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1、煤化工及天然气化工发展一、 从战略角度看煤化工发展近百年化学工业经历的三个时代变迁：1、基础化工以煤为主的时代。时间为19001960年，主要是炼焦，焦化，乙炔化工以及间接、直接合成油，和HABER合成氨的大力发展。2、石油化工时代。时间为19601999年，主要标志为烃类裂解制烯烃和三苯的生产。3、化学工业综合发展时代。主要标志为：可持续发展，少投入多产出，环境友好及合理利用能源；综合利用资源及多联产。化学工业是实现物质变化或转化的产业，客观上必须担当综合利用资源、有效利用能源、实现环境友好为核心和起到产业间有机联系的纽带作用，从而全面体现综合发展、环境友好、高效益、低投入的多联产产业。在当
2、代大力发展新一代煤化工产业，是在我国技术经济高度发展进程中必须采取的符合全球经济一体化和事持续发展总体战略的重要措施。它既符合我国的资源条件、国家安全，又是保护环境生态，促进科技、经济、社会全面发展的重要战略措施。我国在煤炭转化为二次能源及化工产品的众多领域中进行了大量的开拓及创新工作，有相当部分的技术和工艺处在世界领先水平。现分述如下：在水煤浆技术领域 原化工部西北化工研究院专门成立了煤浆添加剂课题组，对煤浆制备及添加剂开展了历时10余年的研究和开发，已全面掌握了气化水煤浆制备及添加剂的技术并具有自主知识产权，完全具备产业化大发展的条件。在煤的气化领域 我国依靠自己的技术力量，研究开发了各类
3、固定床、流化床及气流床技术，又于50年代引进温克勒流化床技术，70年代引进了鲁奇固定床气化技术，80年代引进了加压水煤浆德士古气化技术。此外，国家煤化工工程中心及华东理工大学“九五”工作间承担了新型多喷嘴气化炉的研究与开发，该中试示范装置已在鲁化盍成功，主要技术指标优于德士古技术。在煤炭液化技术领域 无论是在直接还是间接液化方面，都进行了很多研究与开发工作。我国从80年代开始，煤炭科学研究总院在国家科委、计委和原煤炭部的支持下，开展了煤的直接液化技术研究，取得了一批具有先进水平的研究成果。目前这一技术已基本成熟，在我国富煤缺油地区，建设煤液化生产厂可以有经济效益。直接液化首先要考虑如何通过分离
4、得到宝贵的芳烃资源，供应精细化工和专用化学品的原料需要，再有效地提供发动机油品的需求。值得注意的是从国家安全角度出发，如何能从液化油品中得到航空煤油的馏分及产品。在间接液化方面，我为山西煤化所在“七五”、“八五”期间已建设SMFT工艺的吕试及示范装置，并取得了一定的产业化经验。“十五”基础课，又规划了拟生产柴油为主的万吨级工业示范装置。今后要发挥该工艺之长，再考虑从间接液化得柴油及石蜡等重点产品，以发挥新一代煤化工技术综合发展的整体优势。在碳一化学（即甲醇及合成气化学）领域 从“六五”到“九五”，国家在这个领域中安排了一批攻关项目，结合生产装置的建设，有些品种已工业化，沿有一批待工业化的成果
5、和有创新性的试验成果。在合成气化学领域我国已处于世界的前列，这些技术进一步开发形成工业化成果后，可为国家安全提供应变能力，以弥补石油资源的不足，维持燃料和石油化工正常运转。在多联产及综合发展技术领域 多联产系统从系统的高度出发，结合各种生产技术路线的优越性，使生产过程耦合在一起，彼此取长补短，从而达到能源的最高利用效率，最低的能耗，最低的投资和运行成本，以及最少的全生命周期污染物排放。在清洁型代用燃料领域 我国开展了寻M100甲醇汽车燃料及发动机的联合试验研究及技术开发，将甲醇代用燃料的研究院成果列入1997年度国家打捞能源示范项目，并在中国富煤贫油地区推广应用，以减少汽车尾气的污染。200多
6、部甲醇燃料中型客车运营示范车队已顺利运营两年。实践证明，甲醇发动机燃料是一各煤基环保型的优良绿色燃料。是符合我国国情的车用代用燃料。对世界而言也符合全球经济一体化和事持续发展的世界总体战略。按照全球一全化和可持续发展战略考虑，21世纪世界的能源结构将呈现多元化的牲。大力发展以新一代煤化工为基础综合发展的多隧道产业，正是具有我国特色及基础条件的新兴产业。应该说我国的新一代煤化工技术在研究开发等方面已走在世界前列，同时在实践中造就了一批高素质人才，建立健全了与之配套的技术及组织体系，并已具备了逐步实现大力开拓、综合发展这一新兴产业的条件及优势。2、 多联产系统是实现可持续发展的有效途径资源消耗低，
7、能源转化高，总体排放少能源安全和环境保护是社会和经济可持续发展中的突出问题。我国是一个一次能源以煤为主的能源消耗大国，油气资源相对煤来讲比较匮乏。随着经济的高速发展，我国能源需求还将不断增长，国内石油开发和生产已不能适应经济和社会发展的需求，石油进口量逐年增长，今年估计将达到7000万吨。当前，国际石油价格持续上涨，石油价格居高不下，已经严重影响到我国能源工业、石油相关工业等基础工业的发展，成为制约我国经济发展的关键因素。要改变当前这种局面，必须从战略上对我国能源结构和原料结构进行调整。在日前召开的“21世纪新一代煤化工发展研讨会”上，清华大学李政教授介绍了国外可持续能源系统研究的最新进展，提
8、出以煤气化为核心的我联产能源系统是实现我国未来可持续发展的方向的观点，并对我国实施多联产战略的起步、分层次实施步骤以及相关政策提出了建议。据介绍，从全世界范围来讲，工业的发展，化石能源的大量应用，已给人类赖以生存的地球带来了环境严重恶化的后果，而且还面临着更严峻挑战。因此，各个国家都有在寻求资源消耗少，能源转化效率高，总体排放少的系统。例如，美国能源部（DOE）提出的展望21世纪能源系统，其基本思想是以煤气化为龙头，利用所得的合成气，一方面用以制氢，供燃料电池汽车使用；另一方面通过高温固体氧化物燃料电池和炮气轮机组成的联合循环，转换成电能，其能源利用率可达5060%，并且排放少，经济性比现代煤
9、粉炉高10%。氧气氧气蒸汽氢气煤气电电煤二氧化碳及污染物去埋藏热水氧气分离高温高压换热器先进循环高温燃料电池重整制氢氢气分离高温高压气化炉 DOE VISION21能源系统Shell公司提出的合成气园的概念也是以煤的气化或石油焦和渣油气化为核心，所得的全成气用于IGCC发电，用一次通过法生产甲醇和化肥，并作为城市煤气供给用户。CITYGAS NETWORK工业用气其它合成气用户 如SMDS 500KT/a 1993y新加坡峰荷发电CH2O，AC，AC2OGT甲醇贮存UREA，AS，AN，AHC。甲醇工厂合成氢工厂转化反应CCGT合成气生产及净化峰荷发电SELL SYNGAS PARK煤 电 冶
10、多联产系统：还原炼铁（海绵铁）合成气要求：CO：48%，H2：10000 15000当量售价 元/吨 2700 3500 3500 3500 3500基准煤价 元/吨 100160 100160 36 36从这些例子可以看出，由于能源问题面临资源与环境的双重压力，全世界都在寻求解决问题的有效途径。但由于长期以来各工业部门所管辖领域之间的分隔，发电、动力、石化和化工甚至于冶金行业，都在本部门单独寻求最优方案，而实际上上这些局部最优并不一定是整体最优。多联产系统正是从整体最优角度出发，打破行业界限所提出的一种高度灵活的资源/能源/环境一体化系统。以煤气化为核心的多联产能源系统是我国21世纪解决资源
11、、能源、环境整体优化与可持续发展的两大重大任务的战略决策：20世纪末中、美和日、德、人均用能分别为：1000公斤/人，年；11000公斤/人，年；50006000公斤/人，年。20302050年我国将达25003000公斤/人，年。人均电力装机从0.2KW上升为1.0KW（小康水平）。所谓多联产系统，是指利用从单一的设备（气化炉）中产生的合成气来进行跨行业、跨部门的联合生产，以得到多种具有高附加值的化工产品、液体燃料以及用于工艺过程的热和进行发电等。多联产系统虽然比较庞大复杂，但其绝大部分是现有的成熟系统和技术、设备的优化集成，我国从系统运行到设备制造都已积累了大量经验，设备的绝大部分（80%
12、以上）均可在国内生产。需要研究开发的内容可以分成两大部分，一是系统方面的问题，二是关键设备和部件。在系统方面，要从系统工程的角度进行大量的科学研究，如多层次集成建模，各生产过程资源/经济/环境的最优耦合，各种不同配轩的多联产系统的经济与环境的全生命周期分析，复杂系统的稳态和动态特性，多目标的最优控制与运行 等。为此必须构筑一个计算机平台，用这样的平台可对多联产系统进行全面的分析。在关键设备和部件方面，需要解决的问题主要有：气体分离的膜技术、一次通过法液相催化反应工程与技术、先进的高温高效燃气轮机、先进的高温和低温燃料电池技术、氢气的存储和基础设施管道材料、二氧化碳的处理和应用等。在谈到多联产系
13、统如何起步时，认为：一是在煤资源丰富的地区，以煤为原料实施多产产，以地区有关部门操作为主。作为第一步，可以在市场调查的基础上，先实施电力、甲、合成气联产，以后随着经验的增加和资金的投入，逐步扩大联产内容，这个起步点的选择可以成为醅大开发的一个重要内容，也为今后更完善的多联产系统的推广起到示范作用。二是在加式主硫原油的石化企业附近，建立以石油焦或高含硫渣油为气化原料的多联产系统，以解除高硫原油炼制所带来的困难。因为多联产系统是一个跨行业的大系统，需要多行业从国家整体利益的高度加以支持和协同才可得以发展。因此，首先应打破行业界限，提高认识；国家有关部门应反多联产系统纳入有关计划，多层次加以安排、联
14、合和推动；战略部门要放松各种电力生产者的上网限制，并给予合理的价格。多联产系统的效益：（热、电及化产均为400MW，数据为 美分/KW）1.5 电1.52.443.061.53.361、 价格IGCC热电联供煤粉炉热电联供工业炉供热煤粉炉发电 热 电1.52.441.5 热2.447美分/升2.441.5512美分/升2.711.52.44 热 电1.5IGCC热电与甲醇三联产（甲醇价格下降40%）甲醇生产IGCC热电联供0.931.55S2.6/GJS4.8/GJ1.552.71四联供（合成气成本下降46%）IGCC热电与甲醇三联产合成气生产2、 合成气价格比较(上图) 基本投资（百万）下降38% 单位能量价（美分）下降31% 煤耗量（Milton/y
