对我国煤基能源化工发展的思考.pptx
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1、对我国煤基能源化工开展的思考“世界洁净煤论坛,中国聚焦2023”能源-人类面临的首要问题 世界当前面临的十大问题世界当前面临的十大问题:1.能源能源6.与战争与战争2.水水7.疾病疾病3.食物食物8.教育教育4.环境环境9.民主民主5.贫困贫困10.人口人口(11.活动活动)亨利 基辛格博士的一句名言 “如果你操作了石油,你就操作住了所有国家;如果你操作了粮食,你就操作住了所有的人;如果你操作了货币,你就操作住了整个世界。”我国石油对国外依赖度及予测 年份 进口量,亿吨 依赖度%预测%2003 0.911 36.5 2005 1.2 38.0 2023 2.177注注 50.9 20231.4
2、545 2023 4.0 55 2030 4.88 82 摘自“中国石油和化工”2004.NO.5 注:2023年实际数据,进口量包括原油和油品。5我国一次能源消费预测 来源:替代能源研究,国务院能源办公室,20072050能源消费总量:63 亿tce2005-2050总煤耗量:1158 亿tce 当前面临的能源化工问题 “后石油时代”必需面对:车用、民用清洁燃料的补充和接替?1.世界石油需用数量及地质储量的矛盾;2.使用汽油.煤油.柴油对环境的污染严峻;石油化工原料的补充和接续?世界燃料面临的问题汽油、煤油、柴油是导至环境较严峻的污染源!据测算大、中城市大气污染中汽车占60%;(第二位是燃煤
3、供暖和民用)北京市非采暖期机动车对大气污染物CO、HC、NOX的 分担率分别达80.3%、79.1%、54.8%;上海市机动车对大气污染物CO、HC、NOX的分担率已 分别达86%、90%和56%;大气中微颗粒有8%来自各类机动车的尾气;复旦大学课题组我国首次对雾霾进行测定量化雾霾主要污染物为多环芳烃:1.11月3日-在环境监测发表题为雾雨事件中 的多环芳烃的污染特征的文章;2.课题组发现:上海市区采集到的雾水,萘、蒽、菲等 化合物占雾水中多环芳烃总量的80%左右;3.雾霾的主要污染物是多环芳烃(重芳烃),而且在大雨 前后的雾霾污染物含量要差500倍;4.上海大雾中的多环芳烃多来自本地化石燃料
4、的燃烧;5.为我国操作化石燃料及汽车尾气排放的开展战略及降 低大雾带来的危害提供了科学依据;摘自2023年11月9日“文汇报”煤基清洁能源汽车替代燃料应符合以下条件 1、需要有长期、稳定、大量原料来源。2、对环境友好。3、根底设施投资少,易于大面积推广。4、汽车的动力性和经济性好,用户愿意接受。5、油品质量稳定。6、燃料本钱低,从燃料生产到输配网络,加 油站及用户均留有适宜的利润空间。我国的替代能源 可再生能源:不可再生能源 1.太阳能;1.核能(裂变、聚变);2.风能;2.燃煤发电;3.水能(含水电);3.新型煤基能源:4.地热;煤(直或间接)制油;5.潮汐能;煤制合成天然气;6.生物质能:
5、甲醇制汽油(MTG);乙醇、生物柴油;甲醇车用汽、柴油;沼气、秸秆等;二甲醚燃料:(柴油、LPG)可再生能源和清洁能源 可再生能源:生物质能、太阳能、风能、潮汐能等,总体还处于应抓紧、加大科技研发、完善、为大规模市场运行提供有竞争力的技术经济根底(包括能量储存技术)!清洁能源:核能应以可控核聚变为方向,可控核聚变是人类的福音!清洁发电使电成为真正的清洁能源!“甲醇经济”书中提出后石油时代中甲醇能源化工开展的路线图是现实的选择,对中国更适用!煤基清洁能源 1.煤直接法制油;2.煤间接法制油;3.煤经合成气制合成天然气(SNG);4.煤制甲醇车用汽油:(M15、M30、M85、M100汽油);5.
6、煤经甲醇制汽油(MTG、JMPG);6.煤经甲醇制二甲醚(代液化石油气 LPG、柴油);7.煤制甲醇车用柴油;8.煤经甲醇制MTBE(汽油辛烷值添加剂);9.煤经甲醇制DMM3-8(柴油十六烷值添加剂);甲醇用作清洁燃料 1.甲醇掺入汽油:低比例为M10M30;高比例为M80M100;2.甲醇制二甲醚(DME)替代柴油;3.甲醇制二甲醚 替代液化石油气(LPG);4.甲醇制二甲醚 替代溶解乙炔;5.甲醇替代柴油:低比例掺混(520%);高比例配制(85%);6.甲醇用作锅炉燃料;7.甲醇作燃料电池燃料;8.甲醇制汽油、柴油添加剂:MTBE、DMM3-8等;9.其他甲醇燃料;不同比例时甲醇汽油与
7、93#汽油的替代比(DF型甲醇汽油为大发实业公司产品)高海拔地区道路经济性试验结果 项 目 93#汽油M85甲醇汽油行驶里程 (km)6767行驶时间 (min)9676 平均车速 (km/h)4253 实测油耗 (L)9.559.30M85甲醇汽油/93#汽油 替代比0.97:1.00说明:1、表中比照数据是在平均海拔3900米试验数据;2、用M85甲醇汽油时车速比用93#汽油时车速高了20%;(使用93#汽油时车速已无法再高,而使用M85甲醇汽油时车速仍有余地)3.在3900米高海拔条件下,使用大发实业公司M85车用甲醇汽油后,相对于93#汽油,车辆的牵引力(爬坡度)增加(提高)了16.8
8、%;4.甲醇汽油添加剂不同,调配甲醇汽油的性能和替代比将不同;甲醇燃料在高空条件的独特优势 1.替代高级喷气机航空煤油(含氧50%):在高空用会产生强大推动力!续航能力也好!据透露、方经八年研究,已列装!2.替代液氢等用于火箭和航空燃料的前景;3.有关方面称:甲醇已用于巡航导弹的燃料();4.国际甲醇协会信息:波音公司和曰本藤 仓公司合作,使用直接燃料电池(DMFC)用 于飞机,方案2023年3月进行商业飞机试验;方案在2023年推广应用;甲醇替代车用柴油 1.低比例的甲醇柴油(M10M15):(可以不改汽车)2.高比例的甲醇柴油(M85M100):研发创新了一种点燃式柴油发动机,即在压缩到一
9、定程度时增加电点火措施,研发单位已将此技术准许我国无偿使用;配套生产或改造压缩与点燃相结合的“甲醇柴油车”。3.研制高十六烷值的DMM38添加剂是关键;(DMM38是聚甲氧基甲缩醛);4.二甲醚(甲醇脱水制成)替代柴油(需改车);甲醇替代车用柴油 已有一些公司对甲醇柴油进行研究:1.低比例的甲醇柴油(M10M15M20):.研制专用添加剂也是技术关键;.已根本解决,尚待全面考核和完善;.不需改车;2.中等比例的甲醇柴油(M30M50):很难!.研制性能更好的专用添加剂是技术关键;.研发高十六烷值的DMM38添加剂;.争取不改柴油车;建议:甲醇柴油以开展低比例和高比例为宜!甲醇燃料和汽油的危害比
10、较表 指标甲醇汽油着火性可能性特定露天空间49密闭空间8(2-4)2着火后的危害火灾危害程度310可灭火性710火焰可见 度81毒性吸入低浓度时 毒性1010可能性34吸入高浓度时毒性1010可能性34皮肤接触时毒性98可能性33口服时 毒性1010可能性8(2)3煤制甲醇燃料与煤制油比照工程直接制油间接制油甲醇汽油 甲醇柴油 M85 二甲醚 (替代柴油)低海拔M15M85高海拔M85选用煤种烟煤烟煤 无烟煤烟煤 无烟煤烟煤 无烟煤 烟煤 无烟煤煤耗 吨/吨产品3.64.04.51.5 1.5 2.1产品 吨/吨当量油3.64.04.51.01.61.0 2.0 1.0煤耗 吨/吨当量油3.6
11、4.04.51.52.401.5 3.0 2.1反响压力 Mpa17302.05.05.010.0 5.010.0 0.6 反响温度 350470220350220250 220250 230投资 万元/万吨1.01.21.50.30.5 0.30.5 制甲醇外另 加0.15技术成熟度已工业化已工业化成 熟试运行中成熟,但车需改甲醇制汽油(MTG)单位及技术甲醇单耗/吨油LPG选择性%辛烷值Mobil MTG2.73.0(耗煤 4.054.5)-煤化所 MTG(一步法)2.48(耗煤 3.72)3493.99江苏院 JMPG2.30(耗煤 3.45)297理论值 MTG2.273(耗煤 3.4
12、1)-江苏院 JMPG-12.20(耗煤 3.30)-97 注:JMPG-1的技术路线有新的突破,不受碳池反响理论制约。(吨)制取甲醇和乙醇比照项 目甲 醇乙 醇需玉米,吨-33.5需用煤,吨1.50.8规 模可大规模规模受原料制约本钱,元/吨 800200040005000替代汽油利润较好需国家补贴毒 性有 毒*无 毒效 果好好煤制天然气(SNG)1.我国天然气储量少、供需矛盾大;2.我国民用燃料中燃煤多(2亿吨),效率低;3.民用燃煤效率约15%,民用天然气效率约34%;4.民用燃煤时效率低、污染大、环境差、分散燃煤的排 放污染物难治理;5.煤制天然气时,不但效率高(可节约用煤),而且集中
13、 加工,污染物(硫化物和CO2等)可回收并资源化,节 能减排效果好、可改善大(大气)小(家庭)环境!6.煤(含焦炉气)制SNG,技术成熟、投资较少、要求稍 低、注意选择技术时对环境影响较小!7.注意:煤制天然气,不是煤转化效率最高的技术路线!煤制甲醇与煤制天然气(SNG)比照工程合成甲醇合成天然气从合成气合成产品理论转化率%10047获得相同热量的燃料排放CO2相对值%7264100长途管输条件投资低、本钱低相对投资高且本钱高合成甲醇:2H2 +CO =CH3OH +Q (100%)合成天然气:3H2 +CO =CH4 +H2O+Q(47%)在有条件的地区,选择煤制SNG技术工程是可行的。新型
14、煤化工石油化工与衣、食、住、行 化肥 纤维、纺织品 烯烃 橡胶 (乙丙丁烯)塑料 石油 芳烃 工业制品 (苯甲苯二甲苯)建材 醇醛酸酯等 装饰材料 交通和运输 .”三烯、三苯”:-构成石油化工系列产品优势的根底!石油化工是现代社会开展的支柱之一 汽、煤、柴油、石脑油等燃油;沥青、溶剂等 聚烯烃 裂解 乙.丙.丁烯 石油缩聚物重整 芳烃 (苯甲苯二甲苯)化合物 转化 合成气 氨含氧化合物(醇、醚、醛、酸、酯)别离等煤基甲醇能源化工可以接续石油化工 汽、煤、柴油、石脑油等燃油;沥青、溶剂等 甲醇燃料 聚烯烃 裂解 乙.丙.丁烯 石油缩聚物芳构化 芳烃 (苯.甲苯.二甲苯)化合物 甲醇 转化 合成气
15、 氨含氧化合物煤合成气天然气(醇、醚、醛、酸、酯)别离等先进煤气化技术是根底 1.多种先进煤气化技术均已获突破!2.应根据煤种性质选择相应的技术;3.提高煤气化炉能力是未来超大规模装置的需求;4.如煤种性质允许,水煤浆气化技术应是首选;5.提高气化压力,有利于提高能量利用水平;6.保证原料煤质量稳定是气化系统稳定运行前提;7.应关注煤气化系统热量的合理、优化利用;8.粉尘-PM10与PM2.5 9.劣质和低阶煤的气化技术有待研发更好技术!碳一(煤)化工替代石油化工的里程碑 生产醋酸技术路线的演变:1.生物化工:玉米 酒(乙醇)醋(醋酸)2.石油化工:石油 乙烯 乙醛 醋酸 +H2O 乙醇 3.
16、甲醇制醋酸-煤(碳一)化工的里程碑:煤 合成气 甲醇 醋酸 CO+2H2 CH3OH+CO CH3COOH煤的清洁利用 清洁燃料(汽油、柴油、合成天然气)甲醇燃料系列 烯烃(乙、丙、丁烯)煤 甲醇 芳烃(苯、甲苯、二甲苯)醛、酸、醚、酯等系列 单细胞蛋白等生化系列 低碳醇系列(乙、丙、丁醇和乙二醇等)化肥 直接利用 芳烃、稠环化合物的源泉 我国乙烯、丙烯生产和需求注:2023年实际乙烯当量消费量为2947万吨,对外依存度为51.9%。1418(1418(实际实际)遵循碳池效应理论根底:2CH3OH CH3OCH3 低碳烯烃 高级烯烃实施碳的高效低碳化利用研发方向:1.在一个创新工艺范围内实施分
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