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煤制甲醇产业化破解高硫煤利用难题0

发布时间:2019-09-14 07:47:27 编辑:笔名

“煤制甲醇”产业化破解高硫煤利用难题

我国能源结构以燃烧煤炭为主,国家出台了限制开采高硫煤政策,对近期减少二氧化硫排放起到积极作用。但是,由于高硫煤也是一种重要的化石能源,如何合理开发利用成为高油价下亟待破解的难题之一。目前我国一些地方正在开展的利用高硫煤制造甲醇的产业化探索,为我国高硫煤的开发利用展现了广阔前景。

近年来,我国能源问题日益突出。国家高度重视煤化工产业的发展,并把它列入我国中长期能源发展的战略重点。目前,国家车用甲醇汽油标准即将出台,甲醇不仅是重要基础有机化工原料,更是替代石油的重要清洁燃料。从汽车工业发展来看,到2020年我国汽车保有量预计将达到1.5亿辆,这将使我国承受巨大的能源供应压力。专家认为,我国应发展高硫煤制造甲醇、二甲醚、甲醇重整富氢气(简称醇醚氢)的清洁汽车燃料,代替石油短缺,走中国资源特色的汽车发展道路。

目前,我国高硫煤资源探明储量达620亿吨,约占煤炭总储量的1/4。作为一种特殊性质的煤炭,高硫煤具有巨大的潜在开发价值。我国高硫煤主要分布在煤炭资源较少的南方地区,在北方煤矿中下部煤层中也有不同程度的分布,其中山东兖矿高硫煤储量约10亿吨。

甲醇,是广泛应用于化工、医药、轻纺、国防等领域的基础化工产品。由于甲醇燃料的清洁性和经济性,“煤制甲醇”是目前解决我国车用燃料替代的一个重要选择。我国经济持续高增长对甲醇的需求连年保持在20%。2007年,我国甲醇消费量为900多万吨,其中进口量稳定在136万吨左右。特别是甲醇所具有的良好的燃烧性能,使国内许多单位纷纷研发含甲醇15%至85%的混合燃料。由于世界甲醇需求量不断递增,甲醇生产的竞争已向原料价格较低的地区转移。近年来,发达国家加快了将世界甲醇的生产中心向南美、沙特、伊朗和中国转移的步伐。

目前,我国已启动甲醇燃料国家标准编制计划,首先编制变性燃料甲醇、M85和M15高比例甲醇汽油国家标准,为甲醇汽油进入市场扫清障碍。这对改变我国“煤多、油贫、气少”的能源格局,大力发展新型煤化工产业,以煤为原料替代石油生产甲醇清洁燃料,减轻燃煤造成的环境污染,降低中国对进口石油的依赖意义重大。当前,煤化工行业面临着新的市场需求和发展机遇。

以煤为原料建设大型甲醇生产装置,符合国家产业政策、能源和环境保护政策。但是,用煤炭制甲醇势必在一次能源结构上出现减量态势,这在能源安全上有拆东墙补西墙之虞。而用高硫煤制造甲醇,则避免了这一问题。兖矿集团在国内首家成功开发出水煤浆气化技术、粉煤加压气化、低压羰基醋酸合成、煤炭间接液化、低热值硫化床燃烧发电等多项具有自主知识产权的核心技术,成为国际上惟一同时拥有粉煤气化和水煤浆加压气化技术的企业。而这一切的基础原料就是高硫煤。

实施“煤制甲醇”必须要有产业化规模

全国规模最大的年产50万吨“煤制甲醇”装置于2007年12月28日在山东兖矿国宏化工公司投产。据山东兖矿集团介绍,这也是全球首套以高硫煤为原料的50万吨“煤制甲醇”装置,这一装置投产后年可消化高硫煤100万吨,减排四万多吨二氧化硫烟尘。

这一煤化工项目基地是山东省重点建设的鲁南煤化工基地三大园区之一。项目设计年产50万吨甲醇和硫磺、氩气、液氧等化工原料,总投资22.17亿元,年销售收入预计达10.9亿元,利润2.22亿元,投资回报期为八年。

近年来,作为华东地区最大的煤炭生产基地,兖矿集团确立了走科技含量高、安全有保障、经济效益好、资源消耗低和环境污染少的新型煤炭工业化道路,着眼于解决资源不足、产业结构不合理等问题,积极适应时代发展、科技进步和石油紧缺的新情况,发挥技术、管理和人才优势,实施煤炭产品深加工。从而探索出一条煤炭资源型企业改变资源枯竭后走向衰败的命运,实现可持续发展的科学发展路径。

兖矿集团积极实施了薄煤层开发,以北宿矿为中心,打造薄煤层综合开发示范基地,使兖州和济东煤田硫含量大于3%的7.87亿吨高硫煤,及周边地方煤矿硫含量大于3%的2.553亿吨高硫煤变成高附加值资源。

在实施高硫煤综合利用的规模化方面,兖矿集团取得重大进展。在年产24万吨甲醇和80MW燃气发电的煤基多联产系统示范装置获得成功的基础上,以国宏化工50万吨“煤制甲醇”项目为新起点,加快步伐抢占60万吨、100万吨和120万吨“煤制甲醇”单套产能高地。随着国宏化工一期50万吨甲醇项目的投产,兖矿甲醇产能规模已达110万吨,占全国市场份额的12%,占华东市场的40%。

目前,每两吨高硫煤可生产一吨甲醇。兖矿集团通过“煤制甲醇”项目可将高硫煤转变成纯度为99.999%的甲醇。其中,仅转化提取的两万多吨硫磺,每年就可为企业创收7000多万元。据了解,目前甲醇能卖到800元/吨至900元/吨;硫磺能卖到3600元/吨至3700元/吨。由于产能的不断扩大,兖矿附近高硫煤已涨到650元/吨。

高硫煤制甲醇将延长我国煤炭开采期

据了解,我国开展煤化工替代石油研究已有20多年历史。目前,山西、山东、河南等地都在进行相关研究工作。据中国工程院院士、煤化学工程专家谢克昌介绍,我国煤炭资源有50%是高硫煤。重庆、贵州等省市饱受酸雨之苦,就是高硫煤直接燃烧的结果。高硫煤是生产石油替代品的最佳原料,生产甲醇及二甲醚利用率最高,我国已自主开发具有自身特色的年产60万吨高硫煤制甲醇新工艺,计划依托晋中、陕北、吕梁等地区建设第一个示范工程。而高硫煤的规模化开发,将大大延长我国煤炭开采期。

兖矿集团所在济宁矿区经过20多年的开采,产量高峰期已过。目前本部储量还有21亿吨,其中高硫煤约占1/4。之前,兖矿煤大部分是低硫煤,硫分大部分在0.5%以下,不但好开采,而且低灰、低磷、高热量;产量高时每年达4500万吨,现在已降到3500万吨以下。由于资源的日趋枯竭,兖矿不得不开始开采下部平均厚度只有1.2米的含黄铁矿的高硫煤,开采成本非常高。

目前,兖矿开采的高硫煤平均含硫量3%至4%,高的达到6%。而通过水煤浆加压气化技术,可使煤炭中的硫回收率达到91.6%,解决了矿区的可持续发展问题。高硫煤转化成的甲醇,具有良好的市场前景。这一项目的建成投产,标志着我国综合开发利用高硫煤、发展煤基醇醚燃料技术达到世界先进水平,并且进入规模化发展阶段。

由于高硫煤在燃烧时对环境污染大,国家一直限制开采。此次兖矿集团的50万吨甲醇项目采用美国和德国引进的水煤浆加压气化、低温甲醇洗脱硫脱碳等技术和装置,配套建设24MW联产发电设备和完善的环保设施,有效解决了高硫煤的污染问题。据测算,山东推广大规模的高硫煤制甲醇生产技术,可使全省煤炭开采年限延长25年。

“十一五”期间,国宏化工公司还将建设100万吨甲醇、30万吨聚丙烯和43万吨醋酸乙烯项目。目前二期100万吨甲醇扩建项目的科研报告评审和环评报告编制工作已经完成。期间,公司规划总投资将超过150亿元,总产值超过100亿元。据了解,陕西榆林60万吨“煤制甲醇”项目预计将于2008年投产。