发展新型煤化工

1、1发展新型煤化工建设煤炭能源化工产业 berlinE-mail: y_2w前言+几个基本观点w0. 发展煤化工的主要目的与任务w1.新型煤化工的主要特点 w2.新型煤化工核心技术 w3.煤炭开发生产与发展新型煤化工 w4.发展新型煤化工的几个关键问题w5.小结目录3前言（1）能源演变4据预测，若按照当代全世界对石油、天然气和煤的耗量计算，石油大约仅可开采30年，天然气可开采50年，煤还可以开采250年。石油的生产在2000年以前达到高峰，随后按照下图的情况变化。前言（2）能源预测5前言3w我国煤炭资源丰富，煤种齐全，发展煤炭液化、气化等现代煤转化技术，对发挥资源优势、 优化终端能源结构、大规模

2、补充国内石油供需缺口有现实和长远的意义，国家“十五”能源 科技和能源建设计划对发展煤化工给予充分的重视，煤化工在我国面临新的市场需求和发展机遇。w与传统煤化工不同 ，新型煤化工将形成具有中国特色的煤炭能源化工新产业，是我国煤炭工业结构调整、实 现可持续发展的战略方向，对未来能源建设和能源技术的发展具有重要的战略意义。 6w毕节地区是长江以南最大的无烟煤基地，目前，煤炭用途主要是发电和直接销售，产业链短，高附加值产品少，经济效益低。w同时，我区煤炭是优良的化工原料用煤，我区地处三省交界腹地，市场区位优势明显；国家能源替代战略等宏观政策出台实施提供了政策保障；加上丰富的水电等公用工程供应提供了独特

3、的优越条件，全区大力发展煤化工产业的时机已经成熟。 前言47专家共识w新一代煤化工的发展必须以煤的能源化学加工优先发展为基础。w新一代煤化工的发展既要保证全国范围内的能源供应，又要通过能源供应和化工生产的调节及适当的净化过程，保证对环境的低冲击，体现煤化工发展的最佳经济、社会和环境效益。 8专家观点w中国工程设计大师、全国煤化工设计技中国工程设计大师、全国煤化工设计技术中心主任李大尚术中心主任李大尚w煤炭利用的发展方向是洁净煤技术。其基本框架为：煤炭加工(选煤、型煤、水煤浆)、煤炭燃烧(流化床锅炉、联合循环发电)、煤炭转化 (气化、液化、燃烧电池)、污染物排放控制与废弃物管理。煤的气化是新一代

4、煤化工的核心。 90 发展煤化工的主要目的与任务w煤化工的第一大目的产品是洁净的高热值燃料，也就是替代石油的燃料。在可预见的未来，中国以煤作为主要能源的状况不会根本改变，在水电、风力发电、地热发电、太阳能、核能等能源远远不能满足需要的情况下，以煤代油势在必行。而燃煤对环境的污染是触目惊心的。迄今为止，主要的脱硫、脱灰方法由于是在强酸、强碱或强氧化剂的存在及高温、高压下进行的，难以实现工业化。w开发先进的煤转化技术是实现以煤代油的根本措施。煤转化包括煤的燃烧及煤的气化、液化和可溶化。10w煤化工的第二大目的产品是化学品w美国伊思曼公司开发了煤气化制醋酸的工艺，利用所得醋酸可以制造照相底片、纤维素

5、塑料、人造丝用的醋酸镐及涂料等。w从煤的液化产物、炭化的副产物焦油中可以分离出苯、甲苯、二甲苯、蔡、甲基蔡、二甲基蔡、葱、菲等多种芳香族化合物，以这些化合物为原料，可以合成多种医药、农药、染料、香料、涂料的抗老化剂等。w煤液体(煤焦油和煤液化油)经分离精制，可以得到数百种的芳香族化合物。例如由其中一些化合物经过化学反应，可以合成各种高分子单体，进而可以合成多种高性能的高分子材料，可以用于制造轮胎、齿轮、建筑构件、高级包装材料、防弹服、宇航服、人造脏器及诸如胶卷、磁带、录相带、磁盘、光盘等记录材料，还可用于海水淡化、血液分离等。11w碳素材料是煤化工所得的第三类目的产品。w主要包括活性炭、活性炭

6、纤维、碳分子筛、沥青基炭纤维、炭电级和炭黑等。w这些碳素材料也有着极其广泛的用途。w例如活性炭和碳分子筛可用于净化水、分离气体和回收溶剂，用作脱色剂、脱臭剂和解毒剂;炭电极可用于冶金和电解工业;碳纤维可用于制造航空航天器、高级体育用品和人造脏器等;炭黑可用于橡胶工业，用以生产油量、涂料、电刷、唱片等。121 新型煤化工的主要特点 w1.1 以清洁能源为主要产品 w1.2 煤炭能源化工一体化 w1.3 高新技术及优化集成w1.4 建设大型企业和产业基地 w1.5 有效利用煤炭资源 w1.6 经济效益最大化 w1.7 环境友好w1.8 人力资源得到发挥 131.1 以清洁能源为主要产品w新型煤化工

7、以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主。Ex. 柴 油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）、 电力、热力等，以及煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。 w我国从八十年代开始煤基合成液体燃料以来,已由中科院山西煤化所完成固定床两段法合成汽油模拟试验,取得了收率高、油品质量好的结果。中科院国家重点实验室从九十年代初开始研究由合成气F-T反应能最大程度合成重质烃的新型钴基催化剂已取得较好的结果。w我国现阶段的主要任务是加大力度研究和开发拥有自主知识产权的新型催化剂和反应器技术,为我国本世纪煤转化为液体燃料打好基础。141.2 煤炭能源化工一体化w新型煤

8、化工是未来中国能源技术发展的战略方向，紧密依托于煤炭资源的开发，并与其它能源、化工技术结合，形成煤炭能源化工一体化的新兴产业。 151.3 高新技术及优化集成w新型煤化工根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转化高新技术，并在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益。w新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用，推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展和产业化建设。w煤焦化煤直接液化联产w煤焦化化工合成联产w煤气化合成电力联产w煤层气开发与化工利用w煤化工与矿物加工联产 16煤焦化工业w焦化工业一直是煤化工的一个主要分支。煤焦油是组成复杂的混合物,含有上万种组分,其中很多有机

9、物是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料等的贵重原料,并以煤焦油为其唯一来源。因此焦化工业以其不可替代性在21世纪煤化工中占有重要位置。w同世界先进水平相比,我国的煤焦油工业相当落后。主要表现为设备加工能力小,工艺水平低、产品品种少、能耗高、环境污染严重。造成这一现象的主要原因是煤焦油分散加工。17对煤焦化的建议w必须扩大煤焦油的加工规模。根据分散的客观情况,只有集中加工才能上规模。w焦化初级产品必须向下延伸,提高焦化产品的附加值。w从现在开始必须掌握生产中间体的技术,并建立相应的专门工厂,使产品更容易被精细化工企业接受。181.4 建设大型企业和产业基地w新型煤化工发展将以建设大

10、型企业为主，包括采用大型反应器和建设大型现代化单元工厂，如百万吨级以上的煤直接液化、煤间接液化工厂以及大型联产系统等。 w在建设大型企业的基础上，形成新型煤化工产业基地及基地群。每个产业基地包括若干不同 的大型工厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内新的重要能源产业。 191.5 有效利用煤炭资源 w新型煤化工注重煤的洁净、高效利用，如高硫煤或高活性低变质煤作化工原料煤，在一个工厂用不同的技术加工不同煤种并使各种技术得到集成和互补，使各种煤炭达到物尽其用，充分发挥煤种、煤质特点，实现不同质量煤炭资源的合理、有效利用 。w新型煤化工强化对副产煤气、合成尾气、煤气化及燃烧灰渣等废物和余能的利用。

11、201.6 经济效益最大化w通过建设大型工厂，应用高新技术，发挥资源与价格优势，资源优化配置，技术优化集成，资源、能源的高效合理利用等措施，减少工程建设的资金投入，降低 生产成本，提高综合经济效益。 211.7 环境友好 w通过资源的充分利用及污染的集中治理，达到减少污染物排放，实现环境友好。wEx：在传统的煤化工生产中，经济效益与环境保护和资源有效利用始终是一对矛盾，形成了生产规模越大,污染越严重，资源浪费越大的恶性循环。贵阳水晶集团建设以“减量化、再循环、再利用”为核心的循环经济型的国家级煤化工基地，有利于解决传统化工生产与环境污染的矛盾。（主要是先进的羰基合成醋酸项目）信息源：信息源：

12、金黔在线金黔在线 发布时间：发布时间： 2003-10-31 2003-10-31 w关于环保的专家观点与国家政策221.8 人力资源得到发挥 w通过新型煤化工产业建设，带动煤炭开采业及其加工业、运输业、 建筑业、装备制造业、服务业等发展，扩大就业，充分发挥我国人力资源丰富的优势。 232. 新型煤化工核心技术 w2.0 基础知识w2.1 煤直接液化 w2.2 煤间接液化w2.3 大型先进煤气化 w2.4 一步法合成二甲醚技术 w2.5 煤化工联产系统 w2.6 以煤气化为核心的多联产系统 w2.7 其它先进煤化工技术 242.0 基础知识w煤的组分很复杂，但其主要元素是碳、氢和少量的氧、硫、

13、氮。w随着产地不同，其碳氢比和氧、硫、氮的含量及其具体结构也不一样。w煤是由上述元素组成的芳环和杂环所构成的有机高分子复杂体系。w下图是煤的一种典型结构，其中，R是烃基。 2526w煤的液化是通过催化裂化加氢的方法，将煤的大分子裂解为小分子化合物（基本是从箭头处断裂）。w液化过程包括裂解、加氢（此二者为主）环化和异构化等复杂反应。w加氢的目的是提高产物的H/C比（汽油的H/C比约为0.18-0.19，煤的H/C比约为0.06-0.07），使烯烃饱和，同时将硫、氧、氮等化合物分别转化为硫化氢、水和氨，从而提高燃油质量。27w煤的液化一般分为两个阶段。第一步将煤的粉末悬浮于重油等溶剂中，制成煤糊在

14、390-490，30-70MPa的条件下，将煤液化，采用Fe、Co-Mo负载于Al2O3、SiO2-Al2O3上的催化剂。第二步将液化煤加氢，采用Ni-Mo为催化剂。加氢产物经节流膨胀，脱除去气体，其中含有H2和C1-C4的烃组分，可作为化工原料或燃料。w煤液化一般可获得收率60%左右的汽油。28煤的转化利用技术292.1 煤直接液化w煤直接液化是煤化工领域的高新技术。w该技术将煤制成油煤浆，于450左右和1030 MPa下催化加氢，获得液化油，进一步加工成汽油、柴油及其它化工产品。w该技术开发始于 20世纪20年代，3040年代曾在德国实现工业化；70年代国外又进行新工艺、新技术开发， 20

15、00年后开发工作基本结束，但没有大规模工业化应用实例。w国内神华集团正在引进国外核 心技术建设示范工厂；w国内有关研发机构跟踪研究已有20多年，目前正在开发具有自主知识产权的煤炭直接液化新工艺以及专用高效催化剂等关键技术。 302.2 煤间接液化w煤间接液化是将煤气化并制得合成气（CO、H2），然后通过费脱(FT)合成，得到发动机燃料油和其它化工产品的过程。w南非于20世纪50年代开始建设商业化工厂，目前已形成年产700万t产 品的生产能力。w国内对间接液化技术的开发已有20年的历史，目前正在开发浆态床低温合成工艺及专用催化剂；另外进行了引进国外技术建设工业示范厂的前期研究。 312.3 大型

16、先进煤气化w煤气化是发展新型煤化工的重要单元技术。w国内大型先进煤气化技术与国外相比虽有一定差 距，但近年来加快了开发速度。w“十五”期间，分别对具有自主知识产权的多喷嘴水煤浆气 化、干煤粉气流床气化技术进行工业示范开发和放大研究。w考虑国内煤种、煤质的多样性， 目前亟待研究开发适合灰熔点高、中强粘结性煤种的气化技术。 322.4 一步法合成二甲醚技术w二甲醚可以代替柴油用作发动机燃料，也可以作为民用燃料替代LPG(液化石油气)。1倪维斗等. 二甲醚（DME）经济，解决中国能源与环境问题的重大关键. 煤化工，2002 ( 增刊)w与甲醇为原料两步法制取二甲醚相比，以合成气为原料通过一步法合成二

17、甲醚的技术具有效率高、工艺环节少 、生产成本低的优点。w国内正在研究开发一步法合成二甲醚技术。 332.5 煤化工联产系统w煤化工联产系统是新型煤化工发展的重要方向。w联产的基本原则是利用不同技术途径的优势和互补性，将不同工艺优化集成，达到资源、能源的综合利用，减少工程建设投资，降低生产成本，减少污染物或废弃物排放。wEx：FT合成与甲醇合成联产、煤焦化与直接液化联产等 。 342.6 以煤气化为核心多联产系统w以煤气化为核心的多联产系统是新型煤化工发展的主要内容，并有多种形式。w其要点是以煤 （或石油焦、渣油等）为气化原料，生产的煤气作为合成液体燃料、化工品及发电的原料或燃料，通过多种产品生

18、产过程的优化集成，达到减少建设投资和运行费用，实现环境保护目的。w目前，国内正在进行多联产系统的优化集成模拟软件开发和关键技术的研究。 35多联产 释疑w所谓“多联产”系统是指利用从单一的设备(气化炉)中产生的“合成气”(主要成分CO+H2)，来进行跨行业、跨部门的联合生产，以得到多种具有高附加值的化工产品及洁净的二次能源(甲醇，F-T合成燃料，二甲醚，城市煤气，氢气)，以及用于工艺过程产生的有效能量和进行高效率的发电，如利用合成气中的氢、一氧化碳还原铁、有色金属、非金属氧化物矿产等。w“多联产”系统能够从系统的高度出发，达到能源的最高利用效率，最低的能耗，最低的投资和运行成本，以及最少的全生

19、命周期污染物排放。3637构建煤基多联产业链是我区煤炭企业发展的必由之路w煤炭是初级产品，附加值很低。w要彻底改变煤炭企业的落后面貌，必须本着加工升值再加工再升值的思路，构建关联多元化的格局，这是国内外煤炭行业发展已证明了的不争事实。w单一的煤炭产品不具备抵御市场风险的能力，发展煤化工是实施煤炭工业可持续发展的重要途径。w以煤为原料，以煤气化为龙头，利用所产生的合成气，一方面用于燃气轮机组成的联合循环发电，同时制取甲醇、醋酸、二甲醚等高附加值化工产品，实现煤气、发电、化工一体化的高效能源化工系统，可形成煤炭工业发展的新模式。382.7 其它先进煤化工技术w新型煤化工发展还涉及其它单元工艺技术的

20、研发和应用。wEx：高效气体净化和分离技术，大型高效合成技术，适应不同热值的燃气轮机发电技术等。 393煤炭开发生产与发展新型煤化工 w3.1 煤炭资源是发展新型煤化工基础 w3.2 发展新型煤化工与实施大集团、联合战略 w3.3 新型煤化工工程发展已经启动 403.1 煤炭资源是的基础w发展新型煤化工产业将不断扩大煤炭的消费量，拉动煤炭生产，但同时必须兼顾国民经济发展对煤炭的需求，不能影响能源供需的整体格局。为此，应将煤炭资源的开发与新型煤化工 产业建设紧密结合。 w贵州是我国南部主要储煤和能源输出省区，我省煤炭品种齐全，对发展新型煤化工具备一定的资源优势。 w毕节的煤炭资源丰富、综合资源优

21、势明显，但是煤化工的工业基础、采用新工艺、发展煤化工联产等方面的条件较差，但发展潜力巨大。 413.2 实施大集团、联合战略w新型煤化工技术和产业的发展涉及煤炭、化工、石油、电力等多个工业领域，建设投资大， 高新技术密集，因此需要结合煤炭工业大集团战略，走联合发展、集团化发展的道路。 w按地域或产业链组建联合大集团是切实可行的发展模式。目前较为合适的方法有以下几种方式可供参考：以大型煤炭企业、 地方煤炭企业和石油化工企业联合为项目主体；考虑能源产业的特点，以资金筹措为目的，充分发挥地区有资金实力企业的组合优势；引进外资或中外合作是发展新型煤化工可充分考虑的重要方式。 423.3 新型煤化工已经

22、启动 w近年来，国内部分煤炭企业和产煤地区十分重视煤化工的发展，将建设新型煤化工工程作为企业和地方经济发展的战略方向，开展了大量工程前期研究工作，有的已进入工程实施阶段 。目前国内部分新型煤化工工程进展概况及发展规划张玉卓张玉卓. . 中国煤炭液化产业化示范工程进展与展望中国煤炭液化产业化示范工程进展与展望. . 中国煤炭（中国煤炭高层论坛文中国煤炭（中国煤炭高层论坛文集集 ），），20022002年（增刊）年（增刊） 1.神华集团煤液化 ：直接液化示范工程已启动，第一条生产线，100万t/a规模 ，预计2005年建成。规划：2010年直接液化、间接液化总能力达到1000万t/a，2020年，

23、总能力达到3000万t/a。 43w2.宁夏宁煤集团煤化工:150万t/a间接液化完成预可研；80万t/a二甲醚完成前期研究。规划：间接液化一、二期总产量达到300万t/a。 w3.大同煤化工联产 :完成方案研究，联产油品80万t/a、甲醇70万t/a、电力12亿kWh/a （自用）。规划：一、二 期总产量达到油品160万t/a、甲醇140万t/a，联产电力自用。w4.锡林郭勒煤液化:100万t/a直接液化完成预可研。w5.先锋煤液化:100万t/a直接液化完成预可研，项目筹建中。w6.六盘水煤化工联产:300万t/a炼焦与50万t/a直接液化联产方案研究。 w7.依兰煤液化:100万t/a直

24、接液化完成预可研。 w8.双鸭山煤液化:100万t/a直接液化完成预可研。 w9.河南煤液化:间接液化油品150万t/a完成预可研。 44w4.1 建设资金投入多。w4.2 耗水量大w4.3 技术及工程管理水平高4.发展新型煤化工几个关键问题 454.发展新型煤化工几个关键问题 w发展新型煤化工除了要有丰富的原料煤资源外，还有几个关键问题必须给予足够的重视。 w4.1 建设资金投入多。资金筹措是目前发展新型煤化工产业的重要障碍。初步分析表明，建设 100万t/a油品产量的直接液化工厂投资约8090亿元，同等规模的间接液化工程资金投入约 90100亿元。煤化工联产系统有利于减少建设资金投入，如5

25、0万t/a煤直接液化与300万t/a 煤焦化联产时，直接液化部分的资金投入大约为3540亿元。因此，应加强项目融资筹划研究，实施跨地区、跨行业联合，拓宽资金筹措渠道，实行投资主体和投资方式的多元化。 46w4.2 耗水量大，水资源是建设新型煤化工工程重要的基础条件。如150万t/a油品的间接液化工厂日需原水供应量约为5.5万m3；100万t/a油品的直接液化工厂日需原水约2.3万m3。因此，毕节新型煤毕节新型煤化工产业发展应充分注重水资源的约束化工产业发展应充分注重水资源的约束影响，发展节水工艺。影响，发展节水工艺。 4.发展新型煤化工几个关键问题 47w4.3 技术及工程管理水平高。新型煤化

26、工工程建设和生产运行是应用多领域高新技术和实施大规模工程相结合的复杂系统工程，技术和工程管理水平要求高，因此必须注重组织管理和培育高素质的技术队伍，实行先进、科学、 高效的管理和经营模式。4.发展新型煤化工几个关键问题 485结语 w发展新型煤化工技术，建设新型煤化工产业对延伸传统煤炭产业链，提升和改造煤炭工业， 建设新兴产业，实施可持续发展有重要战略意义，是煤炭工业走新型工业化道路的重要发展 方向。 w目前，新型煤化工还处于发展初期，需要进行大量整体规划、技术研究、新工艺开发、 系统优化集成等配套工作。国内煤炭大型企业集团是新型煤化工发展的主体，在新型煤化工 技术发展和产业建设方面应起到重要

27、的主力作用。 49w煤化工产业基地建设要以煤气化技术为突破 口、煤液化为主导，大力发展石油替代产品、碳一化学深加工产品及支农化工产品。采取引进国外先进技术和与国内科研院所联合攻关相结合、老装置技术升级改造和新产品开发相结合、近期和远期相结合等原则，积极落实煤气化、煤液化等关键技术；强化甲醇、二甲醚等能源替代产品的应用市场开发研究和推广；努力争取国家煤化工基地布点和煤炭液化万吨级工试装置在我区建设。通过研究制订煤化工产业发展政策、招商引资、组建煤炭开采和深加工一体化企业及依托骨干企业实施重大项目等措施，力争在近年内形成大规模的原煤加工能力，产品主要包括合成氨、甲醇、二甲醚、焦碳、煤化工衍生产品等

28、。50谢谢大家！51链接的文件52煤电化一体化产业w是以煤炭资源为依托，大力发展与此相关的电力、化学、机械等工业，以形成紧密的产业发展群。w煤炭、电力在毕节地区均有相当的发展基础，在此基础上加强化工产业及不同产业间的合作联系，形成一体化发展的模式。毕节的煤炭资源是电力工业、炼焦和化学工业的良好用煤，发展煤化工、电力工业在我区具有良好的天然自然资源。从发展趋势看，煤电化一体化是大势所趋，否则对三大行业部门都是不利的。进人市场经济后，可力求实现三联供或四联供，即以煤炭资源为原材料，实现热、气、电、化工的供应一体化。在一体化的运作中，需要进一步稳步提高.实现资源的优化配置。53专家观点w太原理工大学

29、校长谢克昌：太原理工大学校长谢克昌：煤是我国化学工业的主要原料与能源之一，如我国64的合成氨以煤为原料，23的聚氯乙烯以电石为原料。目前我国传统煤化工稳中有升，煤基一碳化工技术的引进和开发取得重要进展，如甲醇制醋酸的规模和生产能力加大，自行研发的煤基合成气制低碳醇、乙二醇、燃料油等技术取得重大成果。同时引进和开发了一些新的煤炭热解和气化技术，并建立了一批重点实验室和工程中心，形成了发展洁净煤的总体思路，一批重大研究开发计划已经启动。但他同时也指出，由于规划多、落实少，且政出多门，力量分散，造成煤化工发展“雷声大、雨点小” 。54环保问题专家观点w西南化工研究设计院教授级高工雍永祜：w要消除现有

30、煤开采、煤发电、煤燃烧带来的污染，只有靠洁净煤、水煤浆、油煤浆、地下气化、坑口煤气化、硫回收、以洁净煤气进行化工生产和发电、废渣生产建材等多联产模式，实现新能源可持续发展。55环保问题国家政策w煤炭生产和煤炭消费所产生的环境问题在中国已经引起中国政府和民众的高度重视。w国务院新闻办公室2003年12月23日发表中国的矿产资源政策白皮书中专门提到：中国将充分利用煤炭资源和水能资源，发展以煤炭洗选加工、液化、气化等为主要内容的煤的洁净技术。56实施大项目带动煤化工发展战略w宁夏立足煤炭资源优势，实施大项目带动战略发展煤化工，在煤炭间接液化、煤炭焦化、煤炭电石生产PVC、煤炭电石深加工氰胺产品等领域

31、新上大项目，以带动煤化工在宁夏形成产业群。其煤化工产品开发均选定在新产品方向在上新项目。 w宁夏实施的煤化工大项目带动战略，带动了宁东煤田等几个矿区周围大中小煤化工项目，向着立足煤、延伸煤、超越煤的方向努力。其中灵武市依托宁东煤田兴建的以发展化工产业为主的县级工业园已初具规模。 57煤制甲醇项目简介w甲醇属基本有机化工原料，世界发达国家的甲醇生产量仅次于乙烯、丙烯和苯，占居第四位。甲醇又是洁净燃料，目前已在全国部分省、市推广应用。近年来，国内甲醇消费量约400万吨左右，其中50%左右需进口解决。据化工部规划院等单位预测，“十五”期间每年国内市场缺口在200万吨左右，尤其是燃料甲醇的市场潜力巨大

32、。w煤制甲醇是公认的清洁燃料，每吨甲醇燃料比普通汽油便宜600元至900元，且动力性能无明显变化。汽车使用甲醇燃料后，尾气中的一氧化碳和碳氢化合物比汽油燃料分别降低23.2和28.5。 58碳化学（or 一碳化学）w煤的气化是现代煤化工的核心。煤气化可以得到含 CO和 H2 的合成气，再由合成气生产各种基本有机化工产品和精细化工产品，常为人们称为 “碳一化学”化工产品和“甲醛化学产品”。这些产品构成一个庞大的产业链，据不完全的统计有 100 多种产品，并且还在开发增长。w “碳一化学”技术开发重点是甲醇合成及含氧化物生产。59甲醇体系能源化工现状与展望w甲醇除作为最基本的化工原料之外，近年来替

33、代汽油柴油作为车用燃料获得很大进展，甲醇是一种清洁能源。w我国甲醇生产的70%走煤化工路线,因此开发甲醇深加工的研究,对即将进入21世纪的煤化工的基础产业有着至关重要的作用。w大力发展以煤为原料的大型化甲醇，并大力推动甲醇能源利用和甲醇下游化工生产是21世纪中国能源结构变化的一个重要方向。w甲醇市场前景取决于作为车用燃料的大范围推广。60w我国现有甲醇生产厂家160多家，总生产能力为350万t/a。但规模偏小，平均为1.56万t/a，且能耗高，开工率低。w企业规模20万t/a的仅3家，1015万t/a的7家，510万 t/a的15家，15万t/a的20多家，与国外大型甲醇装置80160万t/a

34、规模相比，差距甚远。w目前我国的甲醇消费中，甲醛占39%，居首位；其次是甲基叔丁基醚占15.2%，对苯二甲酸二甲脂占7.7%，醋酸占5.6%。甲醇作为代用燃料正在逐步推广，2002年大约有42万t甲醇用于燃料。w预计20052008年，化工消耗甲醇的产量约为450万t/a。6162w大型甲醇工厂是资金密集、技术密集型的企业。w煤是一种由有机大分子化合物组成的性质极其复杂的混合物,一般在气化后要经过净化、变换、合成、精制等步骤,再加上一些辅助工序,才能变成合格的产品。w投入的建设资金较多,因此要求决策十分慎重,而且规模一定要选择得当,还要根据当地的具体条件进行科学论证。否则,规模定得太小,会造成

35、企业先天性的经济不合理,太大又会在技术上带来许多困难,造成这也引进那也引进的被动局面。w这里特别要强调的是,设备折旧在大型甲醇装置中占产品成本相当大的份额,因此要求设备的设计和制造尽可能立足于国内,否则经济上就很难过关。63w所谓大型甲醇装置,一般指日产1000t以上的甲醇装置(30万t/a),除个别设备有备用外,一般没有并联与备用的设备和机器。这是因为甲醇经济规模对投资与产品成本影响较大,一般来讲装置规模越大,产品成本越低。但当规模达到30万t/a以后,规模效益的优点不再显著。w根据国内外多方面的分析结果，大型甲醇装置似乎走联产的道路较为有利，工厂产品千万不能单打一，主副产品的结构要合理。这

36、样，一方面为企业自身提供了应变能力，另一方面又能为企业提高本身的总效率、降低投资开辟了广阔的前景。64洁净燃料二甲醚发展前景广阔 w随着煤化工和碳一化学的发展，人们越来越关注煤除了制合成氨和甲醇以外的其他化工产品及煤作为替代石油资源的新途径。随着二甲醚工业化技术的完善及煤化工多联产技术的成熟，二甲醚作为液化石 油气、柴油替代品及化工原料等具有巨大的发展潜力。w二甲醚在常温、常压下为无色、无味气体，由于其自身含氧，组分单一，因此燃烧性能 好，热效率高，燃烧过程中无残留物、无黑烟，是举世公认的洁净能源。由于石油资源短缺 、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料 而日益受到

37、重视，成为近年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。 国家化工行业生产力促进中心方德巍教授，新型洁净燃料二甲醚发展前景广阔65二甲醚氟里昂替代物民用燃料汽车燃料合成低碳烯烃化工原料气雾剂致冷剂醇醚燃料液化气乙烯丙烯甲基化剂其它化工产品二甲醚的化工应用66二甲醚应用范围与前景w我国环保能源一直十分紧缺，特别是洁净民用和车用燃料，是目前最受重视的问题之一。w商用汽油、煤油和天然气由于含硫等众多复杂成分，对环境破坏较为严重；w民用液化石油气杂质更多，且还存在压力过高及爆炸的隐患。w另外，我国汽车工业发展较快，同时也带来了发动机燃料价格的大幅上涨，汽车燃料的短缺势必制约汽车工业的发展。w依靠煤的气

38、化和液化，发展清洁燃料，也是我国经济高速发展面临的现实问题。 w二甲醚由于其良好的产品性能及优越的环保性能，越来越为人们所接受，其应用范围和前景也越来越广阔。 来源：方德巍，新型洁净燃料二甲醚发展前景广阔67（1）替代液化石油气 二甲醚的物理性质与液化石油气相似，可替代石油液化气作为民用燃料。其特点包括：w一是可燃性好，二甲醚本身就是含氧燃料添加剂，其燃烧充分、完全，无碳析出，几乎无残留物，废气无毒，符合卫生标准；w二是液化压力低，常温下二甲醚蒸汽压力约为0.5MPa，低于液化气和天然气，在室温下就可压缩成液体，可用液化气储罐灌装，能确保运输安全，同时因其常温下为气体，不需预热，随用随开，快捷

39、方便；w三是燃烧值高，为31.59MJ/kg。来源：方德巍，新型洁净燃料二甲醚发展前景广阔四是无毒性，二甲醚对人体呼吸道、皮肤有轻微刺激作用，但对人体无毒性反应；五是安全可以控制，其爆炸下限比液化气高1.3倍 ，爆炸隐患大大缩小；2000年我国进口的3000万t成品油中有2000万t是液化石油气，而目前我国液化气的年消费量 在35004000万t。如果用二甲醚替代进口部分的液化气，约需二甲醚2500万t/a。但我国现有二甲醚产量最多为33.5万t/a，均用于气溶胶，尚未大量用于燃料。因此，二甲醚作 为民用燃料替代液化石油气，特别是在广大农村，具有量大面广的发展前景。 68二甲醚应作为替代石油的

40、战略能源 w以煤和天然气为基础原料替代石油的二次清洁能源甲醇及二甲醚具有综合发展优势，其二次 能源利用率最高。w我国目前由合成气一步法制取二甲醚技术已基本成熟，在投资及成本方面具有较大优势，既可有效合理地利用能源资源，又有利于能源化工及多联产体系的发展。w我国目前最大的问题是对石油安全问题认识程度不够，煤气化技术推广阻力较大，应该把甲醇及二甲醚作为替代石油的战略能源。w首先，应从战略上重视，坚定以煤为主、不偏废石油化 工的能源政策；w其次，国家应在资金上支持二甲醚产业的发展，在项目审批上优先考虑，在政策方面给予优惠；w第三，国家应该成立专门机构，采取一定措施，积极发展煤气化生产二 甲醚的技术并

41、且积极开发其下游产品。 来源：方德巍，新型洁净燃料二甲醚发展前景广阔69（2）替代柴油发动机燃料 w柴油发动机的主要问题是尾气氮氧化物与黑烟的排放，会形成酸雨，并破坏臭氧层。w由于 二甲醚良好的燃烧性和高辛烷值，可作为理想的柴油发动机洁净燃料，可直接压燃，并实现 低NOx排放，实现无烟、无硫燃烧。w目前，我国必须使用无铅汽油已被提到议事日程，柴油 发动机污染问题也已开始受到重视。w随着我国汽车保有量的增加，二甲醚替代柴油燃料的市 场前景广阔。w此外，二甲醚还可用作燃料电池、火力发电厂等燃料；通过二甲醚分解制取低碳烯烃，可替 代氯氟化碳作气雾剂、制冷剂和发泡剂；与硅在密闭系统中合成有机硅化合物等

42、。 来源：方德巍，新型洁净燃料二甲醚发展前景广阔70合成二甲醚的工艺 w合成二甲醚的工艺主要有两种：一步法和二步法。w一步法可由合成气直接合成，需用含硫及惰性气体均较低的水煤气为原料。目前，合成气一步法制二甲醚已成为今后的发展趋势，对它的研究主要集中在研制合适的双功能催化剂上。w但在一般的小氮肥厂，通常用联醇法生产甲醇，原料气中一氧化碳含量很低，合成反应与二甲醚吸收过程的效率很低，因此，很难采用一步法生产二甲醚。w由于一步法制二甲醚牵涉到投资较高、气体净化和二甲醚产品分离等问题，一般适应于大型生产，因此，我国合成气制二甲醚尚未工业化，国外也仅在美国和日本各有一套工业示范装置运行。w目前，中科院

43、山西煤化所、中科院大连化物所、清华大学、华东理工大学和西南化工研究院等单位正在进行一步法合成二甲醚的研究，并在小试上取得了一定成果。 来源：中国化工报 2003年5月23日 71合成二甲醚的工艺 w与一步法相比，二步法合成流程稍复杂，但两类催化剂装在不同反应器内，互不干扰。w甲醇脱水的反应器工作压力较低，可降低设备造价，同时分离流程简单，特别适合已有联醇装置的小氮肥厂，可用该厂联产的甲醇生产二甲醚，投资较低，而且可以根据市场需求，调节甲醇与二甲醚产品的比例。（液相法浓硫酸催化剂，气相法结晶硅铝酸盐）w当前可利用各地现有的小氮肥厂的条件，应用已有的技术，

44、用其一部分或全部以二步法生产二甲醚液化气。目前，国内众多的小氮肥厂，大多能联产甲醇50001万吨/年，也可联产二甲醚液化气30006000吨/年。 w国内外的大量研究表明，二甲醚是一种重要的清洁能源和环保产品。研究开发二甲醚清洁燃料非常适合我国的能源结构，也是我国能源优化利用和能源及环境技术发展的大方向。 来源：中国化工报 2003年5月23日 72二甲醚发展需闯三关 w中国工程院倪维斗院士访谈w一是成本w二是技术w三是政策中国工程院倪维斗院士访谈 73成本关：每吨不能高于3000元w倪院士在多个场合曾谈到，预计年内我国将有5001000万吨的二甲醚需

45、求。因此，对于二甲醚来说，不存在市场需求问题，关键在于成本的控制。w目前国内二甲醚的成熟生产工艺是采用二步法，工艺成熟但生产链长，且产品成本要随甲醇价格的波动而变化。目前国内甲醇市场价格波动范围相当大，低时1000元吨，高时达到2000元吨，如果二甲醚价格也随其有如此大的起伏，它作为民用燃料的吸引力肯定会大打折扣。如果以二甲醚的热值和目前使用的液化石油气的热值相比，其成本不能超过3000元吨。w目前比较令人欣慰的消息:国内有的单位在成本控制方面已取得了较好的进展。企业靠技术改造和自行生产甲醇等办法，目前已将二甲醚的生产成本控制在3000元吨以内。这个成本的二甲醚完全可以与目前市场上的液化石油气

46、竞争了。w由于二甲醚用耐压罐车或装入钢瓶后运输，很安全便捷，因此从成本考虑，生产企业应该选择在富产煤炭地区，年产规模至少要在万吨以上，并且尽可能在工艺上实现多联产。中国工程院倪维斗院士访谈 74技术关：规模扩大，技术有阻碍 w目前改进二甲醚生产工艺的焦点是浆态床一步法生产二甲醚。权威学者预言：这个新工艺如果能顺利投入生产，并达到年产20万吨以上规模，二甲醚生产成本有望降至2000元吨左右（以2000年相关产品价格水准计算）。如果一步法实现了工业化生产，它在成本上的优势是显而易见的。 w目前一步法生产二甲醚面临的几个关键问题是：需要高效、低价的煤制气工艺及设备；需要能满足大型化二甲醚生产用的反应

47、器；解决以煤为原料制二甲醚生产过程中二氧化碳的利用；相关催化剂开发与生产；成熟经济的二甲醚分离和提纯技术。 w通过最近两年的努力，国内一步法生产二甲醚装置和工艺研究都取得了一定进展。中国工程院倪维斗院士访谈 75政策关：投资、税收都应倾斜w目前二甲醚建设中一个不容忽视的问题是投资。以国内已经建设和正在规划的二甲醚项目投资情况来看，投资额应该是以10亿元计算。w二甲醚的投资额虽然高，但大处从国家能源安全考虑，小处从市场需求考虑，高额投资是值得的。以目前的投资和回报来看，一个年产20万吨左右的二甲醚联产发电项目的投资大约近20亿元，投资收回的周期应该是810年。w目前我国二甲醚建设项目的投资大致来

48、自个方面。其一，企业自筹；其二，地方和国家配套贷款；其三，国外企业投资和政府贷款。这种来源的资金目前正在以不同方式注入到二甲醚项目中来。 w组成专门机构（政府、企业、研究机构），协调解决资金、技术、市场和政策方面的问题 ，以保证二甲醚发展。中国工程院倪维斗院士访谈 76煤变油煤的液化技术w“煤变油”工程是“十五”期间中国国家重点组织实施的12大高技术工程之一。 w所谓“煤变油”，是指将煤炭转化为液体燃料和化工原料的技术。煤炭在液化成汽油、柴油的同时，还能生产出附加价值很高的上百种产品，例如乙烯、丙烯、石蜡、醇、酮、化肥等。w对“煤变油”的研究开发，始于20世纪上半叶的德国，之后南非、荷兰、美国

49、也都尝试利用这一技术将煤炭转化为汽油和柴油。w目前煤液化在南非已经形成了大规模、高盈利的产业。我国科学家们在上个世纪80年代开始这项研究，目前已经有了重大突破，在千吨级装置上开始试验生产，我国由此成为世界上少数几个掌握这项技术的国家之一。 77C1化学与费托合成w所谓C1化学，是指以合成气（CO和H2）出发合成化工产品和燃料化工体系。C1化学的任务是使人类的化工产品和能源摆脱对石油的依赖，因此C1化学又称为“创造未来的化学”。w目前C1化学中所用的催化技术主要包括以下2个方面：费-托（Fischer-Torpsch）合成MTG反应78费-托（Fischer-Torpsch）合成w1923年，F

50、ischer F. 和Torpsch H.首次报道了使用碱化的铁催化剂，由CO和H2合成烃类化合物，在400-450，1.5MPa下获得了以醇、醛、酮等含氧化合物为主的产物，故此，该类反应称为F-T合成。wF-T催化剂的发展历史1923年，碱化铁催化剂；1925年，Fe-Zn催化剂、Co系催化剂；1936年，四套装置投产；1945年，共建立15套装置。所用催化剂由Co：ThO2：MgO：硅藻土=100：5：8：200组成，使用硝酸盐沉淀法制备。所得产物由46%汽油，23%柴油，3%的润滑油和28%的石蜡组成；79费-托（Fischer-Torpsch）合成二战后，ARGE公司开发了由沉淀铁催化

51、的高负荷的固定床装置，其产物包括汽油32%，柴油21%和石蜡烃47%。所用催化剂由Fe：SiO2：K2O：Cu=100：25：5：5。美国几家公司将这种催化剂用于流化床，获得成功。Kellogg公司采用雾沫床，其汽油收率高达70%。ARGE流程和Kellogg流程于1955年在南非的Sasol（1）装置上实现工业化，其主要生产能力为24104t/a。1980年Sasol（2）建成投产，生产能力20104t/a。1985年Sasol（3）建成，生产能力与Sasol（2）相同。到那时候止，南非消耗的动力燃料，约40%来自于F-T合成。）Sasol（1）简化流程见下图：808182MTG反应w197

52、6年Mobil公司公开报道了由甲醇合成汽油这一具有划时代意义的烃类合成方法，并命名为MTG法（Methanol to Gasoline）。这一方法意味着开发了从煤合成气甲醇液体燃料的新路线，彻底摆脱了对石油的依赖。MTG法进展如下：固定床MTG过程包括两段反应：在第一反应器重采用Al2O3催化甲醇脱水为二甲醚，二甲醚和甲醇在第二反应器中被ZSM-5催化转化成烃和水。83采用两段工艺，一是便于取出高达1700kJ/kg甲醇的反应热，二是一段的低沸点产物可在二段反应器内循环，以增加汽油产率，并且有利于抑制温度上升。MTG法开始于固定床，后来发展为流化床。流化床与固定床相比，具有以下优点：1 易于除

53、去反应热；2 汽油收率高；3 催化剂可连续再生，连续运转。84“煤变油”是我国能源结构调整的新曙光 w发展“煤变油”的工业化，对于中国这样一个石油资源有限，但又是石油消费大国的国家来说，具有特别重要的意义。w近年来，我国液体燃料的需求急剧增长，只有大量进口，才能解决巨大的供需矛盾。2000年我国进口原油7600万吨，预计2010年进口原油将达到1.6亿吨，已经危及国家能源战略安全。w而我国的煤炭资源却十分丰富，已探明的煤炭储量达1万多亿吨，年产量达10亿吨。因此，通过煤液化合成油是实现我国油品基本自给的现实途径之一。w煤变油技术的工业化，将使我国的能源安全战略得到巩固，同时还可以扩大煤炭市场，

54、缓解煤炭工人的就业压力。85煤的液化分类w目前煤液化技术可以分为直接液化和间接液化两种技术路线。w直接液化是煤在高温高压下进行催化加氢，从而使煤直接转化为液体的燃料。w间接液化则是先将煤气化制得合成气，然后再在催化剂的作用下合成液体燃料。86直接液化的优缺点w与间接液化相比，直接液化装置的规模相对较小，投资较少，原煤消耗较低，汽油、柴油等目标产品的选择性较高，但是合成的油品质量较差，需要再进行深度精制和改质。直接液化对煤种的要求也比较严格，只有年轻的煤种如褐煤、次烟煤才能适用，并且惰性组分含量要低，反应活性要高，这就大大限制了直接液化技术的应用范围，大规模工业化生产还有待时日。w煤炭直接液化项

55、目在实验室环境下尚可，此前在德国进行的试验已充分证明了这一点，但转变到工业应用，稳定性则难以保证。此外，上了项目能否挣钱还很难说。87间接液化的优缺点w间接液化技术由于有原料适应强和油品质量好的优点，尽管建设投资较高，但是在国外已有大规模商业化运营的成功经验。目前，煤液化在南非已经形成大规模、高赢利的产业。 w在南非的萨索尔公司，年产500万吨合成油品，每桶成本19.7美元，低于石油输出国组织22至28美元的价格调控范围。2001年这家公司产值达40亿元，实现利润近12亿元。因此专家们认为，间接液化技术比较适应我国的情况。 88间接液化工业化技术w国外工业化的间接液化技术主要有南非萨索尔公司的

56、FT合成技术、壳牌公司的Smdsr（中间馏分油品合成）等工艺技术。此外还有一些正在开发的合成技术，如丹麦TOPSOE公司的TIGAS法和美国MOBIL公司的STG等。w利用这些成熟的技术在我国建设煤液化项目，有利于消化国外先进技术，促进并加快正在进行的煤炭间接技术的开发，增加我国的技术储备。 89间接液化前景w中国曾进行过2000 t/a的固定床工业试验。国内没有建立百万吨级工业化装置的原因在于设计基础数据的缺乏，实质是科研投入不足造成的的工业化研究的不完善。w从油品供求趋势和技术发展来看，煤间接液化产业具有广阔的市场前景。山西煤化所白亮副研究员指出其发展态势如下，2003-2008 建立5-

57、10 万t级工业示范装置2008-2010 建立后续百万吨合成油商业化装置几十亿元的直接利润。2020年，如能够达到2000万吨的油品市场份额，可实现利润150-200亿元左右，同时解决60万个就业机会（生产及相关行业）w煤液化技术为主导煤化工产业将是中国具有蓬勃生机的革命性的新兴产业。中国已进入到实质性产业化阶段。90为什么“煤变油”技术在美国、德国这些发达国家没有形成大规模的商业化呢？ wReason：这些国家的煤炭价格过高。w在德国，煤炭的价格折合人民币1400元/吨，再加上昂贵的人工成本，所以煤炭合成油的成本太高，产品没有市场竞争力。w而南非蕴藏着丰富的煤炭资源，煤价大大低于美、德等国

58、，人力成本也相对便宜，因而它的合成油具有相当的竞争力。w而作为世界第一煤炭大国和人口大国的中国，这两项成本都比南非低。因此，煤间接液化技术在我国大有可为。 91Question：为什么说煤变油技术工业化是关系国家能源安全的战略决策？w中国国内日益增加的石油消耗，国内石油储量下降、产量徘徊，国际能源战略格局的最新变化，及在东亚地区围绕石油能源进行的各方竞争，都为中国未来的能源安全提出新的课题，中国的石油战略必须因应变化，做出调整。 w相关资料显示，2002年我国石油消费量已达到2.41亿吨，其中国内产量1.67亿吨，净进口量达到8360万吨，所占比例已经超过34%.而到2005年，我国石油需求量

59、将达到2.9亿吨左右，将有可能超过日本的需求量而成为仅次于美国的世界第二大石油消费国。而到那时，我国石油产量预计将不会有大幅度提高，石油进口的依存度将进一步加大。 92Question：为什么说煤变油技术工业化是关系国家能源安全的战略决策？w国际石油战略格局却发生了巨大的变化。美国通过伊拉克战争，占领了世界第二大储油国。尽管目前美国在伊频繁遭袭，有焦头烂额之态，并因此而开始调整对伊策略，但美国控制伊拉克的战略意图决不会发生变化，石油战略则是其中最重要的战略目标之一。虽然短期内美国还无法或者也不需要从伊拉克直接获得石油供给，但它却已经在战略上更加结实地握住了中东乃至世界石油市场的“阀门”，石油战

60、略将成为美国 政 治 战 略 的 最 有 效 的 武 器 之 一 。 93Question：为什么说煤变油技术工业化是关系国家能源安全的战略决策？w而在远东方面，输油管道的线路之争，其实质当然也是石油战略之争。有专家经过计算指出，即使最终日本极力主张的“安纳线”上马，中国所能获得的石油供应量和价格也不会受到太大影响。但在国际政治战略及与此密切相关的石油战略角度考量，由“安大”到“安纳”之间的线路之争、之变，就绝非一笔经济账那么简单。 w中国正在日益崛起，正在逐步以负责任的大国的形象和身份，出现在世界政治、经济舞台上，并日益发挥重要的作用。对这样一个后发然而势头强劲的国家，各种制衡、限制、挑战，