煤化工結(jié)課論文2013年12月

1、<p>　　《煤化工工藝學》結(jié)課論文</p><p>　　題 目： 煤化工前景分析 </p><p>　　姓 名： xxxxxxxxxx </p><p>　　學 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到57.10%；2012年我國天然氣消費量為1438億立方米，進口量為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，導致行業(yè)整體產(chǎn)能嚴重過剩，部

6、分項目開工率不足40%。在此背景下，2009年9月國務院發(fā)布《關(guān)于抑制部分行業(yè)產(chǎn)能過剩和重復建設(shè)引導產(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)，上述標準以上的大型煤炭

7、加工轉(zhuǎn)化項目，須報經(jīng)國家發(fā)展改革委核準，煤化工項目建設(shè)進入階段性冰封期。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、多要引導新型煤化工項目適度發(fā)展，逐步鼓勵示范項目推進，積累技術(shù)參數(shù)及運營經(jīng)驗，為“十三五”期間進行大規(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“路條”的示范項目為主，部分地方主導項目審批進度會有所放緩，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，預計新型煤化工投資將超過萬億元。2013年9月22日，新疆準東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”，預計總投資額為3000-4000億元；預計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)過化學加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及化學品的過程，迄今已有200多年發(fā)展史

12、：</p><p>　　煤化工形成于18世紀后半葉，19世紀形成完整體系，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70年代的石油危機，使歐美等發(fā)達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)模的應用和發(fā)展，歐美發(fā)達國家主要著重開發(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</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374億m3；預計2015年消費量將達2400億m3，2012-2015年均增速為18.4%，而屆時國內(nèi)產(chǎn)量只能達到1500億m3，缺口在900億m3左右。</p><p>　　預計，至2020年，我國天然氣需求量將達

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%，預計缺口將由國外管道天然氣、海上LNG以及煤制天然氣補充。</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年運營，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，運營經(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，成本低，生產(chǎn)運行穩(wěn)定，</p><p>　　相比進口氣，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。一個標準的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，40億方標準煤制天然氣項目中，副產(chǎn)品大約能貢獻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?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)蒙應用當?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口中亞氣到岸價格約為2.1元/方，預計后期緬甸氣和俄東線（NPV倒算成本）到岸氣價將分別達到2.8和2.24元/方，而海上進口LNG氣化</p><p>　　雖然國內(nèi)目前尚無商業(yè)化運營的煤制氣裝臵，但煤制氣的技術(shù)經(jīng)濟性顯然已得到國家層面的認可。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后再進行甲烷化反應，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行相關(guān)的研究。目前，國內(nèi)已開工建設(shè)的大唐集團克旗40億m3/a煤制天然氣項目和慶華集團伊犁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（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，預計2013-2014年期間投產(chǎn)。我們預計至2017年新建產(chǎn)能784億m3/年，總產(chǎn)能達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