有機化學(xué)與煤化工一、中國能源與石油問題年份2002200320102020需求2.42.53.55.0供應(yīng)量1.71.72.01.8缺口0.70.81.53.2石油供應(yīng)與需求預(yù)測單位:億噸/年機動車燃料消耗預(yù)測單位：億噸/年年份2015年2020年2030年燃料油消耗占石油總消耗1.648％2.357％3.787％汽油、柴油、航空煤油煤炭是我國能源的

主要提供者2002中國能源生產(chǎn)總量（以標(biāo)準煤計）16.03億噸24.66~32.80億噸2003202013.9億噸煤炭占71%煤炭占71%煤炭占59.4~63.2%5二、煤化工技術(shù)

中國能源發(fā)展的必然途徑；中國社會經(jīng)濟發(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。傳統(tǒng)煤化工：

新型煤化工：

以產(chǎn)品型為主焦化、合成氨

能源及產(chǎn)品型結(jié)合新型煤化工特點：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)化清潔生產(chǎn)與環(huán)境友好費-托法;Fischer-Tropschprocess一氧化碳在鎳、銠、鈷等催化劑存在下進行高溫高壓加氫生成烴類混合物的方法。由費歇爾（F.Fischer)和托羅普歇（H.Tropsch)所創(chuàng)立?？捎靡灾苽湟后w燃料和石蠟等。例如用氫和一氧化碳的混合氣體為原料，在0.1-2兆帕（1-20大氣壓）和鈷催化劑（160-225℃）或鐵催化劑（220-325℃）的作用下進行合成，可得合成石油。主要成分是各種直鏈烴、大部分是烷烴?？山?jīng)分餾為汽油、煤油和石蠟等?；蚪?jīng)加工為化工產(chǎn)品等。煤的液化方法主要分為煤的直接液化和煤的間接液化兩大類。（1）煤直接液化是煤在氫氣和催化劑作用下，通過加氫裂化轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料的過程稱為直接液化。裂化是一種使烴類分子分裂為幾個較小分子的反應(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。（2）煤間接液化是以煤為原料，先氣化制成合成氣，然后，通過催化劑作用將合成氣轉(zhuǎn)化成烴類燃料、醇類燃料和化學(xué)品的過程。煤炭直接液化是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體燃料，煤直接液化的操作條件苛刻，對煤種的依賴性強。典型的煤直接液化技術(shù)是在400℃、150個大氣壓左右將合適的煤催化加氫液化，產(chǎn)出的油品芳烴含量高，硫氮等雜質(zhì)需要經(jīng)過后續(xù)深度加氫精制才能達到目前石油產(chǎn)品的等級。一般情況下，一噸無水無灰煤能轉(zhuǎn)化成半噸以上的液化油。煤直接液化油可生產(chǎn)潔凈優(yōu)質(zhì)汽油、柴油和航空燃料。但是適合于大噸位生產(chǎn)的直接液化工藝目前尚沒有商業(yè)化，主要的原因是由于煤種要求特殊，反應(yīng)條件較苛刻，大型化設(shè)備生產(chǎn)難度較大，使產(chǎn)品成本偏高。（2）煤氣化－合成甲醇、二甲醚煤氣化過程是煤炭的一個熱化學(xué)加工過程。它是以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或工業(yè)純氧）、水蒸氣作為氣化劑，在高溫高壓下通過化學(xué)反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部分轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的工藝過程。氣化時所得的可燃氣體成為煤氣，對于做化工原料用的煤氣一般稱為合成氣（合成氣除了以煤炭為原料外，還可以采用天然氣、重質(zhì)石油組分等為原料），進行氣化的設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐或氣化爐。

煤炭氣化包含一系列物理、化學(xué)變化。一般包括熱解和氣化和燃燒四個階段。干燥屬于物理變化，隨著溫度的升高，煤中的水分受熱蒸發(fā)。其他屬于化學(xué)變化，燃燒也可以認為是氣化的一部分。煤在氣化爐中干燥以后，隨著溫度的進一步升高，煤分子發(fā)生熱分解反應(yīng)，生成大量揮發(fā)性物質(zhì)（包括干餾煤氣、焦油和熱解水等），同時煤粘結(jié)成半焦。煤熱解后形成的半焦在更高的溫度下與通入氣化爐的氣化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成以一氧化碳、氫氣、甲烷及二氧化碳、氮氣、硫化氫、水等為主要成分的氣態(tài)產(chǎn)物，即粗煤氣。氣化反應(yīng)包括很多的化學(xué)反應(yīng)，主要是碳、水、氧、氫、一氧化碳、二氧化碳相互間的反應(yīng)，其中碳與氧的反應(yīng)又稱燃燒反應(yīng)，提供氣化過程的熱量。主要反應(yīng)有：1、水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)

C+H2O=CO+H2-131KJ/mol2、水煤氣變換反應(yīng)

CO+H2O=CO2+H2+42KJ/mol

3、部分氧化反應(yīng)

C+0.5O2=CO+111KJ/mol

4、完全氧化（燃燒）反應(yīng)

C+O2=CO2+394KJ/mol5、甲烷化反應(yīng)

CO+2H2=CH4+74KJ/mol6、Boudouard反應(yīng)

C+CO2=2CO-172KJ/mol甲醇－原料：合成各種化工產(chǎn)品、溶劑、合成添加劑等；代用液體（汽油）燃料二甲醚－用于日用化工、制藥、農(nóng)藥、燃料、涂料等；代用液化石油氣

/view/10082.htm以鼓泡形式通過懸浮有固體細粒的液體(漿液)層，以實現(xiàn)氣液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。漿態(tài)反應(yīng)器中液相可以是反應(yīng)物，也可以是懸浮固體催化劑的載液。例如,許多不飽和烴及其衍生物的加氫反應(yīng)屬于前者;乙烯或丙烯的聚合反應(yīng)采用懸浮有催化劑的環(huán)己烷則屬于后者。（3）煤炭焦化中國產(chǎn)量：1.77億噸/年，占46％；焦炭市場：冶金－75％，機械、化工等，出口1470萬噸（2003年），占世界貿(mào)易量57%；煉焦技術(shù)：世界先進行列，大型化，環(huán)保，產(chǎn)品質(zhì)量，化工產(chǎn)品，機械化技術(shù)；技術(shù)發(fā)展：原料分析、質(zhì)量控制、化工產(chǎn)品。產(chǎn)量、生產(chǎn)能力快速增長。（4）煤炭氣化煤化工重要單元技術(shù)；國外引進與國內(nèi)開發(fā)；地下氣化；煤化工—能源技術(shù)需求；多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)

氣化爐

高溫燃料電池空分熱交換器發(fā)電電力電力熱水CO2及有害物處理空氣O2O2

煤氣H2Vision21能源系統(tǒng)煤O2制氫分離（5）主要技術(shù)進展例1能源－化工聯(lián)產(chǎn)

備煤

聯(lián)合發(fā)電合成氣生產(chǎn)F－T合成

空分甲醇合成

鍋爐

灰渣利用氮氣等

燃油化工品

熱

硫磺

甲醇

電

建材原料、產(chǎn)品方案原煤：486萬噸/年油品：80萬噸/年甲醇：70萬噸/年硫磺：1.9萬噸/年發(fā)電：150MW聯(lián)合循環(huán)關(guān)于F-T合成X21>>X11

X23>X13

高溫合成

調(diào)整X2/X1的高溫合成反應(yīng)器

X12X11X13反應(yīng)器

X22X23X21X14X24X12=2X11X13≈X11X14小X22=（0～2）X21X23<X21X24大例2焦?fàn)t煤氣提氫－直接液化液化備煤焦化化產(chǎn)煉焦膜分離煤氣壓縮直接液化氫壓縮提質(zhì)加工殘渣熱解聯(lián)合發(fā)電油品電力化產(chǎn)焦炭例3不同氣化工藝、FT－甲醇聯(lián)產(chǎn)

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)品分離甲醇精餾定產(chǎn)品方案、不同氣化工藝

80萬噸合成油品，120萬噸甲醇

項目魯奇氣化殼牌氣化總投資，萬元總成本，萬元/年230806228398內(nèi)部收益率（稅前），％16.5715.45內(nèi)部收益率（稅后），％13.1112.24關(guān)于氣化工藝－加壓魯奇氣化加壓魯奇爐原煤加工塊煤焦油回收及酚水處理煤氣凈化、甲烷轉(zhuǎn)化合成氣原料煤粉碎煤粉輸送水煤漿氣化合成氣煤氣凈化關(guān)于氣化工藝－干煤粉氣化氣化工藝比較的若干方面－1項目加壓魯奇德士古殼牌干煤粉原料煤加工破碎－篩分磨煤－制漿磨煤－干燥原料煤灰分要求一般無限制低低原料煤加工費低高較高原料煤輸送容易較容易較難氣化壓力（MPa）2－3，較低2－6.5，高2－4，較高氣化溫度（℃）900—1100，低1300－1400，較高1400－1600，高單爐投煤（t/d）1000-1300,低2000，較高2500，高耗氧量(M3/1000M3）267-350,低380-430,高330-360,較高碳轉(zhuǎn)化率（％）88－95，低96－98，較高≥99，高冷煤氣效率（％）65－75，低70－76，較高80－85，高總熱效率（％）80－90，低90－95，較高－98，高商業(yè)運行經(jīng)驗豐富基本豐富不豐富氣化工藝比較的若干方面－2項目加壓魯奇德士古殼牌干煤粉環(huán)境處理及特性必須處理，較好需要處理，好需要處理，好干煤氣CO+H2(%)低較高高干煤氣CH4(%)高低很低有效CO+H2產(chǎn)率低較高高水蒸氣消耗高－較高電消耗低高高煤粉輸送氣－－需要設(shè)備投資低高高占地大較小較小煤間接液化多聯(lián)產(chǎn)1、主產(chǎn)品——潔凈發(fā)動機燃料油和可替代石油化工品；2、副產(chǎn)品——適量的其它化工產(chǎn)品和電力；3、氣化——適合當(dāng)?shù)孛嘿|(zhì)特點，相對成熟的大型先進煤氣化技術(shù)；4、工藝系統(tǒng)——滿足主產(chǎn)品條件下的工藝優(yōu)化、耦合；5、投入及效益——滿足前4項條件的最低投資和最高效益。工藝方案研究－原則發(fā)揮資源優(yōu)勢，以國內(nèi)短缺油品和石油替代化工品為主；注重規(guī)模經(jīng)濟和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置優(yōu)化，油品80萬噸/年，甲醇120萬噸/年；采用國內(nèi)外先進技術(shù)，具有發(fā)展前瞻性；工藝優(yōu)化集成，提高資源利用率，提高經(jīng)濟效益；節(jié)能、節(jié)水，清潔生產(chǎn)和環(huán)境友好。工藝方案研究－方案Ⅰ備煤合成氣生產(chǎn)高溫

F－T空分甲醇合成鍋爐

焦油回收油品加工石腦油a-烯烴精甲醇

乙烯

軟蠟甲醇精餾含氧物聚丙烯

硫磺雜醇油C14-18

LPG

焦油魯奇氣化：MARK-Ⅳ,400t/d，30臺（備2），F(xiàn)-T合成：SASOL，SAS高溫合成，?10.7M,甲醇合成：魯奇，Megaz組合反應(yīng)器，一套。工藝方案研究－方案Ⅱ備煤合成氣生產(chǎn)高溫F－T空分甲醇合成鍋爐

焦油回收油品加工石腦油a-烯烴精甲醇乙烯軟蠟甲醇精餾含氧物聚丙烯硫磺雜醇油C14-18LPG焦油魯奇氣化：MARK-Ⅳ,400t/d，30臺（備2），F(xiàn)--T合成：SASOL，SAS高溫合成，?10.7m,甲醇合成：魯奇，Megaz組合反應(yīng)器，一套。工藝方案研究－方案Ⅲ備煤合成氣生產(chǎn)低溫F－T空分甲醇合成鍋爐

焦油回收油品加工石腦油甲醇柴油甲醇精餾含氧物硫磺雜醇油LPG焦油魯奇氣化：MARK-Ⅳ,400t/d，30臺（備2），F(xiàn)--T合成：SASOL低溫合成，SSPD，漿態(tài)床，?10M，甲醇合成：魯奇，Megaz組合反應(yīng)器，一套。工藝方案研究－方案Ⅳ

備煤合成氣生產(chǎn)

F－T合成

空分甲醇合成鍋爐

焦油回收

油品加工石腦油a-烯烴

甲醇

乙烯

軟蠟甲醇精餾含氧物聚丙烯

硫磺雜醇油C14-18

LPG

焦油Shell氣化：2500t/d，4臺，F(xiàn)--T合成：SASOL高溫合成，SAS，?10.7M,甲醇合成：魯奇Megaz組合反應(yīng)器，一套。工藝方案研究－產(chǎn)品規(guī)模與結(jié)構(gòu)萬噸/年）產(chǎn)品方案Ⅰ方案Ⅱ方案Ⅲ方案ⅣLPG2.832.818.812.84乙烯0.760.75－0.76聚丙烯19.4219.28－19.47石腦油31.1331.3015.4631.09a-烯烴10.1710.22－10.15柴油－－55.66－C14-C18烷烴6.106.13－6.09軟蠟4.144.16－4.14含氧化合物5.495.351.835.31精甲醇120.20119.99119.99119.78雜醇油0.170.160.160.16硫磺1.031.031.000.64主產(chǎn)品合計201.44201.18202.91200.43焦油3.153.143.06－燃料氣(M3/h）10663276951962324715煤化工聯(lián)產(chǎn)項目1

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

電煤

脫硫

蒸氣輪機

廢熱鍋爐蒸氣氧氣蒸氣煤化工聯(lián)產(chǎn)項目2

備煤聯(lián)合發(fā)電合成氣生產(chǎn)

F－T合成

空分甲醇合成氮氣等燃油及化工品硫磺甲醇電、熱鍋爐特點：

1F-T合成、甲醇合成、發(fā)電串聯(lián)設(shè)置；2調(diào)整F-T合成循環(huán)比，提高設(shè)備能力，尾氣合成甲醇；3甲醇合成尾氣發(fā)電，電力供工廠自用。煤化工聯(lián)產(chǎn)項目3液化備煤焦化化產(chǎn)煉焦膜分離煤氣壓縮直接液化氫壓縮提質(zhì)加工殘渣熱解聯(lián)合發(fā)電油品電力化產(chǎn)焦炭煉焦備煤煤基能源化工多聯(lián)產(chǎn)的幾點思考1、原料：煤：神華煤，灰分5％－10％，水分12％－15％，高（轉(zhuǎn)）爐氣：3.2億m3/a，最大可提供CO1.92億m3/a，原熱值：7.745MJ/m3(1506kcal/m3)，提取CO后熱值：

50％3.927MJ/m3（764kcal/m3）60％2.591MJ/m3（500kcal/m3）70％1.254MJ/m3（244kcal/m3）2、規(guī)模與消耗概算：甲醇－166萬t/a，原料煤：約330萬t/a；F-T油品－12萬t/a，原料煤：約55萬t/a；醋酸－20萬t/a，甲醇：約11.2萬t/a；CO:約0.88億m3/a；醋酐－10萬t/a，醋酸：約5.9萬t/a；甲醇：約3.2萬t/a；CO：約0.25億m3/a；剩余：甲醇－151.8萬t/a；醋酸－14.1萬t/a；高（轉(zhuǎn)）爐氣中CO利用率：約50％～60％；剩余甲醇如全部經(jīng)MTO制得三烯：約60萬t/a。

煤氣化煤氣凈化高爐氣凈化甲醇合成醋酸生產(chǎn)醋酐生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐氣煤

F-T合成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電

產(chǎn)品加工MTO油品電熱甲醇烯烴聚丙烯醋酸醋酐分離聚丙烯

3原則工藝CO分離系統(tǒng)特征：從氣化出發(fā)，發(fā)電、合成燃料和化學(xué)品國際發(fā)展趨勢－美國“21世紀展望”多聯(lián)產(chǎn)過程氣化蒸汽輪機燃氣輪機凈化燃料合成制氧合成氣尾氣煤電液體燃料化學(xué)品國際發(fā)展趨勢－美國近期多聯(lián)產(chǎn)過程（EECP）示意圖系統(tǒng)特征氣化為中心，發(fā)電、合成燃料為重要內(nèi)容EarlyEntranceCoproductionPlant歐洲Shell公司SyngasPark（合成氣園）氣化蒸汽輪機燃氣輪機氣體轉(zhuǎn)化甲醇系列產(chǎn)品合成尾氣煤電工業(yè)用氣城市煤氣甲醇系列化學(xué)品化肥化肥合成氣體制備國際發(fā)展趨勢－歐洲Shell公司SyngasPark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、氣體制備國內(nèi)多聯(lián)產(chǎn)過程示意圖燃燒熱解半焦煤電蒸汽城市煤氣焦