淺議礦區(qū)煤炭資源的轉化

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國內(nèi)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)概況及特點

目前我國煤化工產(chǎn)業(yè)有以下核心技術，如圖1所示。圖1現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)方向1煤直接液化是將煤制成油煤漿，并在合適的溫度及壓力下催化加氫，生成液化油，加工成柴油、汽油及其他化工產(chǎn)品的技術。2煤間接液化是將煤氣化，并制得合成氣CO、H2等氣體，然后通過F－T合成技術，得到發(fā)動機燃料油和其他化工產(chǎn)品的過程。3大型先進煤氣化是指煤在特定的設備內(nèi)，在一定溫度及壓力下使煤中有機質(zhì)與氣化劑(如蒸汽/空氣或氧氣等發(fā)生一系列化學反應，將固體煤轉化為含有CO、H2、CH4等可燃氣體和CO2、N2等非可燃氣體的過程。4一步法合成二甲醚技術是以合成氣為原料通過一步法合成二甲醚的技術。該技術與甲醇為原料兩步法制取二甲醚相比，具有效率高、生產(chǎn)成本低、工藝環(huán)節(jié)少的優(yōu)點。二甲醚可以作為民用燃料替代LPG。也可以代替柴油用作發(fā)動機燃料。5煤化工聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是利用不同技術途徑的優(yōu)勢和互補性，將不同工藝優(yōu)化集成，如煤焦化與直接液化聯(lián)產(chǎn)、F－T合成與甲醇合成聯(lián)產(chǎn)。6以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是以煤、渣油、石油焦等為氣化原料，生產(chǎn)的煤氣作為合成液體燃料、化工品及發(fā)電的原料或燃料的過程。其中，煤直接液化是煤化工領域的高新技術，我國煤直接液化技術已完成基礎研究，正在工程化開發(fā)之中，但是該項技術對煤質(zhì)的要求相當挑剔，沙井子礦區(qū)煤炭的灰分、揮發(fā)分及煤的鏡質(zhì)組平均透光率均達不到要求，目前不具備發(fā)展條件。若發(fā)展其他工業(yè)路線，也存在三個問題。一是耗水量大。水資源是建設新型煤化工工程的重要基礎條件。據(jù)調(diào)查目前煤化工技術的耗水量情況如下:生產(chǎn)一噸煤制烯烴的耗水量約為20t，煤制乙二醇耗水量約為9t，煤制二甲醚耗水量約為12t，煤制天然氣(甲烷耗水量約為6t。二是建設資金投入巨大。據(jù)了解，煤氣化制甲醇工藝轉化過程中:2t煤生產(chǎn)1t甲醇;3t甲醇生產(chǎn)1t聚烯烴;4～5t煤液化1t油。煤化工大、中型項目的概略投資，焦炭(含甲醇配套項目:約1200萬元/萬t;煤制甲醇:約4000萬元/萬t;煤制乙烯:約2億元/萬t;煤炭液化:約1億元/萬t(僅指設備投資。三是技術及工程管理水平高。新型煤化工工程建設和生產(chǎn)運行是應用多領域高新技術和實施大規(guī)模工程相結合的復雜系統(tǒng)工程，工程管理和技術水平要求高，因此必須注重組織管理和培育高素質(zhì)的技術隊伍，實行先進、科學、高效的經(jīng)營和管理模式。

環(huán)縣沙井子礦區(qū)煤化工技術路線規(guī)劃

綜上所述，與煤制烯烴、煤制油、煤制乙二醇等技術相比，煤制天然氣示范項目在經(jīng)濟合理的前提下，適度、規(guī)?；l(fā)展煤制天然氣項目問題相對要少一些，沙井子礦區(qū)適合發(fā)展以煤制天然氣為主的煤化工產(chǎn)業(yè)。其理由如下:1我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的快速通道，天然氣在我國能源消費中的地位必將越來越重要，同時在環(huán)境保護轉變能源結構的大背景下天然氣的消費將長期處于上升趨勢。國家能源局對中國能源需求的預測顯示:基準情景下2020年、2030年我國能源需求總量將分別達到44.3億t標煤、54.3億t標煤，如果屆時天然氣占一次能源的比例達到8%和10%，則2020年天然氣需求量約為2900億m3、2030年為4500億m3。目前我國進口天然氣的數(shù)量逐年增長，據(jù)預測，2015年之后，如果沒有新增進口資源，2020年天然氣供應將出現(xiàn)400億m3左右的缺口。國際局勢風云變幻，一定程度上會因為政治、資源、價格等多方面的原因?qū)ξ覈哪茉垂獦嫵娠L險，大力發(fā)展煤制天然氣是我們實現(xiàn)能源自給的必由之路。2煤制天然氣產(chǎn)業(yè)可以定位為潔凈煤轉化的“新興能源產(chǎn)業(yè)”。該產(chǎn)業(yè)具有二氧化碳等溫室氣體排放量少、資源利用充分、能源利用率高等眾多優(yōu)勢，成為煤化工產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的重要領域。據(jù)專家測算，“新興煤化工產(chǎn)業(yè)”單位產(chǎn)品能耗往往要比傳統(tǒng)煤化工降低20%以上，“三廢”排放減少一半以上，如果加以科學設計與管理，還可實現(xiàn)“三廢”的資源化利用甚至“零”排放。是未來我國解決能源和環(huán)境問題的一條現(xiàn)實途徑，特別是對實現(xiàn)具備條件的偏遠地區(qū)的煤炭資源轉化具有重要意義，符合國家煤炭和電力發(fā)展要求，且屬于鼓勵項目。3據(jù)報道，目前20億Nm3/a煤制天然氣項目建設期投資144億元，生產(chǎn)期成本1.07元/Nm3。隨著天然氣價格的不斷上漲，將使煤制天然氣項目具備成本低、具有較好的經(jīng)濟效益的特點，適合于沙井子礦區(qū)發(fā)展。4慶陽市水資源十分匱乏，環(huán)縣更是干旱少雨的缺水地區(qū)，按照慶陽市水資源保護配置總體思路，慶陽市水務局全縣內(nèi)沒有大的河流通過，編制的《甘肅省慶陽市水資源中長期利用規(guī)劃》，對煤化工項目在內(nèi)的能源化工產(chǎn)業(yè)水資源保障進行了統(tǒng)一規(guī)劃。并將陜甘寧鹽環(huán)定揚黃續(xù)建工程進行續(xù)建，可為環(huán)縣、慶城工業(yè)用水提供戰(zhàn)略資源。但是基于西部能源化工基地對水資源的大量需求，水資源依然是阻礙煤炭工業(yè)發(fā)展的瓶頸，耗水量小的煤化工工藝是首選。煤制天然氣(甲烷耗水量是煤化工中耗水量最小的項目，相比較而言對隴東地區(qū)更適合。5專業(yè)人才有保障。華能集團作為國內(nèi)大型能源企業(yè)集團，其總部設在慶陽市，有著眾多的專業(yè)人才，可通過在國內(nèi)招聘或與大型化工企業(yè)合作開發(fā)等形式，保障慶陽煤化工項目技術人才需求。另外，慶平兩地的唯一高等院校隴東學院開辦煤化工專業(yè)，旨在為隴東培養(yǎng)大批的高等技能型人才。慶陽市境內(nèi)有多家化工企業(yè)，其中規(guī)模較大的有中石油慶陽石油煉化公司和原慶陽市化肥廠，慶陽石化公司有加工原油150萬t/a的生產(chǎn)能力。在20世紀70－90年代，兩戶企業(yè)曾經(jīng)分別興建過7500t/a合成氨、3000t/a合成氨、6300t/a硝酸銨、12000t/a碳酸氫銨的生產(chǎn)線，兩廠化肥產(chǎn)量最高年份達到2萬多t，擁有化工行業(yè)工程眾多的高中級專業(yè)技術人員。6技術水平有保障。沙井子礦區(qū)是新建礦區(qū)，現(xiàn)代化程度高，在考察配套煤化工項目時，均采用國內(nèi)及國際上較為先進的煤化工工藝及設施設備及管理方式，能夠滿足此工藝的多項需求。7隨著我國西氣東輸?shù)裙艿拦こ添椖康目⒐?，目前管網(wǎng)已經(jīng)覆蓋我國30個省市，隴東礦區(qū)發(fā)展煤制天然氣項目可以就近接入國網(wǎng)、省網(wǎng)，管網(wǎng)投資較小。

本文作者：余嵐工作單位：隴東學院能源工程學院