專家認(rèn)為,發(fā)展煤化工可以從多方面滿足國內(nèi)能源消費(fèi)需求,并同時(shí)實(shí)現(xiàn)解決能源發(fā)展中目前和未來存在的主要問題。例如,將煤通過液化技術(shù)(直接液化和間接液化)轉(zhuǎn)化為汽油、柴油、LPG等產(chǎn)品,可以滿足對液體燃料日益增長的需求,降低對石油進(jìn)口的依賴,減少外匯支出;將煤通過氣化--合成的途徑轉(zhuǎn)化為醇類、醚類代用液體燃料,緩解對液體燃料需求的壓力;通過煤氣化制成燃料氣或合成氣,煤氣可以直接作為用戶燃料使用,也可以通過燃?xì)廨啓C(jī)或其他聯(lián)產(chǎn)方法轉(zhuǎn)化為電能和其他產(chǎn)品;具有綜合效益的大型煤化工(如煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等)可以較好地解決資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)問題。
煤的液化技術(shù) 煤的液化是指煤炭轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴的技術(shù),它包括直接液化技術(shù)和間接液化技術(shù)。
煤的直接液化首先于20世紀(jì)初在美國、德國、英國和日本實(shí)現(xiàn)。我國從20世紀(jì)80年代初開始進(jìn)行煤的直接液化技術(shù)研究,目前這一技術(shù)已基本成熟。我國1983年至1990年兩次從日本和德國引進(jìn)煤直接液化技術(shù)和設(shè)備,至今還在繼續(xù)使用和運(yùn)行,進(jìn)行我國煤種液化特性評價(jià)和煤液化工藝的研究。由于煤是由許多不同芳環(huán)結(jié)構(gòu)組成的碳?xì)浠衔,液化后產(chǎn)物組成復(fù)雜,因此給后續(xù)分離提純工藝帶來困難。專家認(rèn)為,根據(jù)我國的國情,經(jīng)初步經(jīng)濟(jì)分析,在我國富煤缺油的地區(qū)建設(shè)煤液化生產(chǎn)廠是合理的,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。從我國發(fā)展戰(zhàn)略考慮,直接液化應(yīng)揚(yáng)長避短、綜合發(fā)展,首先要考慮如何通過分離得到寶貴的芳烴資源,供應(yīng)精細(xì)化工和專用化學(xué)品的需要;其次再有效地提供發(fā)動(dòng)機(jī)油品的需求。
煤的間接液化是德國化學(xué)家于1923年首先提出的。以煤為原料先經(jīng)氣化制合成氣(CO+H2),再以合成氣為原料在催化劑作用下合成液態(tài)烴類產(chǎn)品,稱為費(fèi)托(F--T)合成。我國中科院山西煤化所從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行了鐵基催化劑F--T合成生產(chǎn)燃料油的間接液化技術(shù)研究及工程開發(fā),完成了2000噸/年規(guī)模的煤基合成油工業(yè)實(shí)驗(yàn),在催化劑研制、合成技術(shù)等方面取得了一定進(jìn)展。“十五”期間又規(guī)劃了以生產(chǎn)柴油為主的萬噸級工業(yè)示范裝置。北京化工大學(xué)研制的新型物種Fe3C粒子催化劑,在實(shí)驗(yàn)室用于合成氣定向控制轉(zhuǎn)化成丙烯的費(fèi)托催化反應(yīng),獲得可喜成果。
據(jù)初步概算,煤炭液化技術(shù)形成1噸/年產(chǎn)品生產(chǎn)能力的工廠建設(shè)投入約為0.6萬--1萬元,若至2010年形成6500萬噸/年成品油生產(chǎn)總能力,則總投入需要3900億--6500億元人民幣。若以25美元/桶原油價(jià)格計(jì)算,6500萬噸/年成品油相當(dāng)于8700萬噸/年原油,可減少進(jìn)口原油外匯支出152億美元/年。
煤的氣化技術(shù)煤氣化是一種較為成熟的加工工藝,我國非常重視煤氣化技術(shù)的研究與開發(fā),特別是以煤為原料的合成氨和甲醇等生產(chǎn)工藝,配套的煤氣化技術(shù)基本上是靠自己的力量發(fā)展起來的。我國依靠自己的技術(shù)力量研究開發(fā)了各類固定床、流化床及氣流床氣化技術(shù),又于20世紀(jì)50年代引進(jìn)溫克勒流化床技術(shù),70年代引進(jìn)了魯奇固定床氣化技術(shù),80年代引進(jìn)了加壓水煤漿氣化德士古氣化技術(shù)。華東理工大學(xué)、水煤漿氣化及煤化工國家工程中心和中國天辰化學(xué)工程公司合作,在“九五”期間承擔(dān)的新型多噴嘴氣化爐的研究與開發(fā)已圓滿完成了攻關(guān)任務(wù),并通過了專家鑒定。專家認(rèn)為,該成果填補(bǔ)了國內(nèi)空白,具有自主知識產(chǎn)權(quán),是能與國際先進(jìn)技術(shù)競爭的煤氣化技術(shù)的里程碑。
目前可供選擇的煤氣化工藝技術(shù)主要有德士古水煤漿加壓氣化工藝和Shell粉煤氣化工藝。專家認(rèn)為,兩者均是先進(jìn)、成熟的煤氣化技術(shù),但工藝各具特色。德士古水煤漿加壓氣化工藝的優(yōu)勢在于其應(yīng)用業(yè)績多、經(jīng)驗(yàn)豐富、裝置投資少、國產(chǎn)化程度高;Shell粉煤氣化工藝的優(yōu)勢在于煤種適應(yīng)范圍廣、工藝指標(biāo)先進(jìn)、操作和維護(hù)費(fèi)用低。究竟選擇哪種工藝,要根據(jù)具體情況綜合考慮。
多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是指利用從單一設(shè)備中產(chǎn)生的合成氣來進(jìn)行跨行業(yè)、跨部門的聯(lián)合生產(chǎn),以得到多種具有高附加值的化工產(chǎn)品、液體燃料以及用于工藝過程的熱和進(jìn)行發(fā)電等。專家認(rèn)為,因?yàn)槎嗦?lián)產(chǎn)系統(tǒng)是一個(gè)跨煤炭、電力、化工、冶金等行業(yè)的大系統(tǒng),需要這些行業(yè)從國家整體利益的高度加以支持和協(xié)調(diào)。專家建議,在煤資源豐富地區(qū),以煤為原料實(shí)施多聯(lián)產(chǎn),以地區(qū)有關(guān)部門操作為主。第一步,可以在市場調(diào)查的基礎(chǔ)上,先實(shí)施電力、合成氣、甲醇聯(lián)產(chǎn),以后隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和資金的改善,逐步擴(kuò)大聯(lián)產(chǎn)的內(nèi)容。這個(gè)起步點(diǎn)的選擇可以成為西部大開發(fā)的一個(gè)重要內(nèi)容,也為今后更完善的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的推廣起示范作用。另外,可以在加工高硫原油的石化企業(yè)附近,建立以煤炭、石油焦或是高含硫渣油為氣化原料的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),以排除高硫原油煉制所帶來的困難?傊,多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能夠從系統(tǒng)的高度出發(fā),結(jié)合各種生產(chǎn)技術(shù)路線的優(yōu)越性,使生產(chǎn)過程耦合在一起,彼此取長補(bǔ)短,達(dá)到能源利用效率最高、能耗最低、投資和運(yùn)行成本最節(jié)約。
大力發(fā)展新一代煤化工能源技術(shù),是在我國技術(shù)經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展進(jìn)程中采取的符合全球經(jīng)濟(jì)一體化和可持續(xù)發(fā)展總體戰(zhàn)略的重要措施,它既符合我國資源條件,又能保證國家安全和保護(hù)環(huán)境,從而促進(jìn)社會(huì)發(fā)展。
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