能源化工——石油资源的替代详解.ppt

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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 2002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,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CO 60%,H2 30% 出口循环冷煤气冷激至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= 8 Mp 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 一步法DME工艺过程耦合协同作用 二甲醚与F-T合成产物分配 二甲醚: F-T合成: 二甲醚作为煤基液体燃料可显著节约资源、能源。 浆态床反应器开发研究 浆态床一步法DME中试装置 燃料甲醇 甲醇汽油有价格优势 甲醇、汽油的高甲醛排放,高溶胀性,腐蚀性,毒性有待解决。 甲醇仍属清洁燃料,尾气没有苯,丁二烯等致

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