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煤化工的范疇

時間：2009-01-21

煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體，液體，固體燃料以及化學(xué)品的過程。從煤的加工過程分，主要包括:干餾(含煉焦和低溫干餾)，氣化，液化和合成化學(xué)品等。煤化工利用生產(chǎn)技術(shù)中，煉焦是應(yīng)用最早的工藝，并且至今仍然是沒化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。煤的氣化在煤化工中占有重要地位，用于生產(chǎn)各種燃料起，是干凈的能源，有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護;煤氣化生產(chǎn)的合成氣是合成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料。煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油和化學(xué)產(chǎn)品。在石油短缺時，煤的液化產(chǎn)品將替代目前的天然石油!以上既是在煤化工轉(zhuǎn)化的主要方面。
煤是遠古植物遺骸，埋在地層下，經(jīng)過地殼隔絕空氣的壓力和溫度條件下作用，產(chǎn)生的碳化化石礦物。如果把它所含有的各種有機物質(zhì)分離出來，加以充分利用，其價值要比單純作為燃料高得多。以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工，生產(chǎn)出各種化工產(chǎn)品的工業(yè)稱為煤化工。

　　一、煤化工發(fā)展現(xiàn)狀
　　煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，生成各種化學(xué)品。
　　目前我國煤化工主要集中在煤焦油、合成氨和甲醇上，2004年我國煤焦油產(chǎn)量400萬噸左右，合成氨產(chǎn)量4222萬噸，甲醇產(chǎn)量440萬噸。目前我國煤化工總體水平較低，當(dāng)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過程長、投資大、污染重等問題，這樣的過程更適宜采用新技術(shù)，實施大型化。
　　(2)煤化工氣化技術(shù)進步緩慢
　　煤氣化是煤化工的龍頭和基礎(chǔ)，在相當(dāng)程度上影響煤化工的效率、成本和發(fā)展。我們追求的應(yīng)該是高效、低耗、無污染的煤氣化工藝。煤氣化工藝至今已有100多年，煤氣化技術(shù)演進的歷程：以氧氣(或富氧)氣化代替空氣氣化，以粉煤代替塊煤、碎煤，以氣流床和流化床代替固定床，由常壓氣化進展到高壓氣化，這些都是煤氣化工藝技術(shù)演進升級的重要趨勢。我國煤氣化工藝的更新進展緩慢。我國亦做過一些煤氣化技術(shù)的開發(fā)改進，但真正工業(yè)化的不多。近年來我國恩德爐的改進，灰熔聚爐的開發(fā)均有進展，有的已工業(yè)化，并在繼續(xù)提高。
　　　為積極提高我國煤化工氣化技術(shù)，曾引進LURGI爐及TEXICEO爐(三種壓力等級)。但引進后都經(jīng)過更換適應(yīng)煤種及多項技術(shù)改造，經(jīng)歷幾年才正常生產(chǎn)。大型煤氣化技術(shù)的穩(wěn)定運行有一定難度。因國產(chǎn)化進展緩慢及其他原因，所引進的技術(shù)對煤化工全局氣化技術(shù)的改進的帶動作用有限。以我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)建設(shè)的30萬t/a NH3裝置已于德州化肥廠投產(chǎn)。
　　(3)低水平重復(fù)建設(shè)嚴重
當(dāng)前在全國范圍內(nèi)形成甲醇熱，在建和擬建的甲醇裝置能力已超過1千萬噸。眾所共知，世界甲醇市場供過于求。近年內(nèi)世界幾套以廉價天然氣為原料的超大型甲醇裝置投產(chǎn)后，價格將進一步下降。他們的　　　目標(biāo)市場是向我國出口，屆時國內(nèi)有些甲醇企業(yè)將受到嚴重沖擊。
值得關(guān)注的是，大量正在建設(shè)或擬建的甲醇裝置其規(guī)模均偏小，新建多數(shù)為10萬～20萬t/a，個別最大的亦只有60萬t/a。甲醇是規(guī)模效益非常明顯的化工裝置。大量的資料表明，煤基甲醇裝置必需依賴于低價煤、大型化、先進技術(shù)及低投資，四者緊密結(jié)合的條件下才有國際競爭力。煤基甲醇沒有足夠大的規(guī)模是不具備國際競爭力的。
　　(4)缺乏戰(zhàn)略眼光，技術(shù)開發(fā)薄弱
　　煤資源在我國處于能源的主體地位，問題在于煤轉(zhuǎn)化的技術(shù)開發(fā)并沒有放在重要地位，投入關(guān)心不夠。最終能替代石油的戰(zhàn)略資源是煤，而要使煤真正能成為石油替代品，必需技術(shù)開發(fā)先行，形成自有知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)。
　　20世紀70年代的石油危機，促進了尋求替代能源和潔凈煤技術(shù)的開發(fā)。在煤化工發(fā)展低潮時，國外許多大型公司抓住機遇，搞好煤化工新技術(shù)開發(fā)的戰(zhàn)略技術(shù)貯備。近幾年商業(yè)化的SHELL煤氣化，MTO技術(shù)、MTP技術(shù)等無不是在近10-20年開發(fā)的，這些新技術(shù)開發(fā)經(jīng)過按科學(xué)程序、持之以恒的努力。由于我們開發(fā)創(chuàng)新工作不足，今天我們?nèi)孕枰M這些技術(shù)，代價很高。

　　二、煤化工新項目
受國際原油、天然氣價格上漲以及國內(nèi)油氣資源不足，石油進口日益增加的影響，開發(fā)石油替代品已成為煤化工發(fā)展重點。目前比較看好的煤化工項目有甲醇燃料、煤制油、甲醇制烯烴。
　　(1)甲醇燃料
包括甲醇汽油(摻燒或全燒)；甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚(替代液化石油氣和柴油)；燃料電池等。甲醇汽油早已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，目前在山西等地應(yīng)用較多。二甲醚近年已在山東等地實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并推廣應(yīng)用，二甲醚項目已成為投資熱點，新項目規(guī)模越來越大。燃料電池目前尚處于研發(fā)階段，沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
　　(2)煤制油(直接液化、間接液化)
煤直接液化以煤炭為主要原料，通過加氫生產(chǎn)煤基液體燃料。我國近幾年已分別與德、日、美外商合作編制了不同地區(qū)煤直接液化制油品的預(yù)可行性報告。2004年8月，神華集團開工建設(shè)煤直接液化制油品項目。
　　　煤間接液化以煤為原料，經(jīng)過氣化生成合成氣，然后用合成氣來制取液體燃料。F-T合成反應(yīng)是煤炭間接液化過程中的重要反應(yīng)，世界上已有南非SALSOL成功應(yīng)用F-T反應(yīng)生產(chǎn)油品。間接液化工藝有高溫固定床合成工藝(SAS)，產(chǎn)品為油品化工型；低溫漿態(tài)床合成工藝的產(chǎn)品是油品型；還有SHELL的中間餾份油合成工藝(SMDS)。我國已有幾個企業(yè)啟動了本項目的前期工作。
　　(3)甲醇制烯烴(MTO)
　　MTO技術(shù)已由UOP和NORSK HYDRO公司開發(fā)出來，典型消耗定額是每噸乙烯需甲醇5.6t，副產(chǎn)丙烯0.83t，丁烯0.24t，C50.1t，燃料氣3.97MMBTU。目前尼日利亞在建設(shè)年產(chǎn)乙烯、丙烯各40萬t/a，單系列甲醇250萬t/a的MTO項目，計劃于2006年建成。
　　甲醇制丙烯(MTP)技術(shù)由LURGI公司開發(fā)。典型消耗定額是每噸丙烯需甲醇3.1t，副產(chǎn)汽油0.37t，燃料氣0.88 MMBTU。MTP技術(shù)小試在20世紀90年代開始，中試裝置在挪威已運行11000h以上，工業(yè)示范裝置正在伊朗建設(shè)，商業(yè)化大型裝置也在商討簽約中。年產(chǎn)170萬t甲醇對應(yīng)建設(shè)30萬t乙烯生產(chǎn)裝置或50萬t丙烯生產(chǎn)裝置。
　　隨著甲醇生產(chǎn)成本明顯下降，以及甲醇制烯烴技術(shù)的突破，MTO、MTP已面臨大型商業(yè)化。我國聚烯烴缺口量很大，若能采用以煤炭為原料成功地生產(chǎn)甲醇制烯烴，無疑將是一項有重大意義的突破。

　　三、現(xiàn)代煤化工發(fā)展指導(dǎo)方針
　　現(xiàn)代煤化工是屬于技術(shù)密集型和投資密集型的產(chǎn)業(yè)，應(yīng)采取最有利于提高經(jīng)濟效益的建設(shè)及運行方式?，F(xiàn)代煤化工的發(fā)展要堅持一體化、基地化、集約化、大型化、現(xiàn)代化，真正轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式。
堅持一體化。就是把大型煤化工裝置和煤礦結(jié)合起來(當(dāng)然亦可以采取煤-電-化一體化聯(lián)產(chǎn)模式)。把煤氣化裝置建在礦上(或臨近礦區(qū))，力求減少煤炭運耗及運費，實施資源優(yōu)化配置，合理使用煤炭資源(按煤質(zhì)資源優(yōu)質(zhì)優(yōu)用，劣質(zhì)劣用，各得其所)。只有形成煤化工與煤礦一體化的利益機制，才能減少日后的價格、運輸和布局的風(fēng)險。
　　堅持基地化、集約化。化學(xué)工業(yè)內(nèi)在的固有特性適宜于綜合利用和深加工?；厥瞧髽I(yè)群體的集稱?；貎?nèi)集中布置相關(guān)企業(yè)，可以充分、高效、合理利用各種資源，提高資源配置效率和效益，發(fā)揮企業(yè)的集聚效應(yīng)。總之，煤化工發(fā)展實施基地化布局最重要的目的是實施以市場為基礎(chǔ)的高度資源優(yōu)化配置，謀求集約化經(jīng)營。
　　堅持大型化、現(xiàn)代化。只有采用一流的技術(shù)、一流的設(shè)備、一流的管理，建設(shè)大型規(guī)模效益的裝置才能形成一流的煤化工基地，謀求跨越式發(fā)展，具備國際競爭力。