低碳理念指導新一代煤化工產業
煤炭多聯產(chan)是貫徹(che)低碳(tan)措(cuo)施之一。煤化(hua)工(gong)結構復雜，可拆分(fen)：高價值(zhi)的組分(fen)分(fen)離出來，高端利用(yong)；高品位的能(neng)源(yuan)，梯級利用(yong)；高化(hua)學(xue)活(huo)性組分(fen)，分(fen)別利用(yong)，以實現煤炭資源(yuan)的最佳最充分(fen)利用(yong)。
我國是世界上最大的(de)焦碳(tan)生產國，產量(liang)為(wei)2.9768億噸/年(nian)（2006年(nian)）。外輸焦爐(lu)(lu)氣(qi)約40×109m3/年(nian)及大量(liang)焦油。焦爐(lu)(lu)氣(qi)成分中含H2量(liang)大，為(wei)重(zhong)要高(gao)(gao)價(jia)值化工原料。把作(zuo)為(wei)燃料用的(de)焦爐(lu)(lu)氣(qi)替(ti)換下來后，焦爐(lu)(lu)氣(qi)產量(liang)可(ke)大幅度提高(gao)(gao)，這時200萬(wan)噸/年(nian)煉(lian)焦裝(zhuang)置大約產出的(de)焦爐(lu)(lu)氣(qi)可(ke)作(zuo)為(wei)生產40萬(wan)噸甲(jia)醇的(de)原料。
煤熱解(jie)氣（煤氣）已提升為二(er)次能源，轉化(hua)過程已有耗能，可以做(zuo)更(geng)高(gao)附(fu)加值化(hua)學品。再(zai)燒(shao)掉很可惜。但IGCC沒體現煤多(duo)聯產基本原(yuan)則，拆解(jie)后(hou)，高(gao)價組分離端利用。
IGCC的工業(ye)實踐說明，流(liu)程長(chang)，設(she)備投資(zi)大，操作復雜，經濟(ji)上難與直燃煤發(fa)電(dian)抗衡。IGCC熱(re)能(neng)轉換效率低、美國著名的TanpaIGCC試驗廠最(zui)終報告其(qi)熱(re)點效率為38.5%。超(chao)超(chao)臨界(jie)熱(re)電(dian)效率有潛力，預期耐熱(re)鋼材(cai)的進(jin)(jin)步，其(qi)熱(re)電(dian)效率可(ke)達(da)50%。IGCC可(ke)能(neng)優勢漸微。燃氣(qi)輪機易于(yu)進(jin)(jin)行升停機調節電(dian)網(wang)(wang)峰谷(gu)、用(yong)電(dian)量，隨(sui)著超(chao)大電(dian)網(wang)(wang)、智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)(wang)的出現，這一優勢被削弱。IGCC排廢氣(qi)中(zhong)CO2濃度高，有利于(yu)利用(yong)與封(feng)存(cun)，但(dan)隨(sui)著多種CO2捕集研(yan)發(fa)，也(ye)可(ke)被更便(bian)宜(yi)的技(ji)術替代。
低(di)CO2排放產(chan)品(pin)優先，以煤為(wei)原料的化學品(pin)，單位產(chan)品(pin)在生產(chan)過程中CO2排放量(liang)是不(bu)同的。機動(dong)(dong)車驅動(dong)(dong)利(li)用純電動(dong)(dong)車更省能。
煤(mei)化工產品應選(xuan)擇適合資(zi)源(yuan)。我國(guo)40%煤(mei)炭資(zi)源(yuan)在西北地區，輸送成本(ben)高(gao)，而鐵路運力無法承(cheng)擔(dan)。發(fa)展煤(mei)氣化——甲烷化技術，可補充我國(guo)天然(ran)氣的資(zi)源(yuan)不足，可通過(guo)管(guan)道輸送到沿海。
二(er)甲(jia)(jia)醚的(de)生產(chan)(chan)方法最早是由(you)高壓甲(jia)(jia)醇(chun)生產(chan)(chan)中的(de)副產(chan)(chan)品精餾后制得，隨著低壓合(he)成(cheng)甲(jia)(jia)醇(chun)技術的(de)廣泛(fan)應用(yong)，副反應大大減少，二(er)甲(jia)(jia)醚的(de)工(gong)業(ye)生產(chan)(chan)技術很快發展到甲(jia)(jia)醇(chun)脫(tuo)水(shui)或合(he)成(cheng)氣(qi)直(zhi)接合(he)成(cheng)工(gong)藝。甲(jia)(jia)醇(chun)脫(tuo)水(shui)法包括(kuo)液(ye)相甲(jia)(jia)醇(chun)法和氣(qi)相甲(jia)(jia)醇(chun)法，前者(zhe)的(de)反應在液(ye)相中進行，甲(jia)(jia)醇(chun)經濃(nong)硫(liu)酸脫(tuo)水(shui)而制得，但因該法存在裝置規模小、設備(bei)易腐(fu)蝕、環境(jing)污染、操作條件(jian)惡劣等(deng)問題，逐步(bu)被(bei)淘汰。近年來，二(er)甲(jia)(jia)醚的(de)需求量增長(chang)較大，各國又相繼開發投資(zi)省、操作條件(jian)好、無(wu)污染的(de)新(xin)工(gong)藝，主(zhu)要(yao)包括(kuo)二(er)步(bu)法和一步(bu)法。
二步法先由合成氣制取甲醇，然后將甲醇在(zai)催化劑下脫水制取二甲醚(mi)。以前主要采用硫酸作為(wei)催化劑，現在(zai)大多采用由γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子篩(shai)作為(wei)催化劑，性(xing)能(neng)優良，選擇(ze)性(xing)好，故(gu)能(neng)制備出高(gao)純的二甲醚(mi)，還能(neng)避(bi)免污染。
一步法由合(he)(he)成(cheng)(cheng)氣直(zhi)接制取(qu)二(er)甲醚(mi)(mi)，包(bao)括(kuo)合(he)(he)成(cheng)(cheng)氣進入反應(ying)(ying)(ying)器內同時完成(cheng)(cheng)甲醇合(he)(he)成(cheng)(cheng)與(yu)甲醇脫水兩個反應(ying)(ying)(ying)和(he)(he)水—煤氣變換(huan)反應(ying)(ying)(ying)，產(chan)物為甲醇與(yu)二(er)甲醚(mi)(mi)的(de)(de)混合(he)(he)物，混合(he)(he)物經蒸餾分(fen)離得到二(er)甲醚(mi)(mi)，未反應(ying)(ying)(ying)的(de)(de)甲醇返回反應(ying)(ying)(ying)器。一步法二(er)甲醚(mi)(mi)技術(shu)關鍵是性能優異的(de)(de)漿態床反應(ying)(ying)(ying)器具(ju)有良好的(de)(de)移熱和(he)(he)控(kong)溫能力，強化相(xiang)際傳(chuan)質作用(yong)(yong)，充分(fen)利(li)用(yong)(yong)合(he)(he)成(cheng)(cheng)反應(ying)(ying)(ying)熱；適合(he)(he)于漿態體(ti)系的(de)(de)雙功能催(cui)化劑具(ju)有較高(gao)的(de)(de)催(cui)化反應(ying)(ying)(ying)活性和(he)(he)選(xuan)擇性，良好的(de)(de)富碳合(he)(he)成(cheng)(cheng)氣適應(ying)(ying)(ying)性，良好的(de)(de)穩定性。
清(qing)華(hua)大學(xue)化(hua)(hua)工系開(kai)(kai)發出漿態床一步法(fa)合成二甲(jia)醚(mi)技(ji)(ji)術(shu)，小試(shi)通過(guo)國家教委組織的技(ji)(ji)術(shu)鑒定，已(yi)達到國際(ji)先(xian)進水平。2003年清(qing)華(hua)大學(xue)與重(zhong)慶英(ying)(ying)力燃(ran)化(hua)(hua)有(you)限(xian)公司(si)聯合投資2000萬元建(jian)設3000噸/年二甲(jia)醚(mi)中試(shi)裝置，產出合格二甲(jia)醚(mi)產品。重(zhong)慶英(ying)(ying)力燃(ran)化(hua)(hua)有(you)限(xian)公司(si)將(jiang)在(zai)此基(ji)礎上，開(kai)(kai)展技(ji)(ji)術(shu)跟蹤及相(xiang)關配(pei)套產業化(hua)(hua)工作，并建(jian)設大規(gui)模工業化(hua)(hua)生產裝置。
二甲醚作為煤基液(ye)體燃(ran)料可(ke)顯著節(jie)約(yue)資(zi)源(yuan)、能(neng)源(yuan)。中東地區有豐富乙(yi)烷(wan)(wan)資(zi)源(yuan)，2010年投產乙(yi)烷(wan)(wan)轉化乙(yi)烯裝置，將(jiang)達到1600萬噸/年，目標市場的60%~70%定位在中國(guo)。
世界和我國石(shi)油(you)資源日漸重質化和劣(lie)質化，其加(jia)氫改質技(ji)術(shu)(shu)是(shi)(shi)重要發展方(fang)(fang)向。延遲焦化、大(da)量石(shi)油(you)焦生成(cheng)（中(zhong)國石(shi)油(you)焦產量達(da)2000萬(wan)噸(dun)/年(nian)），不是(shi)(shi)最好的(de)重油(you)利(li)用技(ji)術(shu)(shu)。催(cui)化加(jia)氫，可以(yi)(yi)充分高(gao)效(xiao)利(li)用油(you)品，煤制氫技(ji)術(shu)(shu)成(cheng)熟(shu)而且熱能轉換效(xiao)率可達(da)80%以(yi)(yi)上(shang)，是(shi)(shi)有前途的(de)方(fang)(fang)向之一。
煤炭的直接利(li)用：煤是有機(ji)(ji)質(zhi)(zhi)(zhi)和無機(ji)(ji)質(zhi)(zhi)(zhi)組成的礦物質(zhi)(zhi)(zhi)，復雜(za)大分(fen)子(zi)化合物難于拆解，如(ru)果(guo)能夠定向裁剪和定向轉化，選擇(ze)性地拆斷(duan)分(fen)子(zi)鍵共價鍵，可獲得大量高價產品(pin)。如(ru)不同取代基(ji)，不同芳環芳烴(jing)，含側鏈的環烷烴(jing)，長(chang)鏈脂肪酸及酯等精細(xi)化學品(pin)。但(dan)技術有待突(tu)破。
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