论文部分内容阅读
【摘 要】在社会发展和日常生活中，石油和煤炭两种化工产品发挥着非常重要的作用，但是因为我国石油资源缺乏，而煤炭存储量却相对比较丰富，因此为了满足社会生活需要，需要通过煤化工产品来填补空缺。本文主要通过对煤的合成气、一步法合成二甲醚，二步法合成二甲醚的三种典型的煤化学过程进行了比较和能量转换速率分析，一步法合成二甲醚的工艺，投资或二者方面比其他两个种工艺在能量转换的优点。
【关键词】煤制合成天然气;二甲醚合成;两步法合成二甲醚;工艺的对比
一、我国煤化工发展现状
中国自上世纪90年代对石油和能源的需求已进入快速增长期。近年来，石油的需求量，已经超过8%的增长率。中国已经成为世界上 第二大石油消费国和进口国。然而，中国虽然拥有相对较丰富的煤炭资源，但是石油和天然气却相对短缺。从长远来看，我国需要大力开采石油资源，以满足未来经济发展和人民生活对石油资源的需求。为了减少我们对进口石油的依赖，同时加上我国丰富的煤炭储量，因此煤化工产业获得了良好的发展机遇。但中国的煤化工投资具有重复性，不注重能源消耗分析使得很多高能耗项目的推出对煤炭的严重影响化工行业的有序发展，同时也浪费了资源。
煤化工主要是以煤为原料，通过化学转化，在煤炭中提取 甲醇，二甲醚煤，煤制油，煤烯烃与煤合成天然气等等来作为石油的替代品，对于我国社会的发展，具有非常重要的现实意义。但是由于甲醇已经形成过剩局面，所以没有单独的甲醇产品开发竞争优势;煤制油和煤制烯烃，虽然虽然可以更好的替代石油，但煤制油会极大的浪费能量，从而受到国家限制;煤制烯烃工艺流程长，工艺复杂，投资大，因此它的发展也受到了限制。因此相对来讲，煤制二甲醚和煤制天然气由于投资小，见效快，在我国的发展速度相对比较迅猛。根据相关资料显示，我国煤制二甲醚在2002年的产量还不到四万吨，而到了2010年，则突破了五百万吨。同时，由于我国液化天然气价格的不断上涨，煤制合成天然气也有了广阔的市场空间。
二、三种典型的煤化工工艺比较
DME的热值高，价格低，无毒，所以可以对于燃料用的发热量;煤的合成气是一种新兴的煤化工项目，受到许多化工厂追捧。所以这个煤统甲烷，一步法合成二甲醚，二步法合成二甲醚三典型的煤化工工艺进行了比较，同时能量转换率进行分析，选择煤化工行业具有较强竞争力。
1、三种典型煤化工生产工艺流程
煤合成天然气和煤制二甲醚合成之前的工作基本的序列，是由空气分离，气化，并且甲醇转化洗涤。这两种生产工艺的主要区别是合成的产物 部分。现在两步合成二甲醚技术已经非常成熟。合成过程：洗净来自甲醇合成气甲醇合成塔 合成粗甲醇，粗甲醇二甲醚后，蒸馏合成工作段穿过所述分离的二甲醚。主要反应是甲烷化，最早是在用甲烷化工艺。氨法，现在甲烷化已经非常成熟。煤制天然气的产业化进程已经在美国得到实现。
2、工艺比较
由于甲醇的合成需要在7～8兆帕的压力，因此，在甲醇合成工段需要一个专门的合成气压缩机合成气以增加压力。一步法合成二甲醚和煤 天然气是在610MPa以下，所以在共同纯化后不需要被加压成气体合成反应，可以进行与两步DME合成可以减少比较合成气压缩机，减少组制备的投资和运营成本。由于甲烷化反应强烈的热容量，高工作温度，现在使用的过程中串联的多个反应器中，以增加转换单向与该过程的中间的热需要设置特殊的热交换器来冷却。煤设备的合成天然气甲烷化装置，并且需要设定材料制备的高温，所以煤在装备合成天然气投资高，建设周期长。二甲醚合成散发更少的热量，所需的热回收系统设备少，系统相对于甲烷化。它是设备投资少。煤制二甲醚产物通过蒸馏操作进行纯化，以完成和蒸馏技术现已广泛用于化工厂，技术成熟，生产产品纯度高;相对于气体分离膜需要进行纯化具有较大的优势。
通过比较以上三种过程如下结论：一步法合成二甲醚，煤制合成天然气漫长的过程，设备多，投资高，工艺复杂，多变量因素;而一步法合成二中醚流程短，设备少，投资小，低可变因素。因此，在工业艺术方面，二甲醚合成具有发展优势。
三、三种典型的煤化工能量转换分析
1、能量转换中的耗能比较
甲烷需要氢气/一氧化碳煤层气约为3.150，而煤炭 DME所需的H 2 / CO为2.135，转化反应是一个放热的过程，大量的能量将在此过程中释放出来。而甲醇的制作中，参加CO变换反应的转化炉容：N =79844.34 - 15517.32=64327.02立方米/小时在这个过程中，总CO转化率为44.31%。变换氢碳比H 2 / CO后为2.285。甲醇清的能源消耗：低温甲醇洗的主要作用是吸收硫化氢气体转化和调节所述合成气的CO 2的氢含量。在此过程冷量损失由冷制冰机准备增加的需求。转化H 2 S和CO 2气体所需要的循环的醇的量也较多。低温甲醇洗系统散热损失热脱附再生塔中H 2 S和CO 2的冷却能力不能被回收。二甲醚煤的经济效益极好，产量每年的二甲醚的量664100吨。二甲醚市场价格3200元/吨，年销售额达19.92亿。
2、煤制合成天然气产量
单位时间N4甲烷产量=267744千摩尔/小时= 59974656立方米/小时，每年8000小时，因此每年的合成天天然气为4.8亿立方米量。以北京为例，天然气市场价格2.32元/立方米，年销售额1.112十亿人民币。由于工艺要求的甲烷合成两个CO转化率的合成醚多，就需要使用大量的催化剂，因为催化剂有生命，所以在甲烷转化部分系统运行成本二甲醚比多;在甲醇洗涤过程中因的产生CO。两个以上的，需要更大的循环甲醇的量，并CO2脱附冷恢复一般为60%～70%，所以经营成本的醇洗部分将超过甲烷二甲醚。
结论
煤化工主要是以煤为原料，通过化学转化，在煤炭中提取 甲醇，二甲醚煤，煤制油，煤烯烃与煤合成天然气等等来作为石油的替代品，对于我国社会的发展，具有非常重要的现实意义。二甲醚是最干净的城市燃气和工业燃料， 是柴油车的最佳替代品，具有热值高，燃烧充点，没有分析碳，无残留，环保性能好，用柴油以任意比例病例组合，成本低的优点。一步合成二甲醚与其他两种类型的流程相比，具有最高的能量转换效率，产品多样化，投资少等突出优势。合成二甲醚良好的经济效益，是国家出台的经过醚的国家标准可以在民用燃料和车用燃料使用，二醚巨大的潜在市场，发展潜力巨大。通过上面的分析，一步法合成二甲醚伟大的比赛竞争，市场前景广阔，适合投资建厂。
参考文献：
[1]我国研制开发焦炉气制合成天然气关键技术获重大突破[J].中国石油和化工. 2010（08）.
[2]国内首套用焦炉气制取合成天然气工业示范装置投产[J].炼油与化工. 2011（02）.
[3]P D SUNAVALA，V B CHIKARMANE，白尚平. 用埃克森催化气化工艺由煤制造合成天然气[J].煤炭转化. 1986（02） .
[4]张文辉. 以煤为原料合成天然气技术发展前景分析[J]. 煤. 2009（09）.
[5]晓梅. 低温甲烷化煤制天然气技术[J]. 技术与市场. 2010（03）.
【关键词】煤制合成天然气;二甲醚合成;两步法合成二甲醚;工艺的对比
一、我国煤化工发展现状
中国自上世纪90年代对石油和能源的需求已进入快速增长期。近年来，石油的需求量，已经超过8%的增长率。中国已经成为世界上 第二大石油消费国和进口国。然而，中国虽然拥有相对较丰富的煤炭资源，但是石油和天然气却相对短缺。从长远来看，我国需要大力开采石油资源，以满足未来经济发展和人民生活对石油资源的需求。为了减少我们对进口石油的依赖，同时加上我国丰富的煤炭储量，因此煤化工产业获得了良好的发展机遇。但中国的煤化工投资具有重复性，不注重能源消耗分析使得很多高能耗项目的推出对煤炭的严重影响化工行业的有序发展，同时也浪费了资源。
煤化工主要是以煤为原料，通过化学转化，在煤炭中提取 甲醇，二甲醚煤，煤制油，煤烯烃与煤合成天然气等等来作为石油的替代品，对于我国社会的发展，具有非常重要的现实意义。但是由于甲醇已经形成过剩局面，所以没有单独的甲醇产品开发竞争优势;煤制油和煤制烯烃，虽然虽然可以更好的替代石油，但煤制油会极大的浪费能量，从而受到国家限制;煤制烯烃工艺流程长，工艺复杂，投资大，因此它的发展也受到了限制。因此相对来讲，煤制二甲醚和煤制天然气由于投资小，见效快，在我国的发展速度相对比较迅猛。根据相关资料显示，我国煤制二甲醚在2002年的产量还不到四万吨，而到了2010年，则突破了五百万吨。同时，由于我国液化天然气价格的不断上涨，煤制合成天然气也有了广阔的市场空间。
二、三种典型的煤化工工艺比较
DME的热值高，价格低，无毒，所以可以对于燃料用的发热量;煤的合成气是一种新兴的煤化工项目，受到许多化工厂追捧。所以这个煤统甲烷，一步法合成二甲醚，二步法合成二甲醚三典型的煤化工工艺进行了比较，同时能量转换率进行分析，选择煤化工行业具有较强竞争力。
1、三种典型煤化工生产工艺流程
煤合成天然气和煤制二甲醚合成之前的工作基本的序列，是由空气分离，气化，并且甲醇转化洗涤。这两种生产工艺的主要区别是合成的产物 部分。现在两步合成二甲醚技术已经非常成熟。合成过程：洗净来自甲醇合成气甲醇合成塔 合成粗甲醇，粗甲醇二甲醚后，蒸馏合成工作段穿过所述分离的二甲醚。主要反应是甲烷化，最早是在用甲烷化工艺。氨法，现在甲烷化已经非常成熟。煤制天然气的产业化进程已经在美国得到实现。
2、工艺比较
由于甲醇的合成需要在7～8兆帕的压力，因此，在甲醇合成工段需要一个专门的合成气压缩机合成气以增加压力。一步法合成二甲醚和煤 天然气是在610MPa以下，所以在共同纯化后不需要被加压成气体合成反应，可以进行与两步DME合成可以减少比较合成气压缩机，减少组制备的投资和运营成本。由于甲烷化反应强烈的热容量，高工作温度，现在使用的过程中串联的多个反应器中，以增加转换单向与该过程的中间的热需要设置特殊的热交换器来冷却。煤设备的合成天然气甲烷化装置，并且需要设定材料制备的高温，所以煤在装备合成天然气投资高，建设周期长。二甲醚合成散发更少的热量，所需的热回收系统设备少，系统相对于甲烷化。它是设备投资少。煤制二甲醚产物通过蒸馏操作进行纯化，以完成和蒸馏技术现已广泛用于化工厂，技术成熟，生产产品纯度高;相对于气体分离膜需要进行纯化具有较大的优势。
通过比较以上三种过程如下结论：一步法合成二甲醚，煤制合成天然气漫长的过程，设备多，投资高，工艺复杂，多变量因素;而一步法合成二中醚流程短，设备少，投资小，低可变因素。因此，在工业艺术方面，二甲醚合成具有发展优势。
三、三种典型的煤化工能量转换分析
1、能量转换中的耗能比较
甲烷需要氢气/一氧化碳煤层气约为3.150，而煤炭 DME所需的H 2 / CO为2.135，转化反应是一个放热的过程，大量的能量将在此过程中释放出来。而甲醇的制作中，参加CO变换反应的转化炉容：N =79844.34 - 15517.32=64327.02立方米/小时在这个过程中，总CO转化率为44.31%。变换氢碳比H 2 / CO后为2.285。甲醇清的能源消耗：低温甲醇洗的主要作用是吸收硫化氢气体转化和调节所述合成气的CO 2的氢含量。在此过程冷量损失由冷制冰机准备增加的需求。转化H 2 S和CO 2气体所需要的循环的醇的量也较多。低温甲醇洗系统散热损失热脱附再生塔中H 2 S和CO 2的冷却能力不能被回收。二甲醚煤的经济效益极好，产量每年的二甲醚的量664100吨。二甲醚市场价格3200元/吨，年销售额达19.92亿。
2、煤制合成天然气产量
单位时间N4甲烷产量=267744千摩尔/小时= 59974656立方米/小时，每年8000小时，因此每年的合成天天然气为4.8亿立方米量。以北京为例，天然气市场价格2.32元/立方米，年销售额1.112十亿人民币。由于工艺要求的甲烷合成两个CO转化率的合成醚多，就需要使用大量的催化剂，因为催化剂有生命，所以在甲烷转化部分系统运行成本二甲醚比多;在甲醇洗涤过程中因的产生CO。两个以上的，需要更大的循环甲醇的量，并CO2脱附冷恢复一般为60%～70%，所以经营成本的醇洗部分将超过甲烷二甲醚。
结论
煤化工主要是以煤为原料，通过化学转化，在煤炭中提取 甲醇，二甲醚煤，煤制油，煤烯烃与煤合成天然气等等来作为石油的替代品，对于我国社会的发展，具有非常重要的现实意义。二甲醚是最干净的城市燃气和工业燃料， 是柴油车的最佳替代品，具有热值高，燃烧充点，没有分析碳，无残留，环保性能好，用柴油以任意比例病例组合，成本低的优点。一步合成二甲醚与其他两种类型的流程相比，具有最高的能量转换效率，产品多样化，投资少等突出优势。合成二甲醚良好的经济效益，是国家出台的经过醚的国家标准可以在民用燃料和车用燃料使用，二醚巨大的潜在市场，发展潜力巨大。通过上面的分析，一步法合成二甲醚伟大的比赛竞争，市场前景广阔，适合投资建厂。
参考文献：
[1]我国研制开发焦炉气制合成天然气关键技术获重大突破[J].中国石油和化工. 2010（08）.
[2]国内首套用焦炉气制取合成天然气工业示范装置投产[J].炼油与化工. 2011（02）.
[3]P D SUNAVALA，V B CHIKARMANE，白尚平. 用埃克森催化气化工艺由煤制造合成天然气[J].煤炭转化. 1986（02） .
[4]张文辉. 以煤为原料合成天然气技术发展前景分析[J]. 煤. 2009（09）.
[5]晓梅. 低温甲烷化煤制天然气技术[J]. 技术与市场. 2010（03）.