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        MTG工藝煤制油分析

        2014-12-09 07:07:24楊銳
        科技創(chuàng)新與應用 2014年34期
        關鍵詞:煤氣化甲醇

        摘 要:進入21世紀以來,新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主,它與能源、化工技術結合,可形成煤炭-能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。文章闡明中國煤化工發(fā)展現(xiàn)狀,分析煤氣化和煤液化工藝的難易,作者最后以晉煤MTG工藝為例,對MTG工藝煤制油進行了分析。

        關鍵詞:煤氣化;煤液化;MTG工藝;甲醇

        MTG煤制油工藝利用“三高劣質煤”作為主要原料,制取甲醇,再由甲醇合成油,所得合成油品,經(jīng)山西省產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗所檢測各項指標合格,品質優(yōu)良,具有低烯烴、無鉛、無硫、無殘留物、誘導期長,并且動力性好、節(jié)油性好的特點,達到國Ⅲ標準,既可以作為優(yōu)質汽油調和劑,也可以作為一種高清潔的車用燃料。晉煤集團是世界第一套煤基甲醇合成油裝置,文章研究操作條件的改變對汽油產(chǎn)量的影響及粗汽油分離系統(tǒng)經(jīng)過改造后對輕汽油產(chǎn)量及質量的影響。計算結果表明,粗汽油分離系統(tǒng)經(jīng)過由板式塔改造為填料塔以后,生產(chǎn)規(guī)??梢詳U大30%,輕汽油品質提升,能耗降低,產(chǎn)量增加。

        1 國內煤化工現(xiàn)狀

        煤化工分傳統(tǒng)和新型兩種,傳統(tǒng)的涉及煤焦化,煤電石,煤合成氨等領域,新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主,如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)等,它與能源、化工技術結合,可形成煤炭-能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。目前,國內傳統(tǒng)煤化工已有很長的歷史,新型煤化工才剛剛起步。

        1.1 煤化工行業(yè)現(xiàn)狀

        化學工業(yè)是國家基礎行業(yè),而石油、煤(天然氣的比例較?。瘜W工業(yè)具有兩大功能:燃料、化工原料?;瘜W工業(yè)是能源大戶,所以國家戰(zhàn)略調整、能源結構調整等宏觀環(huán)境的變化都會不同程度地影響煤化工的發(fā)展進程。

        1.2 以煤為主化工產(chǎn)業(yè)的地位

        在“十一五”規(guī)劃已經(jīng)明確我國能源發(fā)展的總體戰(zhàn)略:“堅持節(jié)約優(yōu)先、立足國內、煤為基礎、多元發(fā)展,優(yōu)化生產(chǎn)和消費結構,構筑穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔、安全的能源供應體系”。國家經(jīng)濟戰(zhàn)略的可持續(xù)發(fā)展,使得煤化工必然是在今后的長期發(fā)展中占據(jù)越來越重要的地位。

        2 生產(chǎn)技術

        有機化工行業(yè)發(fā)展大致經(jīng)過農(nóng)業(yè)化工、煤化工,石油化工三個階段。隨著技術進步和原料成本的比較優(yōu)勢,三個階段依次推進。如果僅從產(chǎn)品替代關系,不從經(jīng)濟性、技術角度考慮,則煤化工能夠完全取代石化產(chǎn)品。煤化工主要包括傳統(tǒng)的焦化和電石乙炔化工、煤氣化和煤液化。三條產(chǎn)業(yè)鏈中煤化油技術壁壘最高,而煤氣化應用最廣泛,幾乎是所有煤化工產(chǎn)業(yè)的基礎。

        2.1 煤氣化

        煤氣化是煤化工產(chǎn)業(yè)的核心所在,應用廣泛、發(fā)展成熟。即在缺氧條件下使煤炭不完全燃燒成為氣體,該氣體中主要含有一氧化碳、氫氣和二氧化碳等,可以用為化工原料。而真正降低煤化工產(chǎn)品成本的重中之重是獲得便宜的甲醇,而具有煤炭優(yōu)勢和先進煤氣化技術是降低甲醇成本的主要手段。

        國內甲醇裝置多以煤炭為原料,與國際上以天然氣為主的格局不同,但目前計劃開工的項目在1500萬噸以上,預計2011年的消費量為760萬噸,正常需求增長在15%左右,從2012年開始甲醇產(chǎn)能面臨嚴重過剩的壓力。

        2.2 煤液化

        煤間接液化,先將煤炭氣化成合成氣,然后再通過費-托反應以及蒸餾分離得到石腦油、柴油和汽油等終端產(chǎn)品。另外一條煤利用途徑是煤炭的直接液化工藝,目前國際上已經(jīng)開發(fā)出多種直接液化工藝,原理上都比較類似:即在高溫高壓條件下,在溶劑中將較高比例的煤溶解,然后加入氫氣和催化劑進行加氫裂化反應,在通過蒸餾分離出油品。直接液化和間接液化技術互補極強,直接和間接一體化裝置是煤制油產(chǎn)業(yè)化的最佳選擇。在這項技術上,并無成型經(jīng)驗可以借鑒。

        由于煤制油技術具有很高的壁壘,預計國家政策將適當推廣煤制油技術,先行企業(yè)能夠在未來可預期的30余年高油價下受益。中短期內,煤制油裝置可能的煤炭需求占煤炭總需求的比例較小,不會導致煤價的大幅度上揚。長期看在生物能源及天然氣的競爭下煤化工也不會被石油化工替代。

        3 晉煤MTG工藝的開發(fā)

        目前煤炭在我國能源結構中占高達70%的比例,這是由我國的現(xiàn)狀決定的,但并不說明我國能源結構是優(yōu)化的,以石油中心轉向以煤中心是適宜的。山西省煤炭保有儲量為2600多億噸,其中三高煤占20%~40%。在“三高煤”儲量中,晉煤集團具有采礦權登記的及經(jīng)過資源整合的總量為35億噸,如果能實現(xiàn)“三高煤”潔凈化綜合利用,增加了寶貴的能源資源,變廢為寶,符合節(jié)約型社會的基本原則。企業(yè)要合理開發(fā)利用“三高煤”資源,延長衰老礦井服務年限,盤活固定資產(chǎn),促進礦區(qū)的安定,于2006年建設了世界第一座10萬噸/年煤基甲醇合成油(MTG)的示范工廠××煤制油公司,MTG工藝,是鑒于甲醇產(chǎn)量大量過剩大力發(fā)展起來的甲醇制汽油工藝。MTG工藝對原料的純度要求不高,無需將粗甲醇中其它含氧化合物除去就可以用作MTG工藝的原料;副產(chǎn)物液化石油氣和高熱值燃料氣的價值高;產(chǎn)品作為汽油使用時,性能優(yōu)良,其中,一部分為芳香族烴,大部分被甲基化,另一部分是支鏈烴類占多數(shù)的脂肪族烴類。在無四乙基鉛的情況下,產(chǎn)物汽油的辛烷值達90~95。探索煤化工發(fā)展的新途徑,促進我國煤制油的技術路線向多元化發(fā)展,緩解國家石油資源緊張的局面。晉煤集團在鞏固煤炭主業(yè)的同時,不斷延伸產(chǎn)業(yè)鏈,“基礎化工、精細化工、煤制油品”三箭齊發(fā),打造全國最大的煤化工企業(yè)集團發(fā)展戰(zhàn)略中的關鍵一環(huán)。

        4 可持續(xù)發(fā)展

        發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)擁有幾項優(yōu)勢:首先政府從戰(zhàn)略上考慮,會提高準入門檻,以避免盲目投資,但為鼓勵在能源替代技術和裝備等方面有所創(chuàng)新,會對行業(yè)內企業(yè)有所優(yōu)惠,先行企業(yè)有望受益并長期保持。其次煤化工成本遠低于石化產(chǎn)品,具有經(jīng)濟可行性。再次,煤化工可以減少二氧化碳的排放,如若能降低水消耗,完全有替代石化產(chǎn)品的可能。再次國內企業(yè)積累和儲備了相關技術,在引進的基礎上,可以通過技術改造建立核心競爭力,改變在高端石化產(chǎn)品的劣勢局面。再次由于煤化工建設費用高,但有很好的發(fā)展前景,可以吸引大量民間和國外資本投資,降低資金流動性,改善國內經(jīng)濟環(huán)境。

        參考文獻

        [1]曹永坤.甲醇制汽油、甲醇制烯烴技術進展及工業(yè)應用[J].煤化工,2010,38(4):25-27

        [2]應衛(wèi)勇,曹發(fā)海,房鼎業(yè).碳-化工主要產(chǎn)品生產(chǎn)技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004,21-42.

        [3]朱建華.HZSM-5沸石上的MoCl5負載及催化甲醇制汽油反應[J].石油學報,1998,14(1):46-51.

        [4]Stepanvo.G,Luzgin M.V,Romannikov V.N. The narure,Structure,and composition of adsorbed hydrocarbon products of ambient temperature oilgomerization of ethylene on acidic zeolite HZSM-5[J].Catal Rev,8,178:466-477.

        作者簡介:楊銳(1976-),女,籍貫:山西晉城,本科學歷,職稱:講師,主要研究方向:煤化工。

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