煤化工結(jié)課論文2013年12月

1、<p>　　《煤化工工藝學(xué)》結(jié)課論文</p><p>　　題 目： 煤化工前景分析 </p><p>　　姓 名： xxxxxxxxxx </p><p>　　學(xué) 號： 2010xxxxxx </p><p>　　時 間： 2013年12月20日 </p>

2、<p><b>　　煤化工前景分析</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　煤化工是技術(shù)和資金密集型產(chǎn)業(yè)，且關(guān)乎國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，涉及生態(tài)、環(huán)保、安全等問題，因此煤化工深受政策影響和驅(qū)動，國家政策導(dǎo)向直接決定了其發(fā)展規(guī)模和速度。</p><p>　　新型煤化工是未來煤化工發(fā)展主要方

3、向。煤化工產(chǎn)業(yè)是指以煤為原料，通過多種技術(shù)應(yīng)用集成，聯(lián)合生產(chǎn)多種清潔燃料、化工原料以及熱能、電力等產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　關(guān)鍵字：煤化工，前景，政策，創(chuàng)新</p><p>　　我國是一個富煤貧油少氣國家，根據(jù)BP2013年世界能源統(tǒng)計年鑒顯示，2012年我國原油探明儲量約為173億桶，僅占全球總探明儲量1%；天然氣儲量約為3.1萬億立方米，約占全球總儲量1.7%；而煤炭儲量則達(dá)到

4、了1145億噸，占全球總量13.3%，位居第三位。但與我國近幾年原油、天然氣需求快速增長形成鮮明對比的是，自產(chǎn)油氣量增速大幅放緩：過去20年間，我國原油消費量由1.46億噸上升至4.84億噸，而同期我國原油產(chǎn)量僅由1.44億噸增長至2.07億噸，至2012年我國原油對外依存度已達(dá)到57.10%；2012年我國天然氣消費量為1438億立方米，進(jìn)口量為366億立方米，對外依存度已超過25%。從能源發(fā)展戰(zhàn)略和安全角度來看，我們認(rèn)為有效利用我國

5、現(xiàn)有豐富煤炭資源，通過新型煤化工產(chǎn)業(yè)適當(dāng)降低其他能源對外依存度將是我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展有益方向之一，未來新型煤化工有望成為我國能源結(jié)構(gòu)中重要補(bǔ)充部分。</p><p>　　政策上已開始逐步鼓勵新型煤化工示范項目發(fā)展。在“十一五”期間我國傳統(tǒng)煤化工行業(yè)處于“野蠻發(fā)展”狀況，各地方政府不顧生態(tài)環(huán)境、水資源承載能力，不考慮相關(guān)技術(shù)成熟度，“逢煤必化，遍地開花”，短期內(nèi)推動大量傳統(tǒng)煤化工項目上馬，導(dǎo)致行業(yè)整體產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，部

6、分項目開工率不足40%。在此背景下，2009年9月國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過剩和重復(fù)建設(shè)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》，并明確提出3年內(nèi)原則上不再安排新煤化工試點項目。2011年初發(fā)改委又提出年產(chǎn)50萬噸及以下煤經(jīng)甲醇制烯烴項目，年產(chǎn)100萬噸及以下煤制甲醇項目，年產(chǎn)100萬噸及以下煤制二甲醚項目，年產(chǎn)100萬噸及以下煤制油項目，年產(chǎn)20億立方米及以下煤制天然氣項目，年產(chǎn)20萬噸及以下煤制乙二醇項目暫停建設(shè)，上述標(biāo)準(zhǔn)以上的大型煤炭

7、加工轉(zhuǎn)化項目，須報經(jīng)國家發(fā)展改革委核準(zhǔn)，煤化工項目建設(shè)進(jìn)入階段性冰封期。但在經(jīng)過3年多休整后，隨著技術(shù)成熟以及部分新型煤化工項目良好的示范運(yùn)營效果，政府對新型煤化工項目建設(shè)態(tài)度也逐步由“全面暫緩”到“適度鼓勵新型示范項目建設(shè)”，并于今年初陸續(xù)批復(fù)10個新型煤化工項目“路條”。</p><p>　　無論是從政策延續(xù)性還是從技術(shù)成熟度、項目運(yùn)營經(jīng)驗來分析，“十二五”期間我國仍不具備大規(guī)模發(fā)展新型煤化工項目條件，政府更

8、多要引導(dǎo)新型煤化工項目適度發(fā)展，逐步鼓勵示范項目推進(jìn)，積累技術(shù)參數(shù)及運(yùn)營經(jīng)驗，為“十三五”期間進(jìn)行大規(guī)模高水平技術(shù)示范項目發(fā)展奠定基礎(chǔ)。因此預(yù)計2013-2018年新型煤化工項目建設(shè)或?qū)⒅饕砸勋@得國家發(fā)改委批復(fù)“路條”的示范項目為主，部分地方主導(dǎo)項目審批進(jìn)度會有所放緩，行業(yè)整體將保持循序發(fā)展態(tài)勢。</p><p>　　煤化工是技術(shù)和資金密集型產(chǎn)業(yè)，且關(guān)乎國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，涉及生態(tài)、環(huán)保、安全等問題，因此煤化工深

9、受政策影響和驅(qū)動，國家政策導(dǎo)向直接決定了其發(fā)展規(guī)模和速度。2013年起，國家政策從嚴(yán)控逐漸轉(zhuǎn)向正面肯定，煤化工建設(shè)有望提速。</p><p>　　政策從嚴(yán)控轉(zhuǎn)向肯定：我國煤化工政策大致經(jīng)歷4個階段：2006年之前“寬松”；2006-2009年“限制”；2010-2012年“嚴(yán)控”；2013年審批重新開閘，14個新型煤化工項目獲得路條，政策轉(zhuǎn)向“肯定”。政策轉(zhuǎn)向的主要原因：1）資源稟賦決定：我國富煤貧油少氣；2）國

10、家能源戰(zhàn)略決定：我國石油、天然氣對外依存度連年攀升，2012年分別高達(dá)56.4%和26.2%，發(fā)展煤化工是緩解能源安全問題的一大途徑；3）我國現(xiàn)代煤化工技術(shù)日異成熟，已具備發(fā)展現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)。上萬億的現(xiàn)代新型煤化工投資熱潮即將來臨。雖然備受關(guān)注的《煤炭深加工示范項目規(guī)劃》和《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》至今尚未正式出臺，但根據(jù)在建項目和擬建項目，預(yù)計新型煤化工投資將超過萬億元。2013年9月22日，新疆準(zhǔn)東300億m3煤制天然氣項目獲得“

11、路條”。至此，2013年以來，共有14個新型煤化工項目（9個煤制氣、4個煤烯烴、1個煤制油）獲得“路條”，預(yù)計總投資額為3000-4000億元；預(yù)計2012-2017年，僅煤制烯烴、煤制天然氣、煤制乙二醇、煤制油等這4類新型煤化工項目的總投資規(guī)模將超過10560億元。</p><p>　　煤化工的概念和發(fā)展史：煤化工指以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及化學(xué)品的過程，迄今已有200多年發(fā)展史

12、：</p><p>　　煤化工形成于18世紀(jì)后半葉，19世紀(jì)形成完整體系，并發(fā)揮著重要作用。但第二次世界大戰(zhàn)后，隨著石油化工的興起，很多以煤為原料的化學(xué)品轉(zhuǎn)為以石油和天然氣為原料，從而削弱了煤化工的地位。</p><p>　　20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)，使歐美等發(fā)達(dá)國家重新開始重視煤化工技術(shù)的研發(fā)。目前，煤化工產(chǎn)業(yè)主要在南非和中國有大規(guī)模的應(yīng)用和發(fā)展，歐美發(fā)達(dá)國家主要著重開發(fā)煤化工技術(shù)和裝

13、備。</p><p>　　煤化工的主要工藝路線：主要有煤焦化、煤氣化和煤液化等3種：</p><p>　　煉焦化：指煤在隔絕空氣條件下加熱到1000℃左右（高溫干餾），發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，最終變成焦炭的過程。煉焦是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的一個重要環(huán)節(jié)。原料煤主要是氣、肥、焦、瘦等煤種。</p><p>　　煤氣化：指煤與氣化劑作用最終轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過程。煤氣化產(chǎn)生的煤氣

14、主要成分為CO、H2、CH4和CO2等，是合成氨、煤制天然氣、煤制甲醇、二甲醚、醋酸、烯烴等產(chǎn)品的原料氣。</p><p>　　煤液化：1）直接液化：指煤與H2、催化劑、溶劑共同作用，最終轉(zhuǎn)化為液體油的過程，也稱催化加氫液化；2）間接液化：先進(jìn)行煤氣化,生成合成氣,然后再合成液體油，例如F-T合成和Mobil工藝。</p><p>　　現(xiàn)代新型煤化工是未來的重點發(fā)展方向。按不同的技術(shù)路徑，

15、煤化工分為傳統(tǒng)煤化工和現(xiàn)代新型煤化工，國家對兩者的態(tài)度截然不同：</p><p>　　傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)能過剩，國家將嚴(yán)控其發(fā)展：傳統(tǒng)煤化工包括合成氨、甲醇、焦炭和電石等，我國多種產(chǎn)品產(chǎn)量位居世界第一，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，且具有高能耗、高污染，資源利用率低，附加值低的特點。我國仍將嚴(yán)格控制傳統(tǒng)煤化工的發(fā)展，淘汰落后產(chǎn)能、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。新型煤化工產(chǎn)品附加值高，市場前景向好：現(xiàn)代新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主

16、，包括煤制天然氣、煤制烯烴、煤制油、煤炭分質(zhì)利用、煤制芳烴、煤制乙二醇等，其產(chǎn)品附加值高，市場缺口大，是我國優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全的重要途徑之一。</p><p>　　表1:煤化工產(chǎn)業(yè)的幾大分類</p><p>　　綜合考慮技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)性、市場空間等因素，新型煤化工各路徑的發(fā)展前景排序為：煤制天然氣>煤制烯烴>煤制乙二醇>煤制油。目前，大多數(shù)新型煤化工項目仍處于產(chǎn)

17、業(yè)化示范和開發(fā)研究階段，預(yù)計部分項目將在未來3-5年內(nèi)建成并投產(chǎn)。</p><p>　　圖1:煤化工主要技術(shù)路線圖</p><p>　　表2:“十二五”現(xiàn)代新型煤化工示范任務(wù)</p><p>　　煤制天然氣的發(fā)展前景最為看好：1）天然氣是清潔能源，煤制氣能量效率高，是煤炭利用最有效的途徑。2）據(jù)十二五規(guī)劃，至2015年天然氣在我國能源消費的比重將從2012年的4%提

18、高到8%；煤制氣有助于緩解國內(nèi)供需缺口加大的矛盾，并受益于我國天然氣產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式發(fā)展。</p><p>　　2012年我國天然氣消費量1446億m3，產(chǎn)量1072億m3，缺口達(dá)374億m3；預(yù)計2015年消費量將達(dá)2400億m3，2012-2015年均增速為18.4%，而屆時國內(nèi)產(chǎn)量只能達(dá)到1500億m3，缺口在900億m3左右。</p><p>　　預(yù)計，至2020年，我國天然氣需求量將達(dá)

19、4000億m3，而屆時國內(nèi)產(chǎn)量只有約1800億m3，對外依存度將從2012年的26%攀升至55%，預(yù)計缺口將由國外管道天然氣、海上LNG以及煤制天然氣補(bǔ)充。</p><p>　　圖1:至2020年中國天然氣供需求缺口將不斷加大</p><p>　　圖2:預(yù)計2020年煤制天然氣占我國總供給的20%</p><p>　　煤制天然氣工藝技術(shù)已較為成熟。全球首個以魯奇煤制

20、天然氣技術(shù)為代表的美國大平原項目從1984年建設(shè)至今已經(jīng)過連續(xù)30年運(yùn)營，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，運(yùn)營經(jīng)驗豐富。從煤氣化、粗煤氣凈化、甲烷化三大主要生產(chǎn)單元工業(yè)適用性來看，目前煤制天然氣技術(shù)已較為成熟，業(yè)主完全可以根據(jù)煤種需求、投資規(guī)模、技術(shù)延續(xù)性等角度來篩選不同技術(shù)路徑。煤氣化：現(xiàn)有比較成熟的技術(shù)路線主要包括碎煤加壓氣化、粉煤加壓氣化和水煤漿三種類型，粉煤加壓氣化工藝主要提供商為殼牌和西門子（GSP），但是兩者在國內(nèi)吸收消化尚未成熟，水煤漿技術(shù)

21、雖已較為成熟，但仍尚未有先例用于大型煤制天然氣項目，因此以魯奇代表的碎煤加壓氣化是目前煤制天然氣項目所廣泛應(yīng)用氣化技術(shù)。甲烷化：現(xiàn)有的甲烷化技術(shù)主要來自于國外工藝包，包括：英國戴維、托索普和魯奇，三者各有特點，但考慮合成轉(zhuǎn)換效率和回收循環(huán)能耗等因素，現(xiàn)階段國內(nèi)采取托索普和戴維技術(shù)的項目較多。粗煤氣凈化：由于粗合成氣中含有大量多余的CO2、少量的H2S、COS等酸性氣體，工業(yè)上一般利用甲醇在低溫下對酸性氣體溶解度較大的優(yōu)良特性，脫除原料氣

22、中的酸性氣體，其凈化氣質(zhì)量好，凈化度高，選擇性強(qiáng)，成本低，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，</p><p>　　相比進(jìn)口氣，煤制天然氣成本優(yōu)勢明顯。影響煤制天然氣成本主要是原料煤價格、副產(chǎn)品價格以及折舊、利息費用等。一個標(biāo)準(zhǔn)的40億方煤制天然氣項目，每年消耗的動力煤和原料煤合計超過2300萬噸，約占天然氣成本60%-70%，是煤制天然氣項目盈利最主要決定因素，因此獲得廉價優(yōu)質(zhì)煤炭資源是煤制氣項目取得盈利的先決條件。煤制天然氣另一大

23、特點是擁有包括焦油、石腦油、硫磺、硫銨、粗酚等下游副產(chǎn)品，在90-100美元油價下，40億方標(biāo)準(zhǔn)煤制天然氣項目中，副產(chǎn)品大約能貢獻(xiàn)0.4-0.5元/方成本下降。在考慮不同煤種的情況下，我們參考慶華和大唐克旗項目，即按30%自有資金測算煤制天然氣成本：新疆當(dāng)?shù)孛禾砍杀炯s為180元/噸（6000kcal煙煤，不含稅價格），考慮副產(chǎn)品銷售，其煤制天然氣完全成本約為1.09元/方；內(nèi)蒙應(yīng)用當(dāng)?shù)刎S富褐煤生產(chǎn)，煤炭成本約為160元/噸（3500kc

24、al褐煤，不含稅價格），考慮副產(chǎn)品銷售，其煤制天然氣完全成本約為1.31元/方。目前我國西氣東輸二線進(jìn)口中亞氣到岸價格約為2.1元/方，預(yù)計后期緬甸氣和俄東線（NPV倒算成本）到岸氣價將分別達(dá)到2.8和2.24元/方，而海上進(jìn)口LNG氣化</p><p>　　雖然國內(nèi)目前尚無商業(yè)化運(yùn)營的煤制氣裝臵，但煤制氣的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性顯然已得到國家層面的認(rèn)可。從在建項目看，大部分煤制氣的技術(shù)和設(shè)備均可實現(xiàn)國產(chǎn)化，技術(shù)風(fēng)險較小。煤

25、制天然氣工藝分為兩種：1）直接法：指在一定的溫度和壓力下用煤直接制取甲烷氣的工藝。2）間接法：指煤經(jīng)過氣化產(chǎn)生合成氣，經(jīng)凈化和調(diào)整H2/CO后再進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，制得天然氣。直接法的代表技術(shù)有國外的Lugri、Topsoe、Davy等公司的技術(shù)，國內(nèi)中科院大連化物所和西北化工研究院也在進(jìn)行相關(guān)的研究。目前，國內(nèi)已開工建設(shè)的大唐集團(tuán)克旗40億m3/a煤制天然氣項目和慶華集團(tuán)伊犁55億m3/a煤制天然氣項目均采用國外技術(shù)。</p>

26、<p>　　圖3:煤制天然氣的工藝流程示意圖</p><p>　　煤制天然氣是指通過煤氣化生產(chǎn)合成氣，再經(jīng)過一氧化碳變換和凈化后，最終通過甲烷化反應(yīng)生產(chǎn)合成天然氣的工藝過程。在生產(chǎn)流程中主要包括煤氣化反應(yīng)（氣化及變換裝置）、粗煤氣凈化（低溫甲醇洗及混合制冷裝置）、甲烷化（甲烷化及三甘醇干燥裝置）三大主要生產(chǎn)單元和壓縮干燥、丙烯制冷、硫回收等輔助生產(chǎn)單元。由于煤制天然氣特殊的技術(shù)路徑，在產(chǎn)品端除天然氣

27、外，還包括少量硫磺、焦油、粗酚、硫酸銨等副產(chǎn)品，可一并實行對外銷售，降低煤制天然氣生產(chǎn)成本。</p><p>　　表1:煤制天然氣的技術(shù)路線比較</p><p>　　2013年，中電投霍城60億m3/年、山東新汶礦業(yè)伊犁40億m3/年、國電興安盟40億m3/年等8個煤制氣項目陸續(xù)獲得“路條”；9月22日，中石化新疆準(zhǔn)東300億m3/年煤制天然氣項目也獲得“路條”。目前國內(nèi)在建的煤制天然氣項

28、目4個，總規(guī)模151億m3/年，在建規(guī)模43億m3/年，預(yù)計2013-2014年期間投產(chǎn)。我們預(yù)計至2017年新建產(chǎn)能784億m3/年，總產(chǎn)能達(dá)935億m3/年，投資額超過4460億元。</p><p>　　表2:截止目前，我國煤制天然氣項目建設(shè)情況（含組合項目）</p><p>　　總之，新型煤化工是未來煤化工發(fā)展主要方向。煤化工產(chǎn)業(yè)是指以煤為原料，通過多種技術(shù)應(yīng)用集成，聯(lián)合生產(chǎn)多種清潔

29、燃料、化工原料以及熱能、電力等產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)。相對以產(chǎn)能過剩的合成氨、電石、焦炭等為主要產(chǎn)品傳統(tǒng)煤化工行業(yè)而言，現(xiàn)代新型煤化工是指以煤氣化為核心技術(shù)，通過優(yōu)化整合先進(jìn)化工生產(chǎn)技術(shù)，形成煤炭—能源—化工一體化新興產(chǎn)業(yè)，并以天然氣、烯烴、石油等我國進(jìn)口依存度較高的能源、化工原料為主要終端產(chǎn)品。無論從產(chǎn)品需求性還是從技術(shù)適用性、能耗、環(huán)保、水資源消耗等維度來分析，除甲醇外的傳統(tǒng)煤化工行業(yè)均缺乏大規(guī)模發(fā)展空間，未來我國煤化工行業(yè)發(fā)展將主要依托于現(xiàn)代