煤化工产业现状及发展前景.ppt

抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工现状及发展前景 2014年7月23日 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 内 容 概 要 1、煤的用途及煤化工概念 2、世界及中国能源状况 3、发展煤化工的必要性 4、现代煤化工技术 5、煤化工分类 6、现代煤化工模式 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤的用途 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤的化工利用 化工利用 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的概念 煤化工:是以煤为原料，经过化学加工方法使煤转 化气体、液体和固体产品或半成品，而后再进一步 加工成一系列化工产品或石油燃料的工业。 v 煤的焦化最早煤化工，同时副产煤气和焦油 v 煤气化、液化和合成化学品等 v 煤气化、发电、化工的多联产 v 煤气化经甲醇制取烯烃 v 煤制天然气、合成油、乙二醇等 煤气化龙头 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 世界能源状况及发展趋势 世界化石能源储量及消费量 1) 煤炭是世界上储量最大的矿物资源占64.1% 、石油18.1、天然气 17.8 2)2000年消费煤炭32.5亿吨，占28，石油35亿吨，折标准煤50亿吨，占44， 天然气2.4万亿M3，折标准煤32亿吨，占28 3）2010年世界消费煤炭51.71亿吨，占30，石油40.28亿吨，折标准煤57.54亿 吨，占34，天然气2.8万亿M3，折标准煤39亿吨，占24 4）2010年中国一次能源消费量为22.75亿吨标油，折合标煤32.5亿吨，占世界能 源消费总量的20.3%。其中煤炭70.6%，石油17.8%，天然气4%； 5）2012年我国一次能源消费量36.2亿吨标煤，单位GDP能耗是世界平均水平的 2.5倍，美国的3.3倍，同时高于巴西、墨西哥等发展中国家。我国每消耗1吨标 煤的能源，仅能创造1万4千元人民币的GDP，而全球平均水平是，消耗1吨标煤 创造2万5千元GDP。我国的能源消耗高，但能效极低。 世界能源发展趋势 1)在2020年以前仍然以化石资源为主 2)随着石油、天然气资源减少，洁净煤及煤炭液化技术将大发展 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 世界化石能源储量图 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 中国能源结构 煤炭在中国能源和经济发展中的重要地位 煤能源生产和消费大国:2000年的20亿吨/年；2010年的32.5亿吨/年；2012年 36.2亿吨/年 煤炭消费在一次能源比重：6575 2012年中国煤炭消费量比上年增长2.5%；原油消费量增长6.0%；天然气消费 量增长10.2%；电力消费量增长5.5%。-统计局 中国化石能源剩余可采储量 2000米以上煤炭地质储量55597亿吨，探明储量10176亿吨，可采余量煤炭 3245亿吨，116年； 石油地质资源940亿吨，可采资源140亿吨，可采储量59亿吨，可采余量33亿 吨，20年； 天然气地址资源总量38万亿立方米，探明储量2.3万亿立方米，探明可采储量 1.48万亿立方米，49年 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 发展煤化工必要性煤的角色 我国当前能源的主体 我国是典型的富煤、贫油少气国家，现能源总 储量结构为：原煤58.8%，原油3.4%，天然气 1.3%，水能36.5%。 现每年消耗煤炭35-36亿吨，直接燃烧达到18 亿吨。 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 2002 中国能源生产总量（以标准煤计） 16.03亿吨38.243.8亿吨 20032020 13.9亿吨 煤炭占 65% 煤炭占 67% 煤炭占 59.463.2% 发展煤化工必要性中国能源消费预测 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 发展煤化工必要性当前的能源形势 2005年进口1.24亿吨；2010年进口2.39亿吨，自产1.856亿吨 ； 2012年,生产原油2.0748亿吨,同比增长1.9%，进口原油 2.7109亿吨,同比增长7.3%； 2013年全年中国累计进口原油 2.82亿吨, 2004年中国为世界第二大原油消费国，2010年已经超过美国成为 能源第一消费大国； 石油对外依赖度已经从2009年以来，连续三年大于50%；2012 年依存度56.42%； 2013年依存度达到57.39%。 目前经济发展对原油的依赖度越来越高 原油价格居高不下，85-110美元/桶，在2008年7月11日纽约油 价盘中创每桶147.27美元历史最高纪录。 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 发展煤化工必要性中国的能源消耗量 中国的能源消费2010年32.5亿吨标煤； 2013年36.1亿吨标煤 ；英国石油公司世界能源年度统计报告指出， 2010年中国占世 界能源需求量的20.3%，而美国的能源消费占世界能源需求量的 19%。 同期，原煤占中国能源消耗总量的比重达 70.3%。 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 发展煤化工必要性中国能源结构 20002010年中国一次能源消费量及构成 20102010年，我国能源消费总量为年，我国能源消费总量为32.532.5亿吨标亿吨标 准煤。准煤。20132013年年36.136.1亿亿吨。吨。 我国未来能源结构政策的基本方略是我国未来能源结构政策的基本方略是“煤煤 为基础、多元发展为基础、多元发展”。维持以煤炭为主体。维持以煤炭为主体 、电力为中心，油气、新能源全面发展的、电力为中心，油气、新能源全面发展的 一次能源结构；优化二次能源结构，特别一次能源结构；优化二次能源结构，特别 是提高煤炭利用效率和清洁性。是提高煤炭利用效率和清洁性。 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 发展煤化工必要性中国能源消费预测 2050年中国一次能源供需预测 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 发展煤化工必要性煤炭利用现状 2010年中国煤炭消费量及构成 2012年 煤炭消费量36.2亿吨，其中发电耗煤占41.3 发电用煤以每年36的速度增长 随着油、气价格上涨，化工用煤有较大增长 居民生活燃煤逐年减少，煤炭作为动力用煤所占比例仍将保 持6070左右 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 发展煤化工必要性煤炭利用存在的问题 2010年中国主要工业产品能耗与国际比较（标准煤） 综合利用效率低，约为32 能耗高，节能潜力大，万元GDP能耗为1.84tec 煤炭生产效率低，成本高 环境污染严重 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 发展煤化工必要性石油生产、消费和进口 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 年份 200220032004200520102020 总消费 2.42.753.13.174.295.8 供应量 1.61.691.61.622.032.1 缺口 0.80.961.51.552.263.7 单位: 亿吨/年 发展煤化工必要性石油供应与需求 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 发展煤化工必要性能源强度比较 中国与国外能源强度比较(2004 年单位国民生产总值耗能) 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 v 中国能源发展的必然途径； v 中国社会经济发展的需求； v 中国煤炭企业在市场经济中的选择； v 中国现代工业的新领域。 煤化工技术是出路 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 以焦化、焦油加工、焦炭 造气、块煤造气、型煤造 气为主要方式。 以高效煤气化、煤炭液化、 煤制甲醇等碳一化工；煤电 化多联产、煤制取石油化工 产品为标志。 传统煤化工： 新型煤化工： 煤化工分类 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 产品以洁净能源和可替代石油化工产品为主 技术系统采用高新技术并优化集成 产业规模建设大型联产企业和产业基地 煤炭资源的有效、合理利用 经济最优化 清洁生产与环境友好 新型煤化工特点 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤 制浆 气 化 加 氢 液 化 提 质 加 工 提 质 加 工 FT 合成 产 品 新型煤化工系统 制粉 发 电 动 力 加 氢 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤气化 煤化工重要单元技术 煤气化分类：按照化学工程特征分类；按照煤气用途分类； 按照煤气成因分类；按照气化剂分类；按照供热方式；按照 排渣方式；按照操作压力分类 按照化学工程特征分类：固定床、流化床、气流床、熔融床 固定床（移动床）：M型、W-G型、U.G.I 、鲁奇加压 流化床(沸腾床）：常压温克勒、高温温克勒HTW、循环流化 床CFB、灰熔聚流化床气化炉 、恩德粉煤流化床 气流床：德士古炉、K-T炉、壳牌炉、GSP、EAGLE、DESTEC、 PRENFLO、航天炉、多元料浆、四喷嘴、清华炉、东方炉等 熔融床：熔渣床、熔盐床、容铁床 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 COH2合成物 分馏(离) 提质加工 汽油、柴油、 石脑油、乙烯 、丙稀、含氧 类蜡类、燃料 气 等 催化剂、温度、压力 气化煤 煤 加热加压催化 制氢 液化油 汽油、柴油、 航空煤油、 LPG、酚类、 苯类、氨类等 气化 提质加工 间接液化 直接液化 煤液化 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤焦化 煤在隔绝空气条件下加热形成气态、液态、固 态产物。 焦炉种类：鞍山焦耐院JNX型下喷复热式、新 日铁M型、捣固型、考伯斯式、卡尔-斯蒂尔 焦炭种类：气化焦、冶金焦、铸造焦、电石焦 炼焦发展趋势：大型、高效、环保、煤资源广 焦化化工：焦炉气、煤焦油 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 中国煤焦化 中国产量： 2004年产量2.12亿吨，2005年2.43亿吨，占全球产 量42，46； 焦炭消费：冶金75；机械、化工20等；其它 5 2003年出口1470万吨，价格350美元/吨，占世界贸 易量57%；2004年出口1103万吨，238/吨；2005 年1267万吨，183/吨； 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工多联产系统的特点 以煤基清洁燃料和化工产品为主； 通过资源优化配置、公用工程共享减少建设投入； 通过调整合成气循环比提高单元设备的效率； 灵活调整产品品种和产量； 尾气、废渣循环利用； 以减少投入（降低折旧）、提高效率（单台设备产 量提高）、废弃物利用达到经济效益最优化。 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 案例1 能源化工联产（一） 煤炭 联 合 发 电 合成气 生 产 FT 合成 空 分 甲 醇 合 成 气化炉 灰渣 利用 氮气等 燃油 化工品 热 硫磺 甲醇 电 建材 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 案例2 能源化工联产（二） 备 煤 焦化化产 炼 焦 膜分离 煤气压缩 直接液化 氢压缩 提质加工 残渣热解 联合发电 油品 电力 化产 焦炭 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 案例3 能源化工联产（三） 备 煤 合成气 生 产 FT 合成 空 分 甲 醇 合 成 燃油 化工品 硫磺 甲醇 焦油 产品 产品 分离 甲 醇 精馏 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 案例4 能源化工联产（四） CO分 离 气化 低温 甲醇洗 甲 醇 合 成 燃气 轮机 醋酸 合成 发电机 醋酸 甲醇 电煤 脱硫 蒸气 轮机 废热 锅炉 蒸气 氧气 蒸气 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式一 1Synthol反应器；2脱除CO2；3深冷分离；4C2、C3提纯；5 烯烃齐聚；6H2回收；7甲烷重整；8精馏；9异构化；10催化 重整；11馏出物加氢处理；12化学品加工 南非Sasol F-T合成模式 1 1211 8 2 7 10 9 5 34 6 煤炭气化合成气 H2 乙烯、丙烯 LPG 馏出物 汽油 醇、醛、酮 送污水处理 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式一 q50年代初开始间接液化工业化建设；至今形成7Mt/a燃 料油和化工产品生产能力，形成以煤为原料的大型煤 化学工厂，现有职工2.5万，设煤炭、化工、合成燃料 、技术服务、国际股权、炼油6个子公司，总部位于南 非约堡； q年产原煤约5000万t，加工约4500万t，产品711万t， 70%为燃料油，提供南非全国油料消耗的28%； q其它产品有烯烃、醇类、酮类、硬蜡、燃料气等，产 品销往世界90多个国家； q沙索二厂、三厂共有402座鲁奇加压气化炉，82座 低温甲醇洗涤塔，82台循环流化床反应器，目前改 造为42台直径为10m，高约38m的新型反应器； q采用F-T合成技术。 南非Sasol F-T合成模式 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式一 q产品燃料油成本约为16-17美元/桶； q2000年工厂获得良好的经济效益； q6mm煤用于气化，占原料70%； q煤质为：灰分24.5%，内水4.6%，挥发分22.7%，硫 1.1%，固定碳48.2% 南非Sasol F-T合成模式 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式一 南非Sasol F-T合成模式 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式一 v 使用块煤，破碎工作量小 v 高灰煤可用 v 高灰熔点煤 v 冷煤气效率较高 v 氧耗低 v 高附加值产品（如焦油） v H2/CO=1.72.0(适合FT合成） 南非Sasol F-T合成模式 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式一 南非Sasol F-T合成模式 主要气化炉的尺寸和处理能力 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式一 F-T合成工艺 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式一 南非Sasol F-T合成模式 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式一 每标准立方米合成气（COH2）可以生产烃类150190g，生产汽油和 柴油115130g。生产燃料油的同时，可以生产多达100多种化工产品。 南非Sasol F-T合成模式 产品产量比例 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式二 以煤为原料得到合成气，生产甲醇，再由甲醇经MTG过程合成汽油。可以 根据市场对甲醇和汽油的需求情况和价格，调节两种产品的比例。 新西兰Methanex模式 煤制备 煤气化 燃料级甲醇 化学级甲醇 LPG 燃料气 汽油 排放气作燃料 蒸汽 煤 洗涤 变换 除尘 灰 O2 石灰粉煤 热煤气 脱酸性 气体 硫回收 甲醇合成 冷煤气 合成气 CO2 H2S 放空硫 丁烷 甲醇精制 合成汽油 甲醇干燥 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式二 Methanex methanol facility in Puntas Arenas, Chile 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式三 德国Lurgi公司GTC-MTP模式 煤气化 甲醇 聚丙烯 LPG 丙烯酸丁酯 汽油 2-乙基己基丙烯酸酯 合成气 (CO+H2) 丙烯酸 MTP丙烯甲醇合成 MTP典型工艺过程 煤气化 聚丙烯 合成气 (CO+H2) MTP丙烯甲醇合成 丙烯丙烯 丙烯酸含氧醇 Bu-丙烯2-EHOH 丙烯 GTC典型工艺过程 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式三 Lurgi 的气化技术 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式三 Coal-based MtSynfuels Basic Process Flow Diagram 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式四 Shell合成气园（Syngas Park）模式 合成氨工厂 转化 反应 空气分离 合成氨 煤制 合成气 CCGT 甲醇厂 峰荷发电 GT 峰荷发电 甲醇 甲醛 醋酸 醋酐等 其他合成气用 户，如SMDS 城市煤气网 工业用气 甲醛 醋酸 醋酐等 氮气 氧气 氩气氢气CO2 硫酸铵 硝酸铵 碳酸铵等 尿素 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式四 Shell 合成气园 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 气化 蒸汽轮机 燃气轮机 气体转化 甲醇系列 产品合成 尾气 煤 电 工业用气 城市煤气 甲醇系列 化学品 化肥 化肥合成 气体制备 Shell Syngas Park 概念 系统特征 从气化出发，发电、合成甲醇系列产品、化肥、气体制备 煤化工的模式四 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式四 合成气的应用 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式四 Shell气化技术的商业化过程 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式四 采用Shell气化技术的Buggenum IGCC电厂 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式四 洞庭的Shell气化炉 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式四 洞庭的Shell气化炉 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式四 Shell气化炉 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式四 Shell在中国的气化工程 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式五 煤炭、化工、冶金多联产模式 气化制 合成气 铁矿 前处理系统热风炉换热 气体 净化 还原 竖炉 化工产品 生产系统 除 尘 煤 氨及化肥 二甲醚 甲醇 海绵铁 （高纯铁，用 于电炉炼钢） 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工的模式六 展望21世纪能源系统 高温高压 气化炉 重整制氢 氢气分离 高温 燃料 电池 煤 煤气 氧气分离 高温高压 热交换器 先进循环 蒸汽 热水 空气 O2O2 O2 CO2(去埋藏)，污染物(H2S, PM, 碱金属) 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工产品链 煤 气 化 直 接 液 化 低 温 干 馏 炼 焦 其 它 煤气净气 合成氨、尿素、三聚氰胺、硝酸、丙稀氰、DMF、己内酰胺 甲醇、MTBE、酚醛树脂、季戊四醇 醇醚燃料、醋酸、乙烯、丙稀等 燃料气 石蜡、柴油、汽油等化学品 乙炔化学品 醋酐、醋酸甲酯、醋酸乙烯 液体燃料、酚 冶金焦 液体燃料、化学品 沥青、碳素制品 城市煤气 萘、蒽、吡啶、酚 苯、甲苯、二甲苯 活性碳、碳分子筛 无烟燃料、还原剂、气化原料 甲醇 二甲醚 氨合成 甲醇合成 费托合成 醋酐合成 合成气 液化油加工 粗苯 煤气 加工 分离焦炉煤气 煤焦油 焦碳 电石炉电石石灰石 煤气 低温煤焦油 半焦 加工 加 氢 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 煤化工项目建设概况 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 抓建设 争一流 创示范 团结 效率 责任 抓建设 争一流 创示范 团结 效