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简述煤化工的应用
摘要：
在石油资源日益匮乏的今天，寻找新的资源已经成为各国科学家最为紧迫的任务。煤资源，这个被人类应用了数千年的资源也承担了新的使命，煤制气、煤制油等等新型应用途径的发展，给化石燃料带来了新的应用前景。本文就针对煤资源在化工领域的发展、现状及其应用前景做一个简要的介绍。
1 煤化工概述
煤化工是指以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程，并生产出各种化工产品的工业，简称煤化工，主要包括煤的气化、液化、干馏以及煤焦油加工和乙炔化工等。
煤化工开始于18世纪后半叶，19世纪形成完整的煤化工体系，第二次世界大战后，由于石油化工发展迅速，石油和天然气成为很多化学品的生产原料，煤化工在化学工业中的地位被削弱了。2O世纪7O年代末以来，由于中东石油危机，世界经济大国开始重视能源消费结构的调整，进入21世纪后，国际社会对控制温室气体排放呼声日渐高涨，使煤炭的高效和低碳化利用得到越来越多的关注，煤化工再度成为化工产业的发展重点。
现代煤化工也称新型煤化工是指以煤气化为龙头以一碳化工技术为基础，合成、制取各种化工产品和燃料油等，包括煤制油，煤制烯烃，煤制二甲醚，煤制甲烷气，煤制乙二醇等，大多属于现有石化产品的替代品，目前尚处于发展初期。
2 煤化工现状
2．1 传统煤化工
传统煤化工(焦化、合成氨、电石和甲醇)是国民经济的重要支柱产业。其产品广泛用于农业、钢铁、轻工和建材等相关产业，对拉动国民经济增长和保障人民生活具有举足轻重的作用。2010年我国合成氨、甲醇、电石和焦炭产量分别为4963万t、1574万t、1462万t和38757万t．产量均居世界第一。但产业结构较为落后，竞争力较差。
传统煤化工产品市场日趋成熟 随着节能减排与环境保护的日益强化、非高炉炼铁和乙烯路线PVC的发展。传统煤化工发展面临诸多挑战，预计传统煤化工产品市场会保持稳定低速增长，重点是结构调整和技术升级。
2008年世界金融危机发生后，整个煤化工行业处于低迷期。其中，甲醇市场的动态基本反映了传统煤化工行业目前的状况。我国2008年下半年甲醇开工率在40％～50％，整个行业从2009年下半年到目前为止，仍处于恢复期。大宗的石化产品价格、经济效益都还处在回升期；2010年销售收入反弹幅度较大，资产收益率和净资产收益率虽有很大回升，但是距景气高峰期还有很大距离。
2．2 新型煤化工
我国新型煤化工(煤制烯烃、煤制油、煤制天然气和煤制乙二醇等)处于起步和示范阶段。技术开发与应用处于世界前列。拥有自主知识产权的煤化工技术已成功或正在产业化；引进技术也积累了丰富的生产和改进经验。
空分技术：6万m3／h的空分技术已用于大型炼化项目：
气化技术：水煤浆加压气化技术(对置多喷嘴、多元料浆、德士古)、干粉煤加压气化技术(两段炉、航天炉、灰熔聚、GSP、SHELL)和碎煤固定床气化(LURGI、BGL)等。气化技术已经在我国煤化工项目中实现了工业化应用；
合成技术：DMTO、FMTP、MTO、MTP、甲烷化、费托合成、乙二醇合成技术和催化剂技术等也取得了重大进展。
新型煤化工示范项目在“十一五”期间取得重大进展，神华包头6O万t／a煤制烯烃(DMTO)项目已于2010年8月8日建成投产、试运行，在世界上首次实现煤基路线烯烃生产；神华宁煤和大唐多伦50万t／a煤制烯烃(MTP)项目正在单元试车与调试。预计2011年上半年正式投产；神华集团108万t／a煤直接液化项目2008年l2月30日投煤试车：伊泰集团16万t／a间接液化项目2009年3月15日投料试车．目前运行正常；潞安集团16万t／a间接液化项目于2009年7月8日投料试车。
“十一五”期间．通过自主技术开发和示范项目建设。我国在大型煤化工技术产业化方面取得重大进展，积累了丰富经验，为“十二五” 煤化工发展提供了重要决策依据。
3. 煤化工的产品与技术
(1)焦化。总量控制，产能置换。在炼焦煤产地和钢铁生产基地．采用大型环保型焦炉改造焦炭骨干企业
(2)电石。总量控制，产能置换。支持大型聚氯乙烯生产企业采取兼并、改造等方式．在资源地建立配套电石生产基地
(3)甲醇。总量控制，产能置换。鼓励中西部地区甲醇就地加工转化或区域集中加工利用，推动甲醇企业向深加工方向发展。
(4)二甲醚。考虑二甲醚的运输问题，生产能力主要布局在市场所在地．华东和华南地区，就近利用或进口甲醇资源。
(5)煤制烯烃。在“十一五” 示范基础上做好总结与评价工作． “十二五”重点实施“升级示范”，实现稳定长周期运行、重大关键设备国产化、分离技术的产业化，进一步降低物耗、能耗、水耗和污染物排放．科学、有序、有控制发展煤制烯烃。
(6)煤制油。在认真总结已投产示范项目基础上，推进我国拥有自主知识产权间接液化技术。大型工程示范和大型反应器开发．继续优化系统集成，降低单位油品投资、煤耗和水耗，统筹、慎重、适度与择机发展煤制油。
(7)煤制天然气。推进已核准煤制天然气项目建设和投产达标．吸取其他大型煤化工项目示范经验．实现甲烷化技术和污水处理技术的突破和国产化。重点考虑在煤炭外运困难和拥有输气干网的地区布局。
(8)煤制乙二醇。继续抓好通辽20万t／a煤制乙二醇示范项目．实现长周期稳定运行，并进行全面的技术经济和环境评价。
(9)煤基多联产和整体煤气化。在我国沿海经济发达地区，适度发展和建设煤基多联产和整体煤气化项目，结合大炼化项目，提供炼化产业和能源工业所需的氢气、CO、合成气和电力，满足下游石化产品需要。
4. 典型产品最新技术
(1)联合法己内酰胺／己二胺技术。主要原料为天然气、合成氨、丁二烯、H2。产品己内酰胺和己二胺可向下游延伸生产尼龙工程塑料(PA6、PA66)、帘子线、尼龙纤维、薄膜(BOPA)、安全气囊丝等高附加值产品，无副产，环境压力小，真正实现了“煤／气联合，碳氢互补。高效转化，节能减排，高端增值”。但是需要的天然气资源只能使用已有的天然气指标。该技术可以在下游转型的时候考虑，但是技术难度比较大，同时需要丁二烯。
(2)丁二烯技术。13本三井化学开发了“乙烯二聚生成正丁烯，正丁烯进一步氧化脱氢生产丁二烯和丙烯工艺技术”。该技术可实现甲醇一MTO一乙烯一丁二烯(丙烯)的转换，获取附加值更高、更为宝贵的丁二烯资源，实现产品链的
进一步增值。
(3)ExSyM SM 苯乙烯技术。该技术由美国能源部和新泽西州科学技术委员会共同资助。ExSyM 工艺采用甲苯与甲醇侧链烷基化生成苯乙烯、氢气和水，采用固定床工艺和专用催化剂。反应压力为常压，反应温度约400～425℃。新技术比传统路线降低能耗4O％ ，节省成本约35％ 。二氧化碳排放大大减少，Exe1us公司正计划将一家苯乙烯企业的一条现有25万t／a生产线转换成该工
艺，向下游延伸生产PS、ABS、SAN树脂、K树脂、SBS等。
(4) —MMA (甲基丙烯酸甲酯)技术。该技术由英国~ucite(璐彩特)公司开发．，以乙烯(0．34)、甲醇(0．31)、合成气(1：1，590 m。)和甲醛(37％，0．81)为原料，废副排放少，投资费用和生产成本显著降低。2009年11月10日。第一套采用Alpha技术的MMA工业化装置在新加坡建成投产。该装置设计产能为12万t／a．总投资1．8亿美元 三菱丽阳公司计划与沙特SABIC公司组建合资企业．采用OL—MMA技术。建设25万t／a MMA和3万t／a PMMA项目．计划于2013年
建成投产。
(5)Aveneer MMA技术。德国赢创(EVONIK)工业公司开发了Aveneer MMA 该工艺是基于传统丙酮氢醇(ACH)路线的新型MMA生产技术。不使用硫酸，无硫酸铵副产品产生，其产品总收率高达95％ ，丙酮氰醇的收率比传统工艺高10％ 。二氧化碳排放量仅为传统工艺的50％。赢创工业公司正在选择Aveneer MMA工业化装置建设地点，建设规模为15万～20万t／a。计划在2011年开工建设，2014年建成投产。
(6)非光聚碳树脂(PC)。由碳酸二甲酯制备DPC．再由DPC与双酚A合成PC的工艺路线，具有全封闭、无副产物、基本无污染等特点，是“绿色” 的生产工艺。该工艺路线的核心技术是DPC制备，目前国内已建有5 000 t／a中试装置。日本三菱化学与北京燕山石化合作建设15万t／a双酚A和6万t／a聚碳酸酯(非光)。投资22亿元。
(7)非光异氰酸酯(MDI／TDI／HDI)。通过碳酸二甲酯和多胺进行反应，可产生不同的异氰酸酯：
多苯基甲烷多胺(DAM，苯胺+甲醛)+CO+Cl2一MDI，
TDA (甲苯二胺)+CO+C12一TDI，
己二胺+CO+C12— HDI，
异佛尔酮二胺+CO+C12=IPDI。
(8)高端乙烯下游化学品。这些产品主要是生产羰基合成的MMA、超高分子量的聚乙烯EVA和环烯烃的共聚物，在燃料电池和太阳能电池的薄膜方面有一些特殊的用途，而且这些产品的生产技术都已经实现产业化。
(9)费托合成合成高端化学品。液体石蜡、基础油、白油、 一烯烃共聚单体、烷基苯和氯化石蜡等。
(10)液体石蜡。是重要的化工原料，可制得一系列化工产品一烷基苯、氯化石蜡、农药乳化剂、可降解合成洗涤剂、增塑剂、化肥添加剂等。
(11)烷基苯。主要原料为液蜡和苯，产品主要用于合成洗涤剂、润滑油、润滑油添加剂、油田化学品和香料等。
(12)重烷基苯磺酸盐。是优良的油田化学
品，主要用于生产三次采油中使用的驱油剂、泥
浆添加剂和破乳剂等。
(13)白油。具有良好的氧化安定性，化学稳定性，光安定性，无色、无味，不腐蚀纤维纺织物；工业白油主要用于化纤、铝材加工、橡胶增塑、纺织机械、精密仪器润滑以及压缩机密封用油；化妆品级白油主要用做化妆品工业原料，制做发乳、发油、唇膏、护肤脂等：食品级白油适用于食品上光、防粘、脱膜、消泡、密封和抛光等。
(14) 一烯烃共聚单体。主要是丁烯一1、戊烯一l、己烯一1和辛烯一1等，主要用作聚烯烃树脂共聚单体，提高产品性能和附加值，增加品种。
(15)二氧化碳去向。食品、驱油(EOR)、微藻吸收、捕集与填埋(CCS)、化工利用等。但目前CO利用量与排放量相比微不足道，不足以解决CO排放问题。
(16)二氧化碳你制甲醇。2009年3月， 日本三井化学投资1 600万美元．建成一套100 t／a CO，转化甲醇示范装置(GTR)。中试数据表明：吨甲醇约消耗CO 1．50～1．60 t，消耗氢气0．20 t。目前三井化学正在寻求与塞拉尼斯和日本大赛璐合作建设60万t／a工业化装置。并计划在中国、日本或新加坡选址。该技术的最大挑战是氢气来源。(17)CO：制碳酸二甲酯(DMC)： 以二氧化碳和EO (PO)为原料，生产碳酸二甲酯，用于涂料溶剂、农药、医药、电子化学品和非光PC树脂、非光异氰酸酯、(MDI、TDI、HDI)等领域。DMC还可用作抗爆剂和甲基叔丁基醚的替代品等领域．国内已有成熟技术和工业化生产装置 每吨DMC可消耗CO 约为0．6 t，环氧丙烷0．72 t 在替代涂料有机溶剂和油品添加剂方面有巨大市场潜力，有待开发。
(18)碳酸二苯酯(DPC)。由苯酚和碳酸二甲酯进行酯交换反应制得。反应压力为常压，反应温度为100～250 oC 先由苯酚和DMC发生酯交换反应。生成碳酸苯甲酯(MPC)，MPC再发生歧化反应生成DPC。
(19)醋酐路线DPC。由醋酐和苯酚反应生成醋酸苯酯，醋酸苯酯再与碳酸二甲酯进行酯交换反应生成碳酸二苯酯。实验室数据为：醋酸苯酯产率>95％ ．碳酸二甲酯转化率95％以上。碳酸二苯酯收率95％以上：所得DPC纯度99．5％以上．达到聚碳酸酯的合成要求。
(20)二氧化碳制降解塑料。目前从事该技术开发的研究机构有中科院长春应化所(3 000 t／a)、中科院广州化学有限公司等。已经建成的项目有：中海石油化学股份有限公司、蒙西高新技术集团公司、中油吉林油田集团公司、江苏金龙绿色化学有限公司和河南天冠集团等企业 每吨CO，降解塑料可消耗CO 约O．53 t，环氧烷烃0．57 t。
5. 结论
现代煤化工产业在人类历史上发挥过重要作用，虽然当前现代煤化工产业出现了一些无序发展、盲目发展的现象，但是只要有关方面在国家对煤化工产业发展一系列政策的正确引导下，能够统一认识，稳妥推进，有序发展，科学
发展，并且随着石油巅峰的到来，煤化工产业在我国仍有广阔的发展前景和空间。
6. 参考文献
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