中国煤气化技术发展方向探讨

合集下载
  1. 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. 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. 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)。
中国煤气化技术的研究与开发始于50年代末,化工部在上 海化工研究院建立煤气化小组,成为中国煤气化研究的开 端。
1966-1976年 研究与开发被迫中断。 70年代末在新疆芦草沟和山东黄县开展K-T炉中试研究,因 材料和工程问题失败。 80年代初建立了气流床水煤浆中试气化炉(临潼化肥研究 所),为后来水煤浆气化技术在国内发展发挥了重要的作 用。
我国大型化工成套技术首次向发达国家出口
中国高校最高的海外技术许可费( >1亿人民币, 至2008年)
2300t/d 5台炉
石油焦制氢
与GE、SHELL并列为国际主流煤气化技术
John Wiley & Sons,Inc.: “一种先进的替代技术”
2011-02 2008-03 2010-01
被国际重要专著和刊物作重点报道

气化
CO+H2
炼 油 电 力
冶 金
氢气
燃气 还原气
直接还原炼铁
煤气化技术是发展煤基多联产系统、煤基化学品、 IGCC、煤基液体燃料等过程的关键技术、核心技术和 龙头技术。
煤气化技术的地位
2011年我国煤炭产量35亿吨,进口量1.78亿吨。
合成氨是煤炭气化技术的最 大用户,2011年全国合成氨 生产能力5500多万吨,产量 5300万吨,年消耗煤炭约 6000万吨。
技术 指标 工艺技术 本课题 水煤浆技术 (指南) 流化床技术 (指南) 碳转化率 冷煤气效率 有效气成分 % % % 比氧耗 Nm 3O2 1000 Nm 3 (CO H 2 )
≥98 ≥95 ≥93
≥79 ≥73 ≥73
≥89 ≥80 ≥72
≤350 ≤380 ≤330
单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术(SE气化技术)工业示范
直接燃烧 (约78%) 煤气化 (约5.0%) 炼焦 约(17.0%)
按 2011年国内甲醇产能4654万吨,产量2627万吨,消 耗原料煤约3100万吨。 燃气(工业、民用)工业年消耗煤炭5000万吨。
煤气化技术的地位
预计未来到2020年新增气化用煤 2.2~3.6 亿吨
形成的产业每年产值将达 ~3000亿 全部引进需专利费 ~20亿美元
多喷嘴对置式粉煤加压气化技术工业示范
国家“十一五”863计划重点项目(兖矿、华理、天辰) ——高灰熔点煤加压气化技术开发与工业示范
兖矿贵州开阳化工有限公司年产 50万吨合成氨项目 日处理煤1000吨级的多喷嘴对置 式粉煤加压气化示范装置 2013年建成投产
以高灰熔点煤(FT>1500℃)为原料,课题考核指标
气化
(迁移转化)
废水
水体
粉煤气化 灰渣的流动性
灰渣
土壤
地下煤气化技术
如何实现稳定控制? 对环境(地下水)的影响?
催化气化技术
如何开发廉价催化剂?
如何与合成天然气(SNG)耦合?
煤气化技术进展及发展趋势
解决方法与潜力


气化炉内湍流多相混合及其与复杂化学反应间的相互作用; 高温下熔渣的流动特性及相变特征;
2012. 8
江苏灵谷化工有限公司
神华宁煤集团气化装置
大型水煤浆气化炉通过科技部验收
国内水煤浆大型化 市场占有率100%(46台气化炉) “十二五”863计划立项 示范超大型水煤浆气化技术(2014年建成) ——国际最大规模:单炉日处理煤3000吨级
国际影响
与美国Valero能源公司签订了技术实施许可合同
第二届能源论坛
中国煤气化技术发展方向探讨
华东理工大学 煤气化与能源化工教育部重点实验室 王辅臣 二O一二年十二月
主要内容
一 二
三 四 五 煤气化技术的地位 国内煤气化技术的开发历程 煤气化技术知识产权现状
国内煤气化技术进展及发展趋势
国内发展煤气化技术的政策保障及建议
煤气化技术的地位
合成气 化肥 甲醇 二甲醚 烯烃 醋酸、醋酸酐 煤间接液化 合成天然气(SNG) 炼厂加氢 煤直接液化 燃料电池 IGCC发电 工业/民用燃气 化 工
兖矿国泰 3台4.0MPa-1150TPD 甲醇、电力 新能凤凰 3台6.5MPa-1500TPD 甲醇 兖矿鲁化 1台4.0MPa-1150TPD 甲醇
30个项目 88台气化炉
江苏索普 3台6.5MPa-1500TPD 甲醇 江苏灵谷 2台4.0MPa-2000TPD 氨 宁波万华 3台6.5MPa-1200TPD 宁波中金 甲醇、氨 2台1.5MPa-850TPD 燃气 杭州华电半山 1台3.5MPa-2200TPD 电力
实用新型专利和发明专利分布图
德国
12.41%
韩国
5.84% 7.3%
加拿大 其他国家
9.49% 50.36%
美国
其他国家气化专利分布图
煤气化技术进展及发展趋势
多喷嘴水煤浆气化技术发展历程
七五、八五 基础研究
渣油气化过
与国外先进技术差距 九五 十五
技术开发 日处理22吨 煤中试装置 的建设运行
“九五”攻关
中石化“十条龙”攻关项目 扬子石化建设日处理1000吨 级SE气化技术示范装置,2013 年投产 中安煤化日处理1500吨级SE 气化软件包正在编制中
煤气化技术进展及发展趋势
煤气化发展趋势
大型化是煤气化技术发展的主要趋势,也是相关产业发展 的需要,气流床技术符合大型化的要求,发展最快。
23
21 19 12 3 58 69 6 6
2
0 2 6 1 0 4 0 1
0
0 0 0 0 -
13
13 11 9 2 47 54 6 5
25
21 21 18 4 58 73 6 7
煤气化技术知识产权现状
气流床37% 流化床45%
实用新型 28%
固定床18%
发明 72%
专利气化炉型分布图
日本
14.6%
移动(固定)床
Lurgi
流化床
HTW
Texaco
Shell
气流床
E-Gas 灰熔聚 Prenflo
多喷嘴
煤气化技术进展及发展趋势
炉型 固定床 代表性专利商 Lurgi UGI HTW KRW Texaco Shell Prenflo E-gas 多喷嘴 最大规模 (t/d) 500 特 点 煤种要求高、气化温度低、 气体处理困难 煤种要求高、气化温度低、 碳转化率低

国内发展煤气化技术的政策保障及建议

国家应制定相关的产业政策加以扶持,凡是新上煤化工及相关项目, 涉及煤气化技术的选型,如果国内已有成熟技术,应该优先选择国内 技术。

继续加大对煤气化基础研究的投入,促进原创技术的形成,引导大型 能源企业参与新型煤气化技术的研究与开发,进一步加强产学研用密 切合作。
国内煤气化技术的开发历程
20世纪80年代末,华东理工大学开始煤气化技术基础研

wenku.baidu.com


究和气流床渣油气化技术研究 20世纪90年代初,华东理工大学开始气流床水煤浆气化 技术研究 2000年,华东理工大学开发的多喷嘴对置式水煤浆气化 技术完成了中试 20世纪90年代末,华东理工大学开始气流床粉煤加压气 化技术研究 2004年,华东理工大学开发的多喷嘴对置式粉煤加压气 化技术完成了中试 2005年,华东理工大学开发的多喷嘴对置式水煤浆气化 技术进行了工业示范
技术研究
煤气化技术知识产权现状
气化主要专利商在中国申请专利情况
主要专利商 华东理工大学
授权中国 发明专利 34
授权中国 实用新型专利 26
授权 国外专利 2
公开 专利 13
授权专利 合计 60
清华大学
山西煤炭化学研究所 西北化工研究院 国电热工研究院 北京航天万源煤化工工 程技术有限公司 壳牌 GE 鲁奇 科林
基础研究
低价煤改性气化,煤与其他含碳物质共气化; 气化过程中微量元素迁移转化机理; CO2减排和利用;

大规模气化过程的模拟、集成和优化
大型化的技术途径; 高温煤气显热回收的技术途径;

工程技术
提高煤种适应性的技术途径; 开发其他煤气化技术:地下煤气化技术 、催化气化技术、分 级气化技术等
流化床
840 2000 2000 2600 2000 2000
气流床
高温、高压、良好混合 碳转化率比较高(95%)
煤气化技术进展及发展趋势
拓展原料适应性是大型煤气化技术发展的内在要求。 掌握煤气化过程中污染物的迁移转化机理,实现煤气化技 术的近零排放是大型煤气化技术发展的必然要求。
微量有害元素
多喷嘴粉煤加压气化及相关技术发展


2001年,科技部立项由华东理工大学和兖矿集团承担 “粉煤加压气化制备合成气”项目。 2004年10月,国内首套粉煤气化中试装置成功运行, 并通过72小时连续运行考核。
处理能力 15~45t 煤/d,气化压力 1.0-4.0MPa。 2005年以CO2作 为输送介质的粉煤 加压气流床气化技 术在中试装置上成 功运行。
十一五 大型化 2000t/d级 工业装置建 设与运行
863重大项目
工业示范 1150t/d级 工业示范装 置的建设和 运行
863重大项目
程研究
水煤浆气化
过程研究
中国石化、 化工部
国家计委
科技部
科技部
多喷嘴水煤浆技术推广应用
安阳盈德 2台4.2MPa-2200TPD 氨 泛海包头 3台6.5MPa-1500TPD 甲醇 新疆心连心 昊华国泰 2台6.5MPa-2100TPD 甲醇 内蒙五原金牛 华鲁恒升 2台6.5MPa-1300TPD 1台6.5MPa-750TPD 氨 氨 兖矿榆林 8台4.0MPa-2000TPD CTL 烟台万华 山东海力 3台6.5MPa-1500TPD 2台6.5MPa-2000TPD 甲醇、氨 氨 中盐昆山
2台6.5MPa-1200TPD 氨
2台6.5MPa-1500TPD 兖州内蒙 氨 3台6.5MPa-2500TPD 甲醇 伊泰伊犁 5台4.0MPa-3000TPD 煤制油 兖矿新疆 3台6.5MPa-1500TPD 甲醇、氨 河南心连心 3台6.5MPa-1200TPD 氨 神华宁煤 3台4.0MPa-2000TPD 甲醇 盛大宁东 2台6.5MPa-2300TPD 甲醇
2001年 以来引进 19套Shell气化装置(神华两套,大唐电力两 套),单炉规模1000t/d,2000t/d
2005年 宁煤签订合同引进5台GSP气化装置。2010年11月投 运至今,气化装置不能长周期稳定运行。
重复引进,花费专利费20亿元
国外煤气化技术的试验场
国内煤气化技术的开发历程
2.2~3.6亿吨 煤气化

6600万吨 甲醇 3000万吨 汽、柴油 800万吨 烯烃

2000万吨 二甲醚 IGCC 发电 其它
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》 煤气化技术为重要的研究方向
产业发展对煤气化技术需求旺盛
煤气化技术的地位
三种技 术流派
1921年Winkler发现流态化, 开发了流化床气化炉
发展 历程碑
1952年Koppers-Totzek粉煤气化技术工业化
二十世纪70年代Texaco水煤浆加压气化技术工业化
国内煤气化技术的开发历程
1984年 引进Lurgi固定床气化技术,1998年运转正常,目前 有约20台气化炉运转,单炉规模400t/d
1987年 引进Texaco水煤浆气化炉, 1992年 开始运转,目前有 20个工厂大约 60台 Texaco气化炉在运行或准备运行,单炉 规模有400t/d,500t/d,750t/d,1000t/d,1500t/d

继续加大对煤气化技术工业示范的投入,开发有市场前景、符合煤炭
国内煤气化技术的开发历程
90年代中科院山西煤化所建立了流化床中试气化炉,
2001年工业装置运转,处理能力100t吨煤/天
90年代末期,西安热工研究院开始粉煤气化小试研究,
2006年完成日处理36吨煤中试装置
2003年,清华大学开始两段给氧水煤浆气化的研究 2006年,中科院工程热物理研究所开始输运床粉煤气化
第一类 As Cd Cr Hg Pb Se
技术
适应性
煤灰熔点 <1400℃
原料
拓展
合成气
产品 大气
水煤浆气化
煤浆浓度 >59% 灰熔点限制
烟煤 部分褐煤 部分无烟煤 石油焦
褐煤 无烟煤 生物质 污泥 ……
第二类 B Cl F Mn Mo Ni Be Cu P Th U V Zn 第三类 Ba Co I Ra Sb Sn Te
青海盐湖 3台6.5MPa-2500TPD 甲醇
安徽华谊 山东久泰 6台6.5MPa-2000TPD 3台6.5MPa-1500TPD 甲醇 甲醇、二甲醚
上海焦化 2台4.0MPa-2200TPD 甲醇、CO
大型化跨越
建成并运行国内最大规模水煤浆气化装置(2000t煤/d)
2009. 6
2010. 3
相关文档
最新文档