金涌 能源化工——石油资源的替代

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1、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

2、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200

3、2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

4、，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CO60%，H230%出口循环冷煤气冷激至

5、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=8Mp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

6、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）合成煤天然气气化变换调节H2/CO甲醇低碳烯烃MTO乙烯~40%。丙烯40％二甲醚丙烯70%MTP甲醇浆态床CO转化率30%二甲醚CO转化率60%以上FDTPFMTP丙烯~70%（流化床）二甲醚简介21世纪清洁能源作为车用和民用燃料的替代品二甲醚与柴油性能比较十六烷值点火温度℃低发热值kJ/kg理论空气量kg/kg可燃范围％柴油40-5525042.514.60.6-6.5二甲醚55-6023528.493.4-18二甲醚液化气

7、与液化石油气性能比较分子量蒸汽压/MPa(60℃)平均热值kJ/kg爆炸下限％理论空气量m3/kg预混气热值kJ/m3理论燃烧温度℃LPG56.61.92457601.711.3220552055二甲醚46.01.35314503.56.9642192250一步法二甲醚工艺原理甲醇合成催化剂甲醇脱水催化剂CO＋2H2=CH3OH-90.4kJ/molCO2＋3H2=CH3OH＋H2O-49.33kJ/molCO＋H2O=CO2＋H2-41.07kJ/mol2CH3OH=CH3OCH3＋H2O-24.0kJ/mol强放热反

8、应两步法VS一步法总反应3CO+3H2=CH3OCH3＋CO2-245.87kJ/mol一步法DME工艺过程耦合协同作用一步法二甲醚技术关键性能优异的浆态床反应器良好的移热和控温能力强化相际传质作用充分利用合成反应热适合于浆态体系的双功能催化剂较高的催化反应活性和选择性良好的富碳合成气适应性良好的稳定性二甲醚与F-T