煤基化学品的背景及未来发展

煤基化学品的背景及未来发展 .................................................................................................................................................. 1 一 摘要：.................................................................................................................................................................................. 1 二 煤化工概念: .................................................................................................................................................................... 2 三 世界格局下的煤化工 ........................................................................................................................................................ 2 四 中国煤化工 .......................................................................................................................................................................... 2

4.1 中国煤化工背景 ........................................................................................................................................................ 2 4.2 中国煤化工现状 ........................................................................................................................................................ 3 4.3 中国煤化工技术 ........................................................................................................................................................ 3 五 煤制烯烃还未实现工业化 ................................................................................................................................................ 3 六 煤化工风险；选址与环保 ................................................................................................................................................ 4

6.1 煤制化工产品的装置建设地点 ................................................................................................................................ 4 6.2 环境问题 .................................................................................................................................................................... 5 6.3 经济分析 ................................................................................................................................................................ 6 七 神华的煤化工 ...................................................................................................................................................................... 7 八 总结...................................................................................................................................................................................... 7 ： ................................................................................................................................................................................................. 9

一 摘要：

首先叙述世界格局下的煤化工背景，并同时对发展前景做了预测。然后对我国的煤化工现状分析，最后对我国的煤化工技术水平进行描述。

煤基化学品是化学工业的主导产品，主要以合成气(CO、H2)、甲醇、甲醛为原料合成的一系列有机化工产品，包括醇类化学品、醛类化学品、胺类化学品、有机酸类化学品、酯类化学品、醚类化学品、甲醇卤化化学品和烯烃化学品。煤基化学品将显现成本优势

关键词：煤基化学品，化工产品，新型产业，预测，技术，装置

随着科技的日益进步以及人们的大量需求，加之由于石油、天然气的大幅度涨价，许多国家竞相开发煤基合成化学品，即非石油路线生产大宗化学品。目前正在研究开发的有二甲醚、甲醇制烯烃（MTO）、甲醇制丙烯（MTP）等生产技术。尤其煤的间接液化合成液体燃料是对石油资源的补充。

二 煤化工概念:

煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体，液体和固体的化学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加工等。

三 世界格局下的煤化工

对于煤化工，从世界格局来看，中国。美国和印度是将煤作为化工原料的潜力最大的国家，因为这三个国家拥有世界煤储量的一半，并且这些国家油气产量供应不足，而又希望减少对进口资源的依存度。因此，他们积极开拓煤气化制甲醇技术（甲醇可以再转化成乙烯和丙烯）

四 中国煤化工

4.1 中国煤化工背景

对于中国来说，由于富煤贫油少气，随着石油价格的高涨，煤化工在中国发展迅速，目前煤化工除传统煤制焦外近几年向新型煤化工发展，主要包括：煤制油，煤制醇醚原料，煤制烯烃方向等。

4.2 中国煤化工现状

中国在建的煤化工项目在世界上名列前茅，据不完全统计，在中国有300座已建成或在建的煤制甲醇装置,美国GE能源公司透漏近

几年中国是该公司最积极的煤气化制化学品的许可证客户，已经签定

了14项煤制化学品许可证转让合同。这些合同中有一半是合成氨其余是甲醇，甲醇最大的部分是加工成化学品和二甲醚。

4.3 中国煤化工技术

国内目前新型煤化工大多处于建设或工业试验装置状态，煤制甲醇、煤制醋酸已有工业化生产，煤制油（神华直接法）目前尚未正式

生产，煤制烯烃仍在建设中。相对石油化工而言，当国际油价在40美元以上时，煤化工有成本优势。

由于煤化工对于水需求、二氧化碳释放、cod、大，制约了其发展，国家在煤化工政策导向上一方面鼓励大型示范工程，为替代石油做技术储备，另一方面由于对环境污染较大，并不鼓励一窝蜂搞煤化工。

五 煤制烯烃还未实现工业化

煤化工未来的设想是用煤制烯烃，新开发的甲醇转化成烯烃技

术让此目标成为现实——甲醇经过二甲醚再转化烯烃，UOP是这类技术的主要转让商。这2家公司总的工艺过程相似，但催化剂不同，最终产品也相异。UOP技术称为MTO，从用SAPO-34催而鲁奇的技术叫MTP，使用ZSM-5型催于ZSM-5,当甲醇进入催化剂孔内进行反应之后，较小的分子可能存于孔内较大的副产物将不能剥离，因此使用UOP工艺可得到乙烯、丙烯等一些较重的烯烃；而鲁奇的技术只能生产丙烯而没有乙烯，由于当前市场丙烯价值比乙烯高，鲁奇的技术因此具有一定的优势。 无论是鲁奇还是UOP的技术，迄今为止都没有工业规模装置在运转，UOP有中试装置在运作，在比利时正建一座投资7500万美元的工业化规模装置，UOP石油化工事业部经理称该公司正在进行用煤基甲醇为基础的MTO计划，但迄今尚无鉴定的转让项目，他透露公司拟在中国馆谋求发展，鲁奇公司称已向中国山西的一家公司和神华宁夏煤业公司转让了技术，这两家公司都在中国建设50万t/a的装置。

六 煤化工风险；选址与环保

6.1 煤制化工产品的装置建设地点

煤制化工产品的装置建设地点选择需要认真考虑，最好建立在煤产地，但这些地区多在内地，远离人口集聚中心，最终产品消费和分销不便，因此煤化工厂建设在靠近煤矿还是产品消费市场需要权衡利弊，据神华集团公司副总裁说，此问题曾引起多次讨论，在与陶氏化学公司合资项目谈判中，双方都考虑是否将全部计划的项目都建设在内地（产煤矿区），或是将项目剥离，甲醇装置建在内地，下游产品工厂建在沿海地区，此问题目前尚无结论，但中方认为将整个联合企业建在煤矿附近是明智的，如果将它分成两部分，相隔数万里，是很难成为一个高效的联合企业，而且长距离运输甲醇也很昂贵。

业内专家指出：要警惕煤制化学品可能存在的经济风险，即使在中国也是如此。必须

要慎重选择煤基化学品的品种，同时要考虑建厂地点的后勤保障系统。最近中东地区大规模建设的以天然气为原料的石油化工装置，将成为煤基工厂的有力竞争对手。

6.2 环境问题

环境问题是煤化工面料的另一大挑战。特别是已经在《京都书》上签字的国家，或是已将CO2当作温室气体进行管理的地区，因为煤中含有硫，汞、砷等其它污染物，公众担心煤基工业会引发土地破坏，工人健康受损，事故频发等的问题。

GE公司的专家认为，煤制化学品过程中，有些碳可以捕集在最终产品内，在选择生产品种时应予以考虑，如煤气化中生成的CO2可以用以制造含有碳的肥料，如尿素。另外，可以采用CO2注入地下加压油井以提高其生产能力、强化油气回采。伊斯曼在海湾计划中已考虑企业要有自己的CO2管理方案，如在气化工艺过程中使用纯氧，得到纯度较高的CO2气流，有利于CO2销售。

（1）MTP技术

德国鲁奇公司是世界上唯一开发成功MTP技术的公司，鲁奇公司于20世纪90年代开始研究甲醇制烯烃的技术，并与Sudchemie公司合作，成功开发了改性ZSM-5分子筛催化剂，采用3台固定床反应器，2台操作，1台再生。固定床反应器操作压力0．35MPa，温度430℃-450℃。为了控制反应器床层温度，以获得高的丙烯的选择性，各床层均采用冷进料激冷，其甲醇转化率大于99％，对丙烯的选择性达到了71％-75％。中试装置在法兰克福，试验运行超过9000h。2001年建立了工业示范装置，设计能力甲醇进料量为12L／h(9．5kg／h)，生产丙烯3kg／h-4kg／h，截至2004年3月已运行11000h，催化剂测试时间大于7000h。为了在伊朗建设年耗20万t甲醇的MTP工业项目，该公司正与伊

朗石油公司合作，进行工：业示范装置的建设，规模放大10倍即甲醇进料量为120L／h。第一期工程项目拟于2008年投产，年耗甲醇10万t。 2005年11月，鲁奇公司向神华集团转让MTP技术，规模为5000t／d甲醇和47．4万t／9丙烯。另外，中东、印度以及国内多家企业正与鲁奇公司积极接触，对建设MTP项目进行前期工作。平均每吨产品消耗甲醇2．315t，每吨丙烯消牦甲醇3．206t。

6.3 经济分析

经济分析：项目总投资91．6亿元(含甲醇投资)，若甲醇成本按1000元／t计算．聚丙烯工厂完全成本3562元／t，销售价按7 000元／t，其结果：投资利税率29．6％，投资利润率20．9％，内部收益率13．8％，借款偿还期 7．81年。经济效益甚好，其生产与石脑油制烯烃相比有较强的竞争力(现在聚丙烯的销售价已达到13000元／t，因此，可以在国内普通的甲醇厂进行推广，其经济效益尚好)。 国内应强化MTP新技术的开发和工业试验，形成自主的知识产权。南开大学、湖南大学已进行催化剂的研制，工艺试验在上海石化研究院进行。希望企业能尽早地协作，推动：厂业化进程。

（2）MTO技术

以煤为原料，通过甲醇生产烯烃技术，目前仅有美国UOP公司(环球石油公司)和中国科学院大连化物所两家研究单位于20世纪90年代进行技术开发，取得几乎同样的试验结果。 1988年UOP公司兼并了UnionCarbide(联合碳化学公司)的分子筛部，发现SAPO—34分子筛催化剂(硅铝磷酸盐)对于甲醇转化为烯烃有很好的选择性，并进行了实验室研究，在美国芝加哥建立了小试装置，反应器为流化床，反应温度450℃-550℃，反应压力0．1MPa-0．5MPa。在小试的基础上，1992年UOP与挪威NorskHydro公司合作共同开发MTO技术，对催化剂制备、性能试验、催化剂再生、能量利用、工程化

等问题进行’了深入研究，取得试验成果，形成了UOP／HYDROMTO专利技术。此后又在挪威建立了小型工业试验装置，甲醇进料量0．75t／d～1．0t／d，采用了流化床反应器和再生器，使用改进后的SAPO-35催化剂，操作压力1．0MPa-3．OMPa，反应温度450℃-500℃，可灵活调整乙烯／丙烯比例(1．0—1．5)，甲醇转化率为100％，烯烃选择性大于80％，产品乙烯、丙烯可满足聚合要求，装置运行6个月以上，取得大量设计数据，证明该技术是可行的。 大连化物所20世纪80年代研究开发了MTO固定床反应器和ZSM-5及其改性催化剂，90年代开发了流化床和小孔径SAPO-34分子筛催化剂。1993年完成了固定床中试，1995年在上海青浦化工厂完成了流化床中试，甲醇进料60kg／d-100kg／d，甲醇转化率100％，烯烃选择性可达84％-85％。

七 神华的煤化工

神华在煤制化学品领域内是中国最活跃的企业，其宁夏和内蒙的聚乙烯和聚丙烯装置位列世界最大装置之列，该公司的第三个项目是与陶氏化学的合资企业，现在山西省。另外，该公司清洁化和资源利用方面也采用了一流的技术术。关于废水问，题神华用1600万美元购买了GE Betz技术，可以达到回收循环要求。关于向大气排放问题，他们通过先进的洗涤技术只排出少量的硫，其它排放物主要是CO2，其浓度达到97%，可以出售。另外，神华已与美国能源部合作开发CO2浓缩工艺。

八 总结

1.以煤为原料的化学工业早已被石油化工所取代，最近以来由于油和天然气供应紧张，价格飞涨，而煤储量丰富，价格稳定，用煤作为大宗化学品原料问题又引起人们关注和业界的兴趣。

2.煤基化学工业关注的中心是通过煤气化制取化学品。当前热点是通过甲醇转化为烯烃，MTO、MTP，液化制燃料、焦化等则很少谈及。 3.煤基化工厂建设投资高，只有煤价保持低廉，具有一定的成本优势才能实现盈利。为此厂址宜靠近矿区，但下游产品又不能远离消费市场，因此煤基联合企业选址需慎重考虑。

4.煤化工过程对环境影响大，尤其是CO2排放问题是其发展的最大障碍。用水问题也是必须同时要解决的必要条件。

5.甲醇化工并不等同于煤化工，国外在建的大型甲醇装置都是用天然气（如中东地区）和石油焦（如美国），用煤作原料的只有中国。近年我国煤化工热、项目多、规模大，引起世界相关厂商兴趣，成为世界关注的中心。

6.在MTO和MTP的技术方面的权威是UOP和鲁奇，但此两家迄今并无工业规模装置运行，而煤的直接液化制油也未见有关报道。我国的神华集团的有关计划项目是当前投资和规模最大的，看来也承担最大的风险。 因此，我国对煤基化学工业发展应当冷静对待，认真分析发展动态，全面认清形势，慎重进行决策。突破的关键在于掌握关键技术，应当将煤气化，MTO和MTP转化和CO2的捕集和处理作为研发重点。

一 摘要： ................................................................................................ 1

二 煤化工概念: .................................................................................. 2

三 世界格局下的煤化工 .................................................................... 2

四 中国煤化工 ....................................................................................... 2

4.1 中国煤化工背景 ............................................................................. 2

4.2 中国煤化工现状 ............................................................................. 3

4.3 中国煤化工技术 ............................................................................. 3

五 煤制烯烃还未实现工业化 ............................................................ 3

六 煤化工风险；选址与环保 ............................................................ 4

6.1 煤制化工产品的装置建设地点 .................................................... 4

6.2 环境问题 .......................................................................................... 5

6.3 经济分析...................................................................................... 6

七 神华的煤化工 ................................................................................... 7

八 总结 .................................................................................................... 7

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1. 煤基合成化学品 应卫勇 化学工业出版社 2010-8-1

2. 煤化学 张双全 中国矿业大学出版社 2009-8

3．煤化学 朱银惠 化学工业出版社

4．煤化工工艺学 陈启文化学工业出版社 2008

5．煤液化技术 高晋生 化学工业出版社 2009

6．煤焦化厂三废处理 拉左林 巴博科夫 李哲浩译 化学工业出版社 1984

7. 煤化工基础 李玉林 胡瑞生 白雅琴 化学工业出版社

8．百度百科 搜狐等网页