淺談新型煤化工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展思路

侯小偉　劉曉芬

【摘 要】發(fā)展煤化工是化解能源危機(jī)、清潔利用煤炭的重要途徑。對(duì)新型煤化工，煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制天然氣和煤制二甲醚的技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出我國(guó)新型煤化工合理化發(fā)展的思路。

【關(guān)鍵詞】新型煤化工；技術(shù)現(xiàn)狀；發(fā)展思路

0.前言

煤化工可分為傳統(tǒng)煤化工和新型煤化工。傳統(tǒng)的煤化工主要用來(lái)發(fā)電、煉焦和作為工業(yè)燃料以及合成氨、尿素、甲醇、甲醛、乙酸、電石和乙炔衍生物（氯乙烯、醋酸乙烯、1，4-丁二醇）等。新型煤化工包括煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制天然氣和煤制二甲醚[1]。

1.新型煤化工的技術(shù)現(xiàn)狀

1.1煤制油的技術(shù)現(xiàn)狀

煤液化技術(shù)在科學(xué)上稱為煤基液體燃料合成技術(shù)，按合成工藝的不同，煤制油可以分為煤直接液化燃油和煤間接液化燃油2種。

（1）煤直接液化燃油：

煤直接液化燃油是指先將煤磨成煤粉，然后通過(guò)高溫（400℃以上）、高壓（10Mpa 以上），在催化劑的作用下加氫裂解，轉(zhuǎn)化成液體燃油[2]。目前，國(guó)際上已開發(fā)出的煤加氫液化工藝有10多種，比較有代表性的有日本的NEDOL工藝、德國(guó)的IGOR工藝、美國(guó)的HTI 工藝。3 種工藝中，比較成熟可靠的是德國(guó)的IGOR工藝，其轉(zhuǎn)化率能達(dá)到97%[3]。神華集團(tuán)在20世紀(jì)末開始開發(fā)煤直接液化工藝，該項(xiàng)目引進(jìn)美國(guó)碳?xì)浼夹g(shù)公司煤液化核心技術(shù)，并進(jìn)一步進(jìn)行了調(diào)整與改進(jìn)，將儲(chǔ)量豐富的神華優(yōu)質(zhì)煤按照國(guó)內(nèi)的常規(guī)工藝直接轉(zhuǎn)化了柴油。

（2）煤間接液化燃油煤間接液化燃油是指先將煤轉(zhuǎn)化成合成氣（CO和H2），然后在一定溫度、壓力及催化劑的作用下合成生產(chǎn)出的煤油。目前，已經(jīng)工業(yè)化的煤間接液化技術(shù)只有南非SASOL的F-T合成技術(shù)和荷蘭Shell公司的SMDS技術(shù)[4]。

1.2煤制烯烴的技術(shù)現(xiàn)狀

煤基制烯烴工藝路線為：粉煤在高溫、高壓條件下氣化成主要成分為CO和H2的粗合成氣，再經(jīng)過(guò)變換及凈化工序合成粗甲醇，粗甲醇精制除去水、二甲醚、甲酸甲酯等輕于甲醇的低沸點(diǎn)物質(zhì)得到精甲醇，最后將精甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。當(dāng)前，國(guó)外開發(fā)研究比較成功的甲醇制烯烴工藝主要有美國(guó)環(huán)球石油公司和挪威海德魯公司共同開發(fā)的甲醇制烯烴（MTO）技術(shù)以及德國(guó)Lurgi公司的甲醇制丙烯（MTP）技術(shù)，而國(guó)內(nèi)主要有中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（簡(jiǎn)稱大連化物所）的甲醇經(jīng)二甲醚制低碳烯烴（DMTO）技術(shù)、中國(guó)石油化工股份有限公司的甲醇制烯烴（SMTO）技術(shù)以及清華大學(xué)循環(huán)流化床甲醇制丙（FMTP）技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)已建成的煤制烯烴項(xiàng)目主要有神華包頭煤化工有限公司煤制聚烯烴項(xiàng)目、大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司煤制聚丙烯項(xiàng)目和神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制聚丙烯項(xiàng)目[5]。

1.3煤制乙二醇的技術(shù)現(xiàn)狀

煤制乙二醇技術(shù)是將煤制成合成氣，再以合成氣中的一氧化碳（CO）和氫氣（H2）為原料制取乙二醇。目前，我國(guó)在世界上已率先實(shí)現(xiàn)了煤制乙二醇（CO氣相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氫合成乙二醇）成套技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。而國(guó)外技術(shù)未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，其原因在于沒(méi)能獲得核心催化劑的關(guān)鍵制備技術(shù)和工業(yè)一氧化碳深度脫氫凈化等系列關(guān)鍵工藝和技術(shù)，以及關(guān)鍵單元的技術(shù)集成[6]。

1.4煤制天然氣的技術(shù)現(xiàn)狀

煤制天然氣的主要工藝流程為：煤氣化生產(chǎn)合成氣，合成氣通過(guò)一氧化碳變換和凈化后，經(jīng)過(guò)甲烷化反應(yīng)生產(chǎn)天然氣。整個(gè)工藝在技術(shù)上是成熟的，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者和公司將研發(fā)重心放到了氣化技術(shù)的革新上[7]。煤制天然氣的氣化工藝[8]可分為蒸汽- 純氧氣化，加氫氣化和催化蒸汽氣化三種工藝。煤制天然氣的另一核心技術(shù)是甲烷化工藝。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有掌握大型合成氣甲烷化工藝，主要技術(shù)要向國(guó)外公司購(gòu)買。目前使用的甲烷化技術(shù)主要是托普索甲烷化循環(huán)工藝技術(shù)和DAVY 公司的甲烷化技術(shù)[9]。

1.5煤制二甲醚的技術(shù)現(xiàn)狀

二甲醚的生產(chǎn)工藝路線很多，目前工業(yè)上應(yīng)用的主要是甲醇脫水工藝和合成氣直接合成二甲醚工藝。甲醇脫水法先由合成氣制得甲醇，然后甲醇在固體催化劑作用下脫水制得二甲醚，甲醇脫水法又分為甲醇?xì)庀啻呋撍ê鸵合啻呋撍?；合成氣一步法以合成氣?CO+H2）為原料，合成甲醇和甲醇脫水反應(yīng)在同一反應(yīng)器中完成，同時(shí)伴隨CO的變換反應(yīng)，一步法多采用雙功能催化劑[10]。

甲醇?xì)庀啻呋撍ㄊ悄壳皣?guó)內(nèi)外使用最多的二甲醚工業(yè)生產(chǎn)方法。合成氣一步法合成二甲醚工藝主要有日本NKK 公司的液相一步法新工藝、大連化學(xué)物理研究所的固相新工藝、美國(guó)空氣化學(xué)品公司漿態(tài)床一步法合成二甲醚工藝等。

2.新型煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路

新一代煤化工技術(shù)是指以煤氣化為龍頭，以碳—化工技術(shù)為基礎(chǔ)，合成、制取各種化工產(chǎn)品（和燃料油）的煤炭潔凈利用技術(shù)。我國(guó)新型煤化工發(fā)展的總體思路與重點(diǎn)發(fā)展新型煤化工，應(yīng)堅(jiān)持與傳統(tǒng)煤化工結(jié)構(gòu)調(diào)整相結(jié)合，堅(jiān)持提高效益與節(jié)能減排相結(jié)合[11]。

2.1 以清潔能源為主要產(chǎn)品

新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工產(chǎn)品為主，如汽油、柴油、液化石油氣、航空煤油、聚丙烯原料、乙烯原料、電力、替代燃料（甲醇、二甲醚）、熱力等，以及煤化工獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的特有化工產(chǎn)品，如芳香烴類產(chǎn)品。

2.2 推進(jìn)煤-電-熱-化一體化發(fā)展

新型煤化工是未來(lái)中國(guó)能源技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向，我們要切實(shí)扭轉(zhuǎn)煤化工項(xiàng)目生產(chǎn)單一產(chǎn)品的單純煤化工發(fā)展模式，著力發(fā)展煤-電-化-熱一體化，實(shí)現(xiàn)煤化工與電力、熱力聯(lián)產(chǎn)和負(fù)荷的雙向調(diào)節(jié)。緊密依托于煤炭資源的開發(fā)，并與其它能源、化工技術(shù)結(jié)合，探索煤化工產(chǎn)品、副產(chǎn)物的綜合利用， 如二氧化碳制綠藻、煤渣制氧化鋁、合成油產(chǎn)品綜合利用等，形成煤炭—能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。

2.3 建設(shè)大型企業(yè)和產(chǎn)業(yè)基地

新型煤化工發(fā)展將以建設(shè)大型企業(yè)為主，包括采用大型反應(yīng)器和建設(shè)大型現(xiàn)代化單元工廠，如百萬(wàn)噸級(jí)以上的煤直接液化、煤間接液化工廠以及大型聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等。在建設(shè)大型企業(yè)的基礎(chǔ)上，形成新型煤化工產(chǎn)業(yè)基地及基地群。每個(gè)產(chǎn)業(yè)基地包括若干不同的大型工廠，相近的幾個(gè)基地組成基地群，成為國(guó)內(nèi)新的重要能源產(chǎn)業(yè)[12]。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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