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1、1,1,煤化工工艺学,河南城建学院化学与化学工程系 赵振新（博士） 副教授,13937509886 zzx,9号楼C座402室,2,第一章 绪论,基本概念 化学工业：指生产过程中化学方法占主要地位的制造工业。 化工工艺：由原料到化工产品的转化工艺，系指将原料物质主要经过化学反应转变为产品的方法和过程，包括全部的化学和物理措施。 化工原料：1. 基础化工原料和一般化工原料； 2. 有机化工原料和无机化工原料,一、化学工业的范围与分类,3,化学工业起始原料是空气、水、矿物、生物。 对无机化学工业而言，矿物常常是最重要的原料；而对氨的合成而言，关键的原料是氮和氢的制得，因而常用煤、油、天然气等有机原
2、料。 化学工业的基本原料，即大部分产品的原料中, 起主要作用的原料是石油（或加工后的各种馏份）天然气、煤。 利用生物质资源获取有机原料或产品已有悠久历史。与石油、天然气、煤等化石燃料不同，生物质资源是可再生资源。,4,2.化学工业的范围及分类,按学科分为： 无机化工、有机化工、高分子化工、精细化工、生物化工、煤化工、石油化工等。,按分原料分为： 石油化学工业、煤化学工业、生物化学工业、农林化学工业等 。,按产品吨位分为： 大吨位产品、精细化学品，前者指产量大对国民经济影响大的一些产品，如氨、乙烯、甲醇，后者指产量小、品种多，但价值高的产品，如药品、染料等。,5,二、化工工艺学的分类,研究内容：
3、生产方法、原理、流程和设备。 化学工艺分类：根据化学反应类型和特点，或生产产品的不同有无机化工工艺学、有机化工工艺学、高分子化工工艺学、精细化工工艺学、生物化工工艺学、石油化工工艺学、煤化工工艺学、酿造工艺学、水泥工艺学等。,原料 过程（工艺） 产品,6,1. 所涉及的范畴是相同的：一般都包括原料的选择和预处理，生产方法的选择及方法原理，设备作用、结构和操作，催化剂的选择和使用，其他物料的影响，操作条件的影响和控制，产品规格和副产物的分离与利用，不同工艺的技术经济评比和环境评价等。 2. 个别生产的特殊性：生产不同的化学产品要采用不同的化学工艺；生产相同产品但原料路线不同时，也要求采用不同的化
4、工工艺。,化工工艺的特点：,7,三、煤化工工艺学,定义：煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用的工业，简称煤化工。 研究内容包括：炼焦化学工业、煤气工业、煤制人造石油工业、煤制化学品工业及其他煤加工制品工业等。,8,1. 煤炭资源,煤主要含C，还含有少量的H、N、S、O 等元素。煤主要由有机物和无机物组成的复杂混合物。 中国是世界上煤炭资源丰富的国家之一，煤炭储量远大于石油、天然气储量。,世界和中国能源消耗构成,9,9,煤炭需求预测,2050能源消费总量： 63 亿tce,2005-2050总煤耗量： 1158 亿tce,10,煤的形成及结构,煤炭形成,褐煤、烟煤和无烟煤，是近代煤综
5、合利用和化学加工的主要煤种。,煤化序列为：植物泥炭(腐泥)褐煤烟煤无烟煤,11,2.煤化工发展简史,煤化工的发展始于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤化学工业体系。进入20世纪，许多有机化学品多以煤为原料生产，煤化学工业成为化学工业的重要组成部分。 1）初期时期 1812年，欧洲干馏煤气用于街道照明； 1816年，美国煤干馏法生产煤气。 1920-1930年低温干馏发展较快，生产液体燃料。 1825年英国人从煤焦油中分离出苯、甲苯、萘等。,12,2）全面发展时期 二次世界大战前夕和战期，煤化学工业取得了全面迅速发展。德国为了战争，开展了煤制取液体燃料的研究和工业生产。 德国建立了大型煤低温
6、干馏工厂，所得半焦用于造气，经费托合成制取液体燃料；低温干馏焦油经简单处理后作为海军船用燃料，或经高压加氢制取汽油或柴油。同时，从煤焦油中提取各种芳烃及杂环有机化学品，作为燃料、炸药等的原料。,13,2）全面发展时期,14,3）萧条时期,二次大战后，由于大量廉价石油、天然气的开采，除炼焦工业随钢铁工业的发展而不断发展外，工业上大规模由煤制取液体燃料的生产暂时中断。代之兴起的是石油和天然气为原料的石油化工。,南非以煤为原料合成液体燃料的工业一直在发展，南非沙索公司在国际石油禁运条件下，发展了煤间接液化制油（南非的高灰煤不适于直接液化）。,15,3）萧条时期,1955年建成第一个示范工厂，之后又建
7、设了个大型商业化工厂，年处理褐煤4600万吨，年产各种油品和化工产品760多万吨，其中油品占60%，提供南非国内约40%的油品需求，对南非国民生产总值的贡献达4% 。,2005年实现111亿美元的销售收入，43亿美元利润,南非Sasol运行中的煤间接液化工厂,16,4）技术开发时期,1973年由于中东战争及石油的涨价，煤化工的发展再次重视。 20世纪80年代后期，煤化工有了新的突破，成功的由煤制成了乙酐。煤 化学品成功一例。 煤生产气体燃料、液体燃料和化学品，用于发电、工业锅炉和民用等。 但利用效率低，污染严重，需有效、经济和合理的利用煤，实现煤的综合利用。,17,3. 煤化工的范畴,从煤加工
8、过程分，煤化工包括煤的干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化和合成化学品等。 煤的焦化：是炼焦。同时得到焦油、 煤气。或称部分液化和部分气化。 煤的气化：是将其变成水煤气或发生 炉煤气，然后作燃料或化工原料。 煤的液化：是将其变成芳烃、烷烃、 脂肪烃等油品。,18,9.,19,19,20,四、本课程内容及要求,必修的专业骨干课，主要内容为煤化学工艺基本原理、重要工艺过程和设备以及有关煤化工进展。,煤的低温干馏 炼焦 炼焦化学产品的回收与精制 煤的气化 煤间接液化 煤直接液化 煤的碳素制品 煤化工生产的污染和防止,21,五、参考书目,煤化工工艺学第二版，郭树才主编，化学工业出版社（） 煤化学产品工
9、艺学肖瑞华、白金锋主编，冶金工业出版社 煤液化技术 炼焦工艺学,22,国家组织编制相关规划研究,国家煤制烯烃生产力布局规划 新能源产业振兴规划(含煤基新能源) 黄河中上游能源产业区域战略环评 石油和化学工业十二五发展规划研究,22,23,国家石化产业振兴调整规划发布,“未来几年，石化行业总供给与总需求格局不会有大的改变，原油、有机化工原料、三大合成材料国内生产不能满足国内市场需求，仍然要依靠进口，我国石化产品消费仍处于增长期，油品、化肥和农药刚性需求长期存在，高端石化产品市场潜力巨大。石化产业正处在由大到强转变的关键时期，产业振兴的综合优势依然存在，产业发展的态势没有改变。” 四个结合：稳定生
10、产运行和促进产业振兴相结合；调整产品结构和增加有效供给相结合；加强技术改造和推进自主创新相结合；推动重大项目与调整产业布局相结合。,23,24,24,以提升高端石化产品规模和水平为目标，实施原料多元化战略，大力推进煤化工、盐化工、石油化工融合发展； 稳步推进现代煤化工产业发展，依托河南煤化集团、中平能化集团两大企业，积极引进战略投资者，重点在豫北、豫西、豫东等区域建设大型煤化工及深加工项目，鼓励发展甲醇制烯烃、乙二醇、醋酸、聚甲醛、醋酸乙烯等深加工产品。,河南省化学工业调整振兴规划,化工产业发展定位：以煤化工为主，与盐化工融合发展，重点发展石化原料及新材料等高端石化产品。,25,2009年1-
11、3月甲醇价格降幅较大，近期有所回升,聚氯乙烯受出口影响较大，是跌幅较大的产品,25,煤化工产品价格变化,26,26,数据显示：2008年9月至今，我国甲醇产品成本低于甲醇市场售价，大面积亏损。,27,提高现有甲醇产品的附加价值,27,聚四亚甲基醚二醇 (Polytetramethylene Ether Glycol ),-丁内酯,1,4-二羟基丁烷 (1,4-butanediol ),聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate ),聚氯乙烯（Polyvinylchloride，PVC）,聚乙烯醇,28,常压固定床气化 焦化 焦炭 电石 化肥 甲醇,技术,产品,先
12、进的煤气化及下游合成等技术。 煤基新能源产品 （油、气、二甲醚等） 煤基有机原料产品 （乙二醇、醋酸、烯烃等）,新型煤化工,传统煤化工,28,煤化工发展方向,29,全国主要煤化工产品产量 万吨,到2010年底，我国甲醇总产能接近2800万吨/年，二甲醚产能约1500万 吨/年，而行业开工率均不足40%。 电石、PVC、焦碳等产品产量整体增加不大，市场前景不明朗。,29,30,二十一世纪以来，我国产油能力小幅提高，需求逐年递增，进口量大幅度增加。2008年中国原油产量18970万吨，进口量17900万吨，表观消费量36870万吨。对外依存度48.5%。 成品油和石化产品的需求将继续稳定增长，国内
13、原油供应不能满足快速增长的需求,我国煤炭资源相对丰富，从保障能源安全角度,需要发展以煤化工为重点的石油替代产业。,石化产品市场需求旺盛，对外依存度仍居高不下,乙二醇生产能力约272万吨/年，产量为256万吨，表观消费量775万吨，缺口500万吨，自给率仅为27%。,丙烯产量约1000万吨，当量消费量达到1580万吨，当量自给率为63%。,2008年乙烯产量994万吨，但当量消费却达到了2053万吨，自给率仅为48.4%,新型煤化工石油替代,31,31,新型煤化工先进技术支撑,32,煤制油 煤制天然气 二甲醚、甲醇,煤制烯烃 煤制乙二醇 醋酸等,走新型煤化工之路，重点发展间接替代石油的有机原料产
14、品。,间接替代煤制有机原料,直接替代煤基新能源,32,煤化工方向,33,主导产品链选择-扬长避短,注重竞争能力和特色 注重产业协同效益 核心产品规模化 下游产品精细化、系列化和高附加值化。 滚动发展稳步推进,分期实施.(2015年前为近期 ,2015-2020年为远期),34,“国家稳步推进煤炭产业发展，不断发展煤化工产业，以缓解石油供应的紧张局面的基本思路进一步明确。这无疑将进一步加快煤炭企业与化工企业的兼并、重组。”一位煤炭业内人士表示。“按照煤化工产业链，由煤到甲醇，再到二甲醚、尿素、醋酸、三聚氰胺、烯烃等产品，是利润层层翻番的递进过程。” 从煤炭加工增值角度看，煤炭发电可增值倍，煤制甲
15、醇可增值约倍，甲醇进一步深加工为烯烃等化工产品则可增值倍，因此，企业对延长产业链条、发展煤化工具有较高的积极性。“,35,神华煤转化技术研发,神华煤制油研究中心中试基地,36,上海煤直接液化PDU装置,863催化剂 制备单元,37,神华煤直接液化示范工程总体规划,38,神华集团煤转化项目发展规划,包头 煤化工,大保当 煤间接液化,马家塔 煤直接液化,生产能力: 600万吨/年 一期: 300万吨/年,甲醇: 180万吨/年 MTO: 60万吨/年,榆林 煤化工,甲醇: 300万吨/年 MTO: 100万吨/年,生产能力: 6 00万吨/年 一期: 300万吨/年 先期(第一条生产线) : 10
16、0万吨/年,新疆能源 煤制油,直接液化：300万吨/年 间接液化：300万吨/年,呼伦贝尔 煤化工,烯烃：52万吨/年 间接液化：300万吨/年,通辽 煤化工,化肥: 52万吨/年,神华宁煤 煤间接液化 煤化工,间接液化: 300万吨/年 甲醇：25万吨/年 烯烃：52万吨/年 二甲醚：51万吨/ 年,38,39,永煤公司 鹤煤公司 焦煤公司 中原大化 省煤气公司,五家企业重组 共托河南煤炭大业,企业实力,全省煤炭产量超过4400万吨，占全省1/4， 拥有煤炭资源300 亿吨以上 总资产752亿元，净资产272 亿元 在职职工19万人。 营业收入突破800亿元， 利税超过90亿元。 拥有多家大型煤化工企业,39,河南煤业化工集团重组,40,河南煤业化工集团-煤化工产业领先地位,在国内拥有多套大型煤气化装置的企业集团 3套大甲醇（龙宇煤化工、中原大化、鹤壁） 龙宇50万吨/年甲醇项目创造了三项全国纪录 同等规模的煤化工项目全国工期最短 全国第
