)2O (CH3CO)2O+纤维素→醋酸纤维+ CH3COOH伊斯曼合成醋酐催化剂的贡献催化剂的贡献null 国内通过引进、消化，已建成几个甲醇羰基合成装置，如： 上海吴泾 22万吨/年 江苏索普 40万吨/年等 null