现代煤化工技术经济及产业链研究_陈贵锋
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
68
2014 年第 10 期
煤炭工程
专题综述
图 1 现代煤化工产业路线
外） ，是现代煤化工快速发展的基础。按照煤炭与气化剂的 流动状态，煤炭气化技术主要分为固定床、流化床和气流 床三种。固定床气化技术采用块煤（5 ～ 50mm） 进料，要求 煤种粘结性和结渣性不能太强，热稳定性、抗碎强度和反 应活性要好，单炉规模 1000t / d 左右，已实现国产化。流化 床气化技术采用粉煤进料（0 ～ 10mm） ，适应于活性好的低 阶烟煤和褐煤，主要生产工业燃气，在化工合成领域应用 规模较小。气流床气化技术煤种适应性较宽，气化能力大， 在现代煤化工项目中应用广泛，近年来国内涌现出一批代 表国际先进水平的大型气流床气化技术，成功实现工业化 运行，如 2000t 级干煤粉气流床气化技术、3000t 级水煤浆 气流床气化技术。
现代煤化工是以先进技术为支撑，将煤转化成清洁燃 料和化学品，实现煤炭高效清洁利用的产业，现代煤化工 技术整体还处于工业示范阶段。相比传统煤化工的产能过 剩、能耗高、环保效果较差等突出问题以及现代煤化工巨 大的市场需求，现代煤化工受到社会广泛关注。总体来看， 国家和企业对现代煤化工发展前景比较看好，但由于现代 煤化工的技术经济性还不明朗，科学合理的产业链尚未形 成，企业投资比较谨慎［1 － 4］。
降低煤液化反应苛刻度、提高油收率和减少水消耗已 成为煤直接液化领域的发展趋势。通过开发新型催化剂和 反应过程调控和高效的产品分离技术，降低反应苛刻条件， 增加液体收率（55% 以上） ，提高煤转化率（90% 以上） ，形 成联产化学品和低碳燃料的温和煤直接液化技术。
1. 3 煤炭间接液化快速迈向大型化
1 现代煤化工进展及趋势
现代煤化工主要集中在煤制油和合成天然气、煤制烯 烃、煤制乙二醇等领域，现代煤化工产业路线如图 1 所示， 除煤制芳 烃 还 处 在 研 发 阶 段 外，其 它 技 术 均 进 行 了 示 范， 形成了一批拥有自主知识产权的科技成果。
1. 1 大型煤炭气化技术成功应用
煤炭气化技术是现代煤化工技术的龙头（ 直接液化除
3. State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization，Beijing 100013，China； 4. Energy State Key Laboratory of Coal Efficient Utilization and Energy － saving Emission Ｒeduction，Beijing 100013，China）
煤制烯烃示范项目关键技术稳定性好，技术装备国产 化率高，技术经Байду номын сангаас效果得到初步验证。进一步提高乙烯和 丙烯收率、研发自主知识产权的 MTP 高性能催化剂、节水 降耗是煤制烯烃的发展方向。
1. 5 煤制天然气试运行
煤制天然气技术分为传统煤制天然气技术、催化蒸汽气 化技术及加氢气化技术三类，国内外运行和在建的项目均采 用传统煤制天然气技术，后两者还在研发阶段。煤制天然气 甲烷化技术目前均引进国外技术。大唐克旗 40 亿 m3 / a和庆 华伊犁 55 亿 m3 / a 煤制天然气项目一期约 13. 5 亿 m3 / a 已打 通工艺流程，大唐克旗项目投运不久因煤质适应性问题停产 检修，目前已恢复正常； 庆华伊犁项目的天然气已接入西气 东输二线，2014 年 6 月对外供气超过 2 亿 m3 ，因原料煤机 械强度和热稳定性较低，目前生产负荷仅为 60% 左右。2013 年以来，煤制天然气在国内呈现加速发展趋势，16 个项目获 准开展前期工作，总产能约 700 亿 m3 / a。
为了提高 煤 炭 转 化 效 率、 减 少 排 放 和 降 低 装 置 投 资， 煤炭间接 液 化 正 朝 着 催 化 剂 高 活 性、反 应 器 分 离 效 果 好、
工艺集成度高、产品性能好的方向发展。
1. 4 煤制烯烃发展迅速
煤制烯烃技术是煤制甲醇技术和甲醇制低碳烯烃技术 （ MTO、MTP） 的耦合，建成投产的神华包头 60 万 t / a、神 华宁煤 52 万 t / a 项目均实现商业化运行，大唐多伦 46 万 t / a 项目正在调试阶段。2013 年，神华包头项目生产 54. 5 万 t 聚烯烃，神华宁煤项目生产聚丙烯 45 万 t，基本达到设计 产能。2013 年以来，国内又有 8 个煤制烯烃项目获准开展 前期工作，总产能约 587 万 t / a。
69
专题综述
煤炭工程
2014 年第 10 期
项目研究，效果明显［5 － 7］。本文利用 CCTM 模型进行了现 56% ，单位产 品 煤 耗 2. 6 ～ 2. 9tce / t 油 品，单 位 产 品 水 耗
代煤化工技术经济评价指标分析和评价，见表 1。
CHEN Gui － feng1，3，4 ，LI Zhen － tao1，2 ，LUO Teng1，3，4
（1. China Coal Ｒesearch Institute Company Limited，Beijing 100013 China； 2. School of Chemistry Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China；
洁净高效 是 煤 气 化 技 术 的 宗 旨， 具 体 表 现 为 大 型 化、 智能化、煤种适应性强等； 经济性是煤气化技术的生命力， 表现在降低气化炉投资和造气成本。
1. 2 煤炭直接液化实现商业化运行
神华集团在煤炭科学研究总院开发的直接液化工艺和 纳米级高效催化剂基础上，投资建设了世界上第一条煤炭 直接液化百万吨级生产线（108 万 t / a） ，已实现安全、长周 期、高负荷运行。2013 年全年运行 315d，生产成品油 88. 8 万 t。神华集团正在建设第二条和三条生产线，投产后将形 成 390 万 t / a 的规模。
Abstract： After nearly 10 years of technology demonstration，modern coal chemistry and its industrial chain have obtained a series of achievement，with preliminary conclusions of technical，economic and environmental impact indicators，its development in the future is calling for more attention． The paper introduced the technology progress and development trend of modern coal chemistry industry，and studied the energy efficiency，economic and environmental indicators with CCTM model，pointing out that there is great potential in energy efficiency improving，water consumption reducing． And the modern coal chemistry industry chain and main product market were analyzed，recommending development of differentiated product structure to prevent the risk of excessive production capacity． Keywords： coal chemistry industry； technology economic； technology progress； industry chain； product market
第46 卷第10 期 2014年第10期
煤炭工程
COAL ENGINEEＲING
Vol. 46，No. 10 No. 10，2014
doi： 10. 11799 / ce201410017
现代煤化工技术经济及产业链研究
陈贵锋1，3，4 ，李振涛1，2 ，罗 腾1，3，4
（1. 煤炭科学技术研究院有限公司，北京 100013； 2. 中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116； 3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013；
为了简化反应流程，降低反应控制难度，提高反应效 率和设备处理能力，降低污染，需开发气流床、流化床甲 烷合成工艺，开发与其相匹配的高效耐磨、耐硫甲烷化催 化剂及其装备。
1. 6 煤制乙二醇加速发展
煤制乙二醇因具有工艺获取难度小、流程短、成本低 等特点，企业投资热情较高。据统计，国内投产、在建的 煤制乙二醇项目 14 个，产能 330 万 t / a，规划产能超过 600 万 t /a。从示范项目运行情况看，煤制乙二醇还存在技术瓶 颈，主要是催化剂选择性不好，导致生产负荷不高，乙二 醇产品的紫外透光率达不到国家优等品的标准。相对石油 路线，煤制乙二醇的竞争力较强，发展关键是提高催化剂 性能和稳定性以及产品质量。
关键词： 煤化工； 技术经济； 技术进展； 产业链； 产品市场 中图分类号： TQ536； F426. 7 文献标识码： A 文章编号： 1671 － 0959（2014）10-0068-04
Ｒesearch on Technology Economic and Industrial Chain of Modern Coal Chemistry Industry
4. 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京 100013）
摘 要： 现代煤化工及其产业链经过近十年技术示范已经取得系列成果，其技术、经济和环 境影响等指标已经有初步结论，今后如何发展值得关注。介绍了现代煤化工技术进展及发展趋 势，采用 CCTM 模型进行了能效、经济和环境指标研究，指出其在提高能效、降低水耗等方面还 有很大潜力。分析了现代煤化工的产品链和主要产品市场，建议开展差异化产品结构研究，防止 产能过剩风险。
2 现代煤化工技术经济环境指标分析评价
2. 1 技术经济评价体系
煤炭工业洁净煤工程技术研究中心在国家 863 资助下 建立了技术—经济—环境相结合的评价方法、指标体系和 评价模型（ CCTM） ，用于煤炭开采、发电、化工转化、污染 物处理、终端利用等单项技术经济评价及全生命周期评价。 该评价体系已用于政府规划和战略研究，还应用于与国际 能源署、英国、德国、印度尼西亚等的技术经济评价合作
我国已经建立和运行具有自主知识产权的中低温浆态 床工艺的工业示范装置，正在建立大型工业装置。伊泰和 潞安各 16 万 t / a 的煤炭间接液化示范装置已投产并稳定运 行。2012 年伊泰项目生产各类油品和化工品 17. 2 万 t，全 年运行 349d。2012 年潞安项目生产油品约 9. 7 万 t，实现安 全稳定运行。2013 年以来，国内共有 8 个煤炭间接液化项 目获准开展前期工作，总产能约 2000 万 t / a，其中神华宁 煤宁东 400 万 t / a、兖矿榆林 100 万 t / a 已经开工建设。
收稿日期： 2014 － 09 － 05 基金项目： 科研院所技术开发研究专项： 固定床熔渣气化炉连续排渣关键技术研究（2014EG122191） 作者简介： 陈贵锋（1966 － ） ，男，湖南常德人，研究员，煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院副院长，中国煤炭
学会资深会员，主要从事现代煤转化技术研发和洁净煤技术经济等研究，E － mail： chen@ cct. org. cn。 引用格式： 陈贵锋，李振涛，罗 腾． 现代煤化工技术经济及产业链研究 ［J］． 煤炭工程，2014，46（10） ： 68 － 71．
2014 年第 10 期
煤炭工程
专题综述
图 1 现代煤化工产业路线
外） ，是现代煤化工快速发展的基础。按照煤炭与气化剂的 流动状态，煤炭气化技术主要分为固定床、流化床和气流 床三种。固定床气化技术采用块煤（5 ～ 50mm） 进料，要求 煤种粘结性和结渣性不能太强，热稳定性、抗碎强度和反 应活性要好，单炉规模 1000t / d 左右，已实现国产化。流化 床气化技术采用粉煤进料（0 ～ 10mm） ，适应于活性好的低 阶烟煤和褐煤，主要生产工业燃气，在化工合成领域应用 规模较小。气流床气化技术煤种适应性较宽，气化能力大， 在现代煤化工项目中应用广泛，近年来国内涌现出一批代 表国际先进水平的大型气流床气化技术，成功实现工业化 运行，如 2000t 级干煤粉气流床气化技术、3000t 级水煤浆 气流床气化技术。
现代煤化工是以先进技术为支撑，将煤转化成清洁燃 料和化学品，实现煤炭高效清洁利用的产业，现代煤化工 技术整体还处于工业示范阶段。相比传统煤化工的产能过 剩、能耗高、环保效果较差等突出问题以及现代煤化工巨 大的市场需求，现代煤化工受到社会广泛关注。总体来看， 国家和企业对现代煤化工发展前景比较看好，但由于现代 煤化工的技术经济性还不明朗，科学合理的产业链尚未形 成，企业投资比较谨慎［1 － 4］。
降低煤液化反应苛刻度、提高油收率和减少水消耗已 成为煤直接液化领域的发展趋势。通过开发新型催化剂和 反应过程调控和高效的产品分离技术，降低反应苛刻条件， 增加液体收率（55% 以上） ，提高煤转化率（90% 以上） ，形 成联产化学品和低碳燃料的温和煤直接液化技术。
1. 3 煤炭间接液化快速迈向大型化
1 现代煤化工进展及趋势
现代煤化工主要集中在煤制油和合成天然气、煤制烯 烃、煤制乙二醇等领域，现代煤化工产业路线如图 1 所示， 除煤制芳 烃 还 处 在 研 发 阶 段 外，其 它 技 术 均 进 行 了 示 范， 形成了一批拥有自主知识产权的科技成果。
1. 1 大型煤炭气化技术成功应用
煤炭气化技术是现代煤化工技术的龙头（ 直接液化除
3. State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization，Beijing 100013，China； 4. Energy State Key Laboratory of Coal Efficient Utilization and Energy － saving Emission Ｒeduction，Beijing 100013，China）
煤制烯烃示范项目关键技术稳定性好，技术装备国产 化率高，技术经Байду номын сангаас效果得到初步验证。进一步提高乙烯和 丙烯收率、研发自主知识产权的 MTP 高性能催化剂、节水 降耗是煤制烯烃的发展方向。
1. 5 煤制天然气试运行
煤制天然气技术分为传统煤制天然气技术、催化蒸汽气 化技术及加氢气化技术三类，国内外运行和在建的项目均采 用传统煤制天然气技术，后两者还在研发阶段。煤制天然气 甲烷化技术目前均引进国外技术。大唐克旗 40 亿 m3 / a和庆 华伊犁 55 亿 m3 / a 煤制天然气项目一期约 13. 5 亿 m3 / a 已打 通工艺流程，大唐克旗项目投运不久因煤质适应性问题停产 检修，目前已恢复正常； 庆华伊犁项目的天然气已接入西气 东输二线，2014 年 6 月对外供气超过 2 亿 m3 ，因原料煤机 械强度和热稳定性较低，目前生产负荷仅为 60% 左右。2013 年以来，煤制天然气在国内呈现加速发展趋势，16 个项目获 准开展前期工作，总产能约 700 亿 m3 / a。
为了提高 煤 炭 转 化 效 率、 减 少 排 放 和 降 低 装 置 投 资， 煤炭间接 液 化 正 朝 着 催 化 剂 高 活 性、反 应 器 分 离 效 果 好、
工艺集成度高、产品性能好的方向发展。
1. 4 煤制烯烃发展迅速
煤制烯烃技术是煤制甲醇技术和甲醇制低碳烯烃技术 （ MTO、MTP） 的耦合，建成投产的神华包头 60 万 t / a、神 华宁煤 52 万 t / a 项目均实现商业化运行，大唐多伦 46 万 t / a 项目正在调试阶段。2013 年，神华包头项目生产 54. 5 万 t 聚烯烃，神华宁煤项目生产聚丙烯 45 万 t，基本达到设计 产能。2013 年以来，国内又有 8 个煤制烯烃项目获准开展 前期工作，总产能约 587 万 t / a。
69
专题综述
煤炭工程
2014 年第 10 期
项目研究，效果明显［5 － 7］。本文利用 CCTM 模型进行了现 56% ，单位产 品 煤 耗 2. 6 ～ 2. 9tce / t 油 品，单 位 产 品 水 耗
代煤化工技术经济评价指标分析和评价，见表 1。
CHEN Gui － feng1，3，4 ，LI Zhen － tao1，2 ，LUO Teng1，3，4
（1. China Coal Ｒesearch Institute Company Limited，Beijing 100013 China； 2. School of Chemistry Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China；
洁净高效 是 煤 气 化 技 术 的 宗 旨， 具 体 表 现 为 大 型 化、 智能化、煤种适应性强等； 经济性是煤气化技术的生命力， 表现在降低气化炉投资和造气成本。
1. 2 煤炭直接液化实现商业化运行
神华集团在煤炭科学研究总院开发的直接液化工艺和 纳米级高效催化剂基础上，投资建设了世界上第一条煤炭 直接液化百万吨级生产线（108 万 t / a） ，已实现安全、长周 期、高负荷运行。2013 年全年运行 315d，生产成品油 88. 8 万 t。神华集团正在建设第二条和三条生产线，投产后将形 成 390 万 t / a 的规模。
Abstract： After nearly 10 years of technology demonstration，modern coal chemistry and its industrial chain have obtained a series of achievement，with preliminary conclusions of technical，economic and environmental impact indicators，its development in the future is calling for more attention． The paper introduced the technology progress and development trend of modern coal chemistry industry，and studied the energy efficiency，economic and environmental indicators with CCTM model，pointing out that there is great potential in energy efficiency improving，water consumption reducing． And the modern coal chemistry industry chain and main product market were analyzed，recommending development of differentiated product structure to prevent the risk of excessive production capacity． Keywords： coal chemistry industry； technology economic； technology progress； industry chain； product market
第46 卷第10 期 2014年第10期
煤炭工程
COAL ENGINEEＲING
Vol. 46，No. 10 No. 10，2014
doi： 10. 11799 / ce201410017
现代煤化工技术经济及产业链研究
陈贵锋1，3，4 ，李振涛1，2 ，罗 腾1，3，4
（1. 煤炭科学技术研究院有限公司，北京 100013； 2. 中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221116； 3. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013；
为了简化反应流程，降低反应控制难度，提高反应效 率和设备处理能力，降低污染，需开发气流床、流化床甲 烷合成工艺，开发与其相匹配的高效耐磨、耐硫甲烷化催 化剂及其装备。
1. 6 煤制乙二醇加速发展
煤制乙二醇因具有工艺获取难度小、流程短、成本低 等特点，企业投资热情较高。据统计，国内投产、在建的 煤制乙二醇项目 14 个，产能 330 万 t / a，规划产能超过 600 万 t /a。从示范项目运行情况看，煤制乙二醇还存在技术瓶 颈，主要是催化剂选择性不好，导致生产负荷不高，乙二 醇产品的紫外透光率达不到国家优等品的标准。相对石油 路线，煤制乙二醇的竞争力较强，发展关键是提高催化剂 性能和稳定性以及产品质量。
关键词： 煤化工； 技术经济； 技术进展； 产业链； 产品市场 中图分类号： TQ536； F426. 7 文献标识码： A 文章编号： 1671 － 0959（2014）10-0068-04
Ｒesearch on Technology Economic and Industrial Chain of Modern Coal Chemistry Industry
4. 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京 100013）
摘 要： 现代煤化工及其产业链经过近十年技术示范已经取得系列成果，其技术、经济和环 境影响等指标已经有初步结论，今后如何发展值得关注。介绍了现代煤化工技术进展及发展趋 势，采用 CCTM 模型进行了能效、经济和环境指标研究，指出其在提高能效、降低水耗等方面还 有很大潜力。分析了现代煤化工的产品链和主要产品市场，建议开展差异化产品结构研究，防止 产能过剩风险。
2 现代煤化工技术经济环境指标分析评价
2. 1 技术经济评价体系
煤炭工业洁净煤工程技术研究中心在国家 863 资助下 建立了技术—经济—环境相结合的评价方法、指标体系和 评价模型（ CCTM） ，用于煤炭开采、发电、化工转化、污染 物处理、终端利用等单项技术经济评价及全生命周期评价。 该评价体系已用于政府规划和战略研究，还应用于与国际 能源署、英国、德国、印度尼西亚等的技术经济评价合作
我国已经建立和运行具有自主知识产权的中低温浆态 床工艺的工业示范装置，正在建立大型工业装置。伊泰和 潞安各 16 万 t / a 的煤炭间接液化示范装置已投产并稳定运 行。2012 年伊泰项目生产各类油品和化工品 17. 2 万 t，全 年运行 349d。2012 年潞安项目生产油品约 9. 7 万 t，实现安 全稳定运行。2013 年以来，国内共有 8 个煤炭间接液化项 目获准开展前期工作，总产能约 2000 万 t / a，其中神华宁 煤宁东 400 万 t / a、兖矿榆林 100 万 t / a 已经开工建设。
收稿日期： 2014 － 09 － 05 基金项目： 科研院所技术开发研究专项： 固定床熔渣气化炉连续排渣关键技术研究（2014EG122191） 作者简介： 陈贵锋（1966 － ） ，男，湖南常德人，研究员，煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院副院长，中国煤炭
学会资深会员，主要从事现代煤转化技术研发和洁净煤技术经济等研究，E － mail： chen@ cct. org. cn。 引用格式： 陈贵锋，李振涛，罗 腾． 现代煤化工技术经济及产业链研究 ［J］． 煤炭工程，2014，46（10） ： 68 － 71．