二十一世纪的煤化工展望(共4页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上二十一世纪的煤化工展望 【摘要】现代社会中，在能源领域有许多热门的研究话题，拥有了能源就等于占据了发展的制高点。煤是全球俱能的主要方式。以煤炭为原料的相关化工产业被统称为煤化工。煤化工是相对于石油化工、天然气化工而言的，从理论上来说，以原油和天然气为原料通过石油化工工艺生产出来的产品也都可以以煤为原料通过煤化工工艺生产出来。随着世界石油资源不断减少，煤化工有着广阔的前景。本文简要介绍国际煤化工产业发展现状和煤化工发展条件，从而概述出煤化工发展展望，为21世纪煤化工发展作一定的参考。 【关键词】21世纪 煤化工 发展 从工业分类上来说，煤化工是以煤炭资源为原料，经过化学工序加工转化为气体、液体与固体，并且进一步加工成为一系列化工产品的化学工作过程，传统的煤化工指的是煤炭的气化、液化、焦化与焦油冶炼加工等，并且也包括了利用煤炭的化学性质，通过氧化、溶剂处理制作化学制品并以煤炭原料制作碳素材料与高分子材料等。我们将以上的煤化学工业称为煤化工科学与技术、煤转化技术或者煤炭利用化学。 在煤化工过程中会生成多种化学制品，能够成为现代能源与有机化学工业的重要原料，在20世纪50年代之前，钢铁冶炼工业的快速发展，推动了现代煤化工行业的发展。煤炭的焦化、液化、气化与制造电石能够为化学工业提供乙炔、合成气、苯等原料，让现代化学工业能够借助煤炭为载体迅速发展。随着现代石油工业逐渐兴起，煤炭资源在有机化工原料中所占的比例逐年降低，而有机化学工业资源也逐渐从煤炭资源转变为石油与天然气。 近几年，石油原料价格飞涨，这在一定程度上影响到全球石油化学工业的可持续发展，然而煤矿化学工业在煤气化、煤液化等诸多方面取得了极为显著的发展。尤其在20世纪90年代以来，全球石油资源价值起伏性较大，各个国家进一步加紧了以煤炭资源为原料的化学工业的开发研究，在领域内出现新型煤气化等化学工艺。一、国际煤化工产业发展现状 国外煤化工主要是煤的焦化和气化。煤焦油产量逐年增加,煤焦油加工的产品已广泛应用于制取塑料、染料、香料、农药、医药、溶剂、防腐剂、橡胶等。特别是美、日、德、南非等国家采用德士古水煤浆加压气化技术合成气,再制造各种含氧化合物,如合成醋酐、醋酸、醋酸乙烯酯、甲酸甲酯及碳酸二甲醋等。该技术已具备煤种适用广、节约能源、无环境污染等特点,发展速度很快。目前像南非Sasol公司的煤化工工业以及美国Eastman公司已经形成了煤2石油化工、煤2含氧化合物、煤尿素基地等的规模化生产。  据国际煤气化技术委员会统计，目前全球有117家以大型煤气化为龙头的现代煤化工和煤化工能源一体化工厂，共有385座大型现代气化炉，总生产能力达到45000兆瓦，地区分布是东亚和澳洲占22%，非洲和中东占34%，欧洲占28%，北美占15%。气化原料49%为煤炭，36%为石油焦。生产产品的比例，37%为各类化工产品，36%为间接法合成油，19%为电力。以煤气化为核心的现代煤化工产能年增长率达5%，高于全球化工产能年均增长率3.6%的水平。业内人士认为，21世纪世界煤化工发展的主流方向是发展煤炭洁净利用技术，发展洁净煤利用最关键技术应是气化技术、合成燃料技术及多联产工艺技术。二、煤化工发展条件  （一）丰富、廉价的煤炭资源   近年来，尽管受到国际金融危机的影响，全球一次能源消费增长趋缓，但在世界经济缓慢复苏的推动下，全球一次能源消费总体呈稳步增长的态势。2002-2011年的10年间，全球一次能源消费年均增长2.8%，石油和天然气消费年均增长分别为1.2 %和2.8%，煤炭消费年均增长4.8%，连续10年成为消费增长最快的一次能源。可以说，煤炭需求的增长成为推动一次能源需求增长的主要动力。众所周知，相对于石油、天然气资源，世界煤炭资源较为丰富。据统计，2011年全球原油探明储量约为2343亿吨，储采比为54.2年；天然气探明储量约为208.4万亿立方米，储采比为63.6年；而煤炭的探明储量约为8609.4亿吨，储采比为112年。2011年，全球一次能源消费结构中，石油33.1%，煤炭占30.3%，天然气占23.7%，核能、水电等约占12.9%1。由此可见，相对丰富的煤炭资源为煤化工的发展提供了资源条件。  煤炭价格是发展煤化工的另一个重要因素。煤价过高，就使得煤化工企业没有竞争力。相对于石油化工和天然气化工而言，煤化工单位产品投资大，财务费用高。煤价过高，单位产品成本就必然高，体现不出煤化工的优势。2004年美国一家煤化工公司的到厂煤价为20美元/bbl。在工作中遇到很多煤化工项目，有的原料煤价格很便宜，在100元/t以下，项目效益很好，如陕北、内蒙古等地；而有的地方虽然有煤炭资源，但煤价很高，有的烟煤甚至达到400元/t以上，有些山西无烟块煤到厂价达到700多元/t甚至还要高，项目竞争力很弱。  （二）充足水源 耗水量大是煤化工的一大特点。很多地方煤资源丰富，水资源却短缺。中国北方和沿海大部分地区都属于这种情况。有许多煤化工企业受缺水的困扰，常常出现煤化工企业与农业或其他工业争水现象。要保持煤化工企业正常运行，起码要保证每小时上千吨新鲜水的供应。真正上规模的煤化工企业，2000-3000t/h的用水量也是必要的。同时，煤化工企业对水价也比较敏感。全国各地水价相差很大，一般南方靠近江河的地方水价便宜，新鲜水价格0.2-0.3元/t，水资源费0.02-0.03元/t，大部分地区水价格在0.4-0.5元/t。然而，有的地方要从很远地方调水，有些工业园区水价很高，达到1.5元/t，企业难以承受。个别沿海缺水地区，选用海水淡化，水价至少达到5元/t，若煤化工企业用就承受不起。  （三）交通便利   煤化工企业产品和原料运输量大，交通运输显得十分重要，最好是靠近铁路或水运方便的地方。铁路、水运和汽运比较起来，一是铁路和水运在数量上可以很容易满足要求，数量大了，汽运组织起来很麻烦；二是铁路和水运价格大大低于汽车运输价格。目前铁路运价一般为0.15元/（t·km）（指国铁），水运价格为0.10元/（t·km），而汽运价格为0.32元/（t·km），相差甚大；三是汽车运输损耗大。当然，煤化工企业坐在煤田上，靠皮带运输，可以大大减少原料煤的运输量。但产品还要运出去，还是有铁路好。国外的也是这样的。目前国内也有很多小型煤化工企业不靠铁路运输，发展受到限制。     （四）生态环境具有一定的承载能力 煤化工企业排污是不可避免的，即使经处理达到排放标准，总还是有三废要排放的。这是不可回避的问题。在煤的转化过程中，必将有大量的碳要以二氧化碳的形式排放出来。例如，以煤为原料生产1吨甲醇，要排放出3.85吨二氧化碳；生产1吨醋酸，要排放出1.81吨二氧化碳；生产1吨直接液化油品，要排放出9.00吨二氧化碳；生产1吨间接液化油品，要排放出10.64吨二氧化碳；而生产1吨烯烃，排放出的二氧化碳高达11.63吨。二氧化碳排放量大的国家，发展煤化工将使其在二氧化碳减排方面承受巨大的国际压力。因此，发展煤化工必须高度重视二氧化碳的排放问题，及时相应解决碳的封存、捕集以及利用问题（CCUS）。妥善解决二氧化碳的出路和利用是发展现代煤化工的关键问题，否则，盲目发展煤化工将与绿色低碳经济背道而驰。总之，发展现代煤化工决不能以浪费资源、牺牲环境和破坏生态为代价，发展煤化工必须要充分考虑到生态环境承载能力的制约。三、煤化工发展展望 纵观近百年化学工业的发展历史，其间每次原料结构的变化总伴随着化学工业的巨大变革。1984年世界化石燃料探明的可采储量，煤约占74%，而石油约12%、天然气约10%，从资源角度看，煤将是潜在的化工主要原料。（一）与生态环境和谐发展在未来相当长一段时期内，煤炭仍然是世界各国能源供应主体的状况不会改变，实现煤炭资源的清洁、高效和综合利用是各国实现可持续发展的必由之路。发展现代煤化工要坚持绿色低碳战略，选择能源转化效率高的技术路线，在生产同样产品的前提下，充分利用合成气中有效成分，生产资源消耗少、能耗低、碳排放少的替代燃料和化学品。同时，在生产过程中积极采用节能节水新技术，按照循环经济的要求，实现废弃物的循环利用，力争达到“零排放”，实现现代煤化工产业与生态环境的和谐发展。（二）自主创新现代煤化工产业经过多年来的发展与自主创新，世界各国相互学习，吸取国外先进经验，各自在不同的技术领域取得了可喜成绩。但同时也应该看到，在煤气化技术的大型化、甲醇合成技术的大型化、绿色低碳产品技术研发、产品与副产品的高附加值综合利用、废水处理、系统优化集成等方面还存在较大不足。为此，现代煤化工产业应在已有基础上，继续加大自主研究开发力度，建立国家层面的以企业为主体、科研院所和高等院校共同参与、产学研用相结合的研发体系，加强创新与合作，强化科技资源开放共享，大力推进协同创新，有效解决各种煤化工工艺技术在工业化过程中面临的技术瓶颈，努力完善现代煤化工产业研发体系。（三）与石油化工有机统筹发展现代煤化工，不仅可以生产成品油、石脑油、LPG等石油产品，还可以生产乙烯、丙烯等石化产品，合成天然气还可以作为炼厂或石化厂的重要燃料。采用IGCC联产化工产品的方式，不仅能够清洁、高效地为石化企业供热、供电、供蒸汽，还能够联产化工产品，而且提供氧气、氮气和氢气。因此，要综合考虑产品需求与绿色低碳发展，按照“宜油则油、宜煤则煤、宜气则气”的原则，加强原料互补、产品优化调合、公用系统共享，实现现代煤化工与石油化工的有机统筹、煤炭-清洁燃料-化工产品-电力的协调发展。（四）人力资源建设为有效解决现代煤化工产业发展面临的专业人才短缺的制约，一要加强现代煤化工学科建设，在高等院校建设煤炭资源利用和煤化工学科，加强师资队伍建设，从国内外引进高层次人才，稳步提高煤化工基础研究能力和水平，为煤化工产业可持续发展提供人力资源支撑。二要注重企业创新能力建设，不断加强研发和管理团队建设，建立起支撑现代煤化工产业发展的技术人才和管理人才体系，为现代煤化工产业发展提供人力资源支撑。四、结束语 世界煤化工发展历时300多年，已形成一整套较理想的煤化工工艺与技术体系，并且世界各国都还在加大力度，不断完善煤化工体系。但是，煤炭不同于石油和天然气等优质资源，其化学加工难度较大，集中表现在工艺流程长、投资大、资源利用率低、二次利用困难、污染严重等方面，严重限制煤化工发展。因此，世界各国及时进行经验交流、取长补短，尽可能组建大型煤化工企业以形成规模效益，创建多联产系统以利用不同行业间的互补机制、延伸传统煤产业链，实施可持续发展战略，是当今新型煤化工发展的重要方向。 参考文献：1BP能源统计（2012）.2张德祥.煤化工工艺学.北京:煤炭工业出版社,1999.3唐宏青.现代煤化工新技术M.北京:化学工业出版社,2009:5404陈加辉,玉彩艳.煤化工技术研究概况J.广州化工,2011:15-17.5郭树才.煤化工工艺学.2版.北京:化学工业出版社,2006.专心-专注-专业