煤化工生态工业体系整改与分析

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1、煤化工生态工业体系整改与分析第1章引言1.1课题背景随着经济的快速发展，我国已成为世界能源生产和消费大国，能源需求量也越来越大。虽然近年来石油、天然气在能源生产中所占比例逐年递增，但煤炭作为能源主体的格局并没有改变。从发展趋势看，煤炭在中国一次能源中将长期占居主导地位，富煤、缺油、少气的特殊能源结构在较长一段时间内不会发生很大的变化。随着中国能源安全问题日趋严重，煤化工逐渐成为社会关注的热点并得到快速发展。但相对而言，我国煤化工产业还存在技术落后、资源浪费、环境污染、产业结构不合理以及政策体系不完善等问题。因此必须借鉴国

2、外发展经验，有针对性的对其进行产业调整与改革。1.1.1我国煤资源利用现状我国现有已探明可供开采的煤炭资源总量为900亿吨。2007年，原煤产量25.23亿吨，并且仍将逐年上涨。尽管未来煤炭仍是我国能源的主体，但是煤炭可供开采的年限也不足100年，提升产业结构、高效节约利用煤炭资源是保证能源安全供给的必要手段。从1995年到2007年我国煤炭消费结构（如图1.1）分析，1999年以前煤炭作为终端消费（作为工业锅炉、窑炉、民用燃料直接燃烧）的比例最高，基本在50%以上，其次是进行发电和炼焦，而用于深加工、生产高附加值化工产

3、品的煤炭所占比例则很低。2000年以后，煤发电技术得到大力发展，至今已经占到50%以上，其次是终端消费和炼焦，用于深加工、生产高附加值化工产品的煤炭所占比例虽有小幅提高，但仍然处于较低水平。与此相比，发达国家煤炭整体利用效率则处于较高水平，以美国为例，图1.2给出了1970年到2007年美国的煤炭消费结构。图1.2（a）表明，美国煤炭消费主体是发电，其消费比例已由1970年的60%增至现今的90%以上。而煤用于深加工工业的比例则以1980年为界，1980年以后美国煤炭炼焦比例大幅下降同时用于深加工、生产高附加值化工产品的

4、煤炭所占比例大幅提高。美国至少有90%以上的煤炭都是作为工业中间品，而中国仍有大量煤炭作为民用燃料直接燃烧。由此可见，我国煤炭资源整体利用效率还比较低，需要有效降低煤炼焦比例，同时加强煤炭高附加值化利用。因此，必须采取有效的技术研发和产业改革才能实现煤炭资源的高效利用。1.1.2煤化工现状与问题目前煤炭焦化、煤气化－合成氨－化肥是中国主要的煤化工产业。2005年我国生产焦炭23282万吨，电石895万吨，煤制化肥约2500万吨（折纯），煤制甲醇约350万吨，均位居世界前列。同时煤炭焦化、煤气化－甲醇及下游化工产品得到快速

5、发展，煤制油等相关技术受到关注，试点项目已经启动。我国煤化工产业正逐步从焦炭、电石、煤制化肥为主的传统煤化工产业向以石油替代产品为主的现代煤化工产业转变。煤化工产业的发展对于缓解我国石油、天然气等优质能源供求矛盾，促进钢铁、化工、轻工和农业的发展，起到了重要的作用[1,3]。但是，煤化工产业的发展对煤炭资源、水资源、生态、环境、技术、资金和社会配套条件要求较高。由于工艺流程长、技术复杂，目前我国煤化工产业新技术和新设备的基础研究依然薄弱，煤化工产品结构与质量仍不尽合理，存在以下诸多问题。第2章煤基燃料联供联产系统模拟煤基

6、燃料联供联产系统是以煤作为主要原料，耦合富氢原料联合供给，联产燃料、电等多种产品的工业生产体系。其基本理念在于富碳原料与富氢原料的有机结合以及产品共生，技术基础在于共气化技术的发展与完善。早在1999年，J.Neathery[68]提出煤发电同时副产有价值化学品的概念的同时就提到了coco（联产联供）系统，但其中天然气并不是作为生产化工品的真正原料。本研究中的联供联产系统是该理念的进一步应用与提升，其联供特指生产原料的联合供给，联产也并不局限于热电联产，而是特指化工品以及电、热等副产品的联合生产，其概念图如图2.1所示。

7、可以耦合的富氢原料既可以是气体，也可以是固体，具体包括工业尾气、天然气、煤层气、焦炉气、固体垃圾、生物质等。可以生产的产品包括三种燃料、电、热以及其他共生产品。在本研究中，对此系统进行了简化处理，即仅考虑天然气与煤耦合，同时认为所有外输热量均转化为电力。第3章煤基燃料联供联产系统优化分析.................72-973.1基本比较分析................72-763.1.1CO_2排放评价................72-733.1.2热效率分析................73-763.

8、1.3小结................763.2案例3E综合分析煤制二甲醚................76-97第4章煤化工生态工业系统集成与情景优化................97-1434.1煤化工生态工业系统构建................97-1024.2煤化工生态工业系统集成模型......