重新聚焦煤化工

清華大學(xué)化工系金涌2015.4RefocussingCoalChemicalEng.重新聚焦煤化工煤化工動(dòng)向

規(guī)模要求門檻增高。

2014年7月22日《關(guān)于有序推進(jìn)煤制油示范項(xiàng)目建設(shè)的指導(dǎo)意見》

煤制氣規(guī)模：20億m3/年煤制油規(guī)模：100萬噸/年

西部從鼓勵(lì)類產(chǎn)業(yè)目錄中取消了煤化工。<2014年8月22發(fā)改委網(wǎng)站>

大唐啟動(dòng)轉(zhuǎn)讓煤化工板塊。油價(jià)跌破盈虧點(diǎn)。最嚴(yán)環(huán)保法2014年4月24日人大通過。項(xiàng)目油價(jià)煤制氣65-70美元/桶煤制油75-85美元/桶烯烴65-70美元/桶芳烴65-60美元/桶2030年二氧化碳排放達(dá)到峰值（中美聲明2014.11.12）

中國CO2排放:

《國際能源署IEA》環(huán)球網(wǎng)報(bào)道2013年已達(dá)到104.4億噸。碳稅越走越近2010年72.14億噸2013年95.2億噸2030年102.39億噸投資1600億元/1千萬噸油，資金回報(bào)率低，設(shè)備折舊費(fèi)占成本的30%-50%

耗水量：1~1.2億噸/1千萬噸油

排放CO2：1.83億噸

/1千萬噸油

中國原油峰值：6.8億噸（2027年）其中，柴油1.75億噸

汽油1.7億噸成品油消費(fèi)稅2014~2015年三次加稅，從1元/升提到1.52元/升，上升52%我國稅負(fù)處于世界中等水平。成品油稅負(fù)：英國59%德國56%韓國52%中國46%日本41%美國15%2013年原油產(chǎn)量2.1億噸2013年原油消費(fèi)量5.14億噸全球原油貿(mào)易額23億噸/年美國能源自給率10年上升10.7%中東石油市場：中國、印度、日本，要慎重以依存度來說事。中國進(jìn)口份額占25%以下，經(jīng)濟(jì)上是安全的。原油對(duì)外依存：2013年對(duì)外依存為59.2%2014年對(duì)外依存為60.1%煉油能力：7.15億噸/年2014年原油加工量為5.02億噸，年增加5.3%。2013年煤在一次能源中，生產(chǎn)占76%，消費(fèi)占66.9%。其中84.3%煤用于發(fā)電、冶煉。世界煤利用（2012年）中國36.5億噸標(biāo)煤

北美38.5億噸標(biāo)煤

歐洲+俄國

41.8億噸標(biāo)煤中國2013能源消費(fèi)總量37.5億噸標(biāo)煤（7000KCal/kg）GDP占全球的12.3%能耗占全球的21.5%能耗/GDP是美國的2.3倍，日本的3.8倍，世界平均的1.8倍。2020年總能耗目標(biāo)48億噸標(biāo)煤2014年能耗增量要到3.5%以下2020年能耗增量要到3.1%以下對(duì)可再生能源發(fā)展、煤化工替代技術(shù)成熟。低碳CO2減排等，石油功能被弱化。美國巖頁油氣成本高，65美元/桶，俄羅斯成本高于40美元/桶，中國成本也高中國、歐、日需求不暢巖頁油氣開發(fā)量大，美國能源自給計(jì)劃高油價(jià)、刺激光、風(fēng)、可再生能源發(fā)展，電動(dòng)車等對(duì)石油需求下降打擊俄、伊朗、危地馬拉非OPEC國家保持市場份額優(yōu)質(zhì)油儲(chǔ)減少，采油成本高。油氣供應(yīng)長期偏緊?；ㄌ貏e油）主要能源難變OPEC經(jīng)濟(jì)強(qiáng)勁，可支撐低油價(jià)。OPEC從長遠(yuǎn)看要市場份額。油價(jià)油價(jià)波動(dòng)分析：

難再暴利。波動(dòng)難免，穩(wěn)定于基本利潤面。中國多儲(chǔ)油，不要放松可再生能源，石油替代技術(shù)。減產(chǎn)，可提高油價(jià)。OPEC市場份額下降，可保留資源。2014.6.20115美元/桶2014.11.2770美元/桶2014.12.1160美元/桶2015.1.2048-49美元/桶1980-1990年代18美元/桶沙特駐OPEC代表阿爾馬迪，第二屆海灣石化媒體論壇，頁巖油企業(yè)是高成本商，從高油價(jià)中受益，使高成本商將低成本商擠出市場是不公平的。沙特產(chǎn)量1250~985萬桶/天，美國產(chǎn)量942萬桶/天，20年后世界人口從70億上升至90億，需求上升30%，需40萬億美元投資于石油新井的開發(fā)。2014年運(yùn)行中的煤制油：2015年預(yù)計(jì)投產(chǎn)100萬噸。神華（鄂爾多斯）108萬噸（直）18萬噸（間）伊泰（鄂爾多斯）16萬噸（間）潞安16萬噸（間）晉煤10萬噸（間）先鋒（云南）20萬噸（間）∑190萬噸化石能源熱值比：發(fā)熱量比25.9:36.78=1:1.5~1.6

價(jià)格比300元:3000元=1:10CO2排放0.117:0.085=1:0.78品種熱值二氧化碳排放原煤25.9MJ/kg0.117Kg

CO2/MJ生物質(zhì)18.86MJ/kg0.925KgCO2/MJ(O凈排放)柴油36.78MJ/kg0.085KgCO2/MJ天然氣55.74MJ/kg0.049KgCO2/MJ應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的項(xiàng)目：煤炭分質(zhì)利用：——粉煤提質(zhì)：多種技術(shù)選優(yōu)，長周期運(yùn)行（防堵塞等）——焦油（膠質(zhì)、瀝青質(zhì)）：全餾程加氫（焦油收率10%-18%）——焦油全裂解：氫等離子體乙炔的原料電石法乙炔電耗3320~3200kw?h/t電石等離子法乙炔電耗少30%~35%氫等離子法裝置2MW氫等離子體煤裂解制乙炔裝置圖節(jié)水煤化工乙炔+醋酸→醋酸乙烯酯——已成為行業(yè)主流技術(shù)。乙炔+氯化氫→氯乙烯——1萬噸/年裝置已運(yùn)行一年10萬噸/年裝置年底建成由天然氣生產(chǎn)苯工藝乙炔→丁二烯→乙二腈→尼龍666CH4+9H2

分子篩

單程轉(zhuǎn)化率10%，在冷凝苯后，CH4+H2混合氣進(jìn)一步制氫，中試中。甲醇2013年生產(chǎn)能力5696萬噸/年2013年產(chǎn)量3585萬噸/年：

煤制67%、焦?fàn)t氣制17%、天然氣制16%2013年開工率62.9%2013年進(jìn)口：485.8萬噸/年；出口：77.2萬噸/年表觀消費(fèi)量：3993.6萬噸/年，其中分別利用于：MTO（15%）、二甲醚（18.4%）、甲醇汽油（11.8%）MTO煤→氣化→脫硫→甲醇MTP→深加工MTA2020年乙烯產(chǎn)量2800萬噸，缺口1200萬噸。芳烴PX產(chǎn)量1560萬噸，缺口1200萬噸。延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提高附加值

煤制油：附產(chǎn)16烷→16烷基苯

石蠟、石腦油、α-烯烴

煤制乙二醇：聯(lián)產(chǎn)草酸、草酸酯

煤制烯烴、芳烴：向最終產(chǎn)品延伸FMTP工業(yè)試驗(yàn)裝置

FMTA工藝P=300kpaT1=450℃（甲醇芳構(gòu)）T2=550℃（輕烴芳構(gòu)）烴基收率氫氣2.24%干氣21.99%（C2、C2）芳烴74.47%焦碳1.29%甲醇轉(zhuǎn)化率99.9%=0PX2025年2020年2013年能力1820萬噸1560萬噸1102（產(chǎn)量830）需求3320萬噸2760萬噸缺口1500萬噸1200萬噸905萬噸（進(jìn)口）18萬噸（出口）3萬T/年FMTA中試分離單元汽提器輕烴芳構(gòu)化再生器甲醇芳構(gòu)化芳烴產(chǎn)品輕烴循環(huán)煙氣干氣甲醇消耗：3.07T甲醇/T芳烴干氣中C2返回制甲醇時(shí)，單消耗可降至2.38T甲醇/T芳烴干氣中C2可以與苯合成苯乙烯榆林華電建300萬噸甲醇，100萬噸芳烴，總投資381億元。龐華（內(nèi)蒙）10萬噸/年MTO建設(shè)中。焦化二甲苯的產(chǎn)量僅占總產(chǎn)量的2%以下。FMTA示范裝置乙烯聚乙烯環(huán)氧乙烷乙醛烷基化鹵化水合羥基化低密度PE、薄膜、電纜高密度PE、薄膜、管材乙丙橡膠輪胎、管材、涂層共聚物塑料乙二醇、聚醚、表面活性劑乙酸、乙酸乙烯溶劑、氯乙酸（除草）苯乙烯烷基鋁（催化劑）塑料丁苯橡膠ABS塑料二氯乙烷——

——偏氯乙烯、偏氟乙烯乙醇丙醛、丙酸（除草劑、溶劑）**********PVC丙烯聚丙烯丙烯腈乙丙橡膠水合異丙苯丙烯醛羥基合成塑料、膜材、纖維（纖維）橡膠異丙醇——丙醇——雙酚A（樹脂）苯酚（溶劑）丙酮丙烯酸酯（溶劑）丁醛——丁醇、辛醇**********丁烯丁二烯已二腈——尼龍66順矸（增塑劑、農(nóng)藥）正丁烯——丁二烯異丁烯正丁烷順丁、丁苯、丁腈橡膠、ABS樹脂MTBE（汽油添加）丁基橡膠（共聚）氨氧化——甲基丙烯腈——MMA異戌二烯——合成天然橡膠丁二烯順矸裂解C2C3==*****苯（苯酚）甲苯酚醛樹脂雙酚A硝化——苦味酸（炸藥）

硝基苯——苯胺————苯、二甲苯——二甲苯間二甲苯——異構(gòu)二甲苯鄰二甲苯——異構(gòu)

——PTA——PET、PTT、PBT（聚酯）——環(huán)乙醇——乙二酸——尼龍66

己內(nèi)酰胺——=加H2C2歧化甲醇異腈酸酯苯乙烯甲醛丙酮*******尼龍6******對(duì)二甲苯***

煤化工重點(diǎn)需完善的技術(shù)：乙醇汽油、甲醇汽油、二甲醚

DMM+柴油大規(guī)模市場準(zhǔn)入設(shè)備國產(chǎn)化廢水處理廢渣利用配套二氧化碳利用利用技術(shù)二甲醚在柴油機(jī)的消耗情況柴油添加組份——聚甲氧基二甲醚<PODE2-6>①（甲醇）→（甲醛）CH3OH+?O2→HCHO+H2O②2CH3OH+HCHO→CH3OCH2OCH3（甲醇）+（甲醛）+H2O（甲縮醛）③HCHO+H2O→HOCH2OH+Hhcho（甲醛）（甲醛）→HO（CH2O）n+1H（多聚甲醛）④CH3OCH2OCH3+（n-1）HCHO→CH3O（CH2O）nCH3（聚甲氧基二甲醚）甲醇甲醛甲縮醛多聚甲醛（三聚）聚甲氧基二甲醚《CH3O(CH2O)n-CH3》n=3-5添加量10%~20%，十六烷值提高10%以上。黑煙排放從0.04下降到0.02，下降一半。CO排放下降35%

PODE流程甲醇甲醛甲縮醛三聚甲醛反應(yīng)器精餾塔（除甲縮醛）精餾塔（脫三聚甲醛）精餾塔（三聚甲醛）PODE3-4PODEn＞4甲醇甲醛甲縮醛三聚甲醛反應(yīng)器精餾塔（除甲縮醛）精餾塔（脫三聚甲醛）精餾塔（三聚甲醛）PODE3-4PODEn＞4甲醇甲醛甲縮醛三聚甲醛反應(yīng)器精餾塔（除甲縮醛）精餾塔（脫三聚甲醛）精餾塔（三聚甲醛）PODE3-4PODEn＞4反應(yīng)器、催化劑、固體酸（B酸）P=2~3atuT=50~95℃（60℃），反應(yīng)器采用多層逆流三相流化床。收率＞50%總單耗1.2~1.3t甲醇/tPODEn，要求PODE3占70~80%。二步法：

氣化→甲烷化→催化氣化：

氣化加氫氣化：

煤催化氣化氧化、甲烷化魯奇爐10%→→10%61.9

1.37元/m3CH4收率

利用率

成本25%

72.6

1.15元/m350%

79.6

1.03元/m3HCE.LLCMelvilleNy10747GPE工藝反應(yīng)熱：氣化（-64kcal/mol）

變換（+8kcal/mol）

甲烷化（+54kcal/mol）2C+H2O=CH4+CO2-2kcal/mol催化劑K–Na–Li（分解焦油）利用850℃水蒸氣供熱Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O（CO2捕集）反應(yīng)T=750℃,t=6hr，P=4.0MPa熱解（干餾）500℃催化氣化750℃殘?jiān)鼩饣?、燃?氣化煤催化劑生物質(zhì)K2CO3，K-Na，K-CaH2O，O2灰渣甲烷、焦油P=35at，床層高度16米。收率甲烷0.5m3/kg碳碳轉(zhuǎn)化率99%催化劑回收：[K2CO3(4000元/噸)]

水洗回收70%

Ca(OH)2消解回收30%總回收率91~96%

GreatpointEnergy工藝

放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)耦合、節(jié)能

70%的甲烷直接生成。

大大降低氧需求量脫除S、N等

采用單一催化劑，同時(shí)三個(gè)反應(yīng)

總反應(yīng)-2Kcal/mol2C+2H2O→CH4+CO22C+2H2O2CO+2H2強(qiáng)吸熱反應(yīng)-64kcal/molCO+H2OH2+CO2+8kcal/molCO+3H2CH4+H2O強(qiáng)放熱反應(yīng)+54kcal/mol++汽化變換甲烷化加氫氣化→甲烷~800℃~850℃煤粉（長稻煤揮發(fā)份＞30%）1100℃H2H2O210~12%芳烴80%甲烷（氣相產(chǎn)品除H2回收外，余為CO、CO2…50%半焦）氫耗1立方米H2產(chǎn)出1立方米CH4總煤耗0.5立方米CH4/1T煤半焦50%→去生產(chǎn)H2反思：技術(shù)+資本≠成功而是市場導(dǎo)向=成功

福布斯沒有一項(xiàng)原創(chuàng)技術(shù)是以市場需求，技術(shù)功能集成之路。對(duì)石油市場份額的強(qiáng)有力的競爭者為：

煤→電→電動(dòng)車大力發(fā)展電動(dòng)車電動(dòng)機(jī)的電機(jī)械功的轉(zhuǎn)換效率為75~80%汽油機(jī)和柴油機(jī)的轉(zhuǎn)換效率僅為25%~30%僅在使用環(huán)節(jié)，煤制油路線比電動(dòng)車路線耗能多2倍以上。電動(dòng)車是城市交通能源最佳選擇