煤化工产业现状及发展前景.ppt

煤化工现状及发展前景,2014年7月23日,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,煤的用途,煤的化工利用,化工利用,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。,煤的焦化最早煤化工，同时副产煤气和焦油 煤气化、液化和合成化学品等 煤气化、发电、化工的多联产 煤气化经甲醇制取烯烃 煤制天然气、合成油、乙二醇等 煤气化龙头,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,世界化石能源储量图,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,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。,2002,中国能源生产总量（以标准煤计）,16.03亿吨,38.243.8亿吨,2003,2020,13.9亿吨,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,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。,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%。,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,2010年，我国能源消费总量为32.5亿吨标准煤。2013年36.1亿吨。 我国未来能源结构政策的基本方略是“煤为基础、多元发展”。维持以煤炭为主体、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，特别是提高煤炭利用效率和清洁性。,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,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,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,发展煤化工必要性石油生产、消费和进口,单位: 亿吨/年,发展煤化工必要性石油供应与需求,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),中国能源发展的必然途径； 中国社会经济发展的需求； 中国煤炭企业在市场经济中的选择； 中国现代工业的新领域。,煤化工技术是出路,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,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,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,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,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,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,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；,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。,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,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,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,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,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,1,12,11,8,2,7,10,9,5,3,4,6,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,煤化工的模式一,50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； 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%； 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； 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； 采用F-T合成技术。,南非Sasol F-T合成模式,煤化工的模式一,产品燃料油成本约为16-17美元/桶； 2000年工厂获得良好的经济效益； 6mm煤用于气化，占原料70%； 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,煤化工的模式一,南非Sasol F-T合成模式,煤化工的模式一,使用块煤，破碎工作量小 高灰煤可用 高灰熔点煤 冷煤气效率较高 氧耗低 高附加值产品（如焦油） H2/CO=1.72.0(适合FT合成）,南非Sasol F-T合成模式,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,煤化工的模式一,F-T合成工艺,煤化工的模式一,南非Sasol F-T合成模式,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,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,煤化工的模式二,Methanex methanol facility in Puntas Arenas, Chile,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,煤化工的模式三,Lurgi 的气化技术,煤化工的模式三,Coal-based MtSynfuels Basic Process Flow Diagram,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,煤化工的模式四,Shell 合成气园,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,煤化工的模式四,合成气的应用,煤化工的模式四,Shell气化技术的商业化过程,煤化工的模式四,采用Shell气化技术的Buggenum IGCC电厂,煤化工的模式四,洞庭的Shell气化炉,煤化工的模式四,洞庭的Shell气化炉,煤化工的模式四,Shell气化炉,煤化工的模式四,Shell在中国的气化工程,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）,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,O2,O2,O2,CO2(去埋藏)，污染物(H2S, PM, 碱金属),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