煤化工简介课件.ppt

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1、我我国国面面临的的现状状能源能源结构是构是“富煤、富煤、富煤、富煤、贫贫油、少气油、少气油、少气油、少气”节能减排政策的能减排政策的实施施石油价格不断高石油价格不断高涨天然气的需求增天然气的需求增长如如何何高高效效利利用用煤煤资源源？一、煤利用的必然一、煤利用的必然趋势图1 煤的开采和利用路线图图2 煤充分利用的必然趋势图3 煤利用循环经济产业链煤是地球上能得到的最丰富的化石燃料。煤的使用年限估煤是地球上能得到的最丰富的化石燃料。煤的使用年限估计在几百年，它在几百年，它将是替代不断下降的石油将是替代不断下降的石油资源的可靠源的可靠资源。因此煤化学工源。因此煤化学工业的的发展将替代展将替代石油化

2、学工石油化学工业。中国是世界上煤炭资源丰富的国家之一，煤炭储量远大于石油、天然气储量。中国已探明的煤炭可采储量约为1140 亿吨(6000亿吨)，已探明的石油可采储量约为40亿吨。煤炭储量：炼焦用煤，约42%；长焰煤、不黏煤和弱黏煤，约22%；褐煤，约14%，其他煤种22%。二、煤炭二、煤炭资源源图4 煤炭资源三、煤化学的三、煤化学的发展展 煤化学的煤化学的发展可分展可分为四个四个阶段段（1 1）萌芽萌芽阶段（段（1780183017801830）把煤的研究作为一个科学问题来对待，大约可以追溯到将煤开始用于工业的工业革命时期（1780年）。在这一时期，人们争论的主要问题是煤的起源问题。至183

3、0年左右，人们普遍承认是山植物生成的，并且主要是由陆生植物生成的。这时，产生了煤岩学和煤化学这两个煤炭研究的重要支柱。可以认为，1831年是科学煤炭研究的诞辰。（2 2）启蒙）启蒙阶段（段（1831191218311912年年)大约在1830年，英国和德国差不多同时开展了用显微镜对煤进行的最早的系统研究。1837年，在法国开展了对煤的系统化学研究，提出了以元素组成为基础的煤分类。这些研究为后来煤岩学和煤化学的发展打下了良好的基础。（3 3）经典典阶段（段（1913196219131962）在这一时期，煤几乎是唯一的热源和能源，煤炭广泛用于机车、航行、炼焦、气化和发电等领域，人们对煤岩学和煤化学

4、的研究产生了极大的兴趣 煤岩学美国主要发展了薄片（透射光）技术，德国和法国主要发展了光片（反射光）技术。随后，德国又开发了薄光片技术，使得两种技术可在同一试样上进行比较。煤化学1913年，德国的费舍尔首先开发了FT合成法。同时，德国的伯吉乌斯开发了煤的直接加氢液化法。（4）煤炭研究的衰落和复）煤炭研究的衰落和复兴（19631990）60年代中期，煤炭工业逐渐衰落。大量的廉价石油和天然气动摇了煤炭的经济。煤炭研究几乎停滞不前。不久以后，由于几次石油危机的发生，有一次改变了燃料时间的面貌。石油价格的猛涨又恢复了煤在能源结构中的地位。因此，对煤进行深入研究的兴趣迅速恢复。与此同时，随着科学技术的发展

5、，出现了许多先进的仪器设备，如色谱仪、红外光谱仪，核磁共振光谱仪等。图5 煤化学四、煤化工的范畴四、煤化工的范畴气化气化煤气煤气净化化IGCCIGCC合成气合成气合成氨合成氨甲醇合成甲醇合成F-TF-T合成合成乙乙酐合成合成合成氨合成氨甲醇甲醇甲醇甲醇MobilMobil汽油汽油液体燃料、化学品液体燃料、化学品乙乙酐、乙酸甲、乙酸甲酯直接液化直接液化液化油液化油分离分离液化燃料、化学品液化燃料、化学品炼焦焦焦炉煤气焦炉煤气煤焦油煤焦油焦炭焦炭分离分离煤气煤气粗笨粗笨城市煤气城市煤气苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯加工加工萘、蒽、吡、蒽、吡啶、酚、酚沥青、碳素制品青、碳素制品冶金焦冶金焦石灰石石

6、灰石电石炉反石炉反应电石石乙炔乙炔其他加工其他加工低温干低温干馏煤气煤气燃料气燃料气低温煤焦油低温煤焦油加工加工液体燃料、酚液体燃料、酚半焦半焦无烟燃料、无烟燃料、还原原剂、气化原料、气化原料褐煤蜡、活性炭、炭分子褐煤蜡、活性炭、炭分子筛煤煤图6 煤化工的范畴传统传统煤化工与煤化工与现现代煤化工代煤化工生生产产工工艺艺与与产产品比品比较较煤焦化煤焦化主要生主要生产炼钢产炼钢用焦炭，同用焦炭，同时时生生产产焦炉煤气、苯、焦炉煤气、苯、萘萘、蒽、蒽、沥沥青以青以 及碳素材料等及碳素材料等产产品；品；煤气化煤气化生生产产合成气，是合成液体燃料、乙醇、乙合成气，是合成液体燃料、乙醇、乙酐酐等多种等多种

7、产产品的原料；品的原料；煤直接液化煤直接液化，即煤高，即煤高压压加加氢氢液化，可以生液化，可以生产产人造石油和化学人造石油和化学产产品。煤品。煤间间 接液化是由煤气生接液化是由煤气生产产合成气，再合成气，再经经催化合成液体燃料和化学催化合成液体燃料和化学产产品。品。煤低温干煤低温干馏馏生生产产低温焦油，低温焦油，经过经过加加氢氢生生产产液体燃料，低温焦油分离后可液体燃料，低温焦油分离后可 得有用的化学得有用的化学产产品。低温干品。低温干馏馏的半焦（的半焦（兰兰炭）可用作无烟燃料，或用作炭）可用作无烟燃料，或用作 气化原料、气化原料、发电发电燃料以及碳燃料以及碳质还质还原原剂剂等。低温干等。低温

8、干馏馏煤气可做燃料气。煤气可做燃料气。五、五、煤干煤干馏过馏过程的不同程的不同阶阶段所段所发发生的主要生的主要变变化化图7 煤热解大型装置v第一第一阶阶段（从室温段（从室温350350）从室温到活）从室温到活泼热泼热分解温度分解温度为为干干馏馏脱气脱气阶阶段，煤的外形无段，煤的外形无变变化。化。150 150 前主要前主要为为干燥干燥阶阶段，在段，在150 200 150 200 时时放出吸附在煤中的气体主要放出吸附在煤中的气体主要为为甲甲烷烷、二氧化碳和氮气；当温度达到二氧化碳和氮气；当温度达到200 200 以上以上时时有机有机质质分解（褐煤脱分解（褐煤脱羟羟基）；基）；300 300 左

9、右左右开始开始热热解，烟煤和无烟煤的原始分子解，烟煤和无烟煤的原始分子结结构构仅发仅发生有限的生有限的热热作用（主要是作用（主要是缩缩合作用）合作用）v第二第二阶阶段（段（350550350550）活）活泼泼分解是主要特征。以解聚和分解反分解是主要特征。以解聚和分解反应为应为主，生成大量的主，生成大量的挥挥发发物（煤气及焦油），煤黏物（煤气及焦油），煤黏结结成半焦。煤种的灰分几乎全部存在于半焦中。煤气成分除成半焦。煤种的灰分几乎全部存在于半焦中。煤气成分除热热解水、一氧化碳、二氧化碳外，主要是气解水、一氧化碳、二氧化碳外，主要是气态烃态烃。烟煤在。烟煤在这这一一阶阶段段经历经历了了软软化、熔融

10、、化、熔融、流流动动和膨和膨胀胀直到再固化等直到再固化等过过程。出程。出现现了一系列特殊了一系列特殊现现象，形成气液固三相共存的胶象，形成气液固三相共存的胶质质体。体。在分解的在分解的产产物中出物中出现烃类现烃类和焦油的蒸汽。在和焦油的蒸汽。在450 450 左右左右时时焦油量最大，在焦油量最大，在450550 450550 内，内，气体析出量最多。黏气体析出量最多。黏结结性差的气化用煤，胶性差的气化用煤，胶质质体不明体不明显显，半焦不能黏，半焦不能黏结为结为大大块块，而是松，而是松散的原粒度大小，或因受散的原粒度大小，或因受压压受受热热而碎裂。而碎裂。v第三第三阶阶段（超段（超过过550）在

11、）在这这一一阶阶段，以段，以缩缩聚反聚反应为应为主，又称二次脱气主，又称二次脱气阶阶段，半焦段，半焦变变成焦炭，析成焦炭，析出的焦油量很少，出的焦油量很少，挥发挥发份主要是多种份主要是多种烃类烃类气体气体、氢氢气和碳的氧化物。气和碳的氧化物。六、煤的低温干六、煤的低温干馏定定义：煤在隔绝空气的条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦的过程，称为煤干馏（或称炼焦、焦化）分分类：按照加热终温的不同，可以分为三种：500-600：低温干馏 700-900：中温干馏 900-1100：高温干馏发展：展：煤低温干馏始于19世纪，当时主要用于制取灯油和蜡。19世纪末因电灯的发明，煤低温干馏趋于衰落。但二战

12、又刺激了低温干馏，用于生产煤焦油，进而得到汽油和柴油。二战后，大量廉价石油的开产，低温干馏又陷入停滞状态。低温干馏过程仅是一个加热过程，常压生产，不用加氢，不用氧气，即可制得煤气和焦油，实现煤的部分气化和液化，得到的半焦性能好。过程简单、加工条件温和、投资少、生产成本低。目前还有市场。产物：物：焦油6%-25%；半焦产率50%-70%；煤气产率80-200m3/t（原料干煤）半焦：低温干馏的固体产物。孔隙率：30%50%；反应性和比电阻都比高温焦炭 高得多；但强度稍低。煤焦油：低温干馏煤焦油是黑色液体，密度通常0.95 1.1g/cm3组成：成：酚类：35%；有机碱：1%2%；烷烃：2%10%

13、；烯烃：3%5%；环烷烃：10%；芳烃：15%25%；中性含氧化合物(酮、酯、和杂环化合物)：20%25%；中性含氮化合物(主要为五元杂环化合物)：2%3%；沥青：10%低温干低温干馏的的产品品煤在焦炉内煤在焦炉内隔隔绝绝空气空气加加热热到到1000 1000 左右，可左右，可获获得焦炭、化得焦炭、化学学产产品和煤气。此品和煤气。此过过程成程成为为高温干高温干馏馏或高温或高温炼炼焦。焦。焦炭主要用于高炉焦炭主要用于高炉炼铁炼铁。煤气可以用来。煤气可以用来合成氨，生合成氨，生产产化肥化肥或用作加或用作加热热燃料燃料。炼炼焦所得化学焦所得化学产产品种品种类类很多，特很多，特别别是含有多种是含有多种

14、芳香族化合芳香族化合物物，主要有硫酸，主要有硫酸铵铵、吡、吡啶啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘萘、蒽和蒽和沥沥青等。青等。倒焰式焦炉倒焰式焦炉废热废热式焦炉式焦炉蓄蓄热热式焦炉式焦炉。中国第一家焦化厂是中国第一家焦化厂是19141914年开始修建的石家庄焦化厂。年开始修建的石家庄焦化厂。七、七、炼炼焦焦n煤的成焦煤的成焦过过程程 随着温度的升高，随着温度的升高，连连在核上的在核上的侧链侧链不断脱落分解。芳核本身不断脱落分解。芳核本身则缩则缩合并稠合并稠环环 化，反化，反应应最最终终形成煤气、化学形成煤气、化学产产品和焦炭。品和焦炭。成焦成焦过过程可分程可分为为干燥干燥预

15、热阶预热阶段段（350）、）、胶胶质质体形成体形成阶阶段段（350480）、）、半焦形成半焦形成阶阶段段（480650）和）和焦炭形成焦炭形成阶阶段段（650950）。）。n焦炭焦炭质质量量 焦炭主要用于焦炭主要用于炼铁炼铁。为为了加了加强强高炉生高炉生产产，要求焦炭，要求焦炭可燃性好可燃性好、发热值发热值高高、化学成分化学成分稳稳定定，灰分低灰分低、硫和磷等硫和磷等杂质杂质少少、粒度均匀粒度均匀、机械机械强强度高度高、耐磨耐磨 性好性好以及有以及有足足够够的气孔率的气孔率等。等。物理性物理性质质：焦炭的真密度介于：焦炭的真密度介于1.871.95g/cm3。焦炭。焦炭块块的的视视密度介于密度

16、介于 0.780.98g/cm3。化学成分化学成分 高炉和高炉和铸铁铸铁的焦炭的化学成分的焦炭的化学成分灰分灰分 焦炭的灰分焦炭的灰分越低越好越低越好，灰分每降低，灰分每降低1%，炼铁炼铁焦比可降低焦比可降低2%，渣量，渣量较较少少2.7%2.9%，高炉增，高炉增产约产约2.0%2.5%。硫分硫分 硫分硫分转转移到生移到生铁铁中，使生中，使生铁铁呈呈热热脆性，加快生脆性，加快生铁铁腐腐蚀蚀。挥发挥发分分 焦炭焦炭挥发挥发分是分是鉴别鉴别焦炭成熟的一个重要指焦炭成熟的一个重要指标标，成熟焦炭的，成熟焦炭的挥发挥发分分为为1%左右；左右；当当挥发挥发分高于分高于1.5%时时，则为则为生胶。生胶。水

17、分水分 焦炭水分一般焦炭水分一般为为2%6%。焦炭水分要。焦炭水分要稳稳定，否定，否则则将引起高炉炉温波将引起高炉炉温波动动，并，并给给焦炭焦炭转转鼓指鼓指标带标带来来误误差。差。碱性成分碱性成分 K2O、NaO对对焦炭在高炉中的性状影响大，焦炭在高炉中的性状影响大，严严重降低焦炭重降低焦炭强强度。度。间间接液化接液化煤炭的煤炭的间间接液化是煤气化接液化是煤气化产产生生合成气（合成气（CO+H2），），再以合成气再以合成气 为为原料原料合成液体燃料和化学合成液体燃料和化学产产品品。间间接液化中的接液化中的Fischer-Tropsch合成合成和和MTG的的Mobil工工艺艺都已都已 经经工工业

18、业化。化。反反应应器器类类型：型：固定床反固定床反应应器器、气流床反气流床反应应器器、浆态浆态床反床反应应器器。八、八、煤液化煤液化 直接液化直接液化煤炭的煤炭的间间接液化是将煤在接液化是将煤在较较高温度和高温度和压压力下与力下与氢氢气反气反应应使其降解使其降解和加和加氢氢，从而，从而转转化化为为液体油液体油类类的工的工艺艺。直接液化与直接液化与间间接液化的接液化的对对比：比：直接液化直接液化热热效率效率较较高，高，对对原料的要原料的要求高，求高，较较适合于生适合于生产产汽油和芳汽油和芳烃烃；间间接液化接液化允允许许液化采用高灰分液化采用高灰分的劣的劣质质煤，煤，较较适合于生适合于生产产柴油、

19、含氧的有机化工原料和柴油、含氧的有机化工原料和烯烃烯烃等。等。直接液化的代表性工直接液化的代表性工艺艺：德国的：德国的IGIG工工艺艺、美国的、美国的SRC-/SRC-/工工艺艺、日本的日本的NEDOLNEDOL法、法、神神华华煤直接液化工煤直接液化工艺艺。九、煤气化及甲九、煤气化及甲烷化技化技术1、煤气化、煤气化 煤制天然气的竞争力主要来自于可以采用低价劣质煤。例如含水含灰高、低热值的褐煤。这种煤不太适用于干粉或水煤浆的气流床气化。而比较适于碎煤加压固定床或流化床气化。1）固定床）固定床 鲁奇炉是目前世界上应用最多的碎煤加压固定床煤气化炉。主要应用于生产城市煤气和化工合成气。其气化效率较高，

20、氧耗低；煤种适用范围广。当用于煤制天然气时，可以大大减轻甲烷化单元的负荷。节约建设投资和运行成本；同时气化污水达标排放近年也取得了重大进展。2）流化床）流化床 流化床气化炉(如Ugas及KBR等)技术也适用于劣质煤气化，但由于操作压力的限制，其单炉生产能力较小。3）BGL BGL(BritishGasLursi英国燃气一鲁奇)块碎煤熔渣气化技术。具有建设投资少、建设周期短、产气率高、气体热值高、能耗低、资源利用率高、运行和维护成本低的综合优势，是一种既高效又经济的气化技术。但还缺少商业运行的业绩。新型煤气化技新型煤气化技术流化床熔渣气化技术高气化率与高气化强度鲁齐固定床加压气化技术氧耗低与炉体

21、结构廉价流化床熔渣气化技术高能耗鲁齐固定床加压气化技术低效率与废水处理成本高结合合克克服服2、甲、甲烷化化托普索甲托普索甲烷化技化技术托普索工艺TREMPTM工艺可以将生产甲烷的过程中放出的大量热量再次利用，在生产天然气的同时，产出高压过热蒸汽。戴戴维甲甲烷化技化技术Davy甲烷化工艺技术除具有托普索TREMPTM工艺可产出高压过热蒸汽和高品质天然气特点外，还具有如下特点：催化剂已经过工业化验证，拥有美国大平原等很多业绩。催化剂具有变换功能，合成气不需要调节H/C比，转化率高。鲁奇甲奇甲烷化技化技术鲁奇甲烷化技术首先由鲁奇公司、南非沙索公司在20世纪70年代开始在两个半工业化实验厂进行试验，其

22、中CO转化率可达100，CO2转化率可达98，产品甲烷含量可达95，完全满足生产天然气的需求。图14 托普索甲烷化技术流程图图16 鲁奇甲烷化技术流程图141516图15 戴维甲烷化技术流程图第二章第二章 煤气化技煤气化技术术 煤气化的定煤气化的定义义 煤气化是煤炭的一个煤气化是煤炭的一个热热化学加工化学加工过过程，以煤或煤焦程，以煤或煤焦为为原料，以氧气（空气或富氧）、水蒸汽或原料，以氧气（空气或富氧）、水蒸汽或氢氢气等作气等作为为汽化汽化剂剂，在高温条件下通，在高温条件下通过过化学反化学反应应将煤或煤焦中将煤或煤焦中的可燃部分的可燃部分转转化化为为可燃性气体的可燃性气体的过过程。气化程。气

23、化时时所得的所得的可燃气体称可燃气体称为为煤气，所用的煤气，所用的设备设备称称为为煤气煤气发发生炉。生炉。十、煤化工技十、煤化工技十、煤化工技十、煤化工技术术核心核心核心核心煤气化煤气化煤气化煤气化煤气化生煤气化生产合成气是煤化工的核心。煤气化技合成气是煤化工的核心。煤气化技术始于始于20世世纪30年代。气年代。气化的方法达化的方法达7080种，目前各国种，目前各国还在不断研在不断研发新的煤气化技新的煤气化技术。按。按时代代划分，包括第一代和第二代煤气化技划分，包括第一代和第二代煤气化技术第一代煤气化技第一代煤气化技术以以鲁奇炉、温克勒炉和奇炉、温克勒炉和KT炉炉为代表，以代表，以鲁奇炉奇炉应

24、用范用范围最广，但由于第一代气化炉技最广，但由于第一代气化炉技术缺陷，缺陷，70年代第二代煤气化技年代第二代煤气化技术逐逐渐取代了第一代煤气化技取代了第一代煤气化技术第二代煤气化技第二代煤气化技术是六十年代末至是六十年代末至70年代初开年代初开发的。其代表炉型的。其代表炉型为德士德士古水煤古水煤浆气化炉、壳牌粉煤气化炉、气化炉、壳牌粉煤气化炉、GSP气化炉、气化炉、鲁奇奇MARK-IV型气型气化炉。化炉。U-GAS气化炉、气化炉、PRENFLO炉等。第二代气化炉在各种煤的适炉等。第二代气化炉在各种煤的适应性、性、热效率的提高、效率的提高、单台炉能力的增加、台炉能力的增加、环境境污染的减少等方面

25、均有很染的减少等方面均有很大的大的进展展国内的水煤国内的水煤浆多多喷嘴嘴对置气化炉已置气化炉已经实现产业化化进程。程。1、煤气化主要用途煤气化主要用途 煤气化是重要的煤气化是重要的洁净洁净煤煤应应用技用技术术之一，也是之一，也是发发展展现现代化重要的代化重要的单单元技元技术术。随着石油。随着石油资资源的源的紧紧缺，煤气化在化工行缺，煤气化在化工行业业的地位越来的地位越来越重要。越重要。广泛地广泛地应应用于生用于生产产工工业业和民用燃料气。和民用燃料气。化工合成原料气、合成燃料油原料气、制造化工合成原料气、合成燃料油原料气、制造氢氢燃料燃料电电池、煤气池、煤气联联合循合循环发电环发电、合成燃料气

26、和火箭燃料等。、合成燃料气和火箭燃料等。2、煤气的种煤气的种类类（一）（一）煤气成分取决于燃料、汽化煤气成分取决于燃料、汽化剂剂的种的种类类以及气化以及气化过过程的条件。根据汽化程的条件。根据汽化剂剂和和煤气成分的不同煤气成分的不同进进行分行分类类，有以下几种：，有以下几种：煤气的种煤气的种类类（二）（二）根据煤气根据煤气热值热值的高低可将煤气分的高低可将煤气分为为三三类类第三第三节节 煤气化技煤气化技术术分分类类（一）（一）按气化按气化压压力分力分为为：常：常压压气化和加气化和加压压气化气化 按操作方式分按操作方式分为为：间间歇气化和歇气化和连续连续气化气化 按排渣方式分按排渣方式分为为：固

27、：固态态排渣和液排渣和液态态排渣排渣 按按进进煤状煤状态态分分为为：块块煤、粉煤、水煤煤、粉煤、水煤浆浆 煤气化技煤气化技术术分分类类（二）（二）按煤与汽化按煤与汽化剂剂在气化炉内运在气化炉内运动动状状态态分分类类 固定床气化固定床气化流化床气化流化床气化气流床气化气流床气化熔融床气化熔融床气化 固定床气化特点固定床气化特点块块煤或煤焦煤或煤焦原料原料炉内各反炉内各反应层应层高度基本高度基本维维持不持不变变床床层层特点特点煤由气化炉煤由气化炉顶顶部加入，汽化部加入，汽化剂剂由炉底送入由炉底送入入炉方式入炉方式流流动动气体的上升力不致使固体气体的上升力不致使固体颗颗粒的相粒的相对对位置位置发发生

28、生变变化化即固体即固体颗颗粒粒处处于相于相对对固定状固定状态态运运动动状状态态 气化过程中，煤粒在炉内缓慢下移，因而也称移动床气化，流化床气化特点流化床气化特点小小颗颗粒煤粒煤原料原料床床层层温度和温度和组组成均一成均一床床层层特点特点煤由气化炉煤由气化炉顶顶部加入，汽化部加入，汽化剂剂由炉底送入由炉底送入入炉方式入炉方式连续连续、无序的沸、无序的沸腾腾和和悬悬浮状浮状态态运运动动运运动动状状态态气流床气化特点气流床气化特点煤粉煤粉原料原料床床层层温度和温度和组组成均一成均一床床层层特点特点汽化汽化剂剂（蒸汽、氧气）将煤粉（蒸汽、氧气）将煤粉夹带夹带由炉底送由炉底送入，属并流式气化入，属并流式

29、气化入炉方式入炉方式汽化汽化剂剂、热热解解挥发挥发物、燃物、燃烧产烧产物裹挟着煤焦物裹挟着煤焦粒子高速运粒子高速运动动运运动动状状态态熔融床气化特点熔融床气化特点粉煤粉煤原料原料床床层层温度和温度和组组成均一成均一床床层层特点特点汽化汽化剂剂与煤粉以切与煤粉以切线线方向高速方向高速喷喷入熔池入熔池（16001700）内。）内。入炉方式入炉方式熔融物高速旋熔融物高速旋转转运运动动状状态态鲁鲁奇加奇加压压气化炉装置示意气化炉装置示意图图十一、煤化工按十一、煤化工按产品分品分类煤制天然气煤制天然气煤制甲醇煤制甲醇煤制二甲煤制二甲醚煤制油煤制油煤制煤制烯烃煤制煤制氢煤制乙炔煤制乙炔煤制合成氨煤制合成氨

30、煤炭煤炭的的利用利用表1 煤炭加工及其产品表甲醇甲醇醋酸醋酸醋醋酐醋酸醋酸酯二醋二醋丝束束聚甲聚甲醛 DMFDMF甲甲烷氯化物化物甲醇甲醇转乙乙烯、丙稀、丙稀十二、煤化工十二、煤化工十二、煤化工十二、煤化工转转化主化主化主化主产产品示例品示例品示例品示例 甲醇是重要的基础化工原料。甲醇广泛用于生产塑料、合成纤维、合成橡胶、染料、涂料、香料、医药和农药等。目前甲醇主要下游产品有甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚（MTBE）、甲胺类、氯甲烷类、对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、二甲醚等。2002年全世界甲醇的总生产能力为3714万吨/年，总能力的80%是以天然气为原料。其中南中美洲是世界上最大的甲醇生产地区

31、，占世界总生产能力的21.8%。预计，到2007年，全世界甲醇的生产能力将达到4300-4500万吨/年。世界最大甲醇生产厂家是加拿大的Methanex公司，其甲醇的生产能力占世界总量的17%左右。1、甲醇、甲醇2002年，世界甲醇的消费量为3118.8万吨。亚洲已经成为世界最大的甲醇消费地区，消费量占世界总量的30.7%。在2002-2007年间，全世界范围内甲醇需求仍将保持一定程度的增长，到2007年总需求量将达到3460万吨，年均增长率为2.1%。图22 世界甲醇产能分布图图23 国际市场甲醇价格走势图表2 国内外甲醇生产能力、产量、消费量，（单位：万吨）图24 近期甲醇价格走势图甲醇生

32、甲醇生产工工艺 目前世界上甲醇合成有高压（30MPa）、中压（10M15MPa）和低压（5M8MPa）3种工艺。七十年代后国外新建的大中型甲醇装置全部采用中压、低压法。低压法的代表流程主要有英国ICI、德国Lurgi、丹麦Topse、德国Linder、日本三菱瓦斯等；中低压工艺已经成为甲醇合成主流技术。甲醇生产的核心技术是反应器结构与形式、催化剂和热量的转移与利用。各种甲醇工艺过程类似，主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外所用催化剂亦有差异。甲醇合成系统包括合成气压缩（等压合成除外）、甲醇合成、热量回收、甲醇分离等。目前先进的合成塔主要有多段冷激式甲醇合成塔、管壳式

33、甲醇合成塔、绕管式合成塔、多段径向甲醇合成塔、双套管甲醇合成塔、绝热式甲醇合成塔、Casale轴径向混合流合成塔、JW低压均温型合成塔。图25 天然气制甲醇生产工艺流程图 2003年消费量达的434万吨，9803年均增长15%。2003年进口达140万吨，占总消费量的32.2%；2003年甲醇衍生物的消费量约占总消费量的65.5%。其余主要为溶剂和燃料；我国甲醇年均增长10.6%。其中衍生物占61.5%。甲醇消甲醇消费结构构图26 甲醇消费结构图2、醋酸、醋酸 醋酸是重要的有机原料，主要用于生产醋酸乙烯、醋酐、对苯二甲酸、聚乙烯醇、醋酸酯、氯乙酸、醋酸纤维素等。醋酸也用于医药、农药、染料、涂料

34、、合成纤维、塑料和粘合剂等行业 1999-2003年间全球醋酸生产能力、产量年均增长率分别为3.8%和3.1%，2003年生产能力和产量分别达到956.2万吨/年、850万吨。世界主要醋酸生产商为Celanese、BP、Daicel、Acetex和Millennium Chemical等五大公司，占世界总生产能力的80%。目前世界醋酸生产向大型化、规模化方向发展，最大的单套醋酸生产装置已达100万吨/年。2003年全球醋酸的消费量约860万吨，醋酸乙烯占36.0%。PTA占18%，醋酐占17.7%，醋酸酯类占12.5%。预计至2008年全球醋酸的消费量将达到1010万吨，年均消费量增长率为3.

35、3%。目前我国有90多套醋酸生产装置，2003年生产能力达到136万吨/年，产量约为92.5万吨。其中甲醇羰基合成工艺生产能力占37%，乙烯乙醛法工艺占38%，其余25%为乙醇乙醛法。最大装置为扬子乙酰20万吨/年。2003年我国醋酸表观消费量达到142.8万吨，国内产量占64.78%。目前国内在建和拟建的醋酸能力为150万吨。2003年我国醋酸消费量143万吨，2008年将达到225万吨，年均增长9.5%。其中增长最快的领域为PTA和醋酸纤维素。到2008年，如果新增能力在100万吨左右，则供需基本平衡。图27 醋酸消费结构图图28 醋酸生产工艺流程图3、醋、醋酐 醋酐是最重要的精细化工原料

36、之一，化学性质非常活泼，主要用作乙酰化剂，也作脱水剂、溶剂。醋酐主要用于生产醋酸纤维素，其次是用作医药、染料、香料和有机合成中的乙酰化剂；目前，世界主要国家或地区的醋酐生产能力为211万吨/年，美国是世界最大的醋酐生产国，生产能力占世界总生产能力的59%左右。世界主要生产商有Eastman化学、Celanese公司、BP公司、大赛珞化学等。其中Eastman化学生产能力位居榜首，约占世界生产能力的35%；2002年世界主要国家或地区生产醋酐147.8万吨，装置开工率为70%。同年消耗醋酐141.4万吨，其中美国是世界醋酐最大的消费国家，占总消费量的55%，其次是西欧和日本，分别占28%和16.

37、8%；醋酸纤维素是世界醋酐的主要消费领域，其他方面还包括医药、TAED等方面。今后几年由于醋酸纤维素需求的下降将导致醋酐需求的萎缩，需要年均增长率为0.5%。目前我国醋酐生产能力约10万吨/年，产量约7万吨/年，如加上作为醋酸纤维素中间产品的醋酐，则我国醋酐生产能力为18万吨/年，产量约11.6万吨。国内醋酐的生产有两种工艺：醋酸裂解乙烯酮路线和乙醛氧化路线，其中醋酸裂解法占醋酐总生产能力的95%左右，除上海化学试剂总厂采用乙醛氧化法，其余均采用烯酮法。目前最具竞争力的醋酐生产工艺为甲醇CO羰基合成的醋酸醋酐联产法，甲醇和醋酸的CO羰基合成法具有流程短、产品质量好、消耗低、三废排放少等优点，该

38、法代表目前醋酐生产的先进技术水平。2003年我国醋酐的消费量为17万吨。预计2008年我国的醋酐需求量达到32万吨以上，其中需求增长较快的是医药、染料、醋酸纤维素、PTMEG等领域的应用。图29 醋酐需求量图4、醋酸、醋酸酯 醋酸酯是重要的有机溶剂，用于涂料、油墨、粘合剂、医药等领域。作为高档溶剂，醋酸乙酯可以代替甲乙酮，醋酸丁酯可以代替甲基异丁基酮、芳烃溶剂等。2001年，国外醋酸乙酯生产能力约150万吨/年，消费量约120万吨，醋酸丁酯生产能力约110万吨/年，消费量约85万吨。美国、西欧和日本是主要消费国家和地区。预计今后几年醋酸酯消费年均增长1-2%。醋酸丁酯主要用于涂料生产，约占总消

39、费量的75-85%，其次是油墨、粘合剂。各国醋酸乙酯的消费结构有所不同，主要是西欧和日本醋酸乙酯有相当大的比重消费于油墨生产。表4 2003年我国醋酸酯消费构成（万吨，%）表3 世界醋酸酯消费结构（%）2003年，我国醋酸乙酯生产能力43万吨/年，醋酸丁酯生产能力27万吨/年，二者合计达70万吨/年(由于装置能切换生产，醋酸乙酯和醋酸丁酯的能力会有变化)。2003年我国醋酸乙酯产量约33万吨，醋酸丁酯产量约22万吨，二者合计约55万吨。主要生产企业有：金沂蒙集团公司(10/2万吨)、南昌市赣江溶剂厂(5/3万吨)、江门谦信化工发展有限公司(7万吨),扬子乙酰化工公司(8万吨)。我国醋酸乙酯的消

40、费量由1997年的10.5万吨增长到2003年的36万吨，年均消费增长率达22.5%。我国醋酸丁酯的消费量由1997年的9.6万吨增长到2003年的28万吨，年均消费增长率达18.7%。预计2002-2007年，我国醋酸乙酯年均消费增长率约8.1%，需求量达42.7万吨；醋酸丁酯年均消费增长率约8.7%，需求量达34.3万吨。5、二醋、二醋丝束束 将纤维素用醋酐处理可制成不同酯化度的醋酸纤维素，其中二醋酸纤维素经抽丝可制成二醋酸纤维丝束，分为长丝和丝束，二醋酸纤维丝束大量用作香烟过滤嘴，另有部分长丝用于纺织品生产。目前年世界二醋纤丝束总生产能力约65万吨，产量约60万吨。其中美国占总产量的42

41、%、西欧占25%、日本占15%；世界二醋丝束的生产被为数不多的几家公司所控制，Celanese占33%，Eastman占22%，Rhone-Poulenc占8%，Daicel占7%，Mitsubishi Rayon占6%；目前世界二醋丝束消费量为57.8万吨，中国美国、西欧分别占世界总消费量的28%、19%和8.8%。在未来510年内世界二醋酸纤维丝束消费总体增长率为1.0 1.5%，发达国家消费量与目前持平或稍有增加；东欧增长率达到3%。预计到2008年世界二醋丝束消费量将达到65万吨左右。1989年以前，我国烟用二醋酸纤维丝束全部依赖进口。目前，国内共有4家二醋酸纤维丝束生产厂，生产能力总

42、计5.9万吨/年，产量约6.2-6.3万吨。其中厂家是与中国烟草总公司与塞拉尼斯公司合资企业，另一家是与日本合资企业。我国是香烟生产和消费大国，香烟产量居世界第一位。目前的丝束产量尚不能满足需求。为此，中国烟草总公司计划除扩产原有生产装置外，另计划新建一批二醋酸纤维丝束生产装置以满足需求。作为世界卷烟生产和消费第一大国，近几年来我国滤嘴烟发展迅速。香烟消费年增长率达到了22%；2003年我国卷烟产量为3580.86万箱，二醋酸纤维丝束用量约13.816.1万吨。2010年我国卷烟产量计划达到4000万箱。即便国家对香烟生产采取限产政策，估计今后几年我国卷烟生产仍将维持在36003700万箱左右

43、。卷烟接嘴率将保持在98%以上，每万大箱用丝束量6070吨，因此每年烟用丝束需求量共22万吨左右，其中二醋丝束需求量可达到16万吨，所以今后在较长的一段时间内存在较大的市场缺口。6、聚甲、聚甲醛 聚甲醛是重要的通用型热塑性工程塑料品种，其生产能力仅次于聚酰胺（PA）和聚碳酸酯（PC）居第三位。2003年，全世界聚甲醛的生产能力总计83.7万吨/年，其中美国、西欧和日本合计62.3万年/年，约占世界总生产能力的74%。聚甲醛生产技术难度较大，生产技术相对比较垄断，目前市场份额主要被Ticona、杜邦、三菱瓦斯、宝理公司等几家公司所占领。目前共聚甲醛生产装置占全球聚甲醛生产装置总能力的80%以上。

44、2003年世界主要国家和地区聚甲醛的消费量为63.8万吨。美国、西欧和日本是主要的消费国家和地区，消费量为42万吨,约占世界总消费量的66%。汽车制造业和电子电器行业是国外聚甲醛最大的两个消费领域，各占聚甲醛总消费量的32%，机械制造占13%，其他领域为24%。2007年，世界主要国家和地区聚甲醛需求量年均增长率为4.7%，届时总需求量约达78万吨。图30 甲醇氧化制甲醛工艺流程图7、DMF N,N-二甲基甲酰胺(DMF)是一种性能优良的溶剂和各种气体的吸收剂,主要于聚氨酯、腈纶抽丝、医药、气体抽提、电子等。2001年国外DMF的总生产能力达到40万吨/年，其中德国的BASF公司生产能力最大，

45、达6万吨/年，其次是美国的DuPont公司、德国的UCB公司和韩国的三星公司各有一套5万吨/年的生产装置。2001年国外DMF产量约为28万吨，开工率近70%。DMF产量最大的是西欧10.1万吨，其次是日本和南韩分别为6万吨和5万吨。美国、西欧DMF主要用于医药占总消费量的40%，合成革占10-15%，而亚太地区DMF以聚氨酯合成革为主，占消费总量的60%左右。预计，国外DMF的需求仍然保持一定的增长，其中美国、西欧和日本等国家和地区DMF的市场已经成熟，其需求量仍保持现有水平。主要的增长推动力来自亚太地区，该地区对DMF需求的增长率达10%。图31 我国DMF消费构成8 8、甲、甲 烷 氯

46、化化 物物甲甲烷氯化物化物甲基甲基氯硅硅烷（有机（有机规单体）体）硅橡胶、硅硅橡胶、硅树脂、硅油等有机硅脂、硅油等有机硅一一氯甲甲烷医医药、农药、甲基、甲基纤维素和季胺化合物等素和季胺化合物等二二氯甲甲烷溶溶剂、清洗、清洗剂、发泡泡剂、感光胶片等、感光胶片等三三氯甲甲烷（氯仿）仿）HCFC-22HCFC-22医医药萃取萃取剂、麻醉、麻醉剂、染料、染料、农药制冷制冷剂四氟乙四氟乙烯聚四氟乙聚四氟乙烯六氟丙六氟丙烯等等四四氯化碳化碳精精细化工原料化工原料图32 甲烷氯化物使用链 2004年国内一氯甲烷表观消费量为8万吨，随着国内经济的快速发展，国内有机硅需求急剧增长，同时，医药、农药、甲基纤维素和

47、季胺化合物对一氯甲烷需求也有一定的增长，预计到2010年有机硅产品对一氯甲烷的需求量将达到25万吨左右，2015年达到38万吨左右 今后一段时期，我国国民经济将继续保持较快的发展速度，感光材料、电子电气、金属脱脂、脱漆和医药仍将是国家重点发展的行业，对二氯甲烷的需求将继续保持增长势头，预计2010年国内二氯甲烷总需求量将达到22万吨左右，2015年达到28万吨左右 国内氯仿主要用于生产HCFC-22，每年用于这一领域的氯仿量约占总消费量的70%，根据“蒙特利尔议定书”规定，我国从2016年起将HCFC-22制冷剂消费冻结在2015年水平，至2040年削减100%，预计HCFC-22在2030年

48、以前仍将以价格低廉而保持其应有的致冷剂市场占有率，在2016年之前其消费仍将呈增长势头；在化工生产中HCFC-22主要用作生产四氟乙烯)等氟化物，这方面的消费不受任何限制，预计国内氯仿需求仍将稳步增长，2010年将达到35万吨左右，2015年达到50万吨左右 根据“蒙特利尔议定书”规定，四氯化碳在制冷剂和溶剂行业将完全被淘汰，四氯化碳将只用做部分精细化工产品的原料。9 9、甲醇制、甲醇制烯烃MTO 20世纪80年代初，Mobil公司在研究MTG（甲醇制汽油）过程时，发现通过改变操作条件，用ZSM-5催化剂可以生产烯烃，烯烃的收率为6%左右。1980年UCC发现采用SAPO-34（磷酸硅铝分子筛

49、）可以有效地将甲醇转化为低碳烯烃。而后UCC将相关技术转让给了UOP公司。1995年UOP/HYDRO公司在挪威建成了一套甲醇加工能力为0.75 t/d的中试装置。甲醇转化率近100%，乙烯和丙烯选择性分别在45%和37%左右，通过改变反应条件，乙烯与丙烯之比可在1.510.751之间变化。中科院大连化学物理研究所在20世纪80年代初开展MTO工作。“七五”期间完成0.71.0t/d 中试，甲醇的转化率为100%，乙烯到丁烯的选择性为86%，达到同期国际先进水平。目前中科院大连化学物理研究所推出的DO123催化剂，与UOP的MTO-100催化剂相当，缺点是催化剂的用量大，但价格仅为UOP的15

50、%。正在与陕西省新兴煤化工有限责任公司合作在榆林进行万吨级MTO工业试验装置的建设。在此基础上陕西将与香港益业等投资155亿，建设240万吨甲醇、制80万吨烯烃的MTO项目。图33 MTO工艺流程示意图10 10、甲醇制丙、甲醇制丙烯MTP 甲醇制丙烯（MTP）工艺是Lurgi公司于20世纪90年代末开发成功的Lurgi公司于2001年夏季在挪威的Tjldbergolden的Statoil工厂建设了一套示范装置，示范装置于2002年1月开车，已运行超过9000小时。Lurgi公司已经与伊朗国家石化公司（NPC）旗下的子公司扎格罗斯（Zagros）石化公司签署了价值1.99亿美元的合同。由Lur