浅谈新型煤化工技术现状与发展思路

2014-02-02侯小伟刘晓芬

科技致富向导 2014年2期

侯小伟　刘晓芬

【摘要】发展煤化工是化解能源危机、清洁利用煤炭的重要途径。对新型煤化工，煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气和煤制二甲醚的技术现状进行分析，提出我国新型煤化工合理化发展的思路。

【关键词】新型煤化工；技术现状；发展思路

0.前言

煤化工可分为传统煤化工和新型煤化工。传统的煤化工主要用来发电、炼焦和作为工业燃料以及合成氨、尿素、甲醇、甲醛、乙酸、电石和乙炔衍生物（氯乙烯、醋酸乙烯、1，4-丁二醇）等。新型煤化工包括煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气和煤制二甲醚[1]。

1.新型煤化工的技术现状

1.1煤制油的技术现状

煤液化技术在科学上称为煤基液体燃料合成技术，按合成工艺的不同，煤制油可以分为煤直接液化燃油和煤间接液化燃油2种。

（1）煤直接液化燃油：

煤直接液化燃油是指先将煤磨成煤粉，然后通过高温（400℃以上）、高压（10Mpa 以上），在催化剂的作用下加氢裂解，转化成液体燃油[2]。目前，国际上已开发出的煤加氢液化工艺有10多种，比较有代表性的有日本的NEDOL工艺、德国的IGOR工艺、美国的HTI 工艺。3 种工艺中，比较成熟可靠的是德国的IGOR工艺，其转化率能达到97%[3]。神华集团在20世纪末开始开发煤直接液化工艺，该项目引进美国碳氢技术公司煤液化核心技术，并进一步进行了调整与改进，将储量丰富的神华优质煤按照国内的常规工艺直接转化了柴油。

（2）煤间接液化燃油煤间接液化燃油是指先将煤转化成合成气（CO和H2），然后在一定温度、压力及催化剂的作用下合成生产出的煤油。目前，已经工业化的煤间接液化技术只有南非SASOL的F-T合成技术和荷兰Shell公司的SMDS技术[4]。

1.2煤制烯烃的技术现状

煤基制烯烃工艺路线为：粉煤在高温、高压条件下气化成主要成分为CO和H2的粗合成气，再经过变换及净化工序合成粗甲醇，粗甲醇精制除去水、二甲醚、甲酸甲酯等轻于甲醇的低沸点物质得到精甲醇，最后将精甲醇转化为低碳烯烃。当前，国外开发研究比较成功的甲醇制烯烃工艺主要有美国环球石油公司和挪威海德鲁公司共同开发的甲醇制烯烃（MTO）技术以及德国Lurgi公司的甲醇制丙烯（MTP）技术，而国内主要有中国科学院大连化学物理研究所（简称大连化物所）的甲醇经二甲醚制低碳烯烃（DMTO）技术、中国石油化工股份有限公司的甲醇制烯烃（SMTO）技术以及清华大学循环流化床甲醇制丙（FMTP）技术。目前，国内已建成的煤制烯烃项目主要有神华包头煤化工有限公司煤制聚烯烃项目、大唐国际发电股份有限公司煤制聚丙烯项目和神华宁夏煤业集团煤制聚丙烯项目[5]。

1.3煤制乙二醇的技术现状

煤制乙二醇技术是将煤制成合成气，再以合成气中的一氧化碳（CO）和氢气（H2）为原料制取乙二醇。目前，我国在世界上已率先实现了煤制乙二醇（CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇）成套技术的工业化应用。而国外技术未能实现工业化，其原因在于没能获得核心催化剂的关键制备技术和工业一氧化碳深度脱氢净化等系列关键工艺和技术，以及关键单元的技术集成[6]。

1.4煤制天然气的技术现状

煤制天然气的主要工艺流程为：煤气化生产合成气，合成气通过一氧化碳变换和净化后，经过甲烷化反应生产天然气。整个工艺在技术上是成熟的，现在国内外有关学者和公司将研发重心放到了气化技术的革新上[7]。煤制天然气的气化工艺[8]可分为蒸汽- 纯氧气化，加氢气化和催化蒸汽气化三种工艺。煤制天然气的另一核心技术是甲烷化工艺。目前国内还没有掌握大型合成气甲烷化工艺，主要技术要向国外公司购买。目前使用的甲烷化技术主要是托普索甲烷化循环工艺技术和DAVY 公司的甲烷化技术[9]。

1.5煤制二甲醚的技术现状

二甲醚的生产工艺路线很多，目前工业上应用的主要是甲醇脱水工艺和合成气直接合成二甲醚工艺。甲醇脱水法先由合成气制得甲醇，然后甲醇在固体催化剂作用下脱水制得二甲醚，甲醇脱水法又分为甲醇气相催化脱水法和液相催化脱水法；合成气一步法以合成气（ CO+H2）为原料，合成甲醇和甲醇脱水反应在同一反應器中完成，同时伴随CO的变换反应，一步法多采用双功能催化剂[10]。

甲醇气相催化脱水法是目前国内外使用最多的二甲醚工业生产方法。合成气一步法合成二甲醚工艺主要有日本NKK 公司的液相一步法新工艺、大连化学物理研究所的固相新工艺、美国空气化学品公司浆态床一步法合成二甲醚工艺等。

2.新型煤化工产业发展思路

新一代煤化工技术是指以煤气化为龙头，以碳—化工技术为基础，合成、制取各种化工产品（和燃料油）的煤炭洁净利用技术。我国新型煤化工发展的总体思路与重点发展新型煤化工，应坚持与传统煤化工结构调整相结合，坚持提高效益与节能减排相结合[11]。

2.1 以清洁能源为主要产品

新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如汽油、柴油、液化石油气、航空煤油、聚丙烯原料、乙烯原料、电力、替代燃料（甲醇、二甲醚）、热力等，以及煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。

2.2 推进煤-电-热-化一体化发展

新型煤化工是未来中国能源技术发展的战略方向，我们要切实扭转煤化工项目生产单一产品的单纯煤化工发展模式，着力发展煤-电-化-热一体化，实现煤化工与电力、热力联产和负荷的双向调节。紧密依托于煤炭资源的开发，并与其它能源、化工技术结合，探索煤化工产品、副产物的综合利用，如二氧化碳制绿藻、煤渣制氧化铝、合成油产品综合利用等，形成煤炭—能源化工一体化的新兴产业。

2.3 建设大型企业和产业基地

新型煤化工发展将以建设大型企业为主，包括采用大型反应器和建设大型现代化单元工厂，如百万吨级以上的煤直接液化、煤间接液化工厂以及大型联产系统等。在建设大型企业的基础上，形成新型煤化工产业基地及基地群。每个产业基地包括若干不同的大型工厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内新的重要能源产业[12]。 [科]

【参考文献】

[1]杨卫兰.我国新型煤化工发展现状及前景分析[J].石油化工技术与经济，2012，28（5）：22-26.

[2]郝剑虹，高海洋，张富兴.煤制油技术在我国的发展现状[J].北京汽车，2010（2）： 43-46.

[3]钱伯章，朱建芳.对中国煤制油的冷静思考[J].炼油技术与工程，2006（7）：5-9.

[4]张玉卓.中国煤炭液化技术发展前景[J].煤炭科学技术，2006（1）：19-22.

[5]李丽英，田广华.煤基甲醇制烯烃技术及产业发展现状[J].合成树脂及塑料，2013，30（4）：75-79.

[6]钱伯章.煤制乙二醇技术与应用[J].精细化工原料及中间体，2012（10 ）：35-41.

[7]苗兴旺，吴枫，张数义.煤制天然气技术发展现状[J].氮肥技术，2010，31（1）：6-8.

[8]MunishChandel，EricWilliams.SyntheticNaturalGas（SNG）：Technology，Environ

mental Implications，and EconomicsClimate Change Policy Partnership Duke University，January，2009.

[9]刘志光，龚华俊，余黎明.我国煤制天然气发展的探讨[J].煤化工，2009，14（2）：1-5.

[10]田广华，宋彩霞.煤化工产品工艺路线[J].现代化工，2012，32（2）：6-8.