煤化工简介、特点及发展前景
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煤化工
煤化工是指以煤为原料,经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。主要包括煤的气化、液化、干馏,以及焦油加工和电石乙炔化工等。
主要包括煤的气化、液化、干馏,以及焦油加工和电石乙炔化工等。随着世界石油资源不断减少,煤化工有着广阔的前景。
在煤化工可利用的生产技术中,炼焦是应用最早的工艺,并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。
煤的气化在煤化工中占有重要地位,用于生产各种气体燃料,是洁净的能源,有利于提高人民生活水平和环境保护;煤气化生产的合成气是合成液体燃料、化工原料等多种产品的原料。
煤直接液化,即煤高压加氢液化,可以生产人造石油和化学产品。在石油短缺时,煤的液化产品将替代天然石油。
发展运用煤化工开始于18世纪后半叶,19世纪形成了完整的煤化工体系。进入20世纪,许多以农林产品为原料的有机化学品多改为以煤为原料生产,煤化工成为化学工业的重要组成部分。
第二次世界大战以后,石油化工发展迅速,很多化学品的生产又从以煤为原料转移到以石油、天然气为原料,从而削弱了煤化工在化学工业中的地位。
进入二十一世纪后,随着全球石油市场的动荡和石油价格的攀升,煤炭作为储量巨大并且可能替代石油的资源重新受到越来越多的重视。煤中有机质的化学结构,是以芳香族为主的稠环为单元核心,由桥键互相连接,并带有各种官能团的大分子结构,通过热加工和催化加工,可以使煤转化为各种燃料和化工产品。
加工过程煤中有机质的化学结构,是以芳香族为主的稠环为单元核心,由桥键加工过程互相连接,并带有各种功能团的大分子结构,通过热加工和催化加工,可以使煤转化为各种燃料和化工产品。
在煤的各种化学加工过程中,焦化是应用最早且至今仍然是最重要的方法,其主要目的是制取冶金用焦炭,同时副产煤气和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烃;煤气化在煤化工中也占有很重要的地位,用于生产城市煤气及各种燃料气(广泛用于机械、建材等工业),也用于生产合成气(作为合成氨、合成甲醇等的原料);煤低温干馏、煤直接液化及煤间接液化等过程主要生产液体燃料,在20世纪上半叶曾得到发展,第二次世界大战以后,由于其产品在经济上无法与天然石油相竞争而趋于停顿,当前只有在南非仍有煤的间接液化工厂;煤的其他直接化学加工,则生产褐煤蜡、磺化煤、腐植酸及活性炭等,仍有小规模的应用。
相关装备煤化工装备种类较多,主要分为动、静两大类。其中,加氢反应器、气化炉、还原炉、换热器、盛运容器等压力容器和管道、阀门等属于静装备,泵、风机、压缩机、空
分装备等属于动装备。
气化炉是煤化工最为关键的装备,大部分煤化工项目都需要经历煤炭经气化炉转换为合成气这一环节。空分装备也是煤化工的关键装备之一,煤气化及煤液化均需使用大量的高纯度氧气,均具有较高的技术壁垒。
世界发展世界上生产的煤,主要用作电站和工业锅炉燃料;用于煤化工的占一定比例,其中主要是煤的焦化和气化。
80年代世界焦炭年产量约340Mt,煤焦油年产量约16Mt(从中提炼的萘约1Mt)。煤焦油加工的产品广泛用于制取塑料、染料、香料、农药、医药、溶剂、防腐剂、胶粘剂、橡胶、碳素制品等。
1981年,世界合成氨总产量95.3Mt,主要来源于石油和天然气。以煤为原料生产的氨只约占10%;自煤制合成甲醇的比例也很小,仅占甲醇总产量约1%。
美国煤化工1984年美国用煤717.7Mt,其中用于炼焦的占5.5%,达39.5Mt。炼焦副产的苯占苯总产量的9%,以电石乙炔为原料生产的醋酸乙烯在其总产量中占8%。1984年美国建成由褐煤气化再甲烷化生产高热值城市煤气的工厂,日加工褐煤22kt,产气3.89Mm。同时,又在煤气化和液化方面,进行了不少新工艺试验。
联邦德国煤化工1984年联邦德国用煤84.8Mt(不包括褐煤),炼焦用煤占32.6%,为27.6Mt,煤焦油年产量约1.4Mt。全国钢铁等企业的焦炉生产的煤焦油集中到五个焦油加工厂进行加工,生产的化学品达500多种。电石乙炔化工方面曾有很大发展,当前在技术上仍有改进。在煤的加压气化和直接液化研究方面也有一些新的进展。
日本煤化工1984年日本共用煤106.9Mt,由于其钢铁工业很发达,炼铁等冶金用焦炭需要量很大,因此炼焦用煤占66%,为70.5Mt。每年的煤焦油产量达2.4Mt,提供了全部萘的工业来源。以电石乙炔为原料生产的醋酸乙烯在其总产量中占23%。
南非煤化工南非是当前世界上仍拥有煤间接液化工厂的地区,有SASOL-Ⅰ、SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ三座合成液体燃料工厂,年加工煤共约33Mt,生产汽油、柴油、喷气燃料等油品数百万吨,副产气态烃、乙醇、氨、硫等化学品数十万吨。
中国发展“十二五”期间,国内经济结构将继续延续重化工业发展的态势,国民经济对能源消费的需求仍将保持平稳增长。预计国内以煤炭为主的能源消费格局短期难以改变,煤炭消费将基本与国民经济增长保持同步增长。
发展新型煤化工可以部分代替石化产品,对于保障国家能源安全具有重要的战略意义。我国石油、天然气对外依存度日益提高,石油进口比例已经超过50%,国家能源安全问题日益突出。
据《中国煤化工装备行业深度调研与投资预测分析报告》[1]显示,随着国内石油、天然气供应的日益紧张,国内化工行业出现了向煤化工倾斜的趋势。国家在内蒙、山西、宁夏、
河南等地开展了一系列示范工程项目,支持新型煤化工的发展。其中,内蒙古是中国煤化工产业发展最快的地区之一,部分煤化工技术走在全国前列。
煤化工装备行业研究小组分析认为,伴随着西北地区煤化工产业投资热情的高涨,煤化工装备需求即将爆发,这为行业相关企业创造了巨大的发展机遇,新型煤化工将在“十二五”期间获得新一轮大发展。
从总量上来看,2006年在建煤化工项目有30项,总投资达800多亿元,新增产能为甲醇850万吨,二甲醚90万吨,烯烃100万吨,煤制油124万吨。而已备案的甲醇项目产能3400万吨,烯烃300万吨,煤制油300万吨。2006年,国家发改委出台了政策并利用各种渠道广泛征求意见,以期规范和扶持煤化工产业的发展。2006年中国自主知识产权的煤化工技术也取得了很大的进展,开始从实验室走向生产。
2007年是中国煤化工产业稳步推进的一年,在国际油价一度冲击百元大关、全球对替代化工原料和替代能源的需求越发迫切的背景下,中国的煤化工行业以其领先的产业化进度成为中国能源结构的重要组成部分。煤化工行业的投资机遇仍然受到国际国内投资者的高度关注,煤化工技术的工业放大不断取得突破、大型煤制油和煤制烯烃装置的建设进展顺利、二甲醚等相关的产品标准相继出台。
新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主,如柴油、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)等,它与能源、化工技术结合,可形成煤炭——能源化工一体化的新兴产业。煤炭能源化工产业将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色,是今后20年的重要发展方向,这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。可以说,煤化工行业在中国面临着新的市场需求和发展机遇。
新型煤化工简介
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。本文根据国内外煤化工发展的特点,提出“新型煤化工”的概念。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将有重要影响。
新型煤化工是指以洁净能源和化学品为目标产品,应用煤转化高新技术,建成未来新兴煤炭-能源化产业;结合煤炭资源开发和煤炭生产建设的发展,建成若干大型产业基地或基地群。新型煤化工是煤炭工业调整产业结构,走新型工业化道路的战略方向。
新型煤化工与传统煤化工的区别:新型煤化工通常指煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烃、煤制乙二醇等等。传统煤化工涉及焦炭、电石、合成氨等领域。
主要产品
新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主,如柴油、汽油、航空煤油、液化