煤化工的發展運用
作者:化工綜合網發布時間:2021-11-20分類:膠粘劑瀏覽:80
全球煤化工開始于18世紀后半葉,19世紀形成了完整的煤化工體系。進入20世紀,許多以農林產品為原料的有機化學品多改為以煤為原料生產,煤化工成為化學工業的重要組成部分。第二次世界大戰以后,石油化工發展迅速,很多化學品的生產又從以煤為原料轉移到以石油、天然氣為原料,從而削弱了煤化工在化學工業中的地位。進入二十一世紀后,隨著全球石油市場的動蕩和石油價格的攀升,煤炭作為儲量巨大并且可能替代石油的資源重新受到越來越多的重視。煤中有機質的化學結構,是以芳香族為主的稠環為單元核心,由橋鍵互相連接,并帶有各種官能團的大分子結構,通過熱加工和催化加工,可以使煤轉化為各種燃料和化工產品。
世界上生產的煤,主要用作電站和工業鍋爐燃料;用于煤化工的占一定比例,其中主要是煤的焦化和氣化。80年代世界焦炭年產量約340Mt,煤焦油年產量約 16Mt(從中提煉的萘約1Mt)。煤焦油加工的產品廣泛用于制取塑料、染料、香料、農藥、醫藥、溶劑、防腐劑、膠粘劑、橡膠、碳素制品等。1981年,世界合成氨總產量95.3Mt,主要來源于石油和天然氣。以煤為原料生產的氨只約占10%;自煤制合成甲醇的比例也很小,僅占甲醇總產量約1%。
美國煤化工 1984年美國用煤717.7Mt,其中用于煉焦的占5.5%,達39.5Mt。煉焦副產的苯占苯總產量的9%,以電石乙炔為原料生產的醋酸乙烯在其總產量中占 8%。1984年美國建成由褐煤氣化再甲烷化生產高熱值城市煤氣的工廠,日加工褐煤22kt,產氣3.89Mm。同時,又在煤氣化和液化方面,進行了不少新工藝試驗。
聯邦德國煤化工 1984年聯邦德國用煤84.8Mt(不包括褐煤),煉焦用煤占32.6%,為27.6Mt,煤焦油年產量約 1.4Mt。全國鋼鐵等企業的焦爐生產的煤焦油集中到五個焦油加工廠進行加工,生產的化學品達500多種。電石乙炔化工方面曾有很大發展,當前在技術上仍有改進。在煤的加壓氣化和直接液化研究方面也有一些新的進展。
日本煤化工 1984年日本共用煤106.9Mt,由于其鋼鐵工業很發達,煉鐵等冶金用焦炭需要量很大,因此煉焦用煤占66%,為 70.5Mt。每年的煤焦油產量達2.4Mt,提供了全部萘的工業來源。以電石乙炔為原料生產的醋酸乙烯在其總產量中占23%。
南非煤化工 南非是當前世界上仍擁有煤間接液化工廠的地區,有SASOL-Ⅰ、SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ三座合成液體燃料工廠,年加工煤共約33Mt,生產汽油、柴油、噴氣燃料等油品數百萬噸,副產氣態烴、乙醇、氨、硫等化學品數十萬噸。
集約化發展
煤炭能源作為我國能源結構的重要組成,對于確保我國能源供應安全具有至關重要的作用。而煤化工產業作為實現煤炭資源高效利用的有力手段,直接關系到國家的能源戰略發展規劃。因此,觀研天下煤化工產業分析師分析:必須充分認識我國煤化工產業的發展現狀,明確煤化工產業的發展趨勢,即在確保煤炭資源高效、清潔利用的基礎上椎動煤化工產業的規模化以及集約化發展。
“十二五”期間,國內經濟結構將繼續延續重化工業發展的態勢,國民經濟對能源消費的需求仍將保持平穩增長。預計國內以煤炭為主的能源消費格局短期難以改變,煤炭消費將基本與國民經濟增長保持同步增長。
發展新型煤化工可以部分代替石化產品,對于保障國家能源安全具有重要的戰略意義。我國石油、天然氣對外依存度日益提高,石油進口比例已經超過50%,國家能源安全問題日益突出。
據報告顯示,隨著國內石油、天然氣供應的日益緊張,國內化工行業出現了向煤化工傾斜的趨勢。國家在內蒙、山西、寧夏、河南等地開展了一系列示范工程項目,支持新型煤化工的發展。其中,內蒙古是中國煤化工產業發展最快的地區之一,部分煤化工技術走在全國前列。
煤化工裝備行業研究小組分析認為,伴隨著西北地區煤化工產業投資熱情的高漲,煤化工裝備需求即將爆發,這為行業相關企業創造了巨大的發展機遇,新型煤化工將在“十二五”期間獲得新一輪大發展。
從總量上來看,2006年在建煤化工項目有30項,總投資達800多億元,新增產能為甲醇850萬噸,二甲醚90萬噸,烯烴100萬噸,煤制油124萬噸。而已備案的甲醇項目產能3400萬噸,烯烴300萬噸,煤制油300萬噸。2006年,國家發改委出臺了政策并利用各種渠道廣泛征求意見,以期規范和扶持煤化工產業的發展。2006年中國自主知識產權的煤化工技術也取得了很大的進展,開始從實驗室走向生產。
2007年是中國煤化工產業穩步推進的一年,在國際油價一度沖擊百元大關、全球對替代化工原料和替代能源的需求越發迫切的背景下,中國的煤化工行業以其領先的產業化進度成為中國能源結構的重要組成部分。煤化工行業的投資機遇仍然受到國際國內投資者的高度關注,煤化工技術的工業放大不斷取得突破、大型煤制油和煤制烯烴裝置的建設進展順利、二甲醚等相關的產品標準相繼出臺。
新型煤化工以生產潔凈能源和可替代石油化工的產品為主,如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)等,它與能源、化工技術結合,可形成煤炭——能源化工一體化的新興產業。煤炭能源化工產業將在中國能源的可持續利用中扮演重要的角色,是今后20年的重要發展方向,這對于中國減輕燃煤造成的環境污染、降低中國對進口石油的依賴均有著重大意義。可以說,煤化工行業在中國面臨著新的市場需求和發展機遇。
我國煤炭資源豐富,煤種齊全,發展煤炭液化、氣化等現代煤轉化技術,對發揮資源優勢、優化終端能源結構、大規模補充國內石油供需缺口有現實和長遠的意義,國家“十五”能源 科技和能源建設計劃對發展煤化工給予充分的重視,煤化工在我國面臨新的市場需求和發展機遇。本文根據國內外煤化工發展的特點,提出“新型煤化工”的概念。與傳統煤化工不同,新型煤化工將形成具有中國特色的煤炭—能源化工新產業,是我國煤炭工業結構調整、實現可持續發展的戰略方向,對未來能源建設和能源技術的發展將有重要影響。
縱觀近百年化學工業的發展歷史,其間每次原料結構的變化總伴隨著化學工業的巨大變革。1984年世界化石燃料探明的可采儲量,煤約占74%,而石油約12%、天然氣約10%,從資源角度看,煤將是潛在的化工主要原料。未來煤化工將在哪些領域,以什么速度發展,將取決于煤化工本身技術的進展以及石油供求狀況和價格的變化。而鋼鐵等冶金工業所用的焦炭仍將依賴于煤的焦化,而煉焦化學品如萘、蒽等多環化合物仍是石油化工所較難替代的有機化工原料;煤的氣化隨著氣化新技術的開發應用,仍將是煤化工的一個主要方面;將煤氣化制成合成氣,然后通過碳一化學合成一系列有機化工產品的開發研究,是進展較快,且引起關注的領域;從煤制取液體燃料,無論是采用低溫干餾、直接液化或間接液化,都不得不取決于技術經濟的評價。進入21世紀以來,國際能源價格出現了快速上漲。其中原油、天然氣價格大幅上漲,而煤炭價格漲幅相對較小,與石油、天然氣的價差不斷擴大。根據2011年的價格,統一熱值后的煤炭價格(日本動力煤到岸價)僅相當于原油價格的24%,天然氣價格的26%。2012年下半年以來,隨著煤炭價格的快速下跌,原油與煤炭的價格比進一步擴大。煤炭和原油價格表現的差異,使得煤炭作為原材料的成本優勢得到提升,煤化工的經濟性逐步顯現。我國獨特的能源結構也進一步提升了發展煤化工的必然性,未來我國煤化工產業,特別是新型煤化工有望迎來快速發展。石油、天然氣的進口常常受到戰爭、地緣政治等因素的影響而波動較大,因此石油和天然氣的過度對外依賴,對我國的能源安全保障帶來很大的隱患。由于石油是生產大部分化工產品的原料,石油資源的匱乏使得我國很多化學原料依賴進口,成本居高不下,因此尋找替代能源很有必要。煤化工與石油化工具有相互替代性,比如煤化工生產的烯烴、成品油等均是石油化工的主要產品。發展新型煤化工可以作為石油化工很好的補充,具有很強的戰略意義。
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