1、我我国国面面临临的的现现状状能源结构是能源结构是节能减排政策的实施节能减排政策的实施石油价格不断高涨石油价格不断高涨天然气的需求增长天然气的需求增长如如何何高高效效利利用用煤煤资资源源？一、煤利用的必然趋势一、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。煤的使用年限估计在几百年，它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，它将是替代不断下降的石油资源的可靠资源。因此煤化学工业的发展将替代将是替代不断下降的石油资源的可靠资源。因此煤化学工业的发展将替代石油化学工业。石油化学工业。中国是世界上
2、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、煤炭资源二、煤炭资源图4 煤炭资源三、煤化学的发展三、煤化学的发展 煤化学的发展可分为四个阶段煤化学的发展可分为四个阶段（1 1）萌芽阶段（萌芽阶段（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1830年左右，人们普遍
3、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）启蒙阶段（）启蒙阶段（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）经典阶段（）经典阶段（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的研究产生
4、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兴（）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，出现
5、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净化IGCCIGCC合成气合成气合成氨合成氨甲醇合成甲醇合成F-TF-T合成合成乙酐合成乙酐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、化学液体燃料、化学品品乙酐、乙酸甲酯乙酐、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、化学品炼焦炼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、吡啶、酚萘、蒽、吡啶、酚沥青、碳素制品沥青、碳素制品冶金焦冶金
6、焦石灰石石灰石电石炉反应电石炉反应电石电石乙炔乙炔其他加工其他加工低温干馏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、还原剂、气化原料无烟燃料、还原剂、气化原料褐煤蜡、活性炭、炭分子筛褐煤蜡、活性炭、炭分子筛煤煤图6 煤化工的范畴传统煤化工与现代煤化工传统煤化工与现代煤化工生产工艺与产品比较生产工艺与产品比较煤焦化煤焦化主要生产炼钢用焦炭，同时生产焦炉煤气、苯、萘、蒽、沥青以主要生产炼钢用焦炭，同时生产焦炉煤气、苯、萘、蒽、沥青以 及碳素材料等产品；及碳素材料等产品；煤气化煤气化生产合成气，是合成液体燃料、乙醇、乙酐等多种产品的原料；生产合
7、成气，是合成液体燃料、乙醇、乙酐等多种产品的原料；煤直接液化煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。煤间，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。煤间 接液化是由煤气生产合成气，再经催化合成液体燃料和化学产品。接液化是由煤气生产合成气，再经催化合成液体燃料和化学产品。煤低温干馏煤低温干馏生产低温焦油，经过加氢生产液体燃料，低温焦油分离后可生产低温焦油，经过加氢生产液体燃料，低温焦油分离后可 得有用的化学产品。低温干馏的半焦（兰炭）可用作无烟燃料，或用作得有用的化学产品。低温干馏的半焦（兰炭）可用作无烟燃料，或用作 气化原料、发电燃料以及碳质还原剂等。低温干馏煤气可做燃料
8、气。气化原料、发电燃料以及碳质还原剂等。低温干馏煤气可做燃料气。五、五、煤干馏过程的不同阶段所发生的主要变化煤干馏过程的不同阶段所发生的主要变化图7 煤热解大型装置v第一阶段（从室温第一阶段（从室温350350）从室温到活泼热分解温度为干馏脱气阶段，煤的外形无变化。）从室温到活泼热分解温度为干馏脱气阶段，煤的外形无变化。150 150 前主要为干燥阶段，在前主要为干燥阶段，在150 200 150 200 时放出吸附在煤中的气体主要为甲烷、时放出吸附在煤中的气体主要为甲烷、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 以上时有机质分解（褐煤脱羟基）；以上时有机质分解（褐煤
9、脱羟基）；300 300 左右左右开始热解，烟煤和无烟煤的原始分子结构仅发生有限的热作用（主要是缩合作用）开始热解，烟煤和无烟煤的原始分子结构仅发生有限的热作用（主要是缩合作用）v第二阶段（第二阶段（350550350550）活泼分解是主要特征。以解聚和分解反应为主，生成大量的挥）活泼分解是主要特征。以解聚和分解反应为主，生成大量的挥发物（煤气及焦油），煤黏结成半焦。煤种的灰分几乎全部存在于半焦中。煤气成分除发物（煤气及焦油），煤黏结成半焦。煤种的灰分几乎全部存在于半焦中。煤气成分除热解水、一氧化碳、二氧化碳外，主要是气态烃。烟煤在这一阶段经历了软化、熔融、热解水、一氧化碳、二氧化碳外，主要是
10、气态烃。烟煤在这一阶段经历了软化、熔融、流动和膨胀直到再固化等过程。出现了一系列特殊现象，形成气液固三相共存的胶质体。流动和膨胀直到再固化等过程。出现了一系列特殊现象，形成气液固三相共存的胶质体。在分解的产物中出现烃类和焦油的蒸汽。在在分解的产物中出现烃类和焦油的蒸汽。在450 450 左右时焦油量最大，在左右时焦油量最大，在450550 450550 内，内，气体析出量最多。黏结性差的气化用煤，胶质体不明显，半焦不能黏结为大块，而是松气体析出量最多。黏结性差的气化用煤，胶质体不明显，半焦不能黏结为大块，而是松散的原粒度大小，或因受压受热而碎裂。散的原粒度大小，或因受压受热而碎裂。v第三阶段（
11、超过第三阶段（超过550）在这一阶段，以缩聚反）在这一阶段，以缩聚反应为主，又称二次脱气阶段，半焦变成焦炭，析应为主，又称二次脱气阶段，半焦变成焦炭，析出的焦油量很少，挥发份主要是多种烃类气体、出的焦油量很少，挥发份主要是多种烃类气体、氢气和碳的氧化物。氢气和碳的氧化物。六、煤的低温干馏六、煤的低温干馏定义：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）分类：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：发展：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
12、末因电灯的发明，煤低温干馏趋于衰落。但二战又刺激了低温干馏，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：产物：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：组成：酚
13、类：35%；有机碱：1%2%；烷烃：2%10%；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%低温干馏的产品低温干馏的产品煤在焦炉内隔绝空气加热到煤在焦炉内隔绝空气加热到1000 1000 左右，可获得焦炭、化左右，可获得焦炭、化学产品和煤气。此过程成为高温干馏或高温炼焦。学产品和煤气。此过程成为高温干馏或高温炼焦。焦炭主要用于高炉炼铁。煤气可以用来合成氨，生产化肥焦炭主要用于高炉炼铁。煤气可以用来合成氨，生产化肥或用作加热燃料。或用作加热燃料。炼焦所得化学产品种类很多，特
14、别是含有多种芳香族化合炼焦所得化学产品种类很多，特别是含有多种芳香族化合物，主要有硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、物，主要有硫酸铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等。蒽和沥青等。倒焰式焦炉倒焰式焦炉废热式焦炉废热式焦炉蓄热式焦炉。蓄热式焦炉。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、炼焦炼焦n煤的成焦过程煤的成焦过程 随着温度的升高，连在核上的侧链不断脱落分解。芳核本身则缩合并稠环随着温度的升高，连在核上的侧链不断脱落分解。芳核本身则缩合并稠环 化，反应最终形成煤气、化学产品和焦炭。化，反应最终形成煤气
15、、化学产品和焦炭。成焦过程可分为成焦过程可分为干燥预热阶段干燥预热阶段（350）、）、胶质体形成阶段胶质体形成阶段（350480）、）、半焦形成阶段半焦形成阶段（480650）和）和焦炭形成阶段焦炭形成阶段（650950）。）。n焦炭质量焦炭质量 焦炭主要用于炼铁。为了加强高炉生产，要求焦炭焦炭主要用于炼铁。为了加强高炉生产，要求焦炭可燃性好可燃性好、发热发热值高值高、化学成分稳定化学成分稳定，灰分低灰分低、硫和磷等杂质少硫和磷等杂质少、粒度均匀粒度均匀、机械强度高机械强度高、耐磨耐磨 性好性好以及有以及有足够的气孔率足够的气孔率等。等。物理性质：焦炭的真密度介于物理性质：焦炭的真密度介于1.
16、871.95g/cm3。焦炭块的视密度介于。焦炭块的视密度介于 0.780.98g/cm3。化学成分化学成分 高炉和铸铁的焦炭的化学成分高炉和铸铁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%，炼铁焦比可降低，炼铁焦比可降低2%，渣量较少，渣量较少2.7%2.9%，高炉增产约，高炉增产约2.0%2.5%。硫分硫分 硫分转移到生铁中，使生铁呈热脆性，加快生铁腐蚀。硫分转移到生铁中，使生铁呈热脆性，加快生铁腐蚀。挥发分挥发分 焦炭挥发分是鉴别焦炭成熟的一个重要指标，成熟焦炭的挥发分为焦炭挥发分是鉴别焦炭成熟的一个重要指标，成熟焦炭的挥发分为1%左右；左右
17、；当挥发分高于当挥发分高于1.5%时，则为生胶。时，则为生胶。水分水分 焦炭水分一般为焦炭水分一般为2%6%。焦炭水分要稳定，否则将引起高炉炉温波动，并给。焦炭水分要稳定，否则将引起高炉炉温波动，并给焦炭转鼓指标带来误差。焦炭转鼓指标带来误差。碱性成分碱性成分 K2O、NaO对焦炭在高炉中的性状影响大，严重降低焦炭强度。对焦炭在高炉中的性状影响大，严重降低焦炭强度。间接液化间接液化煤炭的间接液化是煤气化产生合成气（煤炭的间接液化是煤气化产生合成气（CO+H2），再以合成气），再以合成气 为原料合成液体燃料和化学产品。为原料合成液体燃料和化学产品。间接液化中的间接液化中的Fischer-Trop
18、sch合成和合成和MTG的的Mobil工艺都已工艺都已 经工业化。经工业化。反应器类型：固定床反应器、气流床反应器、浆态床反应器。反应器类型：固定床反应器、气流床反应器、浆态床反应器。八、八、煤液化煤液化 直接液化直接液化煤炭的间接液化是将煤在较高温度和压力下与氢气反应使其降解煤炭的间接液化是将煤在较高温度和压力下与氢气反应使其降解和加氢，从而转化为液体油类的工艺。和加氢，从而转化为液体油类的工艺。直接液化与间接液化的对比：直接液化热效率较高，对原料的要直接液化与间接液化的对比：直接液化热效率较高，对原料的要求高，较适合于生产汽油和芳烃；间接液化允许液化采用高灰分求高，较适合于生产汽油和芳烃；
19、间接液化允许液化采用高灰分的劣质煤，较适合于生产柴油、含氧的有机化工原料和烯烃等。的劣质煤，较适合于生产柴油、含氧的有机化工原料和烯烃等。直接液化的代表性工艺：德国的直接液化的代表性工艺：德国的IGIG工艺、美国的工艺、美国的SRC-/SRC-/工艺、工艺、日本的日本的NEDOLNEDOL法、神华煤直接液化工艺。法、神华煤直接液化工艺。九、煤气化及甲烷化技术九、煤气化及甲烷化技术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
20、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，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。新型煤气化技术
21、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结合克服克服2、甲烷化、甲烷化托普索甲烷化技术托普索甲烷化技术托普索工艺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。戴维甲烷化技术戴维甲烷化技术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。鲁奇甲烷化技术鲁奇
22、甲烷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 煤气化技术煤气化技术 煤气化的定义 煤气化是煤炭的一个热化学加工过程，以煤或煤焦为原料，以氧气（空气或富氧）、水蒸汽或氢气等作为汽化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的过程。气化时所得的可燃气体称为煤气，所用的设备称为煤气发生炉。煤气化生产合成气是煤化工的
23、核心。煤气化技术始于煤气化生产合成气是煤化工的核心。煤气化技术始于20世纪世纪30年代。气年代。气化的方法达化的方法达7080种，目前各国还在不断研发新的煤气化技术。按时代种，目前各国还在不断研发新的煤气化技术。按时代划分，包括第一代和第二代煤气化技术划分，包括第一代和第二代煤气化技术第一代煤气化技术以鲁奇炉、温克勒炉和第一代煤气化技术以鲁奇炉、温克勒炉和KT炉为代表，以鲁奇炉应用范炉为代表，以鲁奇炉应用范围最广，但由于第一代气化炉技术缺陷，围最广，但由于第一代气化炉技术缺陷，70年代第二代煤气化技术逐渐年代第二代煤气化技术逐渐取代了第一代煤气化技术取代了第一代煤气化技术第二代煤气化技术是六十
24、年代末至第二代煤气化技术是六十年代末至70年代初开发的。其代表炉型为德士年代初开发的。其代表炉型为德士古水煤浆气化炉、壳牌粉煤气化炉、古水煤浆气化炉、壳牌粉煤气化炉、GSP气化炉、鲁奇气化炉、鲁奇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应炉等。第二代气化炉在各种煤的适应性、热效率的提高、单台炉能力的增加、环境污染的减少等方面均有很性、热效率的提高、单台炉能力的增加、环境污染的减少等方面均有很大的进展大的进展国内的水煤浆多喷嘴对置气化炉已经实现产业化进程。国内的水煤浆多喷嘴对置气化炉已经实现产业化进程。1、煤气化主要用途煤气化主要用
25、途 煤气化是重要的洁净煤应用技术之一，也是发展现代化重要煤气化是重要的洁净煤应用技术之一，也是发展现代化重要的单元技术。随着石油资源的紧缺，煤气化在化工行业的地位越的单元技术。随着石油资源的紧缺，煤气化在化工行业的地位越来越重要。来越重要。广泛地应用于生产工业和民用燃料气。广泛地应用于生产工业和民用燃料气。化工合成原料气、合成燃料油原料气、制造氢燃料电池、煤化工合成原料气、合成燃料油原料气、制造氢燃料电池、煤气联合循环发电、合成燃料气和火箭燃料等。气联合循环发电、合成燃料气和火箭燃料等。2、煤气的种类（一）煤气的种类（一）煤气成分取决于燃料、汽化剂的种类以及气化过程的条件。根据汽化剂和煤气成分
26、的不同进行分类，有以下几种：煤气种类汽化剂煤气成分特点用途空气煤气空气CO、CO2、N2热值低燃烧发电水煤气水蒸汽、氧气H2、CO热值高合成原料混合煤气蒸汽、空气CO、CO2、N2、H2热值稍高于空气煤气作燃料气、高热值煤气稀释剂半水煤气蒸汽、空气或空气煤气和水煤气混合CO、CO2、N2、H2V（CO+H2）/V(N2)=3.13.2合成氨的原料气焦炉煤气煤干馏CO、CH4、H2、少量乙烯、N2、CO2也可直接作燃料合成氨的原料煤气的种类（二）煤气的种类（二）根据煤气热值的高低可将煤气分为三类煤气种类热值kJ/m3所属种类用途低热值煤气38007600空气煤气、混合煤气高热值煤气稀释剂中热值煤
27、气1000020000水煤气、焦炉煤气民用、工业用、发电高热值煤气21000中热值煤气甲烷化所得合成天然气第三节第三节 煤气化技术分类（一）煤气化技术分类（一）按气化压力分为：常压气化和加压气化 按操作方式分为：间歇气化和连续气化 按排渣方式分为：固态排渣和液态排渣 按进煤状态分为：块煤、粉煤、水煤浆 煤气化技术分类（二）煤气化技术分类（二）按煤与汽化剂在气化炉内运动状态分类 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煤或煤焦块煤或煤焦原料原料炉内各反应层高度基本维持不变炉内各反应层高度基本维持不变床层特点床层特点煤由气化炉
28、顶部加入，汽化剂由炉底送入煤由气化炉顶部加入，汽化剂由炉底送入入炉方式入炉方式流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化即固体颗粒处于相对固定状态即固体颗粒处于相对固定状态运动状态运动状态 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颗粒煤小颗粒煤原料原料床层温度和组成均一床层温度和组成均一床层特点床层特点煤由气化炉顶部加入，汽化剂由炉底送入煤由气化炉顶部加入，汽化剂由炉底送入入炉方式入炉方式连续、无序的沸腾和悬浮状态运动连续、无序的沸腾和悬浮状态运动运动状态运动状态气流床气化特点气流床气化特点煤粉煤粉
29、原料原料床层温度和组成均一床层温度和组成均一床层特点床层特点汽化剂（蒸汽、氧气）将煤粉夹带由炉底送汽化剂（蒸汽、氧气）将煤粉夹带由炉底送入，属并流式气化入，属并流式气化入炉方式入炉方式汽化剂、热解挥发物、燃烧产物裹挟着煤焦汽化剂、热解挥发物、燃烧产物裹挟着煤焦粒子高速运动粒子高速运动运动状态运动状态熔融床气化特点熔融床气化特点粉煤粉煤原料原料床层温度和组成均一床层温度和组成均一床层特点床层特点汽化剂与煤粉以切线方向高速喷入熔池汽化剂与煤粉以切线方向高速喷入熔池（16001700）内。）内。入炉方式入炉方式熔融物高速旋转熔融物高速旋转运动状态运动状态鲁奇加压气化炉装置示意图鲁奇加压气化炉装置示意
30、图煤的煤的加工加工气化气化液化液化干馏干馏燃烧燃烧原理原理把煤中的有机物转化把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程为可燃性气体的过程把煤转化为液体燃把煤转化为液体燃料的过程料的过程使煤隔绝空气加强热，使煤隔绝空气加强热，使其分解的过程使其分解的过程使煤在空气中加热使煤在空气中加热分解的氧化过程。分解的氧化过程。原料原料煤煤煤煤煤煤煤煤产品产品合成气、天然气合成气、天然气液体燃料（甲醇、液体燃料（甲醇、汽油等）汽油等）焦炭、煤焦油、焦炉焦炭、煤焦油、焦炉气气热量热量十一、煤化工按产品分类十一、煤化工按产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醚煤制二甲醚煤制油煤制油煤制烯烃煤制烯烃煤制氢
31、煤制氢煤制乙炔煤制乙炔煤制合成氨煤制合成氨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酐醋酐醋酸酯醋酸酯二醋丝束二醋丝束聚甲醛聚甲醛 DMFDMF甲烷氯化物甲烷氯化物甲醇转乙烯、丙稀甲醇转乙烯、丙稀 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，占世界总生产能力的21.8%。预计，
32、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项项 目目1999年年2000年年2001年年2002年年2003年年2004年年2005年年世界总生产能力世界总生产能力3497.63778.13841
33、.13841.1384540604294世界甲醇总产量世界甲醇总产量2800.12889.22983.53064.5315232603580世界甲醇需求量世界甲醇需求量2800.12889.22983.53064.5315232603580国内甲醇生产能力国内甲醇生产能力368370404410425466560国内甲醇总产量国内甲醇总产量124198.7204211299440330国内表观消费量国内表观消费量261329357390434573512国际市场甲醇价格走势图01002003004005006001994.11994.71995.11995.71996.11996.71997.
34、11997.71998.11998.71999.11999.72000.12000.72001.12001.72002.12002.72003.12003.3年、月美元/吨西北欧美国韩国东南亚日本图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产工艺甲醇生产工艺 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
35、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%；20
36、03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%。甲醇消费结构甲醇消费结构图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、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 Chemi
37、cal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3.3%。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.
38、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、醋酐、醋酐 醋酐是最重要的精细化工原料之一，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E
39、astman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16.8%；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/
40、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、醋酸酯、醋酸酯 醋酸酯是重要的有机溶剂，用于涂料、油墨、粘合剂、医
41、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。应用应用领域领域醋酸乙酯醋酸乙酯醋酸丁酯醋酸丁酯美国美国西欧西欧日本日本美国美国西欧西欧日本日本涂料涂料60.631.43786.389.873.2油
42、墨油墨17.425.73803.10溶剂溶剂14.438.61310.515.129.5其它其它7.64.3123.21.57.3行业行业醋酸乙酯醋酸乙酯醋酸丁酯醋酸丁酯消费量消费量比例比例消费量消费量比例比例医药医药8.830.39.441.7涂料涂料4.816.710.044.2油墨油墨2.68.80.62.6粘合剂粘合剂7.024.11.56.6其他其他5.820.01.14.8合计合计29100.022.6100.0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/
43、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
44、.7%，需求量达34.3万吨。5、二醋丝束、二醋丝束 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%、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2
45、8%、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
46、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。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、聚甲醛、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。
47、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。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
48、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，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
49、-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 烷烷 氯氯 化化 物物甲烷氯化物甲烷氯化物甲基氯硅烷（有机规单体）甲基氯硅烷（有机规单体）硅橡胶、硅树脂、硅油等有机硅硅橡胶、硅树脂、硅油等有机硅一氯甲烷一氯甲烷医药、农药、甲基纤维素和季胺化合物等医药、农药、甲基纤维素和季胺化合物等二氯甲烷二氯甲烷溶剂、清洗剂、发泡剂、感光胶片等溶剂、清洗剂、发泡剂、
50、感光胶片等三氯甲烷（氯仿）三氯甲烷（氯仿）HCFC-22HCFC-22医药萃取剂、麻醉剂、染料、农药医药萃取剂、麻醉剂、染料、农药制冷剂制冷剂四氟乙烯四氟乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯六氟丙烯等六氟丙烯等四氯化碳四氯化碳精细化工原料精细化工原料图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
