利用慶陽(yáng)地區(qū)煤炭資源優(yōu)勢(shì)發(fā)展精細(xì)化工項(xiàng)目的建議

1、利用慶陽(yáng)地區(qū)煤炭資源優(yōu)勢(shì)發(fā)展精細(xì)化工項(xiàng)目淺議唐蓉萍 尚秀麗 楊智 馮文成 索隴寧 伍家衛(wèi)（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）摘 要：本文根據(jù)甘肅慶陽(yáng)地區(qū)資源特點(diǎn)，提出應(yīng)利用其煤炭資源優(yōu)勢(shì)重點(diǎn)發(fā)展由煤制甲醇生產(chǎn)二甲醚、碳酸二甲酯、甲基叔丁基醚、甲醛及醋酸，進(jìn)而生產(chǎn)制冷劑、異丁烯、叔丁基酚、異氰酸酯、苯甲醚、三羥甲基丙烷、1.4-丁二醇等多種高附加值精細(xì)化學(xué)品，做大做強(qiáng)本地精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)。介紹了甲醇下游相關(guān)產(chǎn)品的性質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域及工藝技術(shù)，對(duì)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要對(duì)比分析；建議加快進(jìn)行高純度異丁烯、合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚、甲醇氧化羰基化法生產(chǎn)碳酸二甲酯等產(chǎn)品的工業(yè)化研究；指出了慶陽(yáng)地區(qū)發(fā)展

2、精細(xì)化工面臨的如控制碳排放量、后續(xù)產(chǎn)業(yè)配套的資金、技術(shù)、人才培養(yǎng)、水資源回用和生態(tài)保護(hù)等主要問(wèn)題及應(yīng)采取的措施。關(guān)鍵詞：慶陽(yáng)地區(qū)；精細(xì)化工慶陽(yáng)市位于我省東部，境內(nèi)蘊(yùn)藏著豐富的石油、煤炭、天然氣、煤層氣等礦產(chǎn)資源。全市八縣區(qū)境內(nèi)都有煤，含煤面積1.98萬(wàn)平方公里，煤炭資源預(yù)測(cè)儲(chǔ)量2360億噸，占甘肅省預(yù)測(cè)儲(chǔ)量的94%以上，具備建設(shè)國(guó)家億噸級(jí)煤炭基地的資源條件。為實(shí)現(xiàn)煤炭資源的清潔利用，做大做強(qiáng)慶陽(yáng)地區(qū)的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展由煤制甲醇生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品，延伸甲醇化工產(chǎn)業(yè)鏈。1 煤炭氣化制甲醇技術(shù)是煤化工發(fā)展的首選煤制油技術(shù)投資大、煤耗高、耗水多、污染嚴(yán)重,生產(chǎn)1t油往往需要45t煤,折算其熱能利

3、用率為50%。改用煤炭氣化制甲醇技術(shù),采用6MPa純氧高壓氣化制合成氣(CO+H2),可產(chǎn)雙倍甲醇,則煤炭的熱能利用率達(dá)到66%76%。如果配套水電解制氫技術(shù),還可實(shí)現(xiàn)CO2零排放。從原子經(jīng)濟(jì)性角度看，無(wú)論煤制甲醇還是煤制烯烴，首先都必須將煤轉(zhuǎn)化成合成氣（CO+H2），再由CO與H2合成甲醇或烴類。但CO+H2合成甲醇可一步完成，而費(fèi)托合成烴類，第一步是向合成氣中引入氧原子，生產(chǎn)甲醇，再去掉甲醇中的氧原子，分離大量副產(chǎn)水分后才能獲得烯烴。煤制烯烴的原子經(jīng)濟(jì)性不如煤制甲醇。從項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)性看，煤制甲醇優(yōu)于煤制油。國(guó)內(nèi)外的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，噸煤制油的固定資產(chǎn)投入一般高達(dá)1.2萬(wàn)元，而噸甲醇的固定資產(chǎn)

4、投入只需0.4萬(wàn)元。從技術(shù)的成熟可靠性看，煤制醇醚燃料的技術(shù)已經(jīng)成熟，國(guó)產(chǎn)甲醇、二甲醚合成分離與提純成套技術(shù)，均已廣泛應(yīng)用，并向大型化方向發(fā)展。2 基于甲醇的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)鏈 近年來(lái)我國(guó)甲醇化工發(fā)展迅速，可形成的技術(shù)成熟度較高的產(chǎn)業(yè)鏈有：甲醇烯烴產(chǎn)業(yè)鏈、甲醇二甲醚產(chǎn)業(yè)鏈、甲醇碳一化工產(chǎn)業(yè)鏈和甲醇燃料產(chǎn)業(yè)鏈。建議在上述基礎(chǔ)上進(jìn)一步積極開(kāi)發(fā)技術(shù)成熟、產(chǎn)品附加值高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的下游產(chǎn)品，拓寬甲醇消費(fèi)領(lǐng)域。重點(diǎn)發(fā)展的下游精細(xì)化工產(chǎn)品如下圖1所示：二甲醚 發(fā)泡劑、制冷劑MTBE 異丁烯、叔丁基酚、叔丁醇、硫烯煤 甲醇 DMC 苯甲醚、農(nóng)藥西維因、聚碳酸酯、異氰酸酯甲醛 三羥甲基丙烷、季戊四醇、1,4-丁

5、二醇 圖1 基于甲醇的精細(xì)化工產(chǎn)品3 基于甲醇的精細(xì)化工項(xiàng)目建議3.1 由甲醇制二甲醚，進(jìn)而生產(chǎn)發(fā)泡劑、農(nóng)藥等精細(xì)化學(xué)品二甲醚（DME）作為一種新興的基本化工原料，在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。此外,二甲醚用作制冷劑冷凍食品時(shí)可免除異味和臭味,若成功地用于制冷工業(yè),其用量將有更大幅度的增長(zhǎng),這將是二甲醚最主要的潛在市場(chǎng).3.1.1 二甲醚生產(chǎn)方法目前二甲醚生產(chǎn)主要有液相法、氣相法和合成氣一步法。其中一步法將水煤氣變換反應(yīng)、合成甲醇反應(yīng)和甲醇脫水反應(yīng)合為一步。該法流程簡(jiǎn)單, 但產(chǎn)品需要分離精制, 適合于大型生產(chǎn)。丹麥Topsoe 公司、美國(guó)氣體產(chǎn)品和化學(xué)公司及日本NKK 公司，

6、我國(guó)山西煤炭化學(xué)研究所等多家機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行一步法的研究。一步法合成二甲醚的研究是當(dāng)前二甲醚技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)。由于總反應(yīng)只需要H2/CO 摩爾比為1 的合成氣，特別適合使用我國(guó)資源豐富的煤炭資源，經(jīng)煤氣化得到的合成氣不需變換就可直接使用，對(duì)能源的優(yōu)化利用及實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。3.1.2 二甲醚的應(yīng)用二甲醚(DME) 具有優(yōu)良的混溶性,可以作為商用溶劑和萃取劑。二甲醚毒性很低,無(wú)致癌性,高濃度的二甲醚可用作麻醉劑。二甲醚是重要的化工原料,可用于許多精細(xì)化學(xué)品的合成。二甲醚是可作為清潔、多用途燃料，是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)理想的替代燃料。3.1.3 二甲醚項(xiàng)目的幾點(diǎn)建議（1）煤是我國(guó)制合成氣的主要原料。

7、 我國(guó)煤炭資源豐富, 是世界總貯量的50% , 價(jià)格僅為世界的1/3，現(xiàn)從資源、技術(shù)、價(jià)格三方面綜合考慮, 用煤做合成氣的原料比用天然氣價(jià)廉易得, 用它生產(chǎn)二甲醚, 具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保意義.（2）二甲醚是一種新型的優(yōu)質(zhì)潔凈燃料, 應(yīng)推廣作為各種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。（3）二甲醚具有優(yōu)異的環(huán)保優(yōu)勢(shì), 價(jià)格略高于普通柴油, 這將影響其應(yīng)用推廣。為此應(yīng)采取下列措施: 利用現(xiàn)有氮肥廠的聯(lián)醇裝置生產(chǎn)甲醇, 建立萬(wàn)噸級(jí)甲醇脫水制燃料級(jí)二甲醚裝置, 可降低二甲醚成本。建議引進(jìn)甲醇、二甲醚先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù), 建設(shè)規(guī)模更大的裝置, 進(jìn)一步降低成本。（4）從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮, 抓緊以煤基合成氣為原料, 一步法制二甲醚的研究開(kāi)發(fā)工

8、作。3.2 由甲醇制甲基叔丁基醚（MTBE），進(jìn)而生產(chǎn)高純度異丁烯、叔丁基酚等精細(xì)化工產(chǎn)品MTBE是20世紀(jì)70年代起開(kāi)始使用的汽油添加劑，由于該物質(zhì)對(duì)人類具有致癌作用，其使用受到限制。我國(guó)MTBE生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)積極尋找其新的出路。利用MTBE裂解生產(chǎn)高純度異丁烯，進(jìn)而生產(chǎn)一系列用途廣泛，高附加值的下游產(chǎn)品，是MTBE的主要出路之一。3.2.1 由甲基叔丁基醚制異丁烯生產(chǎn)工藝產(chǎn)品按純度分普通級(jí)異丁烯和聚合級(jí)異丁烯兩種，前者生產(chǎn)工藝流程較為簡(jiǎn)單，投資少、能耗低。后者生產(chǎn)工藝工藝流程長(zhǎng)，投資大，能耗高，產(chǎn)品成本高。目前國(guó)內(nèi)僅有燕山石化擁有一套35kt/a的聚合級(jí)異丁烯（純度99.7%）生產(chǎn)裝置。3.2

9、.2 異丁烯的應(yīng)用普通異丁烯是叔丁酚類抗氧劑、農(nóng)藥、涂料、潤(rùn)滑油及其它精細(xì)化工品的原料。高純度異丁烯是丁基橡膠和其它高分子聚異丁烯合成所需要的單體原料。此外，以異丁烯為原料可氧化生成異丁烯醛，與醋酸反應(yīng)生成醋酸丁酯，與甲醛作用生成異戊二烯，與硫酸水合制叔丁醇。異丁烯氯化、次氯酸化還可制得一環(huán)氧氯丙烷。值得提及的是以異丁烯為原料直接氧化法生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯(MMA)，已成為國(guó)外一些國(guó)家正在推廣生產(chǎn)MMA的一種新方法。3.2.3 本項(xiàng)目建議近幾年，隨著石油化工業(yè)的發(fā)展和異丁烯下游產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，異丁烯的需求量在不斷上升，有供不應(yīng)求之勢(shì)。目前全球范圍消耗量達(dá)2000kt/a，我國(guó)產(chǎn)量約為150kt/a，

10、且高純度異丁烯比例較小，需要大量進(jìn)口。建議加快高純度異丁烯生產(chǎn)裝置建設(shè)，并著力降低生產(chǎn)成本。3.3 由甲醇生產(chǎn)碳酸二甲酯（DMC），進(jìn)而生產(chǎn)苯甲醚、農(nóng)藥西維因、異氰酸酯等精細(xì)化學(xué)品碳酸二甲酯是近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的環(huán)保型綠色化工產(chǎn)品，已在歐洲通過(guò)非毒化學(xué)品注冊(cè)登記，被稱為綠色化學(xué)品。3.3.1 DMC合成方法主要有光氣法、甲醇氧化羰基化法、酯交換法。其中甲醇氧化羰基化法原料價(jià)廉易得，投資少，成本低且理論上甲醇全部轉(zhuǎn)化為DMC，受到工業(yè)界極大重視，被認(rèn)為是DMC最有前途的生產(chǎn)方法，也是各大工業(yè)國(guó)家重點(diǎn)研究、開(kāi)發(fā)的非石油路線技術(shù)路線，是一條很有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)路線。3.3.2 DMC的主要應(yīng)用領(lǐng)域

11、 (1)替代光氣和二甲基亞砜（DMS） DMC的化學(xué)反應(yīng)，囊括了光氣和DMS在化工用途中的絕大部分反應(yīng)。假設(shè)未來(lái)幾年光氣和DMS需求量的30%被DMC取代，需DMC 30萬(wàn)噸/年以上。 (2)汽油添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用 目前全世界汽油消費(fèi)量超過(guò)2億噸，若10%的汽油消費(fèi)量采用DMC添加劑則需DMC 60萬(wàn)噸/年左右。（3）以DMC為原料生產(chǎn)合成聚碳酸酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、異氰酸酯、西維因殺蟲(chóng)劑、苯甲醚、四甲基醇胺(TMAH)、長(zhǎng)鏈烷基碳酸酯、除垢劑對(duì)稱二氨基脲和-酮酸酯類化合物等精細(xì)化工產(chǎn)品。3.3.3 DMC項(xiàng)目建議 (1)DMC是一種綠色環(huán)保型化工產(chǎn)品，應(yīng)加緊中試、工業(yè)化放大工作，以開(kāi)發(fā)促引進(jìn)

12、，兩路并進(jìn)。 (2)慶陽(yáng)擁有豐富的煤炭資源，加之Texaco等先進(jìn)的煤氣化工藝在我國(guó)得到成功的推廣應(yīng)用，可為DMC提供廉價(jià)充足的原料CO和甲醇；另一方面，DMC及其衍生物的發(fā)展又進(jìn)一步替甲醇找到了巨大的下游產(chǎn)品市場(chǎng)，將推動(dòng)我國(guó)的煤化工、C1化工、精細(xì)化工的發(fā)展。 (3)國(guó)內(nèi)甲醇氧化羰基化技術(shù)已接近工業(yè)化；國(guó)內(nèi)DMC年產(chǎn)量已超過(guò)5000噸，但與之配套的產(chǎn)品應(yīng)用開(kāi)發(fā)不夠。因此，探索用DMC取代對(duì)環(huán)境有害的化工原料和化工工藝的可能性，積極開(kāi)發(fā)和開(kāi)拓DMC的應(yīng)用市場(chǎng)也是一項(xiàng)迫切任務(wù)。3.4 由甲醇生產(chǎn)甲醛，進(jìn)而生產(chǎn)三羥甲基丙烷（TMP）、季戊四醇、1,4-丁二醇等產(chǎn)品甲醛廣泛應(yīng)用于木材加工、塑料和樹(shù)脂

13、生產(chǎn)、涂料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化纖等行業(yè)。用甲醛為原料可生產(chǎn)聚甲醛樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂以及烏洛托品、季戊四醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、維尼綸纖維、尼龍等。甲醛還可以用作農(nóng)藥的殺蟲(chóng)劑、醫(yī)藥的消毒劑和染料工業(yè)的還原劑等。3.4.1 甲醛的生產(chǎn)方法歷史上先后有以下方法：（1）你碳烴非催化氧化法；（2）甲醇催化空氣氧化法；（3）甲烷催化氧化法；（4）二甲醚催化氧化法；（5）甲縮醛氧化法；（6）甲醇催化脫氫。其中甲醇催化脫氫是一條新的工藝路線，可得到無(wú)水甲醛。3.4.2 甲醛在精細(xì)化工中的主要應(yīng)用（1）三羥甲基丙烷（TMP）的生產(chǎn)三羥甲基丙烷主要用作合成高檔醇酸樹(shù)脂漆和聚氨酯的原料，其消費(fèi)量約占國(guó)內(nèi)

14、三羥甲基丙烷總消費(fèi)量的85。 (2)1.4-丁二醇的生產(chǎn) 1，4丁二醇是重要的基本有機(jī)化工和精細(xì)化工原料，用途十分廣泛，其衍生物是附加價(jià)值高的精細(xì)化工產(chǎn)品，廣泛用于溶劑、醫(yī)藥、化妝品、增塑劑、固化劑、農(nóng)藥、除莠劑、泡沫人造革、纖維和工程塑料等方面。3.4.3 甲醛項(xiàng)目建議 甲醛是重要的化工原料，目前國(guó)內(nèi)甲醛行業(yè)多數(shù)生產(chǎn)37%低濃度甲醛，不生產(chǎn)高濃度產(chǎn)品。在甲醛的下游產(chǎn)品生產(chǎn)中都是通過(guò)把37%稀甲醛濃縮成50%以上的濃甲醛后再進(jìn)一步利用，除了要消耗大量的動(dòng)力，還要產(chǎn)生大量的含醇廢水，加重了環(huán)境污染，而且使其下游產(chǎn)品成本居高不下。建議甲醛生產(chǎn)向規(guī)?；l(fā)展。4 慶陽(yáng)地區(qū)發(fā)展精細(xì)化工存在的問(wèn)題及相應(yīng)措

15、施一是加快推進(jìn)大型能源化工基地建設(shè)，就必須發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、控制碳排放量，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝上優(yōu)先選擇綠色生產(chǎn)技術(shù)。二是要積極引進(jìn)和大力培養(yǎng)一批高技能人才，解決人才缺乏的問(wèn)題。精細(xì)化工產(chǎn)品多樣，生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，需要專業(yè)技術(shù)研發(fā)人才和大量一線操作高技能人才。在人才培養(yǎng)問(wèn)題上，應(yīng)加強(qiáng)與高等院校的合作交流。應(yīng)充分研究未來(lái)慶陽(yáng)地區(qū)能源化工、精細(xì)化工人才需求情況，實(shí)行訂單式培養(yǎng)，同時(shí)解決本地區(qū)人才就業(yè)問(wèn)題 。 三是慶陽(yáng)發(fā)展能源化工和精細(xì)化工，工業(yè)用水和工業(yè)污水量將很大。污水是未來(lái)的原材料，而用水的不充分回用或不加回用是在浪費(fèi)社會(huì)和工業(yè)未來(lái)發(fā)展的寶貴資源。建議在進(jìn)行水資源開(kāi)發(fā)的同時(shí)，配套世界先進(jìn)的水處理循環(huán)利用技術(shù)，借鑒新加坡污水回用系統(tǒng)。四是能源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)的矛盾。能源開(kāi)發(fā)必然會(huì)對(duì)原有的生態(tài)環(huán)境造成影響，特別在油、煤、氣高富集的慶陽(yáng)，生態(tài)環(huán)境本來(lái)就極其脆弱，應(yīng)處理好能源開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。參考文獻(xiàn)：1唐宏青.現(xiàn)代煤化工新技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20092謝克昌.煤化工發(fā)展與規(guī)劃M.