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新型煤化工看中国 ---2010 北京国际煤化工论坛记录和思考

新型煤化工看中国 ---2010 北京国际煤化工论坛记录和思考. 光谱分析产品线 李鹰 2010 年 9 月. 提纲. 煤化工产业链 论坛印象 热点新型煤化工 - 工艺和相关项目 我们的机会和策略？. 煤化工产业链. 煤化工产业链. (CH3OH). Pt/Rh/SiO 2. 乙醇. Cu-Zn-O. 甲醇. 甲烷. Ni. CO+H 2. 二甲醚. Cu, Zn. Syngas 合成气. 合成汽油. Co, Ni, Fe. 合成气 : 煤化工过程的基础原料. 间接替代 Indirect substitution of oil. MTO.

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新型煤化工看中国 ---2010 北京国际煤化工论坛记录和思考

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  1. 新型煤化工看中国---2010北京国际煤化工论坛记录和思考新型煤化工看中国---2010北京国际煤化工论坛记录和思考 光谱分析产品线 李鹰 2010年9月

  2. 提纲 • 煤化工产业链 • 论坛印象 • 热点新型煤化工-工艺和相关项目 • 我们的机会和策略？

  3. 煤化工产业链

  4. 煤化工产业链 (CH3OH)

  5. Pt/Rh/SiO2 乙醇 Cu-Zn-O 甲醇 甲烷 Ni CO+H2 二甲醚 Cu, Zn Syngas 合成气 合成汽油 Co, Ni, Fe 合成气:煤化工过程的基础原料

  6. 间接替代Indirect substitution of oil MTO Olefin Ethene MTP Propene 成熟技术 well developed technology Coal Syngas MeOH DME LPG Oil MTG Gasoline Diesel 直接替代Direct substitution of oil 甲醇--煤化工与石油化工的桥梁 甲醇制烯烃(Methanol to olefin, MTO) 甲醇制丙烯(Methanol to Propylene, MTP) 甲醇制汽油(Methanol to Gasoline, MTG)

  7. 提纲 • 煤化工产业链 • 论坛印象 • 热点新型煤化工-工艺和相关项目 • 我们的机会和策略？

  8. 论坛和展会掠影

  9. 新工艺、新装置 航天炉 晋煤灰熔聚气化炉 丹化-煤制乙二醇 神华-煤制烯烃

  10. 新成果 神华DMTO 柴油、石蜡 聚丙烯 聚乙烯

  11. 产业链发展方向-煤基多联产,CO2捕集/封存/利用产业链发展方向-煤基多联产,CO2捕集/封存/利用

  12. 论坛和展会印象 • 级别高 • 主办单位:中国石油和化学工业联合会，中国煤炭工业协会 • 到会发言领导:顾秀莲(人大副委员长),李勇武(联合会会长),王显政(煤炭工业协会会长),朱宏任(工业和信息化部总工),袁隆华(工业和信息化部原材料司司长),顾宗勤(石油和化工规划院院长),方德巍(化工行业生产力促进中心总工)…

  13. 论坛和展会印象 • 广泛关注 • 中国化工企业高层:中国化学工程集团公司总经理金克宁,神华集团总经理张玉卓,兖矿集团总经理王信及副总张鸣林,陕西延长石油总经理张积耀,安徽淮化董事长张俊,陕西煤化工集团副总尚建选,上海华谊集团总裁刘训峰,内蒙伊泰集团董事长郝喜柱,惠生工程副总林中,中科合成油公司总经理李永旺,上海焦化副总顾卫忠,天辰工程公司副总耿玉侠,赛鼎工程总经理张庆庚,晋煤集团,平煤,中原大化,潞安集团,北京航天万源煤化工,新疆中泰化学,泸天化,中盐红四方… • 外方化工企业:道达尔, 壳牌中国, 埃克森-美孚, BP, 康菲石油, 沙索中国,德国南方化学,法液空,普莱克斯,日本煤炭能源中心… • 工程设计公司:天辰,赛鼎,东华,五环,华陆,成达,SEI,寰球,中冶赛迪,西南化工研究设计院,上海亚化工程咨询 • 自动化、仪表厂商:ABB,西门子,GE,SICK MAIHAK(唯一参展分析仪器厂商),中控,和利时,日立中国 • 协会、研究单位:中国石油和化学工业联合会,中国煤炭工业协会,甲醇协会(Methanol Institute),中国氮肥工业协会,中国电石工业协会,神华煤制油研究院,清华大学,中科院大连化物所,中科院福建物质结构研究所,中科院兰州化物所,华东理工大学,大连理工大学,中国矿业大学…

  14. 论坛和展会印象 • 里程碑意义: 新型煤化工成功产业化,首次集中汇报 • 煤制烯烃：8月，世界首个煤制烯烃项目(DMTO) 在神华包头投料成功；神华在包头和宁夏(MTP)，以及大唐在多伦(MTP)的3个煤制烯烃项目将在今年4季度试车。 • 煤制油：神华鄂尔多斯项目(直接液化)和潞安长治项目(间接液化)于2008年底出油，内蒙伊泰鄂尔多斯项目(间接液化)于2009年3月出油，兖矿榆林项目(间接液化)已经完成了百万吨煤间接液化示范项目国家核准工作，等待国家发改委批复。 • 煤制乙二醇：丹化在通辽的乙二醇，通辽的乙二醇产品2009年底投产成功后一直未正式投产，力争年内投产。 • 煤制天然气：大唐赤峰克什克腾旗项目第一条生产线计划今年底率先建成，新汶伊犁能源项目、庆华煤化工项目、大唐阜新项目、内蒙汇能项目和华能新疆准东项目今年相继开工。

  15. 热点新型煤化工 • 市场需求和国家宏观政策 • 煤制烯烃 • 煤制油 • 煤制乙二醇 • 煤制天然气

  16. 我国煤化工产品市场需求预测

  17. 新型煤化工产业宏观政策 • 国务院办公厅《石化产业调整和振兴规划细则》(2009-2011) • 主要任务第三条“稳步开展煤化工示范--原则上不再安排新的煤化工试点项目，重点抓好现有煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制甲烷气、煤制乙二醇等五类示范工程 。” • 六大规划目标第五条提出了“大型粉煤制合成氨等成套技术装备实现本地化，煤制油、烯烃、乙二醇等示范工程建成投产”

  18. 新型煤化工产业宏观政策 • 《煤化工产业中长期发展规划》(2006) • 自2006年至2020年，中国煤化工总计投资1万多亿元，其中装备费用将占50％，技术费用占10％。 • 煤制甲醇、二甲醚、煤烯烃和煤制油在今后十五年将获得快速发展。 • 计划在全国打造七大煤化工产业区，分别是黄河中下游、蒙东、黑东、苏鲁豫皖、中原、云贵和新疆。 • 按规划初稿，黄河中下游、新疆、蒙东将形成大规模甲醇、二甲醚、煤制油生产基地。

  19. 煤制烯烃产业背景 • 海关总署数据: 2009 年中国进口聚乙烯735 万吨，聚丙烯412万吨，分别比2008年增长65%和49%。煤制烯烃成为极具吸引力的煤化工项目。

  20. 煤制烯烃规划和当前产能 • 《煤化工产业中长期发展规划》 ：2010年、2015年和2020年：煤制烯烃年产分别为140万吨、500万吨和800万吨，占烯烃总量比例分别为3％、9％和11％。 • 亚化咨询预计: 2010 年底，中国煤制聚烯烃产能将达到158 万吨，其中聚乙烯30 万吨，聚丙烯128 万吨。煤制聚烯烃产能将占聚烯烃总产能7%左右。

  21. 中国煤制烯烃项目(亚化咨询，截至2010年9月)

  22. Naphtha Cracking DMTO Coal to Methanol 不同原料制烯烃成本比较

  23. 160 140 120 100 80 原油离岸价(美元/桶) 60 40 20 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 煤价(元/吨) 相同烯烃生产成本时煤炭价格与原油离岸价格的对应关系 煤制烯烃 vs. 石脑油裂解

  24. 4 甲烷氧化偶联 天然气 1 甲醇 二甲醚 低碳 烯烃 合成气 CO+nH2 煤炭 3 2 二甲醚 含碳有机物 低碳烯烃的生产途径 1.甲醇制低碳烯烃 2.二甲醚制低碳烯烃 3.合成气制低碳烯烃 4.天然气制低碳烯烃

  25. 甲醇制低碳烯烃的主要反应 MTO /MTP反应机理： 在催化剂作用下甲醇先脱水生成二甲醚(DME) ，然后DME与原料甲醇的平 衡混合物脱水继续转化为以乙烯、丙烯为主的低碳烯烃，少量C1~C5的低 碳烯烃进一步反应生成分子量不同的饱和烃、芳烃、C6+烯烃及焦炭。

  26. 煤制烯烃产业技术路线 • MTO：美国UOP公司技术，法国道达尔(Total)公司应用于比利时费卢依MTO项目，2010年7、8月首次由甲醇产出聚乙烯和聚丙烯 • MTP：德国鲁奇(Lurgi)公司技术，被神华宁煤和大唐多伦采用，两个项目均预计2010年底投产 • DMTO：中科院大连化物所与新兴能源科技、洛阳石化工程公司联合开发，在中国神华包头率先应用成功，2010年底正式投产 • FMTP：清华大学与淮南化工、中国化学工程公司联合开发，年处理甲醇3万吨的FMTP工业性试验装置于2009年10月成功运行 • SMTO：中石化

  27. DMTO工艺流程 • 前部分使甲醇转化为低碳烯烃，总体流程与催化裂化装置相似，包括反应再生、急冷分馏、气体压缩、烟气能量利用和回收、反应取热和再生取热等部分。 • 后部系统为烯烃的精制分离部分，与管式裂解炉工艺的精制分离部分相似

  28. UOP/Hydro MTO Process

  29. Lurgi 公司MTP工艺流程示意图

  30. DMTO vs. MTO

  31. DMTO vs. MTO • 甲醇和二甲醚均可由合成气一步法制得，但从热力学上讲，制得二甲醚要比制甲醇来得容易,从原料的来源来看DMTO比MTO更容易实现； • 相对于MTO而言，DMTO法生成低碳烯烃的选择性可提高38%，对于相同体积的DMTO与MTO反应器，前者的生产能力比后者高25%； • MTO中DME的生成是在甲醇脱水的反应器中，DMTO中DME的生成是在合成气转化的反应器中, DMTO放热过程的设置更有效合理。MTO由于增加了一个脱水过程(或反应器)，就势必增加了投资和操作费用。

  32. MTP vs. MTO

  33. 神华包头煤制烯烃项目概况 • 以神华布尔台煤矿生产的煤为原料生产出甲醇，甲醇通过MTO装置转化为烯烃，再通过聚合装置生产出聚丙烯和聚乙烯，同时副产硫磺、丁烯、丙烷和乙烷以及C5+等副产品。 • 联合装置主要包括煤气化装置、180万吨/年甲醇装置、60万吨/年MTO装置、30万吨/年聚丙烯装置、30万吨/年聚乙烯装置和自备燃煤热电站。

  34. 神华煤制烯烃相关仪表 • 神华宁煤煤基烯烃项目(寰球工程设计)： • CO变换、低温甲醇洗、硫磺回收装置，共19套，2008 • 聚丙烯装置(2套)，2008 • 神华包头煤制烯烃项目(洛阳石化设计)： • MTO装置再生器再生烟气分析仪(6套),2009 • 气相色谱仪(55台)，2009.12 • 空分装置碳氢化合物总量在线分析仪(2套)，2010.3

  35. 煤制油 • 原油价格上涨及能源安全问题带来的机遇 • 煤制油项目的经济效益：以项目税后的内部收益率12%为参考基准，当煤价为150元/吨和300元/吨时，煤制油项目的竞争力分别相当于28美元/桶和35美元/桶。 • 神华、兖矿等大型煤炭企业拥有成本低廉的坑口煤。 • 《煤化工产业中长期发展规划》 ：2010年、2015年和2020年：煤制油规划年产分别为150万吨、1000万吨和3000万吨。

  36. 煤制油途径

  37. 煤制油技术路线 • 直接液化：粉煤高温高压下催化加氢 • 1914年，德国人F. Bergius在高温高压(400°C，70MPa)下用氧化铁催化剂将煤加氢直接液化，因此与C.Bosch共同获得1931年的诺贝尔化学奖。 • 直接液化包括美国HTI工艺、德国IGOR工艺、日本NEDOL工艺、美国氢-煤(H-COAL)法和供氢溶剂法(EDS)等，二战结束时德国有18座直接液化厂，生产的汽油占90%。 • 神华引进消化美国HTI等工艺基础上开发了CDCL液化技术，建成二战后世界第一套直接液化工业化装置。 • 间接液化：由合成气经F-T合成 • 1925年，在Kaiser Wilhelm煤炭研究所工作的德国人Fischer和Tropsh的合成气制油专利获得申请，即F-T(费托)合成技术。二战结束时德国有9座间接液化厂 • 南非沙索Sasol—间接液化煤制油50年工业运营经验。南非60%的运输用燃料由间接液化提供。神华宁煤引进Sasol技术在上海建立中试基地。 • 中科合成油公司：中科院山西煤炭化学研究所、潞安、伊泰、神华等6家单位联合成立，煤基浆态床-固定床两段合成(MFT法)和高温浆态床-固定床两段合成 (SMFT法)。潞安长治项目和伊泰鄂尔多斯项目先后出油。 • 兖矿自主知识产权的高温/低温间接液化：兖矿榆林项目完成百万吨煤间接液化示范项目国家核准工作，等待国家发改委批复。

  38. 费托合成 • 条件：固定床/流化床/浆态床,Fe/Co催化剂，200-360℃，1-50atm 产物：CO2,CnHm

  39. Sasol间接液化工艺

  40. 美国HTI公司催化两端直接液化(CTSL)工艺

  41. 供氢溶剂法直接液化(CTL)工艺

  42. 兖矿高温煤间接液化工艺

  43. 基于中科技术的间接液化(潞安、伊泰)

  44. 直接液化和间接液化工艺技术路线比较

  45. 神华鄂尔多斯煤制油项目概况 • 神华集团2003年煤炭产销量超过10亿吨，成为我国最大的煤炭生产经营企业。 • 2003成立神华煤制油有限公司，2004年8月底煤直接液化项目在内蒙鄂尔多斯开工。总建设规模为年产油品500万吨，2007年7月已经建成第1条生产线，2010年左右建成后2条生产线。 • 一期工程建设规模为年产油品320万吨，由3条主生产线组成，包括煤液化、煤制氢、溶剂加氢、加氢改质、催化剂制备等14套主要生产装置。

  46. 神华百万吨直接液化工厂

  47. 煤液化过程中的CO2排放(神华直接液化为例)

  48. CO2处理和利用 捕集 净化提纯 输送 封存或 利用(食品加工厂)

  49. 神华鄂尔多斯煤制油项目公开招标仪器 • 费托合成工业化示范装置(829工程)费托产物分析仪：在线气相色谱仪、离线油相色谱仪、离线蜡相色谱仪共7套，2008 • 国家工程实验室分析表征仪器：GC-MS一套，气相色谱仪2套，其他实验室仪器9套 • 10万吨/年CO2捕集与封存示范项目：食品添加剂用CO2，在线总硫分析仪(5-120ppb) 1台、在线总烃分析仪(0-50ppm)1台、在线微量水含量分析仪(0-20ppm)1台，北京凯隆中标，2010.8 • 其他未招标仪表：煤气化、硫磺回收所需仪表，H2分析仪

  50. 煤制乙二醇(MEG) • 我国聚酯产业的迅猛发展大大提升了对主要原料精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇的需求。 • 亚化咨询的数据显示，2006~2008年我国乙二醇的消费量分别为564万吨、668万吨、714万吨。但同期产量分别为158万吨、188万吨、195万吨，占全球产量比例不足10%，预计到2010年底，中国的乙二醇生产能力将近400万吨。 • 2007~2009年进口量分别为480万吨、522万吨、583万吨。进口依存度平均在70%以上。 • 从全球看，产能已经过剩，预计2010年全球总消费量达到2188万吨，而总产能为2709万吨，中国市场面临着中东低成本产品的冲击。 • 生产成本: 煤制乙二醇 vs. 国内石化 vs. 石油乙烷裂解(中东)

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