能源化工——石油资源的替代详解.ppt

能源化工 ——石油资源的替代 清华大学 金涌 2006.9 提 纲 发展“能源化工”的紧迫性 低H2/CO2比合成气制备 能源化学品（甲醇、二甲醚、低碳烯烃）的合成 煤的直接和间接合成油 燃料乙醇与生物柴油 小结 我国能源持续供应能力 石油资源 原油储量分布 中东 66.4％ 南美 7.8％ 北美 7.5％ 非洲 6.6％ 东欧 5.8％ 西欧 1.8％ 亚洲 3.9％ 澳大利亚0.2％ 中国储量 940亿吨 可采储量 52.6亿吨（占世界第12位） 占世界储量的2.43% 中国石油生产与需求 2001年 石油产量 1.65亿吨 进口量 0.7亿吨（原油） 0.3亿吨（成品油） 2003年石油产量 1.69亿吨（原油） 进口量 0.1442亿吨（成品油） 0.8299亿吨（原油） 2005年石油产量 1.82亿吨（原油） 进口量 1.3亿吨（原油） 汽油消费量为4366万吨 煤炭资源 世界上最大可能储量 10.6万亿吨 世界探明可采储量 9842亿吨 大约可供开采 150~200年 中国保有储量 10070.7亿吨（国家统计局1998） 中国可采储量 1650亿吨（世界第三位）,为世界人均储量的45% 2001年中国原煤产量 11.1亿吨标准煤 2003年中国原煤产量 19亿吨标准煤 2005年中国原煤产量 21.9亿吨标准煤 石油资源的节约利用 重质燃料油用量过大 2002年消耗重质燃料油1848万吨，进口1650万吨 用油生产化肥问题有待解决 10套大化肥年耗油230万吨 柴油发电未能有效控制 2000年用油380万吨，2004年用油650万吨 重油焦化不适发展，每年有2000万吨石油焦产量 寻求轻油裂解生产乙烯、丙烯的替代技术，4吨轻柴油/1吨乙烯 煤的气化 传统小型或加压鲁奇炉移动床气化炉，用块煤为原料，汽化温度低，有显著甲烷（16%-18%）、焦油等成分，较适用于城市燃料气。 鼓泡或湍流流化床气化炉（T=1000℃）煤粉利用率比较低，在采用低压操作时，单台生产能力较低。 气流床气化炉采用细粉煤为原料，加压操作，冷煤气效率高，易大型化，反应温度高至1500℃以上，停留时间短，4.0MPa以上，为目前主流技术，有多种专利。 国际气流床气化技术 Texaco（德士古）气化炉 煤气成分CO2+H2占80% 碳转化率95%或更高，冷煤气效率70.5% 水煤浆进料 dp=0.1mm 煤浓度70% 煤灰熔点，要求低于1350℃， CH4含量低 出口水冷激降温 生产规模大，2000t/d.台（煤基） Shell（谢尔）气化炉 结构是气固上行并流，干粉煤进料 温度：火焰中心2000℃ 出炉温度 1350~1600℃ 煤气组成CO 60%，H2 30% 出口循环冷煤气冷激至900℃/1100℃，再废热锅炉冷至300℃回收热量，冷煤气效率最高 操作压力3.0~4.0MPa 碳转化率98%以上 处理能力 2000t/d?台（煤基）。 GSP气化炉 结构为气固下行并流干粉煤进料 T=1300℃~1500℃ 压力Pmax= 8 Mp 煤种适应能力大。 碳转化率99.5% 气化效率80~82% GDP气化工艺 天然气制低H2/CO2比合成气 低温部分氧化法： T=1300℃以下，合成气H2/CO2为2左右 t~1秒，水冷激，反应控制关键为入口气体的理想混合。 高温部分氧化法： CH4、O2分别预热至800℃，快速混合 反应T≈2000℃ 合成气中HC≡CH占30%，其余为CO与H2， 出口采用冷水激。 能源化学品（甲醇、二甲醚、低碳烯烃）合成 一步法DME工艺过程耦合协同作用 二甲醚与F-T合成产物分配 二甲醚： F-T合成： 二甲醚作为煤基液体燃料可显著节约资源、能源。 浆态床反应器开发研究 浆态床一步法DME中试装置 燃料甲醇 甲醇汽油有价格优势 甲醇、汽油的高甲醛排放，高溶胀性，腐蚀性，毒性有待解决。 甲醇仍属清洁燃料，尾气没有苯，丁二烯等致