有机化学与煤化工.ppt

有机化学与煤化工,一、中国能源与石油问题,石油供应与需求预测 单位:亿吨/年,机动车燃料消耗预测 单位：亿吨/年,汽油、柴油、航空煤油,2002年中国部分石化产品进出口单位：万t/年,生产煤基发动机燃料和化工产品同样具有替代石油的意义。,石油化工的其它产品,5,煤炭是我国能源的主要提供者,2002,中国能源生产总量（以标准煤计）,16.03亿吨,24.6632.80亿吨,2003,2020,13.9亿吨,煤炭占71%,煤炭占71%,煤炭占59.463.2%,二、煤化工技术,中国能源发展的必然途径；中国社会经济发展的需求；中国煤炭企业在市场经济中的选择；中国现代工业的新领域。,传统煤化工：新型煤化工：,以产品型为主焦化、合成氨,能源及产品型结合,新型煤化工特点：产品以洁净能源和可替代石油化工产品为主技术系统采用高新技术并优化集成产业规模建设大型联产企业和产业基地煤炭资源的有效、合理利用经济最优化清洁生产与环境友好,煤,制浆,气 化,加 氢 液 化,提 质 加 工,提 质 加 工,FT合成,产 品,（1）液化技术,COH2,合成物,分馏(离)提质加工,汽油、柴油、石脑油、乙烯、丙稀、含氧类蜡类、燃料气 等,催化剂、温度、压力,气化,煤,煤,加热加压催化,氢气,液化油,汽油、柴油、航空煤油、LPG、酚类、苯类、氨类等,气化,提质加工,间接液化,直接液化,直接液化新工艺的关键是大规模工程化开发,间接液化引进技术建设商业化工厂风险不大,煤液化技术,（2）煤气化合成甲醇、二甲醚,甲醇原料：合成各种化工产品、溶剂、合成添加剂等；代用液体（汽油）燃料二甲醚用于日用化工、制药、农药、燃料、涂料等；代用液化石油气,（3）煤炭焦化,中国产量：1.77亿吨/年，占46；焦炭市场：冶金75，机械、化工等，出口1470万吨（2003年），占世界贸易量57%；炼焦技术：世界先进行列，大型化，环保，产品质量，化工产品，机械化技术；技术发展：原料分析、质量控制、化工产品。产量、生产能力快速增长。,（4）煤炭气化,煤化工重要单元技术；国外引进与国内开发；地下气化；煤化工能源技术需求；,多联产技术系统,气化炉,高温燃 料电池,空分,热交换器,发电,电力,电力,热水,CO2及有害物处理,空气,O2,O2,煤气,H2,Vision21能源系统,煤,O2,制氢分离,（5）主要技术进展,煤化工多联产系统的特点,以煤基清洁燃料和化工产品为主；通过单元技术耦合简化流程；通过资源优化配置、公用工程共享减少建设投入；通过调整合成气循环比提高单元设备的效率；灵活调整产品品种和产量；尾气、废渣循环利用；以减少投入（降低折旧）、提高效率（单台设备产量提高）、废弃物利用达到经济效益最优化。,例1 能源化工联产,备 煤,联 合 发 电,合成气生 产,FT合成,空 分,甲 醇合 成,锅 炉,灰渣 利用,氮气等,燃油化工品,热,硫磺,甲醇,电,建材,原料、产品方案,原煤：486万吨/年,油品：80万吨/年,甲醇：70万吨/年,硫磺：1.9万吨/年,发电：150MW联合循环,关于F-T合成 X21X11 X23X13,高温合成,调整X2/X1的高温合成,反应器,X12,X11,X13,反应器,X22,X23,X21,X14,X24,X12=2 X11 X13X11 X14小,X22=（02）X21 X23X21 X24大,例2 焦炉煤气提氢直接液化,液化备煤,焦化化产,炼 焦,膜分离,煤气压缩,直接液化,氢压缩,提质加工,残渣热解,联合发电,油品,电力,化产,焦炭,例3 不同气化工艺、FT甲醇联产,备 煤,合成气生 产,FT合成,空 分,甲 醇合 成,燃油化工品,硫磺,甲醇,焦油 产品,产品分离,甲 醇精馏,定产品方案、不同气化工艺 80万吨合成油品，120万吨甲醇,关于气化工艺加压鲁奇气化,加压鲁奇炉,原煤加工,块煤,焦油回收及 酚水处理,煤气净化、甲烷转化,合成气,原料煤粉碎,煤粉输送,水煤浆气化,合成气,煤气净化,关于气化工艺干煤粉气化,气化工艺比较的若干方面1,气化工艺比较的若干方面2,煤间接液化多联产,1、主产品洁净发动机燃料油和可替代石油化工品；2、副产品适量的其它化工产品和电力；3、气化适合当地煤质特点，相对成熟的大型先进煤气化 技术；4、工艺系统满足主产品条件下的工艺优化、耦合；5、投入及效益满足前4项条件的最低投资和最高效益。,工艺方案研究原则,发挥资源优势，以国内短缺油品和石油替代化工品为主；注重规模经济和产品结构配置优化，油品80万吨/年，甲醇120万吨/年；采用国内外先进技术，具有发展前瞻性；工艺优化集成，提高资源利用率，提高经济效益；节能、节水，清洁生产和环境友好。,工艺方案研究方案,备煤,合成气生 产,高温 FT,空 分,甲 醇合 成,锅炉,焦油 回收,油品 加工,石脑油,a-烯烃,精甲醇,乙烯,软蜡,甲醇精馏,含氧物,聚丙烯,硫磺,杂醇油,C14-18,LPG,焦油,鲁奇气化：MARK-,400t/d，30台（备2），F-T 合成：SASOL，SAS高温合成，10.7M,甲醇合成：鲁奇，Megaz组合反应器，一套。,工艺方案研究方案,备煤,合成气生 产,高温 FT,空 分,甲 醇合 成,锅炉,焦油 回收,油品 加工,石脑油,a-烯烃,精甲醇,乙烯,软蜡,甲醇精馏,含氧物,聚丙烯,硫磺,杂醇油,C14-18,LPG,焦油,鲁奇气化：MARK-,400t/d，30台（备2），F-T 合成：SASOL，SAS高温合成，10.7m,甲醇合成：鲁奇，Megaz组合反应器，一套。,工艺方案研究方案,备煤,合成气生 产,低温 FT,空 分,甲 醇合 成,锅炉,焦油 回收,油品 加工,石脑油,甲醇,柴油,甲醇精馏,含氧物,硫磺,杂醇油,LPG,焦油,鲁奇气化：MARK-,400t/d，30台（备2），F-T 合成：SASOL低温合成，SSPD，浆态床，10M，甲醇合成：鲁奇，Megaz组合反应器，一套。,工艺方案研究方案,备煤,合成气生 产,FT合成,空 分,甲 醇合 成,锅炉,焦油 回收,油品 加工,石脑油,a-烯烃,甲醇,乙烯,软蜡,甲醇精馏,含氧物,聚丙烯,硫磺,杂醇油,C14-18,LPG,焦油,Shell气化：2500t/d，4台，F-T 合成：SASOL高温合成，SAS，10.7M,甲醇合成：鲁奇 Megaz组合反应器，一套。,工艺方案研究产品规模与结构 万吨/年）,煤化工联产项目1,CO分离,气化,低温甲醇洗,甲 醇合 成,燃气 轮机,醋酸合成,发电机,醋酸,甲醇,电,煤,脱硫,蒸气 轮机,废热 锅炉,蒸气,氧气 蒸气,煤化工联产项目2,备煤,联 合 发 电,合成气 生 产,FT合成,空 分,甲 醇合 成,氮气等,燃油及化工品,硫磺,甲醇,电、热,锅炉,特点：1 F-T合成、甲醇合成、发电串联设置；2 调整F-T合成循环比，提高设备能力，尾气合成甲醇；3 甲醇合成尾气发电，电力供工厂自用。,煤化工联产项目3,液化备煤,焦化化产,炼 焦,膜分离,煤气压缩,直接液化,氢压缩,提质加工,残渣热解,联合发电,油品,电力,化产,焦炭,炼焦备煤,煤基能源化工多联产的几点思考,1、原料：煤：神华煤，灰分510，水分1215，高（转）炉气：3.2亿m3/a，最大可提供CO1.92亿m3/a，原热值：7.745MJ/m3(1506 kcal/m3)，提取CO后热值：50 3.927MJ/m3（764kcal/m3）60 2.591MJ/m3（500kcal/m3）70 1.254MJ/m3（244kcal/m3）,2、规模与消耗概算：甲醇166万t/a，原料煤：约330万t/a；F-T油品12万t/a，原料煤：约55万t/a；醋酸20万t/a，甲醇：约11.2万t/a；CO:约0.88亿m3/a；醋酐10万t/a，醋酸：约5.9万t/a；甲醇：约3.2万t/a；CO：约0.25亿m3/a；剩余：甲醇151.8万t/a；醋酸14.1万t/a；高（转）炉气中CO利用率：约5060；剩余甲醇如全部经MTO制得三烯：约60万t/a。,煤气化,煤气净化,高炉气 净化,甲醇合成,醋酸生产,醋酐生产,转炉气,煤,F-T合成,联合循环发电,产品 加工,MTO,油品电热甲醇烯烃聚丙烯醋酸醋酐,分离,聚丙烯,3 原则工艺,CO分离,系统特征：从气化出发，发电、合成燃料和化学品,国际发展趋势 美国“21世纪展望”多联产过程,国际发展趋势 美国近期多联产过程（EECP）示意图,Early Entrance Coproduction Plant,欧洲Shell公司Syngas Park（合成气园）,国际发展趋势 欧洲Shell公司Syngas Park 概念,系统特征从气化出发，发电、合成甲醇系列产品、化肥、气体制备,国内多联产过程示意图,国内发展状况 热解-燃烧,未来中国的煤多联产宏观系统举例,多联产优越性的原理：在更大的尺度上解决问题,原料100%的转化目标产物100%的收率污染物排放控制最经济的转化过程,热力学限制动力学限制化学反应计量限制过程经济的限制,现有状况：单一过程，原料在单一过程中“吃干榨尽”各方面的限制，难以实现理想目标 多联产：多过程耦合、多产物制备，总体实现“吃干榨尽”在大尺度层面解决效率、环境、效益问题可操作性？,理想：,实际：,多联产原理：煤组成的复杂性及反应性的差异,富氢部分,富碳部分,污染元素,易挥发富氢组份、难挥发富碳组份 与易挥发、难挥发组份相结合的S、N,发 展 目 标 概 述,配套国内示范工程进行工艺优化和其它配套研究；开发自主知识产权工艺技术，配套基础研究和技术基础研究，“十五”完成基础开发，“十一五”进行工程开发。高效纳米催化剂工程开发及应用，“十一五”完成。关键工业设备开发，“十五、十一五”进行。100人的专业研究和工程服务队伍，“十一五期间”。自主知识产权工艺形成对产业化工程技术支持，“十一五后”（2020年国内2000万t/a产业能力）。,发 展 关 键,煤直接液化工艺是成熟的。关键是通过工程开发，建成世界第一条新工艺工业示范生产线，取得工程经验。发展重点是开发适合中国煤特点的、具有自主知识产权工艺，形成对大规模工程建设的技术支持能力。,谢 谢！,