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煤化工及天然气化工发展

2021-08-03 来源:独旅网
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1900~1960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1960~1999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 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,能源转化高,总体排放

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50~60%,并且排放少,经济性比现代煤粉炉高10%。

煤 高温高压 气化炉 煤气 重整制氢 氢气分离 氢气 高温 燃料电池 电 氧气 氧气 蒸汽 氧气分离 高温高压 换热器 先进循环 电 二氧化碳及污染物去埋藏

热水 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。

工业用气 CITYGAS NETWORK SELL SYNGAS PARK

煤 电 冶多联产系统:

峰荷发电 转化反应 合成气 生产及净化 CCGT 合成氢工厂 其它合成气用户 如SMDS 500KT/a 1993y新加坡 GT 甲醇工厂 甲醇贮存 UREA,AS, AN,AHC。 CH2O,AC,AC2O 峰荷发电 还原炼铁(海绵铁)合成气要求:CO:>48%,H2:<30%一次通过还原铁矿制海绵铁后,尚有70~75%的CO+H2可生产CH3OH,NH3,MDE。若生产100万吨铁,可联产NH3 OR CH3OH 650KT,OR MDE 500KT。

煤炭坑口转化,综合发展化工,能源多联产系统:

合成气制化学品 其一:烃类,如SASOL C1~C36。其二:含氧化合物,比合成烃能更好地利用CO,从而具有较好的经济效益,更具现实性。

煤基合成甲醇 煤基合成乙醇 发醇法乙醇 间接合成油 F-T 成本 元/吨 800~1200 1400~2040 3500 3000 3800 投资 元/吨 1700~3000 5000 >10000 >15000 当量售价 元/吨 2700 3500 3500 3500 3500 基准煤价 元/吨 100~160 100~160 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、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;5000~6000公斤/人,年。2030~2050年我国将达2500~3000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%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、价格

3.36 3.06 1.5 电 1.5 2.44 1.5 热

电 2.44 煤粉炉热电联供 1.5 热 2.71 12美分/升 2.44 1.55 7美分/升 2.44 1.5 2.44 IGCC热电联供 1.5 煤粉炉发电 工业炉供热

1.5 2、合成气价格比较(上图)

1.55 IGCC热电联供 2.71 IGCC热电与甲醇三联产(甲醇价格下降40%) 甲醇生产 1.55 0.93 S2.6/GJ IGCC热电与甲醇三联产 S4.8/GJ

145.52 9.3 四联供(合成气成本下降46%) 合成气生产 75.8 90.2 6.42 58.3 分供 分供 四联产 四联产 分供 基本投资(百万)下降38% 单位能量价(美分)下降31% 煤耗量(Milton/y)下降22.6%

三、 煤化工技术:老树新花

四联产 70年代两次石油危机和最近的石油价格持续上涨,使世界各国都充分认识到21世纪将是能源结构逐步向多元化发展的时代,科学家把目光投向开发新的能源。

我国地大物博,但人口众多,目前人均资源占有量低。从这一现状出发,必须合理利用各种天然资源。在可燃矿物资源方面,我国富煤少油,原油缺口现已达到7000万吨/年,并正在迅速扩大;天然气资源也有限,但煤资源可采储量居世界第三。因此,充分利用丰富的煤炭资源,大力发展洁净煤技术和新一代煤化工技术,既对我国有效利用能源和促进经济可持续发展具有重要的现实意义,又对保护国家安全具有浣的战略意义。

专家认为,今后30年我国初次能源消费以煤为主的格局将不会改变,但亟待解决燃煤过程中的污染和提高煤利用效率。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的技术应是气化技术、合成燃料技术(包括醇燃料和烃燃料)及多联产系统工艺技术。其产业化重点应该放在发展量大面广,在能源安全和环境保护上最具影响的煤制马达燃料和洁净煤发电技术。为了谋求过程的污染最低、能量利用效率和经济效益最高,在有条件的地区发展煤电化一体化多联产集合或组合技术。

煤化工的发展必须以煤的能源化学加工俦发展为基础,形成既能保证僵范围内的能源供应,又可通过能源供应和化工生产调节及适当的交货过程,保证对环境的低冲击。这样的综合网络才能体现煤化工发展的最佳经济、社会和环境效益。

四、 煤如何转化成汽油——北京化工大学 张敬畅

近年来,随着石油资源日益减少,如何能更科学、更合理地利用地球资源成为人类亟待解决的课题。化石能源除了石油之外,还有煤和天然气。在地球上煤的资源比石油多10倍。我国是一个产煤大国,合理有效地开发煤资源的综合利用已经摆在我国科学工作者面前,另外从国家安全出发研究开发煤资源的利用,是一项可持续发展的国策。

原煤和原油从宏观来看都是由C和H元素组成,煤和油的区别在于H/C原子比的差别。煤H/C<1(0。8),而油H/C>1.8。煤是化学结构十分复杂的复合体,其基本结构是缩合芳烃为主体的带有侧链和官能团的大分子。而油大多数是以脂肪族的直链烃为主,也有环烷烃类的石油,比煤的结构简单的多。因此人类产生了由煤液化转化油的想法。由煤转化为没的煤液化技术可分为直接和间接液化两个体系。

煤直接液化首先于20世纪初在美国、德国、英国和日本实现,德国发动的两次世界大战都依靠煤直接液化和间接液化技术提供所需油品。70年代石油危机,出现再一次的煤转化液体燃料油的研究热潮。到了80年代,煤直接液化的工艺日趋成熟,有国家已完成了5000吨/日示范厂或2300吨/日生产厂的设计,我国1983年至1990年两次引进日本和德国的煤直接液化技术和设备,至今还在继续使用和运行,进行中国煤种液化特性评价和煤液化工艺的研究。

煤的间接液化是德国化学家于1992年首先提出的。以煤为原料先经气化制合成气(CO+H2),再以合成气为原料在催化剂作用下合成C、H、O化合物,例如,醇、醛、酮、酯,以及碳氢化合物烃类或液态的烃类,称作费托合成。第二次世界大战时起到1945年德国建立了费托合成9套装置。当时世界年油产品达100万吨,催化剂成分为Co-Th-Mg,所得的产物组成:汽油46%、柴油23%、润滑油3%和石蜡28%。战后,ARGE公司研制了Fe-Si-K-Cu催化剂,开发了高负荷固定床生产工艺过程,得产物组成为汽油32%、柴油21%、石蜡烃47%,1955年在石油贫乏的南非SASOL建立相同工艺的费托合装置,并实现了工业化。而后SASOLⅡ和SASOLⅢ系统先后建成,生产能力已达200万吨/年。

从丰富资源煤采用直接和间接技术转化资源复合的油,人类已经实现了煤转化为油的梦想。国内外的科学工作对费托合成的研究至今也未停止过,我国从“六五”到“九五”都有安排有攻关项目,经过科研工作者多年的艰苦努力尚有一部分成果接近工业化的前期,有的研究成果具有很强的创新性,处于国际领先地位。

首先是制取合成气方面已取得较好的成果,并向世界一流技术水平进军。另外在合成气制含水量氧多种化学品,例如合成气制二甲醚,合气制甲醇,甲醇下游产品的开发,合成气制乙醇,联产乙醛、乙酸等技术和工艺都取得了明显的成果,有的已经是产业化的规模。特别是改进催化剂制备工艺,制备出有高流行性特殊功能、特殊选择性的催化剂,便由煤制得的全成所合成出附加值更高的化工原料和化工产品。

北京化工大学催化研究室在国家的支持下经过多年来的努力,研制的新型物种Fe3C纳米粒子催化剂,用于合成气定向控制转化成丙烯的费托催化反应中,获得突破性成果。纳米粒子是上世纪80年代问世的一种新材料,由于它的粒径小,比表面积大,表面原子占有率高,表面具有末饱和键、悬空键的特殊电子结构和体相结构,便其在光学性质、磁性、导热以及化学流行性等方面具有奇异的我,引起当代科学界的重视,北京化工大学采用激光热解法、结合固相反应制备的碳化铁纳米粒子的催化剂,粒子在2~3nm,比表面积200m2/g。反应温度260~320℃,压力1.5Mpa,合成气空速600h-1在无原料气循环的条件下,在连续加压浆态床反应器中对催化剂催化性能测试,结果表明CO转化率达98%以上,由于粒子的尺寸效应,丙烯的选择性达82%,由于催化系统的高度还原性,完全抑制CO2的生成 ,打破费托合成SF产物分布的限制,使CO最大限度转化为高附加值丙烯,实现了充分利用资源的目的,该研究成果处于国际领先地位,引起国内外同行的关注。

丙烯是不可缺少的基础化工原料,目前大都以石油为原料经裂解或炼油两种方式生产。该研究开辟了以煤为资源经合成气一步转化为丙烯的工艺路线,用以替代价格日益上涨和资源有限的石油具有重要战略意义,也是有得于合理利用地球资源较好的实例。经成本核算用此方法合成的丙烯成本与用石油为原料生产丙烯价格相当或略低,是很有应用前景的生产新工艺。

合成气制烯烃方法有: 一步法:CH4→C2H4 已否定 CH4+CO2→CH3COOH 二步法:煤(天然气)→合成气→丙(乙)烯 三步法:煤(天然气)→合成气→甲醇→丙(乙)烯 此方法UOP已中试成功,MOBILL 产业化,成本为3000元/吨。 150万吨甲醇可生产35万吨乙烯、21万吨丙烷和7万吨丁烷, 投资比石脑油裂解省。 煤(天然气)→合成气→MDE→乙烯 此方法已中试成功,银川石油管理局准备产业化。 由于天然气制合成气:1。4元/立方米;煤制合成气:0。4元/立方米。所以,煤是有优势的。 五、 实现煤合成液体燃料技术的产业化,既能保卫我国能源战略安全,又能加快我省煤炭产业结构调整,把资源优势转化为经济优势——煤变油大有可为

2001年4月10日,中国科学院和山西省签署了“发展山西煤间接液化合成油产业的框架协议”。根据这个协议,在今后5~10年内,将利用我省的煤炭资源,借助产业化部门的加盟,通过国家投资和社会融资方式,采用创新思维和市场动作机制,在我省朔同地区建成一个以百万吨煤基合成油为核心的、多联产特大型企业集团。

石油价格上扬,国家能源战略安全问题凸显。建立能源安全保障体系,实现可扭亏为可持续发展,煤炭液化被提上议事日程。

丰富的煤炭储量决定了我国以煤炭占绝对份额的能源结构(煤炭70%,石油20%天然气6%)。煤多油少的现状意味着解决中国的能源问题,寻找石油替代产品最终还是要在煤上做文章,在煤炭的综合开发利用上做文章。

我国的石油短缺已是不争的事实,从一组数字便可看出端倪:2000年,国内外能源市场风云多变,石油价格暴涨。去年国内石油消费量约2.5亿吨,生产能力1.5亿吨,缺口1亿吨。我国自1993年由石油出口国成为进口国之后,每年进口数量不断加大,去年 进口原油达到7000万吨,而且今后将以每年1000万吨的速度递增。面对能源需求的大幅提升,我国的原油产量近期又不可能有大的突破的现状,对进口石油的依赖已危及到我国的能源战略安全。近年来以美国为主的发达国家进一步加强了各种能源的研究开发,对石油资源的依赖程度正在下降。解决油品短缺,保卫能源安全,煤炭液化作为中国能源结构战略性调整的重要决策被提了出来。

在一般人的眼里,煤炭更多地用来燃烧,而多少年来粗放的、以燃烧为主的利用方式造成的环境问题让煤炭委曲地戴上了一顶“肮脏能源”的帽子。其实,煤本无辜,之所以“肮脏”只是囿于落后的技术,只要拥有先进的技术,煤炭同样可以变成洁净的能源。这种鱼与熊掌兼得的设想早已在欧美发达国家得到证实。山西是煤炭大省,山西煤炭在僵举足轻重。据测算,号称煤炭大省的山西,煤炭储量占全国的44%,生产能力占30%,虽然作为我省支柱产业的煤炭工业已经初步形成了以煤炭开采为龙头,以煤炭洗选、焦化气化为支撑的综合体系,可多少年来煤炭在资源、环境等方面形成的短期行为让人不堪甚忧。优势资源却没有优质效益,煤炭工业在结构调整中的出路何在?改造现有煤炭结构,加快以煤炭综合产品加工为主的新兴煤炭能源化工基地建设,成为山西实现可持续发展的根本选择,而煤变油可以说是这一根本选择中的重要一环。

煤炭如何变成油?科学上的煤炭液化就是我们所谓的“煤变油”。煤炭液化作为先进的煤炭转化技术之一,就是以煤炭为原料制取汽油、柴油、液化石油气、喷气燃料的技术。煤的液化分直接和间接两类,从目前看,否认哪类液化技术,都是形成集成化综合煤转化过程 的主力技术,它们与其他过程的集成是最终实现高效、清洁煤转化产业基地的基础。这两种技术相比而言,直接液化对煤种要求高,最终的油品品质一般。而间接液化对煤种的适应性强,油品品质好,山西的煤炭更适合于后者。据介绍,德国早在1927年就建立了世界上第一个煤炭直接液化厂,年生产能力达到10万吨,到1944年达到423万吨。煤炭间接液化大规模生产是在南非。1950年,南非为了克服进口石油的困难,成立了南非煤油气公司,主要生产汽油、柴油、蜡、乙烯、醇等120多种产品,总产量达700多万吨。

我省从20世纪80年代 开始,就开始尝试“宽变油”的科研、小型实验和工业实验。“七五”期间,中科院山西煤化所开发的煤基合成汽油技术被列为国家重点科技攻关项目,1989年在代县化肥厂完成了实验。“八五”期间,国家和省政府投资2000多万元,在晋城化肥厂建立了年产2000吨汽油的工业试验装置,生产出院90号汽油。在此基础上,提出了年产10万吨合成汽油装置的技术方案。目前万吨级煤基合成汽油工艺技术软件开发和集成的研究正在进行,从90年代初开始 研究用于合成柴油的钴基催化剂技术也正处在试验阶段。经过20年的开发和研究,我们已经具备建设万吨级规模生产装置的技术储备,在关键技术、催化剂的研究开发方面也拥有了自主知识产权。

一边是储量丰富的煤炭资源,占尽区位优势,一边是日渐完善的先进技术。煤变油,我们还缺什么?尽管煤炭液化既能解国家能源安全之忧,又能改造现有煤炭产业结构,增强就地转化能力,改变输出煤炭为主的产业格局,但就目前山西的经济实力而言,前景并非一片光明。

中国工程院的李大东院士讲,当前煤炭液化项目的投资是生产1万吨油需要1亿元,而沿海煤油厂扩建的投入是增产100万吨油,投资不超过10亿元,两笔帐一算,煤炭液化投资过巨,没利润可言。由于煤炭液化与煤油都有一个从勘探开采到最后出油的过程,从前期勘探开采这一五一节业讲,煤炭的花费远远小于石油,这样二者的全程投入相关不多。可无论怎样,煤炭液化的投资还是较大的。不是单靠地方与企业能够承受的,对于民间酱或企

业投资者来说,门槛还是高了些。专家认为,山西作为煤炭大省曾经对全国经济的发展做出过巨大的贡献,也让这个能源大省背上了太多太重的包袱,建议山西抓住国家能源战略调整的契机,利用自己的资源优势,争取国家支持。另外,工厂化生产涉及到规模和效益问题,除了需要总体规划外,还需要在分布、实施方面有明确的目标。

煤炭液化不仅是解决国家能源安全的重要组成部分,也是作为老能源基地的山西进行产业结构调整的一个重要内容,就目前掌握的技术,计划在“十一 五”期间建成百万吨级的生产装置,那时,把油品控制在每桶20美元以下是有可能的,我们阶段缺的只是政策和资金。好在能源战略问题已经引起高层决策层的关注。煤炭液化已被国家让委列为2001年重点推进的十大工程之一;在省九届人大会上,寻求资源转化方式,推动煤炭工业由数量速度型向质量效益型转变,把能源优势转化为经济优势,实现传统产业优化升级成为我省“十五”计划八大战略工程之一。更为关键的是,协议的签署使我省煤基合成油产业的发展迈出了实质性的步伐。山西煤化所已与连顺能源有限公司共同组建了合成油品联合实验室。

既能带动全省经济的发展,又能助国家能源战略安全一臂之力,一直是我省的美好设想,从甲醇无污染汽车的试运营,到水煤浆系统工种的研制,都是结构战略性调整的重要内容,但是,作为主题之一的煤炭液化能否进行产业化生产,不仅需要成本分析,而且需要雄厚的工业基础和优惠政策。作为一个经济高度依赖资源的省份,虽然面临很多困难和课题,但应不遗余力。

六 洁净燃料二甲醚前景看好

能源(煤、石油、天然气等)是国民经济和社会发展的物质基础之一,是人类赖以生存和重要保障。随着人民生活水平的提高,人类对能源的需求必将日益增长,特别是对洁净燃料的需求将更加迫切。

我国能源总的特征是“富煤、少油、有气”。据有关资料显示,我国有80%的煤是直接燃烧。1999年因燃烧煤产生的二氧化硫的排放量已达1858万吨,在许多化学反应中产生大量的臭氧、烟雾、酸雨和形成“温室效应”的气体,我国由此造成的经济损失每年已高达百亿元以上,成为世界上因大气污染排放造成损失最大的国家之一。我国已经成为原油进口大国,2000年进口原油约7000万吨。朱总理在九届全国人大四次会议的政府工作报告中首次把厂商资源短缺作为可能制约我国经济发展的突出问题提出来,强调要重视石油储备,千方百计节约石油。从我国对石油的需求看:问题之一是总量不能满足日益增长的需求;问题之二是石油炼制后汽油、柴油使用中的污染也不可忽视。我国天然气总储量约38万亿立方米。从可持续发展的战略观点出发,合理利用资源,有效利用能源,把洁净燃料作为碳一化学领域的战略发展重点,以天然气或煤出发生产洁净的二甲醚等燃料,作为石油资源的补充,对我国具有十分重要的战略意义。

二甲醚(DME)沸点-25℃是一种无色,无毒的产品,腐蚀性小,常温下蒸汽压为5巴,具有与液化石油气(LPG)相似的物理性质,对大气臭氧层无损害,在大气对流层中容易降解。

二甲醚除了在日用化工、制药、农药、染料、涂料等方面有广泛的用途外(作为气雾剂替代氟氯烃;作为致冷剂替代氟里昂;作为高分子发泡剂替代氟昊昂;作为有机合成中间体生产醋酸酐、乙烯等),20世纪90年代以来发现它还具有优良的燃料性能:方便、清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少、稍加压即为液体易贮存。二甲醚作为车用的代用燃料,有天然气 、甲醇、乙醇、氢气不可比拟的综合优势。丹麦Topsoe公司从环保的角度进行了二甲醚燃料在中型汽车运行时的尾气排放试验,结果一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物含量与美国加利福尼亚州颁布的中小汽车尾气排放标准相比,分别低55%、83%、4%。这就说明使用二甲醚作汽车燃料,废气污染将明显低于目前的优质汽油。美国有关试验也证明,二甲醚作为柴油车燃料可以满足1988年美国加利福尼亚州超低排放交通工具法规的严格要求,

而且经济上也合理。与柴油相比,二甲醚的十六烷值高27%(55~60,柴油为40~55),二甲醚的燃烧性能更好,其发动机爆发力在,机械性能好。因此,近年来许多国家和跨国公司均认为二甲醚是极好的柴油替代品。与液化天然气性质相比,二甲醚的理论空气量、烟气量比液化天然气分别低38%、37%,而二甲醚的理论燃烧漫长、混合热值又比液化天然气分别高8.7%、7.4%。这说明二甲醚的污染少、燃料性能好,并且二甲醚在贮存、运输、使用上比液化天然气更安全。

80年代初期,日本东京大学Fujimoto教授首先发表合成气用混合催化剂一步法制备二甲醚研究成果。80年代末,丹麦Topsoe公司研究并建成了固定床反应器的中间试验 。90年代以来,美国APC公司、日本钢管株式会社积极开发浆态合成技术,并已形成4~5吨/天半工业性试验规模。近年来,许多国家和跨国公司认为二甲醚是车用燃料和民用燃料最理想的洁净替代物,加紧了二甲醚的研究和开发。去年,印度厂商公司、煤气动力公司和石油研究院已经与阿莫科印度公司签署了开发和销售二甲醚作为多用途燃料的协议,使二甲醚商业化,目前正着手进行可行性研究。阿莫科公司已与丹麦Topsoe公司签署了进一步开发二甲醚技术的协议。日本和印度正进行在中东建设二甲醚装置,将二甲醚运回国内作发电燃料的可行性研究。据有关资料报道,目前世界二甲醚年生产能力超过15万吨,年产量在10万吨以上。预计2001年世界二甲醚需求量可达18万吨。

我国西南化工研究设计院80年代开始研究甲醇二步法合成二甲醚,并于90年代初期实现工业化。目前,山西煤化所、大连化物所、清华大学、华东理工大学和西南化工研究设计院正在进行一步法合成二甲醚原研究。湖北田力实业股分有取公司采用浙江大学技术建成了1500吨/年装置。据试验,当发动机功率超过20kw时,二甲醚与柴油的消耗量相当,这就说明二甲醚的运行费用与柴油相比是有竞争力的。据估算,建一套以天然气为原料年产15万吨的装置,需投资9亿元人民币;建一套以天然气 为原料2500吨/天的装置,投资35亿元,消耗天然气10亿立方米,天然气价格为0.60元/标准立方米时,生产成本为1280元/吨;建一套以合成气为原料600吨/天装置,当合成气价格为0.35元/标准立方米时,生产成本为1231元/吨。如果在联醇厂建3500吨/年的装置,需投资465万元,当煤价250元/吨时,其生产成本为1860元/吨。从上可知,天然气或煤一步法全成二甲醚的技术已接近成熟,二甲醚用作燃料将具有较强的竞争能力和较大的社会经济效益。

当然,实现二甲醚代替柴油需要政府推动和市场驱动相结合。因为柴油车要改造,加油站需完善。先要有年产几千吨至万吨级二甲醚生产厂,同时柴油车厂也需改造一批柴油车,对比运行,并进行示范,随之扩大二甲醚生产能力,最后形成大规模生产二甲醚(百万吨级)及大规模供应以二甲醚为燃料的车辆,最终完成这一替代燃料推广使用全过程。因此,二甲醚要形成产业,必须系统配套,除市场机制外,还需政府促进,组织落实,并出台相应的政策。

15KG95~98%MDE相当于11KGLGP。若粗醇价格为1200~1300元/吨时,MDE成本为2400~2600元/吨,与LPG持平。

APCI已有7。5万吨/年浆态床合成甲醇及MDE的装置。成本下降20~30%,合成气成份选择性宽,尤其是适合以煤为原料的生产装置。

七、抓住机遇 积极发展现代天然气化工

天然气是十分有用的高效清洁能源和化工原料。国家已作出决定,实行西部大开发,把西部的天然气“西气东输”。如何真正把西部的资源优势社为现实的经济,这是一篇大文章,值得下功夫探讨。

(一) 抓住机遇,发展现代天然气化工

天然气化工是指利用天然气为原料的化学加工工业,属于石油化工范畴。天然气化工包括净化分离(天然气在气井现场,经脱水、脱砂与分离凝析油后,根据气体组成情况进行

进一步净化分离加工)、化学加工(所含甲烷、乙烷、丙烷等烷烃的加工利用。世界天然气化工的发展过程大致肥为三个阶段)。

1 科学研究和技术开发阶段

20世纪20年代,美国和德国开始天然气化工研究工作,许多重要化工产品工业化均始于其后,1931年及1940年天然气制氨及甲醇工业装置分别问世。天然气制炭黑、氢氰酸、皿烷氯化物、乙炔、二硫化碳等亦相继问世。天然气分离产品的裂解亦有相当的进展。至40年代天然气化工已呈现一定的轮廓。

2 兴盛时期

第二次世界大战后,美国以其丰富的天然气资源及经济技术优势,在原有的工业技术基础上,领先发展天然气化学工业。此期间天然气制乙炔及其后加工产品发展甚快,再加经济效益显著的天然气制氨、甲醇,天然气中乙烷、丙烷制乙烯、丙烯以及天然气制氯甲烷、氢氰酸等一系列产品的发展,形成了50~60年代天然气化工的全盛时期,也构成了早期石油化工的重要内容。

3 调整阶段

60年代起一系列石油化工新工艺、新技术问世。到60年代后期,其经济上的优势已使一部分天然气化工生产方法逐渐失去竞争力。天然气制乙炔年产量逐年下降。由于丙烯氨氧化副产氢氰酸,使天然气法制氢氰酸被逐步取代,但在制取氨、甲醇及天然气分离出的乙烷等烃化物制乙烯、丙烯等大宗产品仍保持优势,在生产二氯甲烷等产品方面仍有一定优势。甲烷液化、回收氦工业也有较大的发展。

经几十年的发展,天然气化工产品在化学工业中已占重要的地位,其主要产品有氨(尿素)、甲醇(甲醛)、乙烯(丙烯)、氢气及合成气(CO+H2)、乙炔、卤代烷烃、氢氰酸、硝其烷等20多种以及大量衍生物。为此,我们应给以高度的重视。

1997年世界天然气消费量中用于化学工业的天然气为1100亿~1200亿M3,约占世界消费量的5%。

美国是世界上天然气化工最发达的国家,历年消费于化学工业的天然气占其工业用量的10%左右,占其天然气总消费量有4%。自1975年大致稳定在每年消费200亿~230亿M3,其绝对消费量并不低。1966年美国天然气总消费量为6224亿M3,其中化工用所182.9亿M3,占总消费量的2.9%。在化工用所中合成氨占67%,甲醇占22.4%,氢氰酸占3.9%,羰基合成化学品占3.4%,乙烷占3.1%,二硫化碳占0.2%。

西欧的天然气化工亦甚发达。1977年天然气总消费量为3509亿M3,其中化工用气146亿M3,占总量的4.2%。在化工用气中,合成氨占66.7%,甲醇占12.3%,乙炔占11.9%,羰基合成化学品占5.8%,氢氰酸占2.5%。,二硫化碳占0.7%。

由上可见,合成氨加甲醇占化工天然气利用的90%以上。世界上的合成氨76%以上、甲醇80%以上是以天然气为原料的。

我国天然气化工发展至今已有30余年,有一定的基础。在四川、重庆、黑龙江、天津、河北、吉林、青海、贵州等十几个省市,均有天然气化工,共有约一百五十余套装置。1998年我国天然气消费为205亿M3,用于工业占87.4%,化工用气为89亿M3,占消费总量的43.5%。我车天然气化工利用主要用于制氨,其它天然气化工产品还不多。天然气化工产品重点在川渝,约生产七十几个品种。天然气化工装置中除15个大型合成氨装置外,其余大部分规模小、技术水平低,而且基本上是单个装置,缺乏综合利用和深加工,缺乏竞争力,我车已有的天然气化工亟待调整、改造。

以上简要回顾了国内外天然气化工的发展善状况及水平。不久人类即将进入21世纪。21世纪的世界经济将是以知识经济为主导的经济。从21世纪开始我国将进入加快推进现代化的背后的发展阶段。经济全球化及加入WTO要求我们必须加速提高国际部分力,以应付

国内外市场的竞争。面对新形势人们应该如何发展天然气化工,需要我们大家来关注。

据专家预测,随着全球控明天然气储量不断上升,到21世纪中叶,世界能源消费结构中天然气将从目前的25%增加到40%,而石油将由现在的34%下降到20%,煤炭基本维持在27%左右。21世纪是以天然气为主要能源的时代。据有关资料,1988年我国天然气消费量占全国一次能源消费总量的2.1%,2005年天然气消费奖达3.61%,2010年为7.28%,到2015年约为10%。

我国已作出加快利用天然气的战略决策。随着天然气储量的不断发现,“西气东输”工程正在大力推进。“十五”期间,将主要利用国仙已落实的天然气资源,建成“西气东输”的管道大动脉,实现青海天然气输往西宁、兰州,川渝天然气输往武汉,陕甘宁天然气的扩输,塔里木天然气输往长江三角洲地区,还有新的海上天然气上岸等目标;并将逐步引进国外管道天然气及进口液化LNG,将分区分阶段逐步实现僵天然气管道联网。所有这些给我国发展天然气化工提供了前所未有的良好机遇。

为抓住机遇,用好机遇,我们必须转变观念,切忌就事论事。我们必须高度重视发展现代天然气化工,这是一个大战略。天然气化工是我国化学工业的重要组成部分。发展天然气化工,要高瞻远瞩,起点要高,把面向21世纪的天然气化工建立在现代技术基础上,积极发展具有比较优势的产品领域,加速我国化学工业结构调整和现代化的进程。

天然气化工的发展中要充分重视运用最新技术成果,实现天然气化工跨越式发展。 (二) 发展天然气化工应坚持的几项原则

我国发展天然气化工有经验,亦有不足,应认真总结。最近中共中央十五届五中全会作出决定,为“十五”计划及今后的发展提出了明确的目标和一系列的方针政策,我们要认真学习和贯彻。

我设想我国天然气化工的发展是否应坚持以下原则。 1 发展具有比较优势的产品领域 煤、石油、天然气均可作为化工原料,甚至一种产品三种原料路线共存。技术进步至今,许多产品几乎已明确以哪种原料为基础的工艺技术路线是具有比较优势的,即煤化工、石油化工、天然气化工均有其相对而言比较优势的产品领域。当然,随着技术经济条件的变化,这些比较优势的产品领域亦不是一成不变的。化学工业的发展要在这三种原料路线中择优,择其具有比较优势者采用。国际上化工产品的原料路线择优的淘汰是很快的,他们是以经济效益为前提的。在这方面我们显得滞后。我们现在所说的发展现货天然气化工,是指某产品采用以天然气为原料的工艺路线,其效益比石油化工或煤化工的路线来得好。即我们需积极发展的天然气化工,是指在现代技术的条件下,与煤化工、石油化工相比,具有比较优势的产品领域。为此我们必须充分采用当代最新技术成果。

从原则上讲,某一种产品的生产工艺有三种原料工艺路线共存时,则选其经济效益好的。但我国煤资源丰富,石油资源相对而言不足,天然气亦不丰厚。如有的地方煤质适应,煤价便宜,可使用清洁煤技术来生产某些化工产品,如其经济效益好,当然亦可作为选择方案之一。在化工原料路线选择时,在具有经济效益的前提下,应因地制宜。

2 积极开展综合利用

天然气是一种混合物,除甲烷之外尚有C2~C5烷烃、硫、氢、CO2等,综合利用应包括这些物质的利用,还应包括在气井分离过程中废气的利用。天然气分离所得的凝析油是很好的裂解原料,有的并没有“物尽其用”。总体上说我国天然气开发利用中综合利用是不够的。

3 为降低天然气气价,设法就近发展天然气化工

我国天然气资源陆上占78.6%,海域占21.4%。我国天然气主要资源在西部,而主要市场又在东训,长距离管输费用使有些用户难以承受(据初步测算,新疆天然气到上海门站的

管输费高达0.884元/m3占到上海气价1.304元/m3的68%)。为适应这种窨地哉的实际,不得不就近(靠近天然气产地)发展天然气化工,以降低天然气到厂价,使天然气化工能在可承受气价的条件下发展。在做天然气化工发展规划时要考虑产品有效益的市场辐射半径,形成合理的地区布局。

我国与世界情况不同,天然气价格偏高,约比中东高4~8倍,为美国的1.2~1.5倍,因此在利用和开采上都受到一定限制。天然气发电、民用燃料等价格承受能力略高些,化工则差些,一般地说,如产品是大型合成氨或甲醇装置能姑受的天然气价(到厂、含税价)为0.6~0.8m3;如用于天然气制氢则天然气价可为1.0元/m3以上;只有某些深加工、高附加值的天然气化工产品才能承受较高的气价。沿海地区发展天然气化工尤其要进行多步深加工。提高承受天然气价高的能力。

4、统筹规划,合理布局,避免和制止重复建设

我国天然气资源有陆上,有海上,分布地哉又不均,发展天然气 化工必须统筹规划,合理布局。所有项目应按以市场为基础的资源优化配置,打破地区,部门,行业分割,以提高经济效益为中心,积极采用先进技术,发展规模经济,实施综合利用。发展项目应发行量择优布点在原有工厂内,不要随意开辟新基地,以节省投资,合理布局。决策及建设全过程应按经济规律办事,实行政企分开,不能以行政决策代替科学决策。

现已发现在某些天然气地区有些重复建设,如新建小型天然气制合成氨厂,小型天然气制甲醇厂等非经济规模装置,而且都拟为“基地”。千万不要再搞这种名为发展,实为包袱,徒有虚名,而招实祸的“大而全”和“小而全”项目,这样做是没有效益的。应切实转变经济增长方式,采取坚决措施设法避免和制止。今后凡是不采用新技术,达不到经济规模,不具备竞争力的装置都是不应该上的。

我认为现代天然气化工的发展应是大型化,现代化,基地化。基地是企业群体的总称。这些企业不是孤立的。化工发展适宜综合利用,形成某些大型基地是例行的,现代大型天然气化工基地必须具备四个条件。

(1) 基地必须衽现代企业制度,以经济效益为中心,实施以市场为基础的资源优化配

置,不断进行体制创新,科技创新,管理创新。以改革开放和科技进步为动力,不断提高经济增长质量。

(2) 基地内的主导企业必须达到经济规模,基地内企业相互关联度高,资源优化配置,

优势互补;能源和物料相互综合利用程度高;公用工程结构合理,统筹兼顾,互为配套;基地整体效率和效益好。 (3) 能以自有的比较优势为基础,有明确的发展自身的核心业务,产品在国内市场有

相当高的占有率和国际竞争力,并能开展深加工,发展毓产品,形成产品树。 (4) 基地内必须 建立一个具有较高水平的科研开发机构。这个开发机构要有较强的

人才及技术,装备能力,有良好的技术创新机制,以创新为主,产,学,研结合。 如经过十几年的调整和发展,形成若干个符合上述条件的各具特色的天然气化工基地,我们就可以立足于天然气化工国际竞争之林。

(三) 以结构调整为主线,在调整中发展,在发展中调整

中共中央十五届五中全会要求全国要不失时机地对经济结构进行战略性调整。这是制定十五计划的主线。只有把经济结构理顺,才能真正提高经济增长的质量,才能进一步增强发展后劲,在21世纪更趋激烈的国际竞争中赢得主动。

1、大力调整、改造原有天然气化工

核心任务是把现有天然气化工产品调整到具有比较优势的领域,主动退出劣势领域。 我国天然气 除15个大型合成氨及其他个别工厂以外,均以中小企业为主,中低技术为主。其中相当一批产品与石油化工路线相比已缺乏竞争力;亦有一批企业的产品以天然气为

原料是合理的,理应有竞争 力,但规模偏小,技术落后,而无竞争力。要寻所有天然气化工产品爱个进行研究,区别情况进行双向调整。既淘汰一批无望的产品和企业,又对以天然气为原料的产品仍有比较优势的,进行改造,采用新技术,发展经济规模,进行深加工,使之做强,在做强中发展,在怅中做强。在市场竞争面前关键是提高竞争力。

2、积极发展具有比较优势的现代天然气化工

(1)在天然气化工中至今仍具有明显比较优势的大众产品是氨和甲醇,我们应继续设法使其做强做大。我国已有15个大型气头合成氨(尿素)工厂,在有条件的地方应进行节能与控潜扩建相结合的改造。在“西气东输”沿线的中型化肥厂中亦可在气价可随的条件下择优改为气头,但必须估用先进技术及有经济效益。我国今年发展化肥应确定首先利用天然气的方针,在考虑产品外运的市场条件下,在西部建设大型化肥厂。我国许多大型气头氨厂具有人才、资源、资金、管理等多方面优势,积累了大量的经验,凡拟建设的亲朋项目应首先考虑依托这些有优势的老企业并视需择优建成我国某些各具特色的大型天然气化工基地。

我国甲醇工业存在的主要问题一是生产装置规模小,且有不少装置的原料结构不合理;二是甲醇的深加工利用严重滞后。国内甲醇生产厂家比世界其他国家总和还多。世界上甲醇装置加速大型化,已有80万吨/年18套、50万吨/年38套(还有20万吨/年54套),并已有单系列为100万吨/年的大型化装置。我国天然气制甲醇10万吨/年仅有1套,实在差距太大,怪不得进口甲醇已占据国内一半以上市场(1999年进口甲醇137万吨,已超过国内甲醇产量124万吨)。“入世”以后国内众多甲醇企业将面临更为严峻的形势。至今我国没有一个以天然气为原料的大型甲醇(含深加工)的工厂,实为我们工作之不足。甲醇是十大有机基础原料这一,亦是新一代天然气化工产品的起始原料。因此择扰建立大型甲醇装置及其深加工工厂十分必要和迫切。大型甲醇生产工厂必须考虑合理布局。

(2)积极发展天然气制氢及综合利用

天然气是生产氯气的最佳原料,世界上约有80%的氢气是通过天然气蒸汽转化法生产的。因此天然气制氢具有一定的竞争力。天然气蒸汽转化可得3倍体积的氢外加等体积的一氧化碳。一氧化碳拿来作羰基合成和OXO产品,其价值比变换后得到的氢来得高,经济效益好。某化工区的建设中就用些法给MDI和TDI提供CO及氢气。由于工艺及征税的需要,炼油行业、石化行业对氢气需求量越来越大,为降低成本亦大量改用天然气制氢。

积极发展天然气精细化工,使天然气多做几步深加工,则仍然是有效益的。当然亦还有一些产品具备比较优势,例如天然气制氢氰酸,再与丁二烯合成已二腈,再加氢为已二胺,为尼龙66的单体之一,在有条件的地方可建,但需解决其技术来源。

(3)关于天然气制乙炔

自60年代后期石油化工迅速发展以来,天然气制乙炔及其衍生物作为工业化学品已明显衰落,乙炔作为有机化学品之母的美称已不复存在,乙炔的工业需用价值已大大下降。目前世上仅存的天然气制乙炔比重已较小,其衍生物亦仅存于某些领域。天然气制乙炔属高能耗工业,当今是否能存活或发展首先取决于原料价格,亦取决于其后加工产品的附加值。现在有个别企业初步规划出以适价的天然气制乙炔并进行深加工的方案,以多步深加工,得到高附加值、有前景的产品,认为可能是有效益的,但在新技术来源和技术经济评价上仍有待深入。

3、积极跟踪世界天然气新技术的发展

当前国际上加强天然气化工利用的战略研究,其目标是为21世纪全球能源和石油化工原料转变做技术准备,研究重点是天然气直接或间接转化生产液体燃料,烯烃、芳烃和含氧有机化学品四大领域。研究工作比较活跃,但大多处于开发阶段,有的已进入产业化的试验阶段。许多新一代的天然气化工产品,处于工业化的进程(如天然气制乙烯技术(MTO),

天然气合成油技术(GTL),天然气制二甲醚等),不同工艺技术路线的技术经济工业价值沿待实践肯定,应积极跟踪世界技术的进展及时作出决定。

本文在探讨中没有去涉及凝析油用作裂解原料,此领域是有较强优势的。 4、认真搞好消化吸收基础上的创新

长期以来,由于历史环境和体制条件所限,我国实行粗放型经济增长战略,科技进步在经济增长中没有处于重要地位。科技进步对经济增长的贡献较少。除少数产品外我国主要行业的技术和世界先进水平的差距为10~20年。多数行业的主体技术仍以引起为主,相当部分的引起不注重消化、吸收和全新,造成引起—落后—再引进的不良循环。由于我国科技水平与西方发达国家还有相当距离,为了发展现代天然气化工,引起先进技术仍然是必要的。引进的目的是为了不再重复引起。引起不是目的,而是手段,目的是创新。引起和创新相结合进行自主创新,形成自有知识产权的新技术,这才是我们的目的。缩小与车外差距的办法之一就是把引起与创新密切结合。我国天然气化工的生产、科研、设计单位的科技进步工作有一定基础,应根据“有所为,有所不为”的原则,产学研相结合,突出重点,加大力度,力求有所突破,形成自有知识产权的新技术。企业要加大R&D的投入,国家亦应给重点项目以支持。

5、制定天然气化工发展规划及政策

天然气化工的发展是庞大的系统工程,需要开发和应用并举,上、中、下游一体化,需要统筹规划,协调发展。据我所知,目前我国沿缺乏一个包括产业发展及与科技开发创新密切相结合的发展天然气化工全面的专业规划,建议国家有关部门根据中央“十五”计划的建议及有关方针政策组织力量编制我国天然气化工的发展规划,并研究制定相应的政策(如引进外资、技术的合资合作政策,鼓励发展的税收政策,形成合理的天然气市场价格机制的政策,支持科技创新的政策等),以促其发展。

八、为天然气应用开拓新领域

随着石油和化学工业的发展,天然气正在逐渐成为未来主人的烃类资源,目前探明的天然气储量已从1978年的46万亿立方米增加到106万亿立方米。但是大部分新发现的天然气资源分布在边远地区,无论从经济上还是从技术上看,用管线把这部分天然气输送出去都有一定的难度。因此当前天然气工业面临的一个重大挑战是开拓新的应用领域,以便使其在应用中更经济、更方便,其中重要的一个方面是殷天然气直接转化为液体燃料或石油化工产品。

传统的天然气应用领域是生产甲醇、合成氨和液化天然气(LNG),但这只能为天然气的利用提供相对有限的窨,甲醇市场已处于供大于求的局面,MTBE是甲醇的主要用户,煞费苦心在汽油中的应用已受到美国有关当局的限制,这必将对今后5年的甲醇需求产生非常不得的影响;与此同时,合成氨的其他氮肥市场已相对饱和,西欧和北美的肥料用量不增反降,所幸亚洲地区的肥料消费量还在以较高速度增长;LNG的需求量一直在稳定增长,地中海国家和远东地区尤其是韩国、日本和中国台湾地区的LNG需求量将持续高速增长。

天然气的另一项重要用途是生产液体燃料。用天然气生产的液体燃料是不含硫、芳烃和金属的直链烃,有助于炼厂的产品达到低含硫量的新规定。从天然气转化的石脑油辛烷值量低,在用作燃料时需要异构化或重整;而用天然气生产出来的柴油辛烷值很高,是优质掺混料。这些合成燃料可替代甲醇用于燃料电池,含蜡产品可制成润滑剂、钻井介质和其他高价值专用产品。

从天然气制液体燃料技术(GTL)可分为两大类:直接转化和经合成气间接转化。甲烷直接转化节省了生产合成气的费用,但是面临的技术方面的难题是,甲烷分子十分稳定,反应活化能高,一旦活化,难以控制,现已开展成功几条直接转化工艺路线,但是由于它们在经济上尚不具有吸引力,所以迄今为止无一实现工业化。

间接转化工艺是经费—托合成或甲醇参与的工艺路线。采用费—托合成法的GTL装置的操作分为两步:第一步是生产合成气,第二步是将合成气转化为液体烃产品。合成气工序采用部分氧化法,蒸汽转化法或二者的结合。部分氧化法有两条路线,一是使用氧气生产不含氮的纯合成气,加一条是用空气生产比较稀的合成气。不过,不管哪条路线都需要设置空气分离装置,这势必增加投资费用。

从合成气到液体烃的转化是一氧化碳和氢气在多相催化剂表面上进行的链增长反应,使用铁催化剂或钴催化剂为强放热反应,反应温度、压力和催化剂的选择将决定生产出来的产品是轻质还是重质产品。

南非的萨索尔公司早在50年代就首先采用费-托法生产液体烃类产品。该公司最近在莫塞尔贝建设的联合装置是世界最大的合成燃料生产装置。萨索尔公司开发的反应器已有4种投入工业应用,其中,浆料相馏出物反应器是最新的反应器,产品中烯烃产品比例高,经加氢事生成直链烷烃,

壳牌公司自40年代后期开始研究天然气的转化利用,最终开发成功壳牌中间馏出物合成路线(SMDS),这是费-托合成工艺的改进,与其他以汽油为主要产品的费-托工艺不同,SMDS工艺着力于最大限度地提高中间馏出物的收率,尤其是煤油和粗柴油的收率。同时该工艺通过加氢裂化和加氢异构化反应最大限度地提高中间馏出物的收率,最终产品为高级链烷烃,不含氮和硫。

埃克森公司开发成功以天然气为原料的费-托工业装置,对合成气生产和费-托反应装置进行了改进。该公司的浆料反应器和专有催化剂体系有很高的产率和选择性,经济效益也很好。

挪威的天然气资源十分丰富,挪威Statoil公司一直致力于开发用于从天然气经费-托工艺生产中间馏出物的催化剂和反应器。Statoil公司开发成功的新工艺使用三相浆料反应器,工艺的关键是催化剂的性能和液体产品的连续抽提。由于得到的产品中不含硫和芳烃,所以将其加氢裂 化为石脑油、煤油和柴油是一个比较简单的工艺过程。

另外,Syntroleum公司开发成功一项新的费-托工艺,由于对反应器进行了重新设计,投资费用大大降低。该工艺的主要特点是,以空气自热转化替代用氧气制备合成气,节省了增添空气分离装置需要的大量投资费用,而且使用该公司研制成功的费-托催化剂收率很高。另外,采用这项工艺可能生产出20美元/桶的合成原油,合成原油进一步加氢裂人和分馏,生产出柴油,石脑油和煤油,并可将工艺过程调节至最大限度地提高柴油或煤油的收率,因此该工艺具有十分重要的意义。现在,Syntroleum公司已计划在西澳大利亚建设1套1万桶/天的装置,投资费用预计将超过4亿美元,目前一家德国公司正在为这套装置进行设计,整个项目可望在2002年年底建成。

化学系统公司对几项GTL工艺的经济性进行了研究后认为,从近期来看,现有的GTL技术有可能用于生产高粘度润滑油基料,但是与从石油制得的液体产品相比,最大的障碍还是投资费用巡高必须降低投资费用,使投资回报率达到可以接受的程度,当然,最关键的还是进行进一步的技术开发,以便函使用权边远地区的天然气资源得到最充分的利用。

九、新世纪天然气利用热点——天然气制合成油方兴未艾

世界天然气探明储量前十年内增长了30%以上,达到146.43万亿立方米。但是,天然气储量增长大部分处于偏远地区,由于经济和技术的原因不易采用管道输送。因此,天然气的利用方案成为人们关注的焦点。

采有LNG(液化天然气)方案,通常对远离LNG市场的地区吸引力不是很大,因为LNG项目的初期投资和运输费用都相对较高。将天然气转化成甲醇是天然气利用的传统方案,但世界甲醇市场有限(约2300万吨/年),加上美国汽油禁用MTBE(甲基叔丁基醚)的趋势,使其生产原料——甲醇的供应前景更加扑朔迷离。

天然气制合成油工艺受青睐

天然气制合成油(GTL)正以其技术和经济上的优势受到人们的青睐。同时,近年来油价大幅度上扬,也为GTL提供了发展空间。GTL所采用的费-托技术的进步,已使天然气合成油可与18~20美元/桶原油的价格相竞争。

新世纪全球炼油工业正面临着生产超低硫燃料的严峻挑战。例如,欧盟柴油含硫量将由2000年的350ppm减少到2005年的50ppm,到2008年将减少到30ppm。美国柴油的含硫量也将从现在的500ppm减少到2006年的15ppm。通过费—托法工艺将天然气转化成合成油的柴油燃料含硫量低于1ppm,芳烃含量低于1%,为生产清洁燃料开辟了一条新途径。

天然气制合成油工艺是将天然气先经蒸汽转化、部分氧化或自热转化生产合成气(H2+CO),然后在铁基或钴基催化剂作用下,经费-托法合成生产出液体烃类。该合成原油再经加氢异构化或加氢裂化就可生产汽油、煤油、柴油和润滑油等产品。

埃克森公司开发的AGC-21工艺采用部分氧化和蒸汽转化产生合成气,然后经费-托法合成采用淤浆床反应器和钴基催化剂,可生产30%汽油、70%的喷气燃料和柴油。该公司已与卡塔尔石油总公司签约,将利用卡塔尔北部气田2800万立方米/天天然气生产450万吨/年汽油、柴油和催化裂化原料油。

壳牌公司开发了SMDS(壳牌中间馏分油合成)工艺,1993年已采用该工艺在马来西亚建成世界上第一套工业化天然气制合成油装置,生产56万吨/年汽油、煤油和柴油。

南非萨索尔公司开发了Synthol流化床费-托合成反应器,1999年利用莫塞尔湾浅海天然气建成世界上第二套天然气制合成油装置,生产135万吨/年汽油、柴油、煤油和轻重甲醇等产品。

合成石油公司开发了小规模经济性GTL装置。埃克森、萨索尔和壳牌子公司装置经济规模为450万吨/年,而合成油公司装置的经济规模可低达9万吨/年,从而使世界上适用天然气制合成没的气田规模可占气田总数的95%。该公司计划在澳大利亚建设的大型天然气制合成油装置将于2002年建成。

BP阿莫科公司开发了紧凑式蒸汽转化器生产合成气技术,可使转化器热能利用效率由60~65%提高到90%,同时可节省投资40~50%。该公司将在美国阿拉斯加完成验证试验,将4000立方米/天天然气转化成1.35万吨/年合成柴油。

GTL——新世纪天然气工业热点

在未来15年内,预计GTL工厂的生产能力将增加到4500~6750万吨/年。如果油价维持在较高水平,建设GTL工厂就具有更大的吸引力。最近已有多套GTL装置建设计划在世界各地相继提出。

壳牌公司、印度尼西亚矿产能源部和石油公司正在研讨在印尼建设GTL工厂规划,拟将1698万立方米/天天然气转化315万吨/年合成石油燃料。

委内瑞拉石油公司将建设68万吨/年GTL工厂,计划2004年投产,同时还进行了中长期打算,拟建设其他的GTL装置,以生产更多的特种产品,如石蜡,润滑油等。

Rentech公司拟将美国Commerce城7.5万吨/年甲醇装置改建成GTL装置,计划将于2002年投产,生产4.5万吨/年无硫无芳烃柴油和其他产品。Rentech公司还为南非建设45万吨/年GTL装置进行了可行性研究。

伊朗国家石化公司和伊朗石油公司将利用南部气田的天然气建设315万吨/年GTL装置,拟于2005投产。

壳牌石油公司、埃及石油公司与埃及石油部已签约,将利用壳牌SMDS工艺建设一个338万吨/年GTL工厂,计划将于2005投产。壳牌石油公司还为特立尼达和多巴哥建设338万吨/年GTL工厂进行了可行性研究,拟于2005~2006年投产,从而可使该国中间馏分油出口增加一倍。

天然气制合成油正成为天然气有效利用的一种优化方案脱颖而出,它将成为新世纪石油和天然气工业的新热点。

十、二十一世纪:世界将迎来天然气时代

社会的发展与天然资源的开发利用有着密切的联系。在19世纪,人类利用的主要能源是煤;20世纪,石油取代了煤的主要能源地们;到21世纪,世界将进入天然气时代。据专家预测,随着石油资源的不断衰竭和环境保护的需要,天然气将成为人类利用的主要能源,未来20年,世界各国对能源的需求量将会增加65%,而在世界能源消费格局中,天然气所占的比例将会从目前的20%增加到2020年的30%。

21世纪将成为天然气朝代,这主要是由以下几方面的因素决定的:

首先,天然气资源丰富,分布广泛。天然气是蕴藏在地层内的碳氢化合物可燃气体,世界各大洲均有气田分布。天然气是世界上继石油、煤炭之后的第三大能源,尤其是经过1973年和1979年致命伤次石油危机后,石油进口国特别是经合组织成员,明显降低了石油在能源结构中的份额,天然气 在能源结构中的份额得到增加。据报道,过去15年间,天然气探明储量翻了一番,1999年探明储量约145.6万亿立方米,占世界能源产量的25%,如果从目前开始就将天然气作为主要能源,已探明的天然气储量可供全世界消费60年以上,而且实际储量远远高于已探明的数字。我国的天然气储量估计在38万亿立方米,已探明的储量约为1.8万亿立方米,而目前的年开采量仅200亿立方米左右。照此推算,已探明的天然气储量可供开采90年。随着科技的发展和新技术的开发,一旦开采大洋底的甲烷成为现实,那么可供人类使用的天然气将大大延长它的使用期,这是因为在大洋底的固化天然气储量将是普通天然气的30倍以上。

其次,随着技术的进步,天然气可以实现低成本、大面积开采,商业应用性十分广泛。如俄罗斯,由于天然气储量很大,吕之开发技术先进,每生产1000立方英尺天然气的成本只有10美分,这比其它任何国家都要低,这为俄罗斯天然气中在国际市场上的竞争地位奠定了基础;一些非洲国家的天然气工业也已成为国家的支柱产业,如阿尔及利亚天然气工业已成国其四个重点发展部门之一;在拉美地区,一些国家也正在加大开发天然气的步伐;就连国内毫无油气资源的日本,也正在加紧利用资金向海外渗透,北海气田的采气成本已从1980年的13.3美分/立方米(干气)降到了7美分/立方米(干气)左右,输气业的技术进步给天然气国际贸易带来了大规模的增长,1999年世界天然气贸易总量达5771亿立方米,占当年产量的24%,而1980年贸易量仅占当年产量的13%。

再次,从环境保护的角度看,天然气属于清洁燃料,它是一种无色、透明、无味、高热量气体,其主要成分是甲烷。据测算,当生产的能量相等时,天然气的二氧化碳释放量要比石油少25%,比煤少40%。因此,作为一种清洁能源,天然气的利用越来越普遍。在许多重视环境保护的经济发达国家里,天然气已经成为发电的主要燃料,在一些发展中国家,天然气作为发电站的能源局限性日益受到重视。从80年代起,全球发电用天然气有消费者量及燃气发电所占比例不断增加,天然气正成为未来发电的首选燃料。看来全球用于发电的天然气消费量急剧增加,1980年至1996年,世界电力产量中,天然气发电量的比例从12%增长至15%,已与核电和水力发电量差距不大。此外,为了改善大气环境,减少汽车尾气污染,作为车用燃料,天然气与汽油相比之下,排出的氢氧化合物可下降40%,碳氢化全物可下降约90%,一氧化碳可下降80%,二氧化碳可下降25%,硫等杂质的含量几乎为零,是一种十分理想的低污染车用燃料。因此,世界上一些大的汽车制造公司近年来投入巨资,相继研制出天然气汽车以代替燃油汽车,这无疑为天然气的利用开辟了新的广阔前景。

我国早在16世纪就有投入气田开发的记录。目前,在天然气开采领域,我国一些专业公司已具有雄厚的技术力量和一定的生产管理经验,在天然气开发的基础设施方面,我国也具有了一定的规模,天然气 管道建设已具备一定的基础。但是,在天然气开发方面的投

入远远不能适应国民经济对天然气的需求。目前,我为的天然气消费水平不高,在一次能源消费结构中的比例仅为2.2%,与发达国家的25.5%相比,差距十分明显。在新的世纪,对天然气的开发将成为我国能源开发的重点。

十一、提高国产柴油质量势在必行

轻柴油是柴油发动机的主要燃料,其产量约占原油加工量的30%左右。随着柴油汽车的发展和柴油发动机产量的增长,其产量增长速度高于汽油增长速度,柴油对汽油的产量比例越来越高。轻柴油产品的产量和质量对国民经济的发展,特别上对公路、水陆交通运输业、农业、环保权及人民生活有着密切关系。增产柴油,提高轻柴油特别是车用柴油的质量有着十分重要的意义。

我国柴油汽车发展状况

柴油广泛用于农业,渔业和铁路,公路,水路交通行业,供给汽车发动机只用其中一部分。1980年以前,我国大部分汽车都是汽油车,而且大部分载重汽车也都是汽油车,只有重型汽车用柴油。80年代后期,我国汽车工业才开始发展柴油车,特别是近几年来发展速度日益加快,如南京“依维柯”、江西“江铃”、重庆“庆铃”等轻型车均采用柴油机。与此同时,采用柴油机的趼车,重型车产量也逐年增加。1998年柴油车产量占汽车总产量的14.88%。在柴油汽车中,不可忽视农用汽车的发展。近10年来,农用汽车的发展速度远远高于其他车种。

我国轻柴油生产和产品质量

为了满足我国交通,农业,环保的要求,石化企业努力增产柴油,并不断提高柴油产品质量,基本适应了国民经济的发展要求。

执行柴油质量标准 我国轻柴油产品标准没有按不同用途分类,而是按质量分3个等级,即优级,一通讯品和合格品。优级品相当于国妹先进水平,一级吕相当于国际一般水平,合格品为国内一般水平。为了改善轻柴油产品的质量,石化企业加大技改力度,改扩建和新建柴油加氢精制装置,为轻柴油产品的升级换代发挥了重要作用。1990年,全国汽油,煤油,柴油加氢精制能力为21套装置5550万吨,1997年扩大到48套装置1.824万吨。国家制定政策,决定于近期淘汰合格品柴油,并使优级品柴油达到50%以上。

烃柴油产品牌号结构 我国轻柴油按凝点划分牌号,1997年人全国共生产8个拈的轻柴油和3个牌号的专用柴油产品。由于我国地理环境和气候特点,0#柴油比例最大,约占76%,另外为了满足严寒地区的需要还生产少量低凝点柴油。

轻柴油产品的调合组分 我国轻柴油的调全组分主要是直馏柴油,蜡油催化柴油,重油催化柴油,热裂化柴油以及中氢精制柴油等。

我国柴油现状及与国我差距

十六烷值 十六烷值是表示柴油燃烧性能的重要指标,对发动机冷启动,排放和燃烧噪音都有影响。我国柴油标准要求是轻柴油的十六烷值不低于45,由中间基原油生产或混有催化组分的轻柴油十六烷值不低于40。世界各国柴油十六烷值平均在50左右,和我国大体一致,但其最低也在45以上。影响柴油十六烷值的主要因素是柴油调合的组分构成,直馏柴油十六烷值比较高山,因原油不同而异,馏程相同时,如大庆直馏柴油十六烷值高达63而辽河直馏柴油只有43;二次加工柴油特别是重油催化裂化柴油的十六烷值很低,一般只有30~40。随着加工重质原油的比例的增加,十六烷值整体水平将呈现下降的趋势。

硫含量 硫的存在会导致发动机系统腐蚀和磨损,硫含量过高还会导致排气处理系统效率降低。硫对颗粒物排放影响较大,国际上对柴油中的硫含量有严格控制。据美国福特公司专家介绍,全球柴油车蚵粒物排放现在比1980降低了5倍。柴油质量的贡献主要是硫含量降低了。我国柴油标准要求,轻柴油的硫含量优级品控制不大于0.2%,一级品不大于0.5%,合格品不大于1.0%。由于我国原油含硫一般较低,实际上除少数企业外,平均都在0.2%以

下,基本上能够满足优级品柴油对硫含量的要求。但由于原油及精制深度不足的原因,硫含量波动大,个别企业生产的柴油硫含量甚至达到1.0%。和国外水平相比,我国柴油硫含量仍有相当吕的差距。大多数国家柴油控制在0.05%,我国柴油含量大体和亚太地区相似,而和国外先进国家相比差距较大。

氧化安定性 由于二次加工柴油,特别是重油催化裂化柴油未经精制调入柴油产品,使柴油产品颜色变深,胶质升高,甚至储存近3个月就发生常常。因此目前轻柴油氧化安定性差是制约其质量升级换代的关键因素,各企业无论是合格品柴油所要求的实际胶质,还是一能品柴油所要求的氧化沉渣,甚至一级品和优级品要求的颜色,大部分企业都存在一定问题。如实际胶质,国家标准要求不高于70mg/ml,有些企业产品已超出标准,目前轻柴油产品质量虽然有 了一定的改善,但是和国外相比,差距很大,特别突出的是氧化安定性,需要我们加大对轻柴油质量的改善。

我国柴油发展展望

随着人们对柴油认识的提高,环保的要求日益严格,提高我国柴油质量势在必行。 近年来,国内以柴油需求量猛增,1998年我为原油加工量为1.5亿吨,柴油产量为4544万吨,收率为30%,高于汽油收率,由于柴油用途广泛,用同一标准支适应所有用户,不能完全满足某些用户的特定要求,又可能浪费能源,因此应区别不同情况对待。

首先我国汽车行业根据国外对轻柴油质量的要求,国内也要达到国外三大汽车公司提出的国际柴油规范的2类标准要求,其次是由于城市汽车保有量的不断增加,机动车排放造成的污染越来越严重。由于柴油机动力性能好,耗油低,城市柴油车发展速度更快,柴油小轿车也将进入我国市场,因此从环保方面考虑也必须制定一个车用柴油质量标准。第三,我国柴油需求量越来越大,如果全部执行一个统一标准,要求太高,生产部门也不可能达到。预计2000年我国车用柴油需求量将占柴油总产量的1/3,约为1800~2000万吨。就我国现有柴油生产能力矾,对车用柴油提出更高质量要求还是完全可能的。

其他非车用柴油,也要提高产品质量。取消合格品柴油,硫含量应控制在0.2%,根据用户使用要求,只允许由中间基和环烷基原油生产柴油,且十六烷值不小于40。另外可根据不同地理环境灵活控制柴油倾点,减少柴油牌号。

要提高柴油氧化安定性,关键措施是将二次加工产品全部经过加氢精制。我国柴油二次加工组分比例较大,特别是重油催化柴油对柴油氧化宝宝性影响极大,因此要实现柴油质量升级,改善柴油安定性,必须发展柴油加氢工艺,它动工能改善柴油安定性又可提高其燃烧性,满足高速柴油机制要求。二次热加工柴油组分未经精制不得调节器入柴油中,增产优质低凝柴油,使用各种添加剂,包括抗氧剂,清净分散剂,金属钝化剂,十六烷值改进剂和低温流动改进剂等,以改善柴油和各项指标和使用性能。

十二、制备合成气用新型催化剂研制成功

一种适用于天然气和二氧化碳转化制备合成气的催化剂,日前研制成功并处于国际领先水平。哈尔滨师范大学经过3年努力,研制出这种催化剂,具有较高的流行性,选择性和稳定性。

这种催化剂用于大庆石化总厂建立的工业化单管试验装置进行了240小时的催化性能考察,各项指标均达到或超过要求。

十三、二甲基甲酰胺应用领域广,未来需求增

二甲基甲酰胺(DMF)是一种沸点高,凝固点低,化学和热稳定性好的优良有机溶济,与水,醚,酯,氯代烃,芳烃等能以任何比例完全互溶,而且可以提高许多化学反应的速度。因此,DMF具有十分广阔的应用领域。

几种生产方法

甲酸酯化二步法 先由甲酸与甲醇酯化生成甲酸甲酯,再将甲酸甲酯与二甲胺反应制

得DMF。该法生产工艺落后,生产规模小,原料成本高,产品质量差,不是今后发展方向。

甲醇脱氢二步法 先将甲醇脱氢生成甲酸甲酯,再将甲酸甲酯连续胺化制得高纯DMF。甲醇脱氢二步法生产工艺,国内多采用由西南化工研究院开发的技术路线,生产规模一般在1000~2000吨/年,该法生产过程无污染,产品质量高。

一步法 以甲醇钠为催化剂,将二甲胺和一氧化碳直接合成DMF。该法的原料成本较低,产品纯度高适宜于大规模生产,但一次性设备投资较大。

三氯乙醛与二甲胺合成法 此法是指由二甲胺与三氯乙醛反应制得DMF。此法优点是可同时得到DMF和氯仿两种产品,不足之处是生产成本高,腐蚀严重。

比较上述各种DMF生产工艺,首推一步法工艺最为先进。该法原料来源广,价格低,技术先进,流程简单。如果该装置建在合成氨厂,可利用合成车间精炼弛放气获得CO原料气,产品成本低,质量高,可大规模连续化生产,日本,美国等国大多采用此法。

DMF的应用领域

用作溶剂 由于DMF较强的溶解能力,使之在胶片及纤维生产中特别有用。另外,它在涂料,印刷油墨及粘合剂配方中也可用作助溶剂。例如,采用以DMF为溶剂的脯纶干法纺丝工艺生产出的脯纶具有疏水性好,覆盖力强,质地柔软,毛感强等特点。在湿法聚酯合成革生产中,DMF可作为聚氨酯树脂的洗涤固化剂。而用于皮革染色时,可使皮革色度均匀,不褪色。又如,将某些聚酰胺加入DMF溶液中,可用于涂布各种延伸性或丝状基持材料。在染料中作溶剂,用于合成纤维染色,可提高匀染性等。

此外,DMF还可用作载体的溶剂。如以DMF与BF3(三氟化硼)作用形成一种聚全晶体,使BF3由气体变成固体而宜于运输。

用于分离过程 作为一种选择性溶剂,DMF可用于各种烃类和无机气体的选择性吸收,如使用DMF洗涤乙烯来去除其中的乙炔,从而将乙烯提纯。DMF用于C4和C5馏分的萃取蒸馏时,当使用沸点介于DMF和待分离烃沸点之间的烃类稀释剂时,萃取蒸馏塔和洗涤塔再沸器温度均可降低。DMF也可用于酯和醚的分离,即将DMF与其它高沸点溶剂并用,可将乙酸乙酯从乙醇/水的二元或三元共沸物中分离出来。

用于选择性溶剂萃取 作为选择性溶剂,DMF可用于石油加工等许多领域的萃取工艺。例如;在润滑油原料精制过程中,DMF能有效地将非链烷烃从链烷烃中萃取分离出去;在间苯二甲酸和对苯二甲酸等性质相似,很难分离的多元羧酸物系中,用DMF溶剂萃取或分步重结晶,都可较容易一使之分离开来;DMF还可将三聚握酸从含有尿素,缩二尿和三聚握酸的酰胺粗品中萃取出来。另外,DMF还可用于从石油馏分中萃取分离酸类,从铝皂中分离脂肪酸等

其它方面 DMF作为化学合成反应介质,作为结晶溶剂用于药品的精制及用于镀锡零部件的淬火等方面也有相当的用途。

2005年国内市场需求预测

农药领域 过去国内DMF最大消费领域是生产农药杀虫剂,年用量约4000吨。但研究结果表明杀虫剂杀虫脒残留物中有致癌物质存在,国家已明令停止杀虫脒的生产,故1995年后DMF在农药领域的市场已逐步消失。

腈纶纺丝 如前所述, DMF作为溶剂,主要用于腈纶的干法纺丝生产之中。1998年我国腈纶纤维总产量约41.7万吨,其中以DMF为溶剂的腈纷纭下一步支纺丝的年产能力为17万吨,消耗DMF约10000吨。2005年以DMF为溶剂的腈纷纭下一步支纺丝的年产能力预测将达30万吨,按单耗0.06吨DMF/吨腈纶计,则城消费DMF约1.8吨吨。

聚氨酯合成革 在聚氨酯合革生产中,DMF用于湿法工艺中聚氨酯树脂的洗涤固化。和国现已建成70~80条聚氨酯合成革生产线,其中湿法生产线20~25条,且还在不断增加。1998年该方面消耗DMF约10000吨,预测现在到2005年年均需求增长率约22%,则2005

年DMF需求量将达4.0万吨。

医药 DMF是重要的医药原料,广泛用于强力霉素,可的松,磺胺类等20多种药品的生产。1998年,医药行业对DMF的需求量约6000囤。预测现在到2005年医药行业对DMF的需求量年均增长率约6.0%,2005年对DMF的需求量约为9000吨。

丁二烯抽提 从乙烯裂解气C4中抽提丁二烯的方法有DMF法,乙腈法,N-甲基吡咯烷酮法,二二甲基乙酰胺法和糠本钱法等。我国利用国内技术建设的丁二烯装置采用的是乙腈法,而引进的30万吨乙烯装置的丁二烯抽提均采用DMF工艺,1998年总生产能力40万吨/年,消耗DMF240吨。预计2005年我国丁二烯总能力将达90万吨,将消耗DMF约540吨。

其它 DMF在其它方面的用途包括作为染料溶剂,粘合剂中助溶液剂,载体溶液剂(例如危险气体的载体),结晶用溶剂(例如药品精制)镀锡零部件的淬火和清洗等。1998年DMF在这些方面的需求量约5800吨,预测今后在此方面的需求量增长率为14.5%,这样,2005的DMF需求量交达15000吨。

综上所述,到2005年全国各行业对DMF的总需求量预测将达8.3万吨。对DMF需求发展最快的行业为聚氨酯合成革行业,约占总需求量的48.6%;其次是腈纶纺丝方面,占22.0%;医药工业和其它方面也会较快增长,分别占11.0%和18.1%;丁二烯抽提方面虽然也会增长,但用量少,仅占0.66%,不会对DMF的生产和市场造成大的影响。

十四、碳酸二甲酯开发力度要加大

碳酸二甲酯是一种新兴的绿色基础化学原料。近十年来,碳酸二甲酯及其衍生物的研究开发,已成为世界化工研究热点之一,开取得突破性进展,应用领域也在日益扩大。

目前,国外碳酸二甲酯的生产能力已超过3.55万吨/年,其中西欧占45.1%,日本占5.21%,美国占19.7%。我国现有碳酸二甲酯生产厂家约10余家,总生产能力7000吨/年,实际产量在1000吨/年左右。由于国内对碳酸二甲酯的需求大于生产,我国每年都进口一定数量的碳酸二甲酯。

碳酸二甲酯分子中含有羰基、甲基、甲氧基、羰甲基,因而具有多种反应活性,且无毒,无腐蚀性,在许多化学反应场合可替代硫酸二甲酯、氯甲酸甲酯等化学品,作为重要的羰基化和甲基化试剂。碳酸二甲酯作为一种清洁化工原料,在农药,医药,塑料,染料电子化学品,饲料添加剂等工业得到广泛应用。

碳酸二甲酯下苯酚反应生成的苯甲醚,是一种秣要的食用香料。碳酸二甲酯下苯二酚反应的产物,在医药,香料,染料等行业均有广泛的用途。碳酸二甲酯与苯胺作用,产物可用于染料,香料和植物保护剂的制备。碳酸二甲酯与胺类物质及酸反应,能够得到不同的季铵盐,在表面活性剂,消泡剂,防腐剂和纤维添加剂等方面得到应用。碳酸二甲酯替代光气等有害物质进行羰基化反应,如碳酸二甲酯与苯酚合成碳酸苯甲酯,是生产芳香族聚碳酸酯,异氰酸酯,氨基酸甲酯等的中间体,也可以用来合成农药原料。

碳酸二甲酯的另一个生要用途是合成“三光气”。“三光气”是稳定的固体结晶物,也是很重要的化学反应原料。与光气相比,容易运输和贮存,避免了直接使用光气所带来的危险,此外 ,碳酸二甲酯还可以合肥市成长链烷基碳酸酯,磺草灵,碳酸肼等重要化学新品和西维因,痢特灵,环丙沙星等到药品的重要中间体等。作为打开的燃油添加剂,碳酸二甲酯还可作抗爆剂和甲基叔丁基醚的替代品,在提高燃油辛烷值及含氧量方面十分理想,而且碳酸二甲酯在燃油中有良好的可溶性和低蒸汽压,使燃油得于贮存,燃烧时很充分,减少环境污染。碳酸二甲酯敢是一种性能优良的溶剂,溶媒。碳酸二甲酯不但与其它溶剂相溶性限好,而且蒸发速度快,可代替CFC,三氯乙烷等破坏大气臭氧层的特用作清洗剂,此外,碳酸二甲酯还可用作特种干油漆的溶剂,医药品制造的溶媒介质,二氧化碳的载体,也可用作喷雾剂溶剂等。

合成碳酸二甲酯的方法很多,但目前工业生产主的方法只有光气法,酯交换法,氧化羰基化气相法的氧化羰基化液相法几种,光气法虽能工业规模生产碳酸二甲酯,但存在工艺复杂,原料剧毒,副产物盐酸腐蚀性强,环境污染严重等问题,生产成本较高,不宜推广。酯交换法原料来源困难,生产成本很高。也不宜大力发展,氧化羰基化气相法和氧化羰基化液相法以廉价的甲醇为原料,而甲醇在我国来源丰富,且这两种方法工艺技术先进,腐蚀性小,生产过程中不使用剧毒原料,成本比其它方法,是世界碳酸二甲酯生产目前最俦使用的方法。

碳酸二甲酯作为一种极具发展前景的绿色化工原料,具有广泛的应用价值,是21世纪有机合成新的基本原材料,我国目前虽已建成一些碳酸二甲酯装置,但规模小,技术较为落后且很不成熟,而外商又对我国进行碳酸二甲酯技术封锁。因此,我国只有依靠自身的力量,加强科研攻关,尽快完全掌握先进的碳酸二甲酯生产技术,从而为带动相关的精细化工产业发展作出贡献。

十五、煤化工能源技术经济 甲醇能源(车用燃料):1。7吨甲醇等价于1吨汽油,而排放的二氧化碳下降25%。20世纪末,我国与世界生产、消费情况为:

生产能力 需求量 产量 开工率 全球 万吨/年 3500 2900~3000 2800~2900 80~83% 中国 万吨/年 320 220 130~140 42%

进口量80~90万吨/年 占需求量的40%,2003年需求量预计为312万吨。价格已被国际价格左右。

天然气价格0。65~0。73元/立方米 已接近美国NORYA价格(0。7~0。764元/立方米,由于天然气价格升高,美国已开始考虑进口天然气为原料的产品,如氨,醇及肥等)。

新的生产方式为:煤及天然气丰富的地区,考虑以煤气中的碳补足天然气为原料的合成气中的不足碳。保5~10%利润时,出厂价应为1200元/吨,用户价 1400元/吨,位于国际甲醇价格的波动轴线(150USD/T)。

焦化煤气 净化后热值:17500KJ/M3。产量:300~400M3/T-吨占总装炉量的16~20%。煤气的组成:H2:55~60% CH4:23~27% CO:5~8% C2+:2~7% CO2:1。5~3% N2:3~7% O2:0。3~0。8%

配套:年产60万吨焦炭装置,焦炉气产率为30KNM3/H,配套100KT/年的甲醇装置。 煤基合成油:建设投入 0。6~1。0万元/吨,60~100亿元/100万吨/年。6500万吨油相当于8700万吨原油,以25USD/BBL计,节约外汇152亿USD。直接液化每桶成品油生产成本15~18USD,按20USD/BBL;高限计成本为1330元/吨。

SASOL7000KT/年油和化学品,不计投入折旧(建设)合成油成本为15~17USD/BBL与国际石油12USD/BBL时持平。

神华集团已规划2500KT/年油品,年处理原料煤7000KT的装置。

云南省和黑龙江省的依兰也规划了年产100万吨油品的装置。以解决2010年缺口的50%为目标,形成6500万吨的年产量,以4吨煤生产1吨油计,将可加工2。6亿吨煤。

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