1.傳統(tǒng)煤化工

根據(jù)產(chǎn)業(yè)的成熟情況,煤化工可以分為傳統(tǒng)煤化工和新型煤化工。 傳統(tǒng)煤化工主要是煤焦化產(chǎn)品鏈,包括電石乙炔和合成氨等行業(yè),下游主要為鋼鐵,、房地產(chǎn)和農(nóng)業(yè),。 我國(guó)傳統(tǒng)煤化工發(fā)展較早,目前已經(jīng)是全球最大的煤化工生產(chǎn)國(guó),焦炭、電石,、合成氨產(chǎn)能分別占全球的60%,、93%和32%。 由于重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重,加上下游需求的不景氣,傳統(tǒng)煤化工各產(chǎn)品均處于產(chǎn)能過剩的局面,未來需經(jīng)過漫長(zhǎng)的整合和淘汰落后產(chǎn)能的過程,。 傳統(tǒng)煤化工,未來發(fā)展的趨勢(shì)是走向一體化,、環(huán)保化和精加工,以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的有效利用及下游產(chǎn)業(yè)鏈的衍生和拓展。

煤焦化是指將煤炭在隔離空氣條件下高溫加熱至1000℃左右,分解為焦炭,、煤焦油和焦?fàn)t氣的過程,。 煤焦化產(chǎn)生的焦炭主要用于高爐煉鐵。 焦?fàn)t氣有兩種用途:一是作為燃料;二是做化工原料,主要用來合成氨,、甲醇等化學(xué)品,。 煤焦油是一種含上萬種組分的復(fù)雜混合物,主要用來加工生產(chǎn)輕油、酚油,、萘油及改質(zhì)瀝青等,再經(jīng)深加工后制取苯,、酚、萘,、蒽等多種化工原料,其產(chǎn)品數(shù)量眾多,用途十分廣泛,。

未來煉焦企業(yè)要向煤—焦—化一體化方向發(fā)展,延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展;要求合理控制新增焦炭產(chǎn)能,徹底淘汰土焦和改良焦。 煤焦化行業(yè)的發(fā)展方向主要有以下3點(diǎn):

(1)注重規(guī)模效應(yīng),裝置大型化,。 裝置大型化,實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)是實(shí)現(xiàn)煉焦行業(yè)節(jié)能減排,、可持續(xù)發(fā)展的一條重要途徑。

(2)注重煤焦油加工技術(shù)的開發(fā),加大深加工產(chǎn)品和精細(xì)化工產(chǎn)品的研發(fā)投入,。

(3)將焦?fàn)t煤氣“吃干榨凈”,。 采用焦?fàn)t氣直接還原鐵效益最佳,是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)焦?fàn)t煤氣的發(fā)展方向;焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇技術(shù)成熟可靠,進(jìn)而合成二甲醚,生產(chǎn)人造汽油,是獨(dú)立焦化企業(yè)的最好選擇;變壓吸附制氫(PSA)值得關(guān)注和發(fā)展,是采用苯加氫精制技術(shù)企業(yè)的必選;利用焦?fàn)t煤氣發(fā)電產(chǎn)生的效益也不容忽視。

2.新型煤化工

新型煤化工主要包括煤制油,、烯烴,、天然氣,、乙二醇和醇醚(甲醇、二甲醚)幾種產(chǎn)品,。 其中大部分產(chǎn)品是化工產(chǎn)業(yè)的重要原料和燃料,其發(fā)展受到國(guó)家政策支持,。 由于我國(guó)原油資源的匱乏,這些化工原料多數(shù)均依賴于進(jìn)口。 以烯烴為例,2010年我國(guó)乙烯和丙烯的國(guó)內(nèi)保障度分別為48%和63%,而乙二醇的進(jìn)口依賴度則接近70%,。 因此,新型煤化工的產(chǎn)品需求空間大,有望順利實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代,有效降低大宗石化原料的進(jìn)口依賴度,。

(1)煤制天然氣

煤制天然氣是指煤經(jīng)過氣化產(chǎn)生合成氣,再經(jīng)過甲烷化處理,生產(chǎn)熱值大于8000 kcal/m3的代用天然氣(SNG)的技術(shù)。從宏觀上講,以煤為原料生產(chǎn)天然氣,將會(huì)作為L(zhǎng)PG和常規(guī)天然氣的替代和補(bǔ)充,。

天然氣作為一種清潔綠色能源,其消費(fèi)量越來越大,而且國(guó)內(nèi)價(jià)格目前偏低,具有上漲空間,。 使用低質(zhì)煤炭生產(chǎn)替代天然氣(SNG),因其生產(chǎn)流程短,技術(shù)可靠、能源利用效率高等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的發(fā)展前景,。 因此煤制天然氣,是繼煤制油,、煤制烯烴之后引起煤化工行業(yè)關(guān)注的大型煤化工發(fā)展項(xiàng)目。

(2)煤制甲醇

甲醇是由一氧化碳與氫氣(合成氣)在催化劑存在的情況下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而制得,。 煤,、焦炭、天然氣,、煉廠氣,、石腦油(輕油)、渣油(重油),、焦?fàn)t氣和乙炔尾氣等均可用來制造一氧化碳和氫氣(合成氣),作為合成甲醇的原料,。 因此根據(jù)原料來源的不同,甲醇生產(chǎn)可以分為煤基甲醇、天然氣基甲醇和石油基甲醇,。 在我國(guó)煤基甲醇產(chǎn)量占約78%,而天然氣基甲醇和石油基甲醇僅占22%,。 由煤氣化制得的合成氣在一定條件下可合成甲醇,目前常用的甲醇合成工藝主要有ICI低壓合成工藝和魯奇低壓法合成工藝。

甲醇工業(yè)的主要發(fā)展方向有以下兩點(diǎn):

①大力生產(chǎn)和發(fā)展甲醇下游產(chǎn)品

甲醇的下游產(chǎn)品種類很多,結(jié)合市場(chǎng)需求,發(fā)展國(guó)內(nèi)市場(chǎng)緊缺,特別是可以替代石油化工產(chǎn)品的甲醇下游產(chǎn)品,是未來大規(guī)模發(fā)展甲醇生產(chǎn),提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要方向,不僅可以為當(dāng)前甲醇裝置的過剩產(chǎn)能尋找一條出路,而且可以為我國(guó)能源和化工原料提供一條煤炭基路線,緩解我國(guó)對(duì)石油資源的過分依賴,。

②大力開發(fā)甲醇能源技術(shù)

積極推進(jìn)甲醇摻燒汽油和柴油的應(yīng)用,同時(shí)加快直接甲醇燃料電池的研發(fā)工作,為甲醇的應(yīng)用開辟新的道路,。

(3)煤制二甲醚

煤制二甲醚的工藝包括兩種:一步法和兩步法,其中兩步法又分為甲醇?xì)庀嗝撍ê图状家合嗝撍ā?一步法是指由煤氣化生成的合成氣直接生成二甲醚。 兩步法是先由煤氣化生成的合成氣(CO,、H2)制備甲醇,然后甲醇進(jìn)一步脫水即生成二甲醚,。其中,一步法二甲醚技術(shù)已經(jīng)完成工業(yè)試驗(yàn),但目前還沒有工業(yè)化裝置進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn);二步法二甲醚制備技術(shù)尤其是二步法氣相法甲醇脫水技術(shù)是目前工業(yè)界的主流技術(shù)。

阻礙燃料二甲醚發(fā)展的關(guān)鍵問題是二甲醚的價(jià)格問題,。 滿足燃料生產(chǎn)大宗化,、低成本的客觀需要,未來燃料二甲醚參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的唯一出路在于采用先進(jìn)工藝,建設(shè)(超)大型化生產(chǎn)裝置。

(4)煤制烯烴

煤制烯烴是指以煤為原料,先氣化制成合成氣,然后合成氣在催化劑的作用下反應(yīng)生成甲醇,然后由甲醇在一定條件下反應(yīng)生成烯烴,以乙烯,、丙烯為目的產(chǎn)物的工藝稱為MTO工藝,以丙烯為目的產(chǎn)物的工藝稱為MTP工藝,。 甲醇制烯烴技術(shù)目前正在進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。

甲醇制低碳烴類工藝的實(shí)現(xiàn)開創(chuàng)了丙烯生產(chǎn)的非石油路線,這是烯烴生產(chǎn)的巨大進(jìn)步,尤其是在石油資源日益緊張的形勢(shì)下,前景非?？捎^,。

(5)煤制乙二醇

乙二醇(簡(jiǎn)稱EG)是一種重要的化工原料,其主要用途是作防凍劑和制造聚酯樹脂的原料,。 以煤為原料,通過氣化、變換,、凈化及分離提純后分別得到一氧化碳和氫氣,其中一氧化碳通過催化偶聯(lián)合成及精制生產(chǎn)草酸酯,再經(jīng)與氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)并通過精制后獲得聚酯級(jí)乙二醇的過程,。

(6)煤的液化

煤的液化技術(shù)主要分為煤的直接液化和煤的間接液化兩大類。 煤直接液化是指煤在氫氣和催化劑的作用下,催化加氫裂化生成液體烴類及少量氣體烴,脫除煤中氮,、氧和硫等雜原子的轉(zhuǎn)化過程,。 裂化是一種使烴類分子分裂為幾個(gè)較小分子的反應(yīng)過程。 因煤直接液化過程主要采用加氫手段,故又稱煤的加氫液化法,。 煤的間接液化是指以煤為原料,先氣化制成合成氣,然后合成氣在催化劑的作用下反應(yīng)生成液體燃料的過程,該過程又稱為費(fèi)—托合成,。

煤制油項(xiàng)目投資巨大,一個(gè)百萬噸的煤制油工廠,其前期固定資產(chǎn)投入就要100億元,。煤制油在技術(shù)上也存在高風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)堅(jiān)持通過煤制油示范工程建設(shè),全面分析論證,確定適合我國(guó)國(guó)情的煤制油技術(shù)發(fā)展主導(dǎo)路線,在總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再確定下一步工作,。

(7)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(Integrated Gasification Combined Cycle,簡(jiǎn)稱IGCC)發(fā)電系統(tǒng),是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。 它由兩大部分組成,即煤的氣化與凈化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分,。 第一部分的主要設(shè)備有氣化爐,、空分裝置、煤氣凈化設(shè)備(包括硫的回收裝置),第二部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng),、余熱鍋爐,、蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。 IGCC的工藝過程如下:煤經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣,經(jīng)過凈化,除去煤氣中的硫化物,、氮化物,、粉塵等污染物,變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料,然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒,加熱氣體工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)燃?xì)馔钙阶龉?燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水,產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)做功。 IGCC工藝的優(yōu)點(diǎn)是聯(lián)合循環(huán),、效率高且提高的空間大,在轉(zhuǎn)化過程中治理污染物,、脫除效率高、可實(shí)現(xiàn)資源化回收,可實(shí)現(xiàn)近零排放,。

煤炭除了可以用來發(fā)電,還可以用來大規(guī)模生產(chǎn)液體燃料和化學(xué)品,而IGCC多聯(lián)產(chǎn)可以將這兩個(gè)方面完美地結(jié)合起來,成為未來石油后時(shí)代過渡時(shí)期最主要的能源和化學(xué)品生產(chǎn)方式,。 發(fā)展IGCC多聯(lián)產(chǎn),將有助于能源和資源利用效率的大幅提升,同時(shí)減少水資源消耗和二氧化碳排放,實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。