低碳理念指导下发展煤化工产业2013.09(晋城)

1、煤制焦炭用于炼钢煤作为一次能源发电传统煤化工生产化肥煤作为石油替代燃料煤制高附加值工程材料能耗万元GDP：中国911 kg标煤；美国300 kg；欧盟191 kg700l 粗苯成分：苯粗苯成分：苯5575%，甲苯，甲苯1122%，二甲苯，二甲苯2.56%l 焦油成分：萘、甲基萘、稠环化合物、沥青，国内加工能力焦油成分：萘、甲基萘、稠环化合物、沥青，国内加工能力190万吨万吨/年年l 重焦油：制针状焦、炭黑、碳纤维重焦油：制针状焦、炭黑、碳纤维气流床煤气气流床煤气焦炉气：焦炉气： CO 6.2% H2 58.48% CO2 2.2% CH4 26.49%低热值煤气低热值煤气替代替代甲醇合成气甲醇

2、合成气H2/CO=2锅炉热解炉分离蒸汽轮机发电供热燃料甲醇 氨苯 二甲苯 萘炭黑 针状焦空气煤半焦O2蒸汽电力背压蒸汽煤气合成气轻焦油重焦油煤的多联产煤的多联产IGCC示意图示意图锅炉热解炉净化除焦油蒸汽轮机煤气轮机空气煤半焦O2蒸汽电力煤气净煤气空气电力高温烟气热效率热效率IGCC亚临界亚临界超临界超临界天然气发天然气发电电开工率8085%92%以上92%以上98%以上热效率3841%3740%4345%55%以上投资费用/KW200017351765620发电成本8.3分/度6.8分/度6.7分/度6.7分/度燃烧后捕集燃烧前捕集富氧燃烧捕集净发电效率HHV捕集27.231.729.3不捕

3、集39.139.339.1投资成本美元/KW捕集287024311660不捕集157517331579发电成本美元/KW捕集11.4810.5710.07不捕集6.337.536.4单位碱碳成本美元/tCO2捕集754543煤的热力学煤的热力学-化学化学全价全价清洁利用清洁利用 冶金工 业化学工业能 源工 业组 合体熔池法炼铁熔池法炼铁铁矿石铁矿石煤煤2H2+CO发电厂联合循环发电发电厂联合循环发电甲醇甲醇二甲醚二甲醚H H2 2源，燃料电池源，燃料电池铁水铁水建材厂建材厂乙烯乙烯炉渣炉渣焦炉煤气，焦炉煤气，H270%转炉煤气转炉煤气CO 80%高转化率浆高转化率浆态床反应器态床反应器煤化工煤

4、化工平台化合物甲醇平台化合物甲醇柴油车燃料，二甲醚，生物柴油柴油车燃料，二甲醚，生物柴油乙烯丙烯（乙烯丙烯（MTO， MTP）汽车燃料汽车燃料M5、 M15 、M85、 M100氯甲烷、有机硅氯甲烷、有机硅溶剂、粘合剂溶剂、粘合剂焦炉气焦炉气煤气化煤气化煤田气煤田气甲烷甲烷大宗化学品，甲醛，醋酸，碳酸二甲酯，大宗化学品，甲醛，醋酸，碳酸二甲酯，1，4丁二醇，乙炔二醇丁二醇，乙炔二醇燃料电池的燃料（燃料电池的燃料（H2存储）存储）甲醇产量甲醇产量甲醇消费量甲醇消费量2011年2627万吨3195.8万吨2012年3129万吨3622万吨233224/46182.51COHCHOCHH O二甲醚水

5、/220422204120COHC HH O粗柴油 / 水282 / 3600.78 /1直接制造油间接制油甲醇低海拔高海拔煤耗T/T产品3.64.04.51.51.5煤耗T/T当量油3.64.04.51.52.251.5反应压力Mpa17302.05.02.010.0反应温度350470220350220250投资万元/万吨=1.01.21.50.30.5技术成熟度已工业化已工业化成熟二甲醚在柴油机的消耗情况二甲醚在柴油机的消耗情况CH3O(CH2O)nCH3N=38含氧量4750%纯度98.5%催化剂离子液体t6=400三聚甲醛转化率90%16烷值76低热值22.4MJ/kg (柴油42.

6、5MJ/kg)甲醇耗量1.4T/T DMM3-8煤耗1.6-1.8T 标煤/T DMM3-8可调含量15%DMM1添加啊柴油5-30%，使尾气中NOX下降710%，颗粒物下降5%-35%OOO煤煤天然气天然气气化气化变换调节变换调节H2/CO甲醇甲醇低碳烯烃低碳烯烃MTO乙烯乙烯40%。丙烯。丙烯40二甲醚二甲醚丙烯丙烯70%MTP甲醇甲醇浆态床浆态床CO转化率转化率30%二甲醚二甲醚CO转化率转化率60%以上以上FDTPFMTP 丙烯丙烯70%（流化床）（流化床）MTA苯、甲苯、苯、甲苯、二甲苯二甲苯=0分离单元汽提器轻烃芳构化再生器甲醇芳构化芳烃产品轻烃循环烟气干气FMTA 示范装置=0煤

7、化工以合成甲醇为平台化合物可以: 橡胶MTO 塑料 三烯生产 纤维MTP 涂料 MDIS（聚异腈酸酯）MTA 三苯生产 聚酯 尼龙6、尼龙66产品高附加值，必然可以降低能耗/万元GDP。乙炔煤二聚加氢H2-C C-C=CC=C-C-=C丁二烯尼龙66甲基吡啶乙二腈甲基戌二腈HCN催化P + NiNiF1F2F3F1乙二腈合成镍络合催化体系单齿膦：丙烯丙烯乙烯乙烯1234581015162022过程过程能耗能耗二二甲甲醚醚甲醇甲醇合成合成C22重柴油重柴油乙烯乙烯丙烯丙烯汽油汽油C8石脑油石脑油C57柴油柴油C16能耗差能耗差能耗差能耗差1吨煤29.3GJF-T合成合成CH4直接燃化甲醇合成发电

8、266kg 柴油263kg 柴油460m甲烷465kg二甲醚698kg甲醇197kg汽油超超临界发电效率45%热能11.87GJ热能11.01GJ热能16.56GJ热能13.30GJ热能15.82GJ热能8.25GJ电能13.2GJ柴油发动机效率30%家庭燃料柴油发动机效率30%汽油发动机效率26%电机效率70%轴机械功3.56GJ轴机械功3.30GJ轴机械功3.99GJ轴机械功4.13GJ轴机械功2.15GJ轴机械功9.24GJ燃烧燃烧燃烧燃烧燃烧燃烧煤CH4 H2催化反应器煅烧反应器H2OCO2 SO3O2 + N2 催化剂CaCO3 CaS催化剂CaOT=600700C+H2OCO+H2

9、CO+H2OH2+CO2CO+3H2CH4+H2O2C+2H2OCH4+H2CaO+CO2 CaCO3煅烧：煅烧：C+O2 CO2CaCO3 CaO+CO2n世界和我国石油资源日渐重质化合劣质化，其加氢改质技术是重要发展方向。n延迟焦化、大量石油焦生成，（中国石油焦产量达2000万吨/年），不是最好的重油利用技术。n催化加氢，可以充分高效利用油品，煤制氢技术成熟而且热能转换效率可达80%以上，是有前途的方向之一。重质原油重质原油延迟进化延迟进化加氢裂解加氢裂解轻质燃料油轻质燃料油石油焦石油焦轻质燃料油轻质燃料油制氢工艺：甲烷水蒸气重整制氢工艺：甲烷水蒸气重整 煤汽化煤汽化+变换变换 煤焦炉气煤

10、焦炉气加氢加氢脱碳脱碳H2世界世界我国我国催化裂化催化裂化74715万万t 占占 17.54%10570万万t 占占 32.54%延迟进化延迟进化24140万万t 占占 5.66%4510万万t占占 13.88%加氢精制加氢精制229408万万t 占占 53.86%9233万万t占占 28.42%* 所占百分数指占减压精馏能力的所占百分数指占减压精馏能力的%制H2工艺煤制烯烃：煤气工净化合成甲醇合成烯烃制氧煤制烯烃，流程短，但电石法能耗大，废气，废水，废渣污染多，非主流技术。乙乙 炔炔电石法电石法等离子体法等离子体法1.4丁二醇氯乙烯、醋酸乙烯乙烯丙烯腈乙烯基乙炔丁二烯异戊二烯5甲基2乙基吡啶丙烯酰胺H3C-OHH2HCN乙炔丙酮氨氨、CO氢等离子法装置氢等离子法装置 6CH4 + 9H2 分子筛分子筛 单程转化率单程转化率10%，在冷凝苯后，在冷凝苯后，CH4+H2混合气进一步混合气进一步制氢，中试中。制氢，中试中。人有