煤化工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

1、煤化工現(xiàn)狀及發(fā)展前景,2014年7月23日,內(nèi) 容 概 要,1、煤的用途及煤化工概念2、世界及中國能源狀況3、發(fā)展煤化工的必要性4、現(xiàn)代煤化工技術(shù)5、煤化工分類6、現(xiàn)代煤化工模式,煤的用途,,,,,,,,,煤的化工利用,化工利用,煤化工的概念,煤化工:是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工方法使煤轉(zhuǎn)化氣體、液體和固體產(chǎn)品或半成品，而后再進一步加工成一系列化工產(chǎn)品或石油燃料的工業(yè)。,煤的焦化－最早煤化工，同時副產(chǎn)煤氣和焦油煤氣化、液化

2、和合成化學(xué)品等煤氣化、發(fā)電、化工的多聯(lián)產(chǎn)煤氣化經(jīng)甲醇制取烯烴煤制天然氣、合成油、乙二醇等煤氣化－龍頭,世界能源狀況及發(fā)展趨勢,世界化石能源儲量及消費量 1) 煤炭是世界上儲量最大的礦物資源占64.1% 、石油18.1％、天然氣 17.8％ 2)2000年消費煤炭32.5億噸，占28％，石油35億噸，折標(biāo)準(zhǔn)煤50億噸，占44％，天然氣2.4萬億M3，折標(biāo)準(zhǔn)煤32億噸，占28％ 3）201

3、0年世界消費煤炭51.71億噸，占30％，石油40.28億噸，折標(biāo)準(zhǔn)煤57.54億噸，占34％，天然氣2.8萬億M3，折標(biāo)準(zhǔn)煤39億噸，占24％ 4）2010年中國一次能源消費量為22.75億噸標(biāo)油，折合標(biāo)煤32.5億噸，占世界能源消費總量的20.3%。其中煤炭70.6%，石油17.8%，天然氣4%； 5）2012年我國一次能源消費量36.2億噸標(biāo)煤，單位GDP能耗是世界平均水平的2.5倍，美國的3.3倍

4、，同時高于巴西、墨西哥等發(fā)展中國家。我國每消耗1噸標(biāo)煤的能源，僅能創(chuàng)造1萬4千元人民幣的GDP，而全球平均水平是，消耗1噸標(biāo)煤創(chuàng)造2萬5千元GDP。我國的能源消耗高，但能效極低。世界能源發(fā)展趨勢 1)在2020年以前仍然以化石資源為主 2)隨著石油、天然氣資源減少，潔凈煤及煤炭液化技術(shù)將大發(fā)展,世界化石能源儲量圖,中國能源結(jié)構(gòu),煤炭在中國能源和經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位 煤能源生產(chǎn)和消費大國:200

5、0年的20億噸/年；2010年的32.5億噸/年；2012年36.2億噸/年 煤炭消費在一次能源比重：65－75％ 2012年中國煤炭消費量比上年增長2.5%；原油消費量增長6.0%；天然氣消費量增長10.2%；電力消費量增長5.5%。-統(tǒng)計局中國化石能源剩余可采儲量 2000米以上煤炭地質(zhì)儲量55597億噸，探明儲量10176億噸，可采余量煤炭3245億噸，116年； 石油地質(zhì)

6、資源940億噸，可采資源140億噸，可采儲量59億噸，可采余量33億噸，20年； 天然氣地址資源總量38萬億立方米，探明儲量2.3萬億立方米，探明可采儲量1.48萬億立方米，49年,發(fā)展煤化工必要性－煤的角色,我國當(dāng)前能源的主體我國是典型的富煤、貧油少氣國家，現(xiàn)能源總儲量結(jié)構(gòu)為：原煤58.8%，原油3.4%，天然氣1.3%，水能36.5%?，F(xiàn)每年消耗煤炭35-36億噸，直接燃燒達到18億噸。,,,2002,中國能源生產(chǎn)

7、總量（以標(biāo)準(zhǔn)煤計）,,16.03億噸,38.2~43.8億噸,2003,,2020,13.9億噸,煤炭占65%,,煤炭占67%,,煤炭占59.4~63.2%,發(fā)展煤化工必要性－中國能源消費預(yù)測,發(fā)展煤化工必要性－當(dāng)前的能源形勢,2005年進口1.24億噸；2010年進口2.39億噸，自產(chǎn)1.856億噸； 2012年,生產(chǎn)原油2.0748億噸,同比增長1.9%，進口原油2.7109億噸,同比增長7.3%； 2013年全年中國累計進口原油2

8、.82億噸,2004年中國為世界第二大原油消費國，2010年已經(jīng)超過美國成為能源第一消費大國；石油對外依賴度已經(jīng)從2009年以來，連續(xù)三年大于50%；2012年依存度56.42%； 2013年依存度達到57.39%。目前經(jīng)濟發(fā)展對原油的依賴度越來越高原油價格居高不下，85-110美元/桶，在2008年7月11日紐約油價盤中創(chuàng)每桶147.27美元歷史最高紀(jì)錄。,發(fā)展煤化工必要性－中國的能源消耗量,中國的能源消費2010年32.5億

9、噸標(biāo)煤； 2013年36.1億噸標(biāo)煤；英國石油公司世界能源年度統(tǒng)計報告指出， 2010年中國占世界能源需求量的20.3%，而美國的能源消費占世界能源需求量的19%。同期，原煤占中國能源消耗總量的比重達 70.3%。,發(fā)展煤化工必要性－中國能源結(jié)構(gòu),2000～2010年中國一次能源消費量及構(gòu)成,2010年，我國能源消費總量為32.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2013年36.1億噸。我國未來能源結(jié)構(gòu)政策的基本方略是“煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展”。維持以煤炭為

10、主體、電力為中心，油氣、新能源全面發(fā)展的一次能源結(jié)構(gòu)；優(yōu)化二次能源結(jié)構(gòu)，特別是提高煤炭利用效率和清潔性。,發(fā)展煤化工必要性－中國能源消費預(yù)測,2050年中國一次能源供需預(yù)測,發(fā)展煤化工必要性－煤炭利用現(xiàn)狀,2010年中國煤炭消費量及構(gòu)成,2012年煤炭消費量36.2億噸，其中發(fā)電耗煤占41.3％發(fā)電用煤以每年3％～6％的速度增長隨著油、氣價格上漲，化工用煤有較大增長居民生活燃煤逐年減少，煤炭作為動力用煤所占比例仍將保持60－70

11、％左右,發(fā)展煤化工必要性－煤炭利用存在的問題,2010年中國主要工業(yè)產(chǎn)品能耗與國際比較（標(biāo)準(zhǔn)煤）,綜合利用效率低，約為32％能耗高，節(jié)能潛力大，萬元GDP能耗為1.84tec煤炭生產(chǎn)效率低，成本高環(huán)境污染嚴(yán)重,發(fā)展煤化工必要性－石油生產(chǎn)、消費和進口,單位: 億噸/年,發(fā)展煤化工必要性－石油供應(yīng)與需求,發(fā)展煤化工必要性－能源強度比較,中國與國外能源強度比較(2004 年單位國民生產(chǎn)總值耗能),中國能源發(fā)展的必然途徑； 中國社會經(jīng)濟

12、發(fā)展的需求； 中國煤炭企業(yè)在市場經(jīng)濟中的選擇； 中國現(xiàn)代工業(yè)的新領(lǐng)域。,煤化工技術(shù)是出路,,以焦化、焦油加工、焦炭造氣、塊煤造氣、型煤造氣為主要方式。,以高效煤氣化、煤炭液化、煤制甲醇等碳一化工；煤電化多聯(lián)產(chǎn)、煤制取石油化工產(chǎn)品為標(biāo)志。,傳統(tǒng)煤化工：,新型煤化工：,煤化工分類,產(chǎn)品－以潔凈能源和可替代石油化工產(chǎn)品為主技術(shù)系統(tǒng)－采用高新技術(shù)并優(yōu)化集成產(chǎn)業(yè)規(guī)模－建設(shè)大型聯(lián)產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)基地煤炭資源的有效、合理利用經(jīng)濟最優(yōu)化清潔生

13、產(chǎn)與環(huán)境友好,新型煤化工特點,,,,,,,,,,,,,煤,制漿,氣 化,加 氫 液 化,提 質(zhì) 加 工,提 質(zhì) 加 工,FT合成,產(chǎn) 品,,,,,,,,,,,,新型煤化工系統(tǒng),制粉,,發(fā) 電,動 力,,,,加氫,煤氣化,煤化工重要單元技術(shù)煤氣化分類：按照化學(xué)工程特征分類；按照煤氣用途分類；按照煤氣成因分類；按照氣化劑分類；按照供熱方式；按照排渣方式；按照操作壓力分類按照化學(xué)工程特征分類：固定床、流化床、氣流床、熔融床固定

14、床（移動床）：M型、W-G型、U.G.I 、魯奇加壓流化床(沸騰床）：常壓溫克勒、高溫溫克勒HTW、循環(huán)流化床CFB、灰熔聚流化床氣化爐 、恩德粉煤流化床 氣流床：德士古爐、K-T爐、殼牌爐、GSP、EAGLE、DESTEC、PRENFLO、航天爐、多元料漿、四噴嘴、清華爐、東方爐等熔融床：熔渣床、熔鹽床、容鐵床,CO＋H2,合成物,分餾(離)提質(zhì)加工,汽油、柴油、石腦油、乙烯、丙稀、含氧類蠟類、燃料氣 等,,,,催化劑、溫度、

15、壓力,氣化,煤,,,煤,加熱加壓催化,制氫,液化油,汽油、柴油、航空煤油、LPG、酚類、苯類、氨類等,氣化,提質(zhì)加工,,,,,,,,,間接液化,直接液化,,煤液化,煤焦化,煤在隔絕空氣條件下加熱形成氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)產(chǎn)物。焦?fàn)t種類：鞍山焦耐院JNX型下噴復(fù)熱式、新日鐵M型、搗固型、考伯斯式、卡爾-斯蒂爾焦炭種類：氣化焦、冶金焦、鑄造焦、電石焦煉焦發(fā)展趨勢：大型、高效、環(huán)保、煤資源廣焦化化工：焦?fàn)t氣、煤焦油,中國煤焦化,中國產(chǎn)量：

16、 2004年產(chǎn)量2.12億噸，2005年2.43億噸，占全球產(chǎn)量42％，46％；焦炭消費：冶金－75％；機械、化工20％等；其它5％2003年出口1470萬噸，價格350美元/噸，占世界貿(mào)易量57%；2004年出口1103萬噸，238＄/噸；2005年1267萬噸，183＄/噸；,煤化工多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的特點,以煤基清潔燃料和化工產(chǎn)品為主；通過資源優(yōu)化配置、公用工程共享減少建設(shè)投入；通過調(diào)整合成氣循環(huán)比提高單元設(shè)備的效率；靈活

17、調(diào)整產(chǎn)品品種和產(chǎn)量；尾氣、廢渣循環(huán)利用；以減少投入（降低折舊）、提高效率（單臺設(shè)備產(chǎn)量提高）、廢棄物利用達到經(jīng)濟效益最優(yōu)化。,案例1 能源－化工聯(lián)產(chǎn)（一）,,煤炭,聯(lián) 合發(fā) 電,合成氣生 產(chǎn),F－T合成,空 分,甲 醇合 成,氣化爐,灰渣 利用,氮氣等,燃油化工品,熱,硫磺,甲醇,電,建材,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,案例2 能源－化工聯(lián)產(chǎn)（二）,備 煤,焦化化產(chǎn),煉 焦,膜分離,煤氣壓縮,直

18、接液化,氫壓縮,提質(zhì)加工,殘渣熱解,,,,聯(lián)合發(fā)電,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,油品,電力,化產(chǎn),焦炭,案例3 能源－化工聯(lián)產(chǎn)（三）,,備 煤,合成氣生 產(chǎn),F－T合成,空 分,甲 醇合 成,燃油化工品,硫磺,甲醇,焦油 產(chǎn)品,,,,,,,,,,,,產(chǎn)品分離,甲 醇精餾,,案例4 能源－化工聯(lián)產(chǎn)（四）,,CO分離,氣化,低溫甲醇洗,甲 醇合 成,燃氣 輪機,醋酸合成,發(fā)電機,醋酸,甲醇,電,,,,,,,

19、,,,,,,,,,,,煤,,脫硫,,,蒸氣輪機,廢熱 鍋爐,,,,,,蒸氣,,氧氣蒸氣,,煤化工的模式一,1－Synthol反應(yīng)器；2－脫除CO2；3－深冷分離；4－C2、C3提純；5－烯烴齊聚；6－H2回收；7－甲烷重整；8－精餾；9－異構(gòu)化；10－催化重整；11－餾出物加氫處理；12－化學(xué)品加工,南非Sasol F-T合成模式,1,12,11,8,2,7,10,9,5,3,4,6,煤炭氣化,合成氣,H2,乙烯、丙烯,LPG,餾

20、出物,汽油,醇、醛、酮,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,送污水處理,,,,,,,,煤化工的模式一,50年代初開始間接液化工業(yè)化建設(shè)；至今形成7Mt/a燃料油和化工產(chǎn)品生產(chǎn)能力，形成以煤為原料的大型煤化學(xué)工廠，現(xiàn)有職工2.5萬，設(shè)煤炭、化工、合成燃料、技術(shù)服務(wù)、國際股權(quán)、煉油6個子公司，總部位于南非約堡；年產(chǎn)原煤約5000萬t，加工約4500萬t，產(chǎn)品711萬t，70%為燃料油，提供南非全國油料消耗的28%

21、；其它產(chǎn)品有烯烴、醇類、酮類、硬蠟、燃料氣等，產(chǎn)品銷往世界90多個國家；沙索二廠、三廠共有40×2座魯奇加壓氣化爐，8×2座低溫甲醇洗滌塔，8×2臺循環(huán)流化床反應(yīng)器，目前改造為4×2臺直徑為10m，高約38m的新型反應(yīng)器；采用F-T合成技術(shù)。,南非Sasol F-T合成模式,煤化工的模式一,產(chǎn)品燃料油成本約為16-17美元/桶；2000年工廠獲得良好的經(jīng)濟效益；6mm煤用于氣化，占原料7

22、0%；煤質(zhì)為：灰分24.5%，內(nèi)水4.6%，揮發(fā)分22.7%，硫1.1%，固定碳48.2%,南非Sasol F-T合成模式,煤化工的模式一,南非Sasol F-T合成模式,煤化工的模式一,使用塊煤，破碎工作量小高灰煤可用高灰熔點煤冷煤氣效率較高氧耗低高附加值產(chǎn)品（如焦油）H2/CO=1.7~2.0(適合FT合成）,南非Sasol F-T合成模式,煤化工的模式一,南非Sasol F-T合成模式,主要氣化爐的尺寸和處理能力,煤

23、化工的模式一,F-T合成工藝,,煤化工的模式一,南非Sasol F-T合成模式,煤化工的模式一,每標(biāo)準(zhǔn)立方米合成氣（CO＋H2）可以生產(chǎn)烴類150～190g，生產(chǎn)汽油和柴油115～130g。生產(chǎn)燃料油的同時，可以生產(chǎn)多達100多種化工產(chǎn)品。,南非Sasol F-T合成模式,產(chǎn)品產(chǎn)量比例,煤化工的模式二,以煤為原料得到合成氣，生產(chǎn)甲醇，再由甲醇經(jīng)MTG過程合成汽油。可以根據(jù)市場對甲醇和汽油的需求情況和價格，調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的比例。,新西蘭Me

24、thanex模式,煤制備,煤氣化,燃料級甲醇,化學(xué)級甲醇,LPG,燃料氣,汽油,排放氣作燃料,蒸汽,煤,洗滌,變換,除塵,灰,O2,石灰,粉煤,熱煤氣,脫酸性氣體,硫回收,甲醇合成,冷煤氣,合成氣,CO2,H2S,放空,硫,丁烷,甲醇精制,合成汽油,甲醇干燥,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,煤化工的模式二,Methanex methanol facility in Puntas Arenas, Chile

25、,煤化工的模式三,德國Lurgi公司GTC-MTP模式,煤氣化,甲醇,聚丙烯,LPG,丙烯酸丁酯,汽油,2-乙基己基丙烯酸酯,合成氣(CO+H2),丙烯酸,MTP,丙烯,甲醇合成,,,,,,,,,,,MTP典型工藝過程,煤氣化,聚丙烯,合成氣(CO+H2),MTP,丙烯,甲醇合成,,,,,,丙烯,丙烯,丙烯酸,含氧醇,Bu-丙烯,2-EHOH丙烯,GTC典型工藝過程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,煤化工的模式三,Lurgi

26、 的氣化技術(shù),煤化工的模式三,Coal-based MtSynfuels Basic Process Flow Diagram,煤化工的模式四,Shell合成氣園（Syngas Park）模式,合成氨工廠,轉(zhuǎn)化反應(yīng),空氣分離,合成氨,煤制合成氣,CCGT,甲醇廠,峰荷發(fā)電,∽,,GT,峰荷發(fā)電,∽,,,甲醇,甲醛,醋酸,醋酐等,,,其他合成氣用戶，如SMDS,,,,,,,,,,,,城市煤氣網(wǎng),,,,工業(yè)用氣,,,,,甲醛,醋酸,醋

27、酐等,氮氣,氧氣,氬氣,,氫氣,CO2,,,,,,,,,硫酸銨,硝酸銨,碳酸銨等,尿素,,煤化工的模式四,Shell 合成氣園,Shell Syngas Park 概念,系統(tǒng)特征從氣化出發(fā)，發(fā)電、合成甲醇系列產(chǎn)品、化肥、氣體制備,,煤化工的模式四,煤化工的模式四,合成氣的應(yīng)用,煤化工的模式四,Shell氣化技術(shù)的商業(yè)化過程,煤化工的模式四,采用Shell氣化技術(shù)的Buggenum IGCC電廠,煤化工的模式四,洞庭的Shell氣化爐,

28、煤化工的模式四,洞庭的Shell氣化爐,煤化工的模式四,Shell氣化爐,煤化工的模式四,,Shell在中國的氣化工程,煤化工的模式五,煤炭、化工、冶金多聯(lián)產(chǎn)模式,氣化制合成氣,鐵礦,前處理系統(tǒng),熱風(fēng)爐換熱,氣體凈化,還原豎爐,化工產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng),除塵,煤,氨及化肥,二甲醚,甲醇,海綿鐵（高純鐵，用于電爐煉鋼）,,,,,,,,,,,,,,,,,煤化工的模式六,展望21世紀(jì)能源系統(tǒng),高溫高壓氣化爐,重整制氫氫氣分離,高溫

29、燃料電池,煤,,,,∽,煤氣,,氧氣分離,高溫高壓熱交換器,先進循環(huán),∽,,蒸汽,熱水,空氣,O2,O2,O2,CO2(去埋藏)，污染物(H2S, PM, 堿金屬),,,,,,,,,,,,,,,,,煤化工產(chǎn)品鏈,煤,氣化,直接液化,低溫干餾,煉焦,其它,,,,,,,,,煤氣,凈氣,合成氨、尿素、三聚氰胺、硝酸、丙稀氰、DMF、己內(nèi)酰胺,甲醇、MTBE、酚醛樹脂、季戊四醇,醇醚燃料、醋酸、乙烯、丙稀等,燃料氣,石蠟、

30、柴油、汽油等化學(xué)品,乙炔化學(xué)品,醋酐、醋酸甲酯、醋酸乙烯,液體燃料、酚,冶金焦,液體燃料、化學(xué)品,瀝青、碳素制品,城市煤氣,萘、蒽、吡啶、酚,苯、甲苯、二甲苯,活性碳、碳分子篩,無煙燃料、還原劑、氣化原料,甲醇,二甲醚,,,,氨合成,甲醇合成,費托合成,醋酐合成,合成氣,,,,,,,,,,,,,,液化油,加工,,,粗苯,煤氣,,,加工,分離,,,,,焦?fàn)t煤氣,煤焦油,,,,,,焦碳,,,,電石爐,電石,石灰石,,,,,,煤氣,低溫煤焦油

31、,半焦,,,,加工,,,,,,,,,,,,,,,,加氫,煤化工項目建設(shè)概況,,,,,,,,,,,,,,,煤化工在我國新特點,在我國能源體系中，石油資源緊缺且價格持續(xù)攀高；天然氣資源有限，大多分布在中西部地區(qū)；而煤炭資源儲量相對豐富，并且分布比較廣泛。因此，煤炭在我國能源體系的位置越來越重要，煤化工也越來越多的被關(guān)注。我國傳統(tǒng)煤化工一直圍繞合成氨和甲醇兩條產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線，其中煤制合成氨在我國已有多年發(fā)展歷史，形成了很成熟的工業(yè)體系，在

32、我國化肥生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。煤制甲醇在我國也有很好的生產(chǎn)基礎(chǔ)，目前占據(jù)我國甲醇生產(chǎn)能力的60%以上。甲醇傳統(tǒng)的下游產(chǎn)品，如甲醛、聚甲醛、醋酸及其衍生產(chǎn)品脲醛樹脂、酚醛樹脂、1,4-丁二醇、醋酸酯和二醋酸纖維素等，經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，逐漸形成產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品量不斷增加，供求矛盾已不是很大。因此，這兩年煤化工產(chǎn)業(yè)鏈不斷向石油化工領(lǐng)域拓展延伸。尤其隨著MTO、MTP、MTG等新技術(shù)取得了突破性進展，使以煤為原料生產(chǎn)乙烯、丙烯、合成油品等石油化工系

33、列產(chǎn)品成為可能。我國煤化工的發(fā)展表現(xiàn)出幾個突出特點：資源相對豐富；氣化技術(shù)發(fā)展快；產(chǎn)品領(lǐng)域更加開拓；相對于石油和天然氣，煤炭價格對產(chǎn)品成本影響程度略小一些；下游產(chǎn)品市場需求量大。我們應(yīng)該理解和把握循環(huán)經(jīng)濟在煤化工的發(fā)展中呈現(xiàn)的五個特征：一，體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系；二，考慮外部配套條件，包括水、電、交通運輸、周邊城鎮(zhèn)發(fā)展及環(huán)境要求等各個方面；三，一定要選擇綠色工藝、污染小的產(chǎn)品；四，煤化工基地一定要有比較強的技術(shù)支持體系；五，不僅要使投資者得