年中國煤化工行業市場研究及競爭力分析報告第一章我國煤化工產業概況第一節煤化工產業發展概況一、煤炭焦化煤炭焦化又稱煤炭高溫干餾。以煤為原料，在隔絕空氣條件下，加熱到950℃為保證焦炭質量，選擇煉焦用煤的最基本要求是揮發分、粘結性和結焦性；絕大部分煉焦用煤必須經過洗選，以保證盡可能低的灰分、硫分和磷含量。選擇煉焦作煤時，還必須注意煤在煉焦過程中的膨脹壓力。用低揮發分煤煉焦，由于其膠質體粘度大，容易產生實高膨脹壓力，會對焦爐砌體造成損害，需要通過配煤煉焦來解決。產品和用途:煤經焦化后的產品有焦炭、煤焦油煤氣和化學產品3類。（1）焦炭。煉焦最重要的產品，大多數國家的焦炭90%以上用于高爐煉鐵，其次用于鑄造與有色屬冶煉工業，少量用于制取碳化鈣、二硫化碳、元素磷等。在鋼鐵聯合企業中，焦粉還用作燒結的燃料。焦炭也可作為制備水煤氣的原料制取合成用的原料氣。（2）煤焦油。焦化工業的重要產品，其產量約占裝爐煤的3%-4%，其組成極為復雜，多數情況下是由煤焦油工業專門進行分離、提純后加以利用（3）煤氣和化學產品。氨的回收率約占裝爐煤的0.2%-0.4%，常以硫酸銨、磷酸銨或濃氨水等形式作為最終產品。粗苯回收率約占煤的1%左右。其中苯、甲苯、二甲苯都是有機合成工業的原料。硫及硫氰化合物的回收，不但為了經濟效益，也是為了環境保護的需要。經過凈化的煤氣屬中熱值煤氣，發熱量為17500kj/Nm3左右，每噸煤約產煉焦煤氣300-400m3，其質量約占裝爐煤的16%-焦化工業是發展最成熟，最具代表性的煤化工產業，也是冶金工業高爐煉鐵、機械工業鑄造最主要的輔助產業。受世界鋼鐵產量調整、高爐噴吹技術發展、環境保護以及生產成本增高等原因影響，工業發達國家的機械化煉焦能力處于收縮狀態。目前，我國焦炭產量3.2億t/a，居世界第一，直接消耗原料煤占全國煤炭消費總量的14%。全國有各類機械化焦爐約750座以上，年設計煉焦能力約9000萬t/a，其中炭化室高度為4m～5.5m以上的大、中型焦爐產量約占80%。中國大容積焦爐（炭化室高≧6m）已實現國產化，煤氣凈化技術已達世界先進水平，干熄焦、地面煙塵處理站、污水處理等已進入實用化階段，焦炭質量顯著提高，其主要化工產品的精制技術已達到或接近世界先進水平。焦炭成為我國的主要出口產品之一，出口量逐年上升，已成為全球最大的焦炭出口國。從20世紀80年代起，煤炭行業的煉焦生產得到逐步發展，其中有的建成向城市或礦區輸送人工煤氣為主要目的的工廠，有的以焦炭為主要產品。煤炭行業焦化生產普遍存在的問題是：焦爐爐型小、以中小型焦爐為主，受礦區產煤品種限制、焦炭質量調整提高難度較大，采用干法熄焦、煙塵集中處理等新技術少，大多數企業技術進步及現代化管理與其他行業同類工廠相比有較大差距。二、煤氣化及其合成技術煤氣化是指以煤為原料生產合成氣（一氧化碳和氫氣）的過程。我國是世界上煤氣化技術應用最多的國家，煤氣化在我國的應用已有一百多年的歷史。目前全國有近萬臺氣化爐在運行，其中90%中小企業采用的氣化技術是常壓水煤氣發生爐，其它其化技術還有固定床Lurgi爐、濕法進料氣流床Texaco爐和干法進料氣流床Shell爐。通過引進國外技術和設備，固定床、流化床和氣流床煤炭氣化技術均已得到應用，相繼引進和簽約了20余套大型Lurgi、Texaco和Shell氣化裝置，煤炭地下氣化也得到了一定程度的推廣和利用，大型工業化試驗正在進行。目前新建項目已很少采用固定床氣化裝置。我國目前采用煤氣化技術大都用來生產化工合成氣和城市煤氣、近年來有用于多聯產的規劃。各種煤氣化工藝都有其一定的適用煤種，對煤的各項指標有一定的要求，不可能有萬能爐取代所有工藝。我國煤炭資源分布范圍寬，煤種廣，各企業應按就近不同煤炭資源條件(產量、煤種、煤價、運距等)，根據本企業的生產規模、產品要求，選擇不同的氣化工藝作詳細的技術經濟比較，然后再從中擇優選擇。圖表SEQ圖表\*ARABIC1：不同煤氣化方法氣體成分構成圖表SEQ圖表\*ARABIC2：不同煤氣化方法綜合比較從合成氣的下游來看，目前主要的產品是合成氨和甲醇。合成氨要壓縮成體進行運輸，產品存在一定的運輸半徑。大多數合成氨產品只是一個中間產品，合成氨目前主要下游是尿素。三、煤炭直接液化煤液化方法之一。將煤在氫氣和催化劑作用下通過加氫裂化轉變為液體燃料的過程。因過程主要采用加氫手段，故又稱煤的加氫液化法。

煤直接液化技術早在19世紀即已開始研究。1869年，M.貝特洛用碘化氫在溫度270℃下與煤作用，得到烴類油和瀝青狀物質。1914年德國化學家F.柏吉斯研究氫壓下煤的液化，同年與J.比爾維勒共同取得此項試驗的專利權。1926年，德國法本公司研究出高效加氫催化劑，用柏吉斯法建成一座由褐煤高壓加氫液化制取液體燃料(汽油、柴油等)的工廠。第二次世界大戰前，德國由煤及低溫干餾煤焦油生產液體燃料，1938年已達到年產1.5Mt的水平，第二次世界大戰后期，總生產能力達到4Mt；1935年，英國卜內門化學工業公司在英國比靈赫姆也建起一座由煤及煤焦油生產液體燃料的加氫廠，年產150kt。此外，日本、法國、加拿大及美國也建過一些實驗廠。戰后，由于石油價格下降，煤液化產品經濟上無法與天然石油競爭，遂相繼倒閉，甚至實驗裝置也都停止試驗。至60年代初，特別是1973年石油大幅度提價后，煤直接液化工作又受到重視，并開發了一批新的加工過程，如美國的溶劑精煉煤法、?？松淙軇┓ā涿悍ǖ取?/p>

埃克森供氫溶劑法，簡稱EDS法，為美國?？松芯亢凸こ坦?976年開發的技術。原理是借助供氫溶劑的作用，在一定溫度和壓力下將煤加氫液化成液體燃料。建有日處理250t煤的半工業試驗裝置。其工藝流程主要包括原料混合、加氫液化和產物分離幾個部分。首先將煤、循環溶劑和供氫溶劑（即加氫后的循環溶劑）制成煤漿，與氫氣混合后進入反應器。反應溫度425～450℃，壓力10～14MPa，停留時間30～100min。反應產物經蒸餾分離后，殘油一部分作為溶劑直接進入混合器，另一部分在另一個反應器進行催化加氫以提高供氫能力。溶劑和煤漿分別在兩個反應器加氫是EDS法的特點。在上述條件下，氣態烴和油品總產率為50％～70％(對原料煤)，其余為釜底殘油。氣態烴和油品中C1～C4約占22％，石腦油約占37％，中油(180～340℃圖表SEQ圖表\*ARABIC3：埃克森供氫溶劑法流程溶劑精煉煤法，簡稱SRC法，是將煤用溶劑制成漿液送入反應器，在高溫和氫壓下，裂解或解聚成較小的分子。此法首先由美國斯潘塞化學公司于60年代開發，繼而由海灣石油公司的子公司匹茲堡－米德韋煤礦公司進行研究試驗，建有日處理煤50t的半工業試驗裝置。

按加氫深度的不同，分為SRC－Ⅰ和SRC－Ⅱ兩種。SRC-Ⅰ法以生產固體、低硫、無灰的溶劑精煉煤為主，用作鍋爐燃料，也可作為煉焦配煤的粘合劑、煉鋁工業的陽極焦、生產碳素材料的原料或進一步加氫裂化生產液體燃料。近年來，此法較受產業界重視。SRC-Ⅱ法用于生產液體燃料，但因當今石油價格下降以及財政困難，開發工作處于停頓狀態。圖表SEQ圖表\*ARABIC4：SRC-Ⅰ法流程兩種方法的工藝流程基本相似。最初用石油的重質油作溶劑，在運轉過程中以自身產生的重質油作溶劑和煤制成煤漿，與氫氣混合、預熱后進入溶解器，從溶解器所得產物有氣體、液體及固體殘余物。先分出氣體，再經蒸餾切割出餾分油。釜底物經過濾將未溶解的殘煤及灰分分離。SRC-Ⅰ法將濾液進行真空閃蒸分出重質油，殘留物即為產品──溶劑精煉煤(SRC);SRC-Ⅱ法則將濾液直接作為循環溶劑。固液分離采用過濾，設備龐大，速度慢。近年試驗采用超臨界流體萃取脫灰法，操作條件：壓力10～14MPa、溫度450～480℃。以煙煤為原料，SRC-Ⅰ法可得約60％溶劑精煉煤，尚有少量餾分油。SRC-Ⅱ法可得10.4％氣態烴、2.7％石腦油及24.1%中質餾分油和重質油。圖表SEQ圖表\*ARABIC5：氫煤法反應器結構氫煤法，由美國戴納萊克特倫公司所屬碳氫化合物研究公司于1973年開發，建有日處理煤600t的半工業裝置。原理是借助高溫和催化劑的作用，使煤在氫壓下裂解成小分子的烴類液體燃料。與其他加氫液化法比較，氫煤法的特點是采用加壓催化流化床反應器。操作溫度430～450℃，壓力20MPa，煤速240～800kg/(h·m3)，催化劑補充量每噸煤為0.23～1.4kg催化劑。在以上條件下，約520℃四、煤氣化聯合循環發電（IGCC）整體煤氣化聯合循環（IGCC-IntegratedGasificationCombinedCycle）發電系統，是將煤氣化技術和高效的聯合循環相結合的先進動力系統。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃氣-蒸汽聯合循環發電部分。第一部分的主要設備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設備（包括硫的回收裝置），第二部分的主要設備有燃氣輪機發電系統、余熱鍋爐、蒸汽輪機發電系統。IGCC的工藝過程如下：煤經氣化成為中低熱值煤氣，經過凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變為清潔的氣體燃料，然后送入燃氣輪機的燃燒室燃燒，加熱氣體工質以驅動燃氣透平作功，燃氣輪機排氣進入余熱鍋爐加熱給水，產生過熱蒸汽驅動蒸汽輪機作功。其流程方塊圖見下圖:圖表SEQ圖表\*ARABIC6：IGCC發電系統示意圖這種系統還適于聯產熱力和液體燃料甲醇、二甲醚、醋酸、碳酸二甲酯等煤化工產品。可見，在我國化工園區大力開發建設和化工原料及蒸汽、電力等能源緊缺的形式下，IGCC的大力開發具有非常重要的意義。圖表SEQ圖表\*ARABIC7：IGCC及其聯產IGCC技術把高效的燃氣-蒸汽聯合循環發電系統與潔凈的煤氣化技術結合起來，既有高發電效率，又有極好的環保性能，是一種有發展前景的潔凈煤發電技術。在目前技術水平下，IGCC發電的凈效率可達43%～45％，今后可望達到更高。而污染物的排放量僅為常規燃煤電站的1/10，脫硫效率可達99%，二氧化硫排放在25mg／Nm3左右。（目前國家二氧化硫為1200mg／Nm3），氮氧化物排放只有常規電站的15%--20%，耗水只有常規電站的1/2-1/3，利于環境保護。

由圖中可以看出IGCC整個系統大致可分為：煤的制備、煤的氣化、熱量的回收、煤氣的凈化和燃氣輪機及蒸汽輪機發電幾個部分?？赡懿捎玫拿旱臍饣癄t有噴流床（entrainedflowbed）、固定床（fixedbed）和流化床（fluidizedbed）三種方案。在整個IGCC的設備和系統中，燃氣輪機、蒸汽輪機和余熱鍋爐的設備和系統均是已經商業化多年且十分成熟的產品，因此IGCC發電系統能夠最終商業化的關鍵是煤氣化爐、煤氣凈化系統以及燃氣輪機和高參數蒸汽輪機技術的進步。

煤氣化爐及煤氣的凈化系統的要求是：

a)氣化爐的產氣率、煤氣的熱值和壓力及溫度等參數能滿足設計的要求

b)氣化爐有良好的負荷調節性能，能滿足發電廠對負荷調節的要求

c)煤氣的成分、凈化程度等要能滿足燃氣輪機對負荷調節的要求

d)具有良好的煤種適應性

e)系統簡單，設備可靠，易于操作，維修方便，具有電廠長期、安全可靠運行所要求的可用率

f)設備和系統的投資、運行成本低五、多聯產技術系統以氣化為基礎的煤炭利用是指經煤氣化聯合循環或煤氣化制氫燃料電池聯合循環發電或以大噸位液體燃料(油、醇、醚、氫)合成為目的的能源生產(如圖所示)過程，它通過先進技術的集成應用，大幅度提高一次能源效率，減輕或消除環境污染,保證社會和經濟的可持續發展。煤氣化多聯產系統如圖所示。圖表SEQ圖表\*ARABIC8：煤氣化多聯產系統以煤的氣化為中心，將煤氣化后產生的合成氣(主要成分是CO和H2)凈化后再利用。該系統具有如下特點：(1)多產品聯合生產抗市場風險能力較強。以合成氣為原料可以生產包括化工產品、電力產品、動力燃料、氣體燃料和人工天然氣在內的多種產品。由于其產品涉及的行業較多、領域較廣，因此該系統具有較強的抗市場風險能力。(2)多聯產系統中的技術工藝路線可以進行鏈接和耦合。從氣化爐出來的粗煤氣經過除塵和脫硫后，可以分成幾個部分，供應給發電、化工合成、城市煤氣等不同的生產過程。由于各部分的比例可以根據需要靈活地進行調整，因而可以達成各方面的協調生產。(3)以煤氣化為中心的超清潔技術。原料煤經過純氧氣化后，得到的合成氣可以達到很高的除塵和脫硫率，其污染物的排放指數將大大降低。(4)多聯產系統是一個具有自身更新能力的開放系統。由于多聯產系統在組成上十分靈活，是一個優化集成過程。(5)多聯產系統的總能利用效率較高，使得項目具有較強的市場競爭力。第二節煤化工產業發展的需求及特點我國是個貧油少氣，煤炭資源相對豐富的國家。從儲量方面來看，我國2008年底煤炭儲量1145億噸，占我國能源總儲量的94.6%,遠高于全球60.12%的水平；從能源消費上來看，2008年底我國煤炭消費量1131.4(百萬噸油當量)，占能源總消費量的75.37%，也遠高于全球32.53%的水平。圖表SEQ圖表\*ARABIC9：全球主要地區能源儲量結構圖表SEQ圖表\*ARABIC10：全球主要地區能源消費結構我國目前原油進口依存度高達47%左右，而且未來還將不斷上升。如此高的依存度已經威脅到了國家的能源安全。煤化工的發展對我國有著重要的意義。目前，我國是全球最大的煤化工發展基地，2008年底我國焦炭產量32359.23萬噸，電石產量1360.81萬噸，合成氨產量4936.81萬噸，甲醇產量874.7萬噸均居世界前列。近年來國際原油價格高漲，煤炭對原油等其他能源的替代效應日益明顯。同時考慮到我國多煤少油的自然稟賦條件，發展煤化工、減少原油進口依存度，正日益成為我國的戰略選擇。我國正逐步發展以煤炭為主要原材料的煤化工產業，生產高附加值的煤化工產品。06年底我國發布《煤化工產業中長期發展規劃征求意見稿》，征求意見稿稱，2006年至2020年，中國煤化工總計投資1萬多億元，其中裝備費用占50％，技術費用占10％。圖表SEQ圖表\*A