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煤化工的范畴

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。从煤的加工过程分,主要包括:干馏(含炼焦和低温干馏),气化,液化和合成化学品等。煤化工利用生产技术中,炼焦是应用最早的工艺,并且至今仍然是没化学工业的重要组成部分。煤的气化在煤化工中占有重要地位,用于生产各种燃料起,是干净的能源,有利于提高人民生活水平和环境保护;煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。煤直接液化,即煤高压加氢液化,可以生产人造石油和化学产品。在石油短缺时,煤的液化产品将替代目前的天然石油!以上既是在煤化工转化的主要方面。 
煤是远古植物遗骸,埋在地层下,经过地壳隔绝空气的压力和温度条件下作用,产生的碳化化石矿物。如果把它所含有的各种有机物质分离出来,加以充分利用,其价值要比单纯作为燃料高得多。以煤为原料,经过化学加工,生产出各种化工产品的工业称为煤化工。

   一、煤化工发展现状
  煤化工是以煤为原料,经过化学反应,生成各种化学品。
  目前我国煤化工主要集中在煤焦油、合成氨和甲醇上,2004年我国煤焦油产量400万吨左右,合成氨产量4222万吨,甲醇产量440万吨。目前我国煤化工总体水平较低,当前主要存在如下不足: 
  (1)高能耗、高污染、低效率、低效益
煤化工由于煤的特性造成加工过程长、投资大、污染重等问题,这样的过程更适宜采用新技术,实施大型化。
  (2)煤化工气化技术进步缓慢
  煤气化是煤化工的龙头和基础,在相当程度上影响煤化工的效率、成本和发展。大家追求的应该是高效、低耗、无污染的煤气化工艺。煤气化工艺至今已有100多年,煤气化技术演进的历程:以氧气(或富氧)气化代替空气气化,以粉煤代替块煤、碎煤,以气流床和流化床代替固定床,由常压气化进展到高压气化,这些都是煤气化工艺技术演进升级的重要趋势。我国煤气化工艺的更新进展缓慢。我国亦做过一些煤气化技术的开发改进,但真正工业化的不多。近年来我国恩德炉的改进,灰熔聚炉的开发均有进展,有的已工业化,并在继续提高。
   为积极提高我国煤化工气化技术,曾引进LURGI炉及TEXICEO炉(三种压力等级)。但引进后都经过更换适应煤种及多项技术改造,经历几年才正常生产。大型煤气化技术的稳定运行有一定难度。因国产化进展缓慢及其他原因,所引进的技术对煤化工全局气化技术的改进的带动作用有限。以我国具有自主常识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化技术建设的30万t/a NH3装置已于德州化肥厂投产。
  (3)低水平重复建设严重
当前在全国范围内形成甲醇热,在建和拟建的甲醇装置能力已超过1千万吨。众所共知,世界甲醇市场供过于求。近年内世界几套以低价天然气为原料的超大型甲醇装置投产后,价格将进一步下降。他们的   目标市场是向我国出口,届时国内有些甲醇企业将受到严重冲击。
值得关注的是,大量正在建设或拟建的甲醇装置其规模均偏小,新建多数为10万~20万t/a,个别最大的亦只有60万t/a。甲醇是规模效益非常明显的化工装置。大量的资料表明,煤基甲醇装置必需依赖于低价煤、大型化、先进技术及低投资,四者紧密结合的条件下才有国际竞争力。煤基甲醇没有足够大的规模是不具备国际竞争力的。
  (4)缺乏战略眼光,技术开发薄弱
  煤资源在我国处于能源的主体地位,问题在于煤转化的技术开发并没有放在重要地位,投入关心不够。最终能替代石油的战略资源是煤,而要使煤真正能成为石油替代品,必需技术开发先行,形成自有常识产权的新技术。
  20世纪70年代的石油危机,促进了寻求替代能源和洁净煤技术的开发。在煤化工发展低潮时,国外许多大型企业抓住机遇,搞好煤化工新技术开发的战略技术贮备。近几年商业化的SHELL煤气化,MTO技术、MTP技术等无不是在近10-20年开发的,这些新技术开发经过按科学程序、持之以恒的努力。由于大家开发创新工作不足,今天大家仍需引进这些技术,代价很高。


  二、煤化工新项目
受国际原油、天然气价格上涨以及国内油气资源不足,石油进口日益增加的影响,开发石油替代品已成为煤化工发展重点。目前比较看好的煤化工项目有甲醇燃料、煤制油、甲醇制烯烃。
  (1)甲醇燃料
包括甲醇汽油(掺烧或全烧);甲醇转化为二甲醚(替代液化石油气和柴油);燃料电池等。甲醇汽油早已实现产业化,目前在山西等地应用较多。二甲醚近年已在山东等地实现产业化并推广应用,二甲醚项目已成为投资热点,新项目规模越来越大。燃料电池目前尚处于研发阶段,没有实现产业化。
  (2)煤制油(直接液化、间接液化)
煤直接液化以煤炭为主要原料,通过加氢生产煤基液体燃料。我国近几年已分别与德、日、美外商合作编制了不同地区煤直接液化制油品的预可行性报告。2004年8月,神华集团开工建设煤直接液化制油品项目。
   煤间接液化以煤为原料,经过气化生成合成气,然后用合成气来制取液体燃料。F-T合成反应是煤炭间接液化过程中的重要反应,世界上已有南非SALSOL成功应用F-T反应生产油品。间接液化工艺有高温固定床合成工艺(SAS),产品为油品化工型;低温浆态床合成工艺的产品是油品型;还有SHELL的中间馏份油合成工艺(SMDS)。我国已有几个企业启动了本项目的前期工作。
  (3)甲醇制烯烃(MTO)
  MTO技术已由UOP和NORSK HYDRO企业开发出来,典型消耗定额是每吨乙烯需甲醇5.6t,副产丙烯0.83t,丁烯0.24t,C50.1t,燃料气3.97MMBTU。目前尼日利亚在建设年产乙烯、丙烯各40万t/a,单系列甲醇250万t/a的MTO项目,计划于2006年建成。
  甲醇制丙烯(MTP)技术由LURGI企业开发。典型消耗定额是每吨丙烯需甲醇3.1t,副产汽油0.37t,燃料气0.88 MMBTU。MTP技术小试在20世纪90年代开始,中试装置在挪威已运行11000h以上,工业示范装置正在伊朗建设,商业化大型装置也在商讨签约中。年产170万t甲醇对应建设30万t乙烯生产装置或50万t丙烯生产装置。
  随着甲醇生产成本明显下降,以及甲醇制烯烃技术的突破,MTO、MTP已面临大型商业化。我国聚烯烃缺口量很大,若能采用以煤炭为原料成功地生产甲醇制烯烃,无疑将是一项有重大意义的突破。

  三、现代煤化工发展引导方针
  现代煤化工是属于技术密集型和投资密集型的产业,应采取最有利于提高经济效益的建设及运行方式。现代煤化工的发展要坚持一体化、基地化、集约化、大型化、现代化,真正转变经济增长方式。
坚持一体化。就是把大型煤化工装置和煤矿结合起来(当然亦可以采取煤-电-化一体化联产模式)。把煤气化装置建在矿上(或临近矿区),力求减少煤炭运耗及运费,实施资源优化配置,合理使用煤炭资源(按煤质资源优质优用,劣质劣用,各得其所)。只有形成煤化工与煤矿一体化的利益机制,才能减少日后的价格、运输和布局的风险。
  坚持基地化、集约化。化学工业内在的固有特性适宜于综合利用和深加工。基地是企业群体的集称。基地内集中布置相关企业,可以充分、高效、合理利用各种资源,提高资源配置效率和效益,发挥企业的集聚效应。总之,煤化工发展实施基地化布局最重要的目的是实施以市场为基础的高度资源优化配置,谋求集约化经营。
  坚持大型化、现代化。只有采用一流的技术、一流的设备、一流的管理,建设大型规模效益的装置才能形成一流的煤化工基地,谋求跨越式发展,具备国际竞争力。

 


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