暑期實(shí)習(xí)生姜浩遼寧石油化工大學(xué)

中國石油化工行業(yè)發(fā)展分析報(bào)告姓名：姜浩學(xué)校：遼寧石油化工大學(xué)2013年5月“富煤、貧氣、少油”是我國化石能源的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對能源的需求量日益增大。特別是對液體燃料的需求，單一的從石油制備液體燃料已無法滿足正常的生產(chǎn)生活。所以，從其他方式制取液體燃料已經(jīng)成為主流趨勢.....我國能源結(jié)構(gòu)我國石油平衡表【1】中國原油產(chǎn)量與進(jìn)口量關(guān)系圖石油是保障國家經(jīng)濟(jì)命脈和安全的重要戰(zhàn)略物資。中國石油資源相對貧乏，由于國產(chǎn)石油無法滿足需求，對進(jìn)口油依存度越來越高。自1993年成為石油凈進(jìn)口國后，石油進(jìn)口量迅速上升，進(jìn)口量的劇增，依存度的加大，已對中國能源供應(yīng)安全構(gòu)成威脅。所以從其它能源制備液體燃料迫在眉睫。【2】其它能源制備液體燃料圖1天然氣、煤和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制合成燃料（間接）Coaltoliquidfuel(CTL)從圖1可以看出液體燃料的制備有多種途徑。其中，生物質(zhì)制備液體燃料由于原材料復(fù)雜、對原料量需求巨大等缺點(diǎn)，目前各個(gè)國家還處于小規(guī)模實(shí)驗(yàn)階段，還沒有進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。煤和天然氣制備燃料（合成油技術(shù)）是目前最適合的生產(chǎn)方式。但結(jié)合我國能源結(jié)構(gòu)，最符合我國國情的是從煤制液體燃料。煤制合成油的發(fā)展史20世紀(jì)50年代煤炭資源發(fā)展F-T技術(shù)三座大型煤基合成油工廠，即SasolⅠ、Ⅱ、Ⅲ。20世紀(jì)70年代美孚(Mobil)公司開發(fā)出一系列具有獨(dú)特?fù)裥巫饔玫男滦透吖璺惺呋瘎?，為由合成氣出發(fā)選擇性合成窄分子量范圍的特定類型烴類產(chǎn)品開辟了新途徑。20世紀(jì)90年代石油資源日趨短缺和劣質(zhì)化，如Shell公司的中間餾分油（SMDS）工業(yè)裝置，南非Sasol公司的漿態(tài)床餾分油(SSPD)工藝等，都標(biāo)志著CTL技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代?！?】中國多家煤化工企業(yè)分布【8】中國煤化工發(fā)展【8】煤制合成油途徑【3】煤制合成油如圖所示煤制合成油分為直接法（Direct）和間接法(Indirect)。直接法技術(shù)是直接由煤制合成油，沒有中間其他環(huán)節(jié)；間接法（CTL）技術(shù)大致可分為三步，制合成氣（Syngas）、中間產(chǎn)物（甲醇、乙醚等）、最后制得合成油。由于技術(shù)原因，世界范圍內(nèi)直接法制合成油技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)中試水平，世界上尚無工業(yè)化生產(chǎn)裝置。而煤間接法制合成油技術(shù)已有工業(yè)化裝置，所以間接法合成油技術(shù)是快速轉(zhuǎn)化成效益的最佳方式。合成氣的制取從圖中可以看出，間接法中無論是先制備甲醇，再通過甲醇制取合成油，還是通過費(fèi)-托工藝（F-T）制合成油，都要先制取中間產(chǎn)物合成氣。煤制合成油途徑【3】制取粗合成氣一般分為粉碎和干燥、氣化、除塵、濕洗等步驟。其中氣化操作是本操作的核心，它直接會決定粗合成氣的成分好壞。粗合成氣在經(jīng)過三脫和調(diào)節(jié)氫碳比等過程進(jìn)行下一步反應(yīng)。英荷Shell煤炭氣化爐【4】路線一：合成氣制甲醇甲醇合成工序的一般流程甲醇合成分高壓法(20MPa)、中壓法(10～12MPa)和低壓法(5MPa)三種。工業(yè)上常用低壓法，以ICI法和Lurgi法應(yīng)用最為廣泛。ICI低壓甲醇合成工藝流程

1－原料氣壓縮機(jī)；2－冷卻器；3－分離器；4－冷卻器；５－分離器；6－循環(huán)氣壓縮機(jī)；7－熱交換器；8－甲醇合成塔（多段-激冷式）；9－開工加熱器；10－甲醇冷凝器；11－甲醇分離器；12－中間儲槽；13－透平循環(huán)壓縮機(jī)【5】ICI低壓甲醇合成工藝的特點(diǎn)（1）ICI工藝采用ICI51-1型銅基催化劑，操作溫度230～270℃，粗甲醇中雜質(zhì)含量低、精餾負(fù)荷減輕。（2）離心壓縮機(jī)排氣壓力僅5MPa，設(shè)計(jì)制造容易。而且，驅(qū)動(dòng)蒸汽透平所用蒸汽的壓力為4～6MPa，壓力不高。因此，蒸汽系統(tǒng)較簡單，動(dòng)力能耗降低（降低一半）。（3）采用多段冷激式合成塔，結(jié)構(gòu)簡單，催化劑裝卸方便。（4）合成塔出口氣體中，甲醇摩爾分率3%-6%，總轉(zhuǎn)化率=~77%。合成氣模數(shù)M=(H2-CO2)/(CO+CO2)=2.0~2.2?！?】Lurgi低壓法甲醇合成工藝流程1－透平循環(huán)壓縮機(jī)；2－熱交換器；3－鍋爐水預(yù)熱器；4－水冷卻器；５－甲醇合成塔；6－汽包；7－甲醇分離器；8－粗甲醇儲槽【5】甲醇合成技術(shù)比較催化劑不同！【5】甲醇制合成油工藝（MTG）MTG工藝包括反應(yīng)和產(chǎn)品分離二個(gè)部分。根據(jù)反應(yīng)器形式的不同，分為固定床工藝、流化床工藝以及多管式反應(yīng)器工藝。典型MTG工藝：Mobil流化床MTG工藝Mobil兩段固定床MTG工藝ExxonMobil簡化固定床MTG工藝（改進(jìn)Mobil的第二代技術(shù)）

Lurg-Mobil多管式反應(yīng)器的MTG工藝（一段法）國內(nèi)MTG一步法新工藝國內(nèi)MTG情況全國煤化工設(shè)計(jì)技術(shù)中心和山西天和煤氣化科技有限公司于2005年底開始聯(lián)合研發(fā)甲醇制汽油技術(shù)，2007年4月建成年產(chǎn)1萬噸試驗(yàn)裝置。現(xiàn)已經(jīng)取得可以滿足工業(yè)化放大設(shè)計(jì)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以及技術(shù)、投資、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保等方面的一整套重要數(shù)據(jù)。與國內(nèi)外現(xiàn)有的甲醇制汽油技術(shù)相比，能夠使甲醇蒸氣在其內(nèi)部直接反應(yīng)生成汽油，解決了甲醇制汽油技術(shù)方案中溫度控制問題，整個(gè)反應(yīng)過程安全穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了降低能耗、節(jié)省投資。該工藝簡單，沒有龐大的油品加氫提質(zhì)和尾氣處理等復(fù)雜過程，適合于建設(shè)大、中、小各種規(guī)模的煤基合成油廠。這套試驗(yàn)裝置稍加改造還可以成為甲醇生產(chǎn)乙烯、丙烯的試驗(yàn)裝置。埃克森美孚第二代甲醇制汽油技術(shù)

EMREMTGTechnology第二代甲醇制汽油技術(shù)（優(yōu)勢）EMRE緊湊一段固定床，MTG工藝流程效率進(jìn)一步提高；工藝熱整合更優(yōu)化粗甲醇進(jìn)料。國外最新MTG技術(shù)【3】?？松梨贛TG技術(shù)特點(diǎn)：

第二代MTG技術(shù)新設(shè)計(jì)，通過更好的熱聯(lián)合和過程優(yōu)化，可大大減少所需加熱爐數(shù)。此外，新設(shè)計(jì)也減小了所需換熱器和壓縮機(jī)尺寸。與原設(shè)計(jì)相比，這些改進(jìn)相結(jié)合可節(jié)減投資15%~20%。采用了高硅ZSM-5沸石,基本上不生成碳數(shù)為11以上的烴類(Cn<11)。粗甲醇進(jìn)料。無需將粗甲醇中其它含氧化合物除去,即用作MTG工藝原料。轉(zhuǎn)化率接近100%；汽油選擇性高。副產(chǎn)物價(jià)值高。該工藝產(chǎn)生的少量副產(chǎn)物是液化石油氣和高熱值燃料氣。汽油產(chǎn)物性能優(yōu)良。粗汽油經(jīng)緩和加氫處理，生成物中不含甲苯~四甲苯等芳烴;包括環(huán)烷烴和支鏈烷烴，烯烴含量低。產(chǎn)物汽油的辛烷值90～95(無烷基化單元及烷基化油調(diào)和過程)。汽油產(chǎn)物幾乎不含硫。

【3】EMRE甲醇制汽油工藝示意流程（一段簡化）【3】EMREMTG汽油組成和性質(zhì)

【3】MTG汽油與美國常規(guī)煉廠油比較與常規(guī)油相比較，MTG汽油幾乎不含硫，對機(jī)器設(shè)備沒有腐蝕性，燃燒后產(chǎn)物對環(huán)境沒有污染。MTG汽油50%和90%溜出溫度低，苯含量低，燃料燃燒比常規(guī)汽油完全，增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率，降低油耗。烯烴含量較高，汽油抗爆性好，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)柔和。F-T合成技術(shù)

F-T合成工藝可分為高溫F-T合成(HTFT)和低溫F-T合成(LTFT)兩種。前者一般使用鐵基催化劑，合成產(chǎn)品經(jīng)加工可以得到環(huán)境友好的汽油、柴油、溶劑油和烯烴等。后者使用鈷基催化劑，合成的主產(chǎn)品石蠟原料可以加工成特種蠟或經(jīng)加氫裂化/異構(gòu)化生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油、潤滑油基礎(chǔ)油、石腦油餾分(理想的裂解原料)產(chǎn)品無硫和芳烴。當(dāng)今世界上擁有F-T合成技術(shù)的公司主要有Shell公司、Sasol公司、ExxonMobil公司、Syntroleum公司、ConocoPhillips公司、Rentech公司等。這些工藝都采用低溫F-T合成技術(shù)，這種技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是能更好地控制反應(yīng)溫度、使用較高活性的催化劑、提高裝置的生產(chǎn)能力、降低裝置的投資成本，這在一定程度上代表了F-T合成技術(shù)的發(fā)展方向。F-T合成示意圖【5】低溫費(fèi)-托合成法LTFT(I)LTFT(II)aircoalH2【6】煤制油完整F-T工藝【5】國外合成液體烴技術(shù)和開發(fā)中的主要新技術(shù)MTG產(chǎn)品與費(fèi)托合成產(chǎn)品比較評述：○低溫費(fèi)托合成(LTFT)柴油和蠟產(chǎn)率高，汽油辛烷值低，柴油凝點(diǎn)高○高溫費(fèi)托合成(HTFT)低碳烴(氣體)和汽油產(chǎn)率高○煤直接加氫液化汽油、柴油和重油產(chǎn)率高，汽油辛烷值低○MTG主要產(chǎn)品為汽油，并且辛烷值高、【3】、甲醇制汽油方案的優(yōu)點(diǎn)MTG和費(fèi)托合成工藝將煤轉(zhuǎn)化成合成氣作為中間步驟，再生產(chǎn)最終產(chǎn)品。然而，各自的產(chǎn)品模式很不相同。產(chǎn)品簡單：（1）費(fèi)托合成工藝可生產(chǎn)寬范圍的直鏈?zhǔn)灍N類，需改質(zhì)才能生產(chǎn)出汽油、柴油燃料和潤滑油原料。由于產(chǎn)品分布的復(fù)雜性，所有產(chǎn)品要進(jìn)一步改質(zhì)/加工，對于大規(guī)模項(xiàng)目（5~8萬桶/天），在經(jīng)濟(jì)上才是合理的。（2）MTG可選擇性地將甲醇轉(zhuǎn)化為基本不含硫和低含苯的高質(zhì)量汽油，可與煉廠汽油總組成調(diào)合或單獨(dú)出售。（3）在產(chǎn)品的含氧化合物數(shù)量上也有很大差別，MTG產(chǎn)品含有含氧化合物極少（約為0.1w%，而費(fèi)托合成產(chǎn)品為百分之幾）。技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)低：煤氣化、甲醇合成和MTG均已經(jīng)過商業(yè)化驗(yàn)證，可作為CTL技術(shù)的三個(gè)工藝過程，是生產(chǎn)清潔汽油的低風(fēng)險(xiǎn)方案。相對比較，已商業(yè)化驗(yàn)證的費(fèi)托合成技術(shù)方案尚未在市場上推廣應(yīng)用。過程簡易、靈活和可靠性：MTG工藝采用常規(guī)的氣相法固定床反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器很易于放大。而新的費(fèi)托合成技術(shù)方案大多數(shù)的技術(shù)改進(jìn)依賴于漿態(tài)床反應(yīng)器，漿態(tài)床反應(yīng)器相對較為復(fù)雜。MTG：液體粗甲醇原料；FT：合成氣原料?！?】

F-T經(jīng)濟(jì)性比較利潤是產(chǎn)品商業(yè)化的基本條件，利潤的多少決定產(chǎn)品在市場的競爭力，以下是美國加洲SRI工程咨詢公司對幾種F-T裝置的估算。(1)投資估算SRI對四種工藝的投資估算(規(guī)模為5×104桶/天)【6】(2)原料氣消耗量原料天然氣消耗量(3)化學(xué)品和公用工程消耗化學(xué)品和公用工程消費(fèi)成本(4)固定操作費(fèi)用固定操作費(fèi)用比較(5)工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較各種工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（6）美國能源部經(jīng)濟(jì)評估結(jié)果

美國能源部根據(jù)真實(shí)能源回收情況，對F-T合成、甲醇制汽油和液化氣燃料(MTG),乙醇燃料和生物質(zhì)加氫脫氧（HDO）制燃料技術(shù)進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)效益評估。比較不同路線在有/無催化劑作用下的能源回收經(jīng)濟(jì)效率。評估結(jié)果:無論催化劑使用與否，甲醇制汽油（MTG）路線的經(jīng)濟(jì)效益均高于其它技術(shù)路線，其中F-T合成路線位居第二。在增加生產(chǎn)規(guī)模和回收高附加值化學(xué)品情況下，MTG路線顯示出更大的優(yōu)勢。甲醇和F-T路線主要消耗化石能源（煤和天然氣）資源，而且二者生產(chǎn)的目標(biāo)燃料具有互補(bǔ)性。生物質(zhì)燃料不需要化石類碳源，而是用可再生的碳資源，如植物纖維束、植物油、果實(shí)，谷殼等，可從大氣中吸收CO2。國內(nèi)煤制油政策近幾年來，國家出臺一系列政策規(guī)劃煤制油市場，已顯示出國家對此技術(shù)的重視......【9】煤制油技術(shù)總結(jié)能源決定一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)命脈，尤其是液體燃料，煤合成油技術(shù)是解決中國石油對外依存度過高，保證我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展的有效途徑。需要將煤合成油技術(shù)作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，作為一個(gè)能源戰(zhàn)略來大力發(fā)展。

2009年9月22日召開的“煤制油技術(shù)及政策”國際研討會上了解到：隨著伊泰集團(tuán)、潞安礦業(yè)集團(tuán)、神華包頭煤間接液化以及神華煤直接液化示范項(xiàng)目的成功投產(chǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行及摸索，在總結(jié)示范項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，“十二五”期間國家應(yīng)當(dāng)會出臺相關(guān)規(guī)劃和政策，鼓勵(lì)煤制油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

?！?】煤制油技術(shù)總結(jié)貴公司于2007年已進(jìn)入全國化工企業(yè)五百強(qiáng)，現(xiàn)今已前十名，這已經(jīng)說明貴公司有實(shí)力，有能力進(jìn)軍CTL領(lǐng)域。貴公司“以全面安全環(huán)保質(zhì)量管理為基礎(chǔ)，以預(yù)算資本運(yùn)營為重點(diǎn)，以燃能化工為主業(yè)......”的思想正是CTL技術(shù)的正確導(dǎo)向！引用文獻(xiàn)【1】中國統(tǒng)計(jì)年鑒（2012版）-中國統(tǒng)計(jì)出版社；【2】煤制油技術(shù)現(xiàn)狀(/view/06578a282af90242a895e55a.html);【3】ExxonMobilRes