我国的能源形势与煤气化.pdf

l 一 } {； 1 9 9 4年 第 3期 埒 { 湖 北 化 I 1 3 我国的能源形势与煤气化 ‘ 中 国 五 环 化 学 ‘ 程 总 娴 武 。 7 【 摘要】 从我 珥的能源形势出皇， 通过介 绍煤气化告垃碳一化 学加工制取畚点帖料、 甲醇以 覆敷百种化学品的广阔前菁， 阐述 了煤气化的t要性 ．并指 出t 磕着下世纪世界l石油 膏鼎的枯竭 ． 煤 在 能源覆 化工 原料 境域 取代石 油 是矗 然的 。- 一 1 前 畜 自从人类 发现 了火可 烧烤食 物 、 驱 逐野 兽 、 取暖 照 明， 人类就 再也 没有离 开过 能源 。 进 入现代 社会 ， 能源更 是成为 国民经济 发展 和社会文 明进步 的物 质基 础。 目前就全世界 而言 ， 能源仍以石油为主 ， 但 经过 两次 石油危 机之后人 们逐渐认识到石 油的局限性 ， 期 盼 能源结构多元化。由于煤是地球化石燃料中 贮 藏 量最大 的品种 ， 因而对煤进行 各种转 化 使 之能替代石油使用的研究在全世界广泛开 展 ， 其 中尤 以气化更为重 要 。 煤气化得到燃料 气 和合成气 ， 不但可直接 作为煤气 燃料 ， 而且 还 可加 工衍生 出化肥 、 甲醇等数百 种化工产 品及合成燃料。 2 我国的能源形势 中国是 一个石 油资源 不太 丰富的 国家 ， 可采量仅占世界的2 ． 4 ， 人均占有量低于世 界平均水平 。 能源主要由煤 炭提供 ， 目前 已占 7 0 ％以上 ． 且有 逐年上升之势 ， 见表 1 。 表 1 我 国能源 产量 与构成 品 种 1 9 7 9年 1 9 8 4 芷 1 9 8 9年 总量 折标煤， 万 t 6 4 5 6 2 7 8 5 5 1 O l 6 3 8 媒 O ． 2 2 ． I I ． 1 石油 ％ 豁． 5 2 1 ． 1 1 9 ． 3 天 然 气 3 2 ． 1 2 ， 0 水 电 3 3 4 ． 4 4 ． 6 我国煤炭生产主要集中在北方， 存在“ 北 煤 南调 西煤东 调 的 问题 ， 由于 交通 运输紧 张 ， 我 国能源生产 增长速度 已落 后 于国民经 济增 长速度 ， 制约了国家经济发展 。 造成 能源紧张的另一原因是我国煤的利 用 效 率 较 低 ， 每 消耗 一 吨煤 创造 的产 值 仅 4 7 0美元 ， 近远低 于发达 国家水平 。吨产值低 说明我国煤的综合利用水平较差， 大多数煤 作为一次性 能源被消耗 掉。因此 为了解决 我 国 能源 紧张的 问题 ， 不仅要 靠 增加煤炭 的 生 产量， 而且更要提高煤的利用效率 。 开展煤炭 综合利用 ， 发展煤气化技术 ， 以甲醇的转化为 基础 开展煤 的深 层次 能源开发 是当前 的主要 潮流 ， 也是解决这一 问题 的最佳途 径 。 3 我国石油概况 我国 已探 明的石 油可开采 量 为 3 2亿 t ， 居 世 界第 1 0位 ， 占世 界总 量 的 2 ． 4 ， 1 9 9 0 年的石油可采 年限约为 1 6 2 4年 。5 0年 代 以 前我 国石 油生 产 相 当 落后 ． 几 乎 为空 白 ， 洋油” 充斥中国市场。 新中国成立后， 石油工 业迅速发展 ， 相 继发现 了克拉玛 依 、 大庆 、 胜 利等 大 型油 田， 1 9 6 0 1 9 8 0年 的 2 0年 间 石 油产量飞速 增长 ， 1 9 8 0年产量达 到 1 ． 0 5 9亿 t 。 1 9 8 1 --1 9 8 3 年产量有所下降， 随后继续增 长， 1 9 9 1 年产量为 1 ． 3 9 8亿 t ， 预计 2 0 0 0年 有望达到 1 ． 7亿 t 我 国从 7 0年 代 开 始 出 口石 油 ． 1 9 8 4 1 9 8 5年 出 口量达 到高 峰 ， 年 出 口约 3 0 0 0万 t 。之后 由于国内消费量大幅度增长 ， 出 口量 逐年下 降， 并开始大 量进 口石 油 。预 计 2 0 0 0 年我 国将 成为 石油净进 口国 ， 加 上 国内石油 维普资讯 I 4 湖 北化 I 1 9 9 4年 3期 可采年数有限， 石油供给形势相当严峻。 另外 我国石油重组分含量高 ， 蒸馏后所得汽油、 石 脑 油 、 灯 油等组 分步 ， 加 工处理 后 ， 仍有大 量 重质 油和重 质残渣 油 ， 增加 了利用难度 。 4 我国煤炭概况 我国煤炭资源丰富， 贮藏量为 9 0 0 0亿 t ， 是我国能源的支柱产业。1 9 9 0年产量 1 0 ． 9 亿 t ， 年均 增长量约 3 0 0 0万 t 左右 ， 预计到 2 0 0 0 年可达到 1 4 亿 t 。如果能源结构不变 ， 2 0 0 0 年煤炭的需求将达 2 1 亿 t ， 若能源利用 效率提高 1 ／ 3 ， 年产 1 4 亿 t 煤也基本可满足 需求 。 我国煤炭产地集中， 运输困难 ， 利用效率 低 以 电力行 业为倒 目前拥有装机容量 1 4 0 0 0万 k W ， 其 中火 电占 7 3 ， 发电 量占全 国总 量的 7 9 ， 火 电中燃煤 电站 占 8 7 。在 建和拟建的电站也仍以燃煤为主， 预计今后 煤发 电的 比例还要上升 我国发 电机容 量普 遍较 小 ， 3 0万 k W 以上 的机 组 包 括 3 0万 k W 仅 占 2 3 ， 而 5万 k W 以下的机组总 计 高达 2 0 0 0万 k W。电站设备陈旧、 技术落后、 煤燃烧不完全、 蒸汽压力低、 热效率差， 急待 更新 。今后应在煤炭基地 附近 建设大型燃煤 电站、 在城市建设集中供热供气系统等， 不但 减少 了运 输量 ， 还提 高了能源利用效率 ， 保护 了环境 。 5 煤 气化 5 ． 1 煤气化技术 煤气化工艺很多。在此主要介绍生产合 成气的煤气化技术 ， 气化方式可分为固定床、 流化床、 气流床、 熔融床四种 。其中气流床气 化炉的工 艺最先进 ， 该法 的代 表是 德士古 气 化炉 ， 它 可 以在 1 3 0 0 -- 1 5 0 0 ℃、 3 0 8 0 MP a 的高压下操作 。原料煤粉与水混和制成水煤 浆 后送入气化 炉 ， 水煤浆经 炉顶 喷嘴 同氧气 一 起喷射至炉内， 发生部分氧化、 水煤气化等 反应 ， 气化 后的气体 经废热 锅炉 系统或 水喷 射激冷系统冷却、 水洗 净化后得到粗煤气 。 由 德 士 古公 司 开 发 的 煤 气 化 联 合循 环 发 电 C GCC 最近 已实现工业化 5 ． 2 煤气用途 煤 气化 后所 得气 体分为燃 料气 和合成气 两种 。前者作为燃料 用于城 市煤气、 发 电、 加 热炉等。后者主要用于碳一化工， 生产化肥、 甲醇等数百种化工产品及合成燃料。合成气 加工利用见表 2 。 衰 2 合 成 气 的 加 工 与 利 用 NH H 2 化肥 、 雨烯睛 、 己内酰胺 石油琼 制 、 加氢 、 煤炭维 化 5 ． 3 煤气 ，七的重要性 7 0年代 以来 的两次石油危机 ， 实 际上 就 维普资讯 1 9 9 4年 第 3期 湖 北化 I 是能源贮量构成与消费构成失调的结果 ， 是 能源结构不合理造成的．只有使能源和化工 原料多元化 ， 才能减少这种危机的出现。 据有 关资料报道， 世界石油资源仅可再开采 5 0年 左右 ， 随着这一天的迫近 ， 用什么替代石油已 成为当今热门话题。煤是最有希望替代石油 的， 它不仅可直接作为燃料 ． 还可以气化后由 合成气经 费一托合成法制造液体燃料 ， 这种 工艺早在 3 0年代就 已工业化， 1 9 4 5年生产 能力达到 1 3 6 万 t ／ a ． 目前一般先由合成气制 成 甲醇． 再以甲醇作为直接能源或转化成其 它能源和化工产品． 作为直接能源， 甲醇应用 于 甲醇 汽油掺烧和直接作先汽车及民甩燃 料 作为转化能源， 新西兰 1 9 8 5 年果用美国 莫 比尔公 司新开 发技术 ， 以 甲醇为 原料 、 z s M一5沸石为催化剂生产高辛烷值汽油， 建成了 日产 1 2 5 0 0 桶汽油的生产装置 ， 满足 了新西兰 1 ／ 3的 汽油需求 。 在 甲醇能源 的 利用方 面我 国发展 很快 ， 成立了汇达民用燃料公司， 研制了专用灶具 ， 并已在全国开始推广运用} 德国大众 汽车公 司以甲醇为燃料的汽车也 已在北京街头行驶 了数年， 取得了不少研究成果； 汽油中掺烧甲 醇的试验更是在全国普遍推广， 现已进入实 用阶段。 甲醇汽油是比纯汽油更洁净的燃料 ， 目前开发的有 M3 汽油中掺 3 的甲醇， 以 下类推 M7 、 M1 5以及纯 甲醇 M1 0 0 等 。M3 甲醇汽油可在普通车辆上使用， 无需对发动 机作任何改造 I 使用 M1 5以上的甲醇汽油时 需要对汽车发 动机进行改造或使用专用发动 机。另外我国还根据甲醇能源具有较好的储 存性和转换性的特点， 将其作为贮备能源， 以 应对危机 。 ●}●}●}●} ●} ●}●}●} ●} ●}●} 我国虽然石油资源短缺 ， 但煤炭资源丰 富， 按 目前的开采量还可开采数百年， 以煤逐 步取代石油是必然趋势。 因此， 如果我国在煤 气化及加工利用的技术开发与应用方面能走 ．在世界前列的话， 当下世纪中叶石油资源枯 竭迫近时， 我国在能源方面将处于世界有利 地位， 受石油危机的冲击小， 而且连可将丰富 的煤炭资源进行转化 ， 变出口原煤为出口附 加值高的成品燃油和化工产品， 成为一个能 源 出口国。着眼于下世纪 ， 从 长远 利益 出发 ， 大力发展煤气化对我国意义重大l 6 结束语 在能源结构以石油为主的形势下， 甲醇 作为燃料在经济上还没有形成明显优势．主 要是因为煤气化制甲醇相对于同等规模的炼 油装置来说投资较高 、 规模较小、 技术不太成 熟， 气化炉还在不断开发、 放大．随着石油贮 量的逐渐减少， 煤气化制甲醇及合成燃料技 术的不断进步． 甲醇系列燃料将逐渐显示出 优越性 ， 并逐步替代石油． 建议我国应集中人力物力， 加强煤气化 厦 其 加工利用技 术的研究 ． 并 吸收 国外 先进 经验 ， 利用丰富的煤 炭资源 ． 在河南 、 山西 、 河 北 、 内蒙等大型煤炭基地建设大型煤制甲醇 装置．这对缓解我国因石油资源不足造成能 源紧张、 化工原料短缺的状况必将起到重要 作用 。 参考文献 [ 1 ] 硅一化学工业生产技术 ． 化学工业出版社 [ 2 ] 化学经挤 ． 1 9 9 2 1 2 [ 3 ] 煤化工． 1 9 9 3 1 [ 4 ] 甲醇工学． 化学工业出版杜 上 接 1 6页 本文所研究 的水油 皆溶的润滑极压剂 是 一 种性能较好的多功能润滑极压剂， 并达到 抗磨 液压 油 D 嚣 磨 斑 标准 ， 其缓蚀 性能 良好 ， 尤其在微碱性条件下， 对铁的缓蚀效率相当 高。因此， 它在以后的研究、 使用中都有着广 阔的前景 。 参考文献 [ 1 ] us P 4 4 3 6 1 2 0 口] 刘堆民， 薛群基 ， 张绪痔 ． 摩攘学学报， 1 9 9 2 ， 1 z “ 维普资讯