低碳理念指導下發(fā)展煤化工產業(yè)2013.09(晉城)

1、煤制焦炭用于煉鋼煤作為一次能源發(fā)電傳統(tǒng)煤化工生產化肥煤作為石油替代燃料煤制高附加值工程材料能耗萬元GDP：中國911 kg標煤；美國300 kg；歐盟191 kg700l 粗苯成分：苯粗苯成分：苯5575%，甲苯，甲苯1122%，二甲苯，二甲苯2.56%l 焦油成分：萘、甲基萘、稠環(huán)化合物、瀝青，國內加工能力焦油成分：萘、甲基萘、稠環(huán)化合物、瀝青，國內加工能力190萬噸萬噸/年年l 重焦油：制針狀焦、炭黑、碳纖維重焦油：制針狀焦、炭黑、碳纖維氣流床煤氣氣流床煤氣焦爐氣：焦爐氣： CO 6.2% H2 58.48% CO2 2.2% CH4 26.49%低熱值煤氣低熱值煤氣替代替代甲醇合成氣甲醇

2、合成氣H2/CO=2鍋爐熱解爐分離蒸汽輪機發(fā)電供熱燃料甲醇 氨苯 二甲苯 萘炭黑 針狀焦空氣煤半焦O2蒸汽電力背壓蒸汽煤氣合成氣輕焦油重焦油煤的多聯產煤的多聯產IGCC示意圖示意圖鍋爐熱解爐凈化除焦油蒸汽輪機煤氣輪機空氣煤半焦O2蒸汽電力煤氣凈煤氣空氣電力高溫煙氣熱效率熱效率IGCC亞臨界亞臨界超臨界超臨界天然氣發(fā)天然氣發(fā)電電開工率8085%92%以上92%以上98%以上熱效率3841%3740%4345%55%以上投資費用/KW200017351765620發(fā)電成本8.3分/度6.8分/度6.7分/度6.7分/度燃燒后捕集燃燒前捕集富氧燃燒捕集凈發(fā)電效率HHV捕集27.231.729.3不捕

3、集39.139.339.1投資成本美元/KW捕集287024311660不捕集157517331579發(fā)電成本美元/KW捕集11.4810.5710.07不捕集6.337.536.4單位堿碳成本美元/tCO2捕集754543煤的熱力學煤的熱力學-化學化學全價全價清潔利用清潔利用 冶金工 業(yè)化學工業(yè)能 源工 業(yè)組 合體熔池法煉鐵熔池法煉鐵鐵礦石鐵礦石煤煤2H2+CO發(fā)電廠聯合循環(huán)發(fā)電發(fā)電廠聯合循環(huán)發(fā)電甲醇甲醇二甲醚二甲醚H H2 2源，燃料電池源，燃料電池鐵水鐵水建材廠建材廠乙烯乙烯爐渣爐渣焦爐煤氣，焦爐煤氣，H270%轉爐煤氣轉爐煤氣CO 80%高轉化率漿高轉化率漿態(tài)床反應器態(tài)床反應器煤化工煤

4、化工平臺化合物甲醇平臺化合物甲醇柴油車燃料，二甲醚，生物柴油柴油車燃料，二甲醚，生物柴油乙烯丙烯（乙烯丙烯（MTO， MTP）汽車燃料汽車燃料M5、 M15 、M85、 M100氯甲烷、有機硅氯甲烷、有機硅溶劑、粘合劑溶劑、粘合劑焦爐氣焦爐氣煤氣化煤氣化煤田氣煤田氣甲烷甲烷大宗化學品，甲醛，醋酸，碳酸二甲酯，大宗化學品，甲醛，醋酸，碳酸二甲酯，1，4丁二醇，乙炔二醇丁二醇，乙炔二醇燃料電池的燃料（燃料電池的燃料（H2存儲）存儲）甲醇產量甲醇產量甲醇消費量甲醇消費量2011年2627萬噸3195.8萬噸2012年3129萬噸3622萬噸233224/46182.51COHCHOCHH O二甲醚水

5、/220422204120COHC HH O粗柴油 / 水282 / 3600.78 /1直接制造油間接制油甲醇低海拔高海拔煤耗T/T產品3.64.04.51.51.5煤耗T/T當量油3.64.04.51.52.251.5反應壓力Mpa17302.05.02.010.0反應溫度350470220350220250投資萬元/萬噸=1.01.21.50.30.5技術成熟度已工業(yè)化已工業(yè)化成熟二甲醚在柴油機的消耗情況二甲醚在柴油機的消耗情況CH3O(CH2O)nCH3N=38含氧量4750%純度98.5%催化劑離子液體t6=400三聚甲醛轉化率90%16烷值76低熱值22.4MJ/kg (柴油42.

6、5MJ/kg)甲醇耗量1.4T/T DMM3-8煤耗1.6-1.8T 標煤/T DMM3-8可調含量15%DMM1添加啊柴油5-30%，使尾氣中NOX下降710%，顆粒物下降5%-35%OOO煤煤天然氣天然氣氣化氣化變換調節(jié)變換調節(jié)H2/CO甲醇甲醇低碳烯烴低碳烯烴MTO乙烯乙烯40%。丙烯。丙烯40二甲醚二甲醚丙烯丙烯70%MTP甲醇甲醇漿態(tài)床漿態(tài)床CO轉化率轉化率30%二甲醚二甲醚CO轉化率轉化率60%以上以上FDTPFMTP 丙烯丙烯70%（流化床）（流化床）MTA苯、甲苯、苯、甲苯、二甲苯二甲苯=0分離單元汽提器輕烴芳構化再生器甲醇芳構化芳烴產品輕烴循環(huán)煙氣干氣FMTA 示范裝置=0煤

7、化工以合成甲醇為平臺化合物可以: 橡膠MTO 塑料 三烯生產 纖維MTP 涂料 MDIS（聚異腈酸酯）MTA 三苯生產 聚酯 尼龍6、尼龍66產品高附加值，必然可以降低能耗/萬元GDP。乙炔煤二聚加氫H2-C C-C=CC=C-C-=C丁二烯尼龍66甲基吡啶乙二腈甲基戌二腈HCN催化P + NiNiF1F2F3F1乙二腈合成鎳絡合催化體系單齒膦：丙烯丙烯乙烯乙烯1234581015162022過程過程能耗能耗二二甲甲醚醚甲醇甲醇合成合成C22重柴油重柴油乙烯乙烯丙烯丙烯汽油汽油C8石腦油石腦油C57柴油柴油C16能耗差能耗差能耗差能耗差1噸煤29.3GJF-T合成合成CH4直接燃化甲醇合成發(fā)電

8、266kg 柴油263kg 柴油460m甲烷465kg二甲醚698kg甲醇197kg汽油超超臨界發(fā)電效率45%熱能11.87GJ熱能11.01GJ熱能16.56GJ熱能13.30GJ熱能15.82GJ熱能8.25GJ電能13.2GJ柴油發(fā)動機效率30%家庭燃料柴油發(fā)動機效率30%汽油發(fā)動機效率26%電機效率70%軸機械功3.56GJ軸機械功3.30GJ軸機械功3.99GJ軸機械功4.13GJ軸機械功2.15GJ軸機械功9.24GJ燃燒燃燒燃燒燃燒燃燒燃燒煤CH4 H2催化反應器煅燒反應器H2OCO2 SO3O2 + N2 催化劑CaCO3 CaS催化劑CaOT=600700C+H2OCO+H2

9、CO+H2OH2+CO2CO+3H2CH4+H2O2C+2H2OCH4+H2CaO+CO2 CaCO3煅燒：煅燒：C+O2 CO2CaCO3 CaO+CO2n世界和我國石油資源日漸重質化合劣質化，其加氫改質技術是重要發(fā)展方向。n延遲焦化、大量石油焦生成，（中國石油焦產量達2000萬噸/年），不是最好的重油利用技術。n催化加氫，可以充分高效利用油品，煤制氫技術成熟而且熱能轉換效率可達80%以上，是有前途的方向之一。重質原油重質原油延遲進化延遲進化加氫裂解加氫裂解輕質燃料油輕質燃料油石油焦石油焦輕質燃料油輕質燃料油制氫工藝：甲烷水蒸氣重整制氫工藝：甲烷水蒸氣重整 煤汽化煤汽化+變換變換 煤焦爐氣煤

10、焦爐氣加氫加氫脫碳脫碳H2世界世界我國我國催化裂化催化裂化74715萬萬t 占占 17.54%10570萬萬t 占占 32.54%延遲進化延遲進化24140萬萬t 占占 5.66%4510萬萬t占占 13.88%加氫精制加氫精制229408萬萬t 占占 53.86%9233萬萬t占占 28.42%* 所占百分數指占減壓精餾能力的所占百分數指占減壓精餾能力的%制H2工藝煤制烯烴：煤氣工凈化合成甲醇合成烯烴制氧煤制烯烴，流程短，但電石法能耗大，廢氣，廢水，廢渣污染多，非主流技術。乙乙 炔炔電石法電石法等離子體法等離子體法1.4丁二醇氯乙烯、醋酸乙烯乙烯丙烯腈乙烯基乙炔丁二烯異戊二烯5甲基2乙基吡啶丙烯酰胺H3C-OHH2HCN乙炔丙酮氨氨、CO氫等離子法裝置氫等離子法裝置 6CH4 + 9H2 分子篩分子篩 單程轉化率單程轉化率10%，在冷凝苯后，在冷凝苯后，CH4+H2混合氣進一步混合氣進一步制氫，中試中。制氫，中試中。人有