利用慶陽地區(qū)煤炭資源優(yōu)勢發(fā)展精細化工項目的建議

1、利用慶陽地區(qū)煤炭資源優(yōu)勢發(fā)展精細化工項目淺議唐蓉萍 尚秀麗 楊智 馮文成 索隴寧 伍家衛(wèi)（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）摘 要：本文根據(jù)甘肅慶陽地區(qū)資源特點，提出應(yīng)利用其煤炭資源優(yōu)勢重點發(fā)展由煤制甲醇生產(chǎn)二甲醚、碳酸二甲酯、甲基叔丁基醚、甲醛及醋酸，進而生產(chǎn)制冷劑、異丁烯、叔丁基酚、異氰酸酯、苯甲醚、三羥甲基丙烷、1.4-丁二醇等多種高附加值精細化學(xué)品，做大做強本地精細化工產(chǎn)業(yè)。介紹了甲醇下游相關(guān)產(chǎn)品的性質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域及工藝技術(shù)，對其技術(shù)經(jīng)濟進行了簡要對比分析；建議加快進行高純度異丁烯、合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚、甲醇氧化羰基化法生產(chǎn)碳酸二甲酯等產(chǎn)品的工業(yè)化研究；指出了慶陽地區(qū)發(fā)展

2、精細化工面臨的如控制碳排放量、后續(xù)產(chǎn)業(yè)配套的資金、技術(shù)、人才培養(yǎng)、水資源回用和生態(tài)保護等主要問題及應(yīng)采取的措施。關(guān)鍵詞：慶陽地區(qū)；精細化工慶陽市位于我省東部，境內(nèi)蘊藏著豐富的石油、煤炭、天然氣、煤層氣等礦產(chǎn)資源。全市八縣區(qū)境內(nèi)都有煤，含煤面積1.98萬平方公里，煤炭資源預(yù)測儲量2360億噸，占甘肅省預(yù)測儲量的94%以上，具備建設(shè)國家億噸級煤炭基地的資源條件。為實現(xiàn)煤炭資源的清潔利用，做大做強慶陽地區(qū)的精細化工產(chǎn)業(yè)，應(yīng)重點發(fā)展由煤制甲醇生產(chǎn)精細化工產(chǎn)品，延伸甲醇化工產(chǎn)業(yè)鏈。1 煤炭氣化制甲醇技術(shù)是煤化工發(fā)展的首選煤制油技術(shù)投資大、煤耗高、耗水多、污染嚴(yán)重,生產(chǎn)1t油往往需要45t煤,折算其熱能利

3、用率為50%。改用煤炭氣化制甲醇技術(shù),采用6MPa純氧高壓氣化制合成氣(CO+H2),可產(chǎn)雙倍甲醇,則煤炭的熱能利用率達到66%76%。如果配套水電解制氫技術(shù),還可實現(xiàn)CO2零排放。從原子經(jīng)濟性角度看，無論煤制甲醇還是煤制烯烴，首先都必須將煤轉(zhuǎn)化成合成氣（CO+H2），再由CO與H2合成甲醇或烴類。但CO+H2合成甲醇可一步完成，而費托合成烴類，第一步是向合成氣中引入氧原子，生產(chǎn)甲醇，再去掉甲醇中的氧原子，分離大量副產(chǎn)水分后才能獲得烯烴。煤制烯烴的原子經(jīng)濟性不如煤制甲醇。從項目投資的經(jīng)濟性看，煤制甲醇優(yōu)于煤制油。國內(nèi)外的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，噸煤制油的固定資產(chǎn)投入一般高達1.2萬元，而噸甲醇的固定資產(chǎn)

4、投入只需0.4萬元。從技術(shù)的成熟可靠性看，煤制醇醚燃料的技術(shù)已經(jīng)成熟，國產(chǎn)甲醇、二甲醚合成分離與提純成套技術(shù)，均已廣泛應(yīng)用，并向大型化方向發(fā)展。2 基于甲醇的精細化工產(chǎn)業(yè)鏈 近年來我國甲醇化工發(fā)展迅速，可形成的技術(shù)成熟度較高的產(chǎn)業(yè)鏈有：甲醇烯烴產(chǎn)業(yè)鏈、甲醇二甲醚產(chǎn)業(yè)鏈、甲醇碳一化工產(chǎn)業(yè)鏈和甲醇燃料產(chǎn)業(yè)鏈。建議在上述基礎(chǔ)上進一步積極開發(fā)技術(shù)成熟、產(chǎn)品附加值高、市場競爭力強的下游產(chǎn)品，拓寬甲醇消費領(lǐng)域。重點發(fā)展的下游精細化工產(chǎn)品如下圖1所示：二甲醚 發(fā)泡劑、制冷劑MTBE 異丁烯、叔丁基酚、叔丁醇、硫烯煤 甲醇 DMC 苯甲醚、農(nóng)藥西維因、聚碳酸酯、異氰酸酯甲醛 三羥甲基丙烷、季戊四醇、1,4-丁

5、二醇 圖1 基于甲醇的精細化工產(chǎn)品3 基于甲醇的精細化工項目建議3.1 由甲醇制二甲醚，進而生產(chǎn)發(fā)泡劑、農(nóng)藥等精細化學(xué)品二甲醚（DME）作為一種新興的基本化工原料，在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨特的用途。此外,二甲醚用作制冷劑冷凍食品時可免除異味和臭味,若成功地用于制冷工業(yè),其用量將有更大幅度的增長,這將是二甲醚最主要的潛在市場.3.1.1 二甲醚生產(chǎn)方法目前二甲醚生產(chǎn)主要有液相法、氣相法和合成氣一步法。其中一步法將水煤氣變換反應(yīng)、合成甲醇反應(yīng)和甲醇脫水反應(yīng)合為一步。該法流程簡單, 但產(chǎn)品需要分離精制, 適合于大型生產(chǎn)。丹麥Topsoe 公司、美國氣體產(chǎn)品和化學(xué)公司及日本NKK 公司，

6、我國山西煤炭化學(xué)研究所等多家機構(gòu)正在進行一步法的研究。一步法合成二甲醚的研究是當(dāng)前二甲醚技術(shù)研發(fā)的重點。由于總反應(yīng)只需要H2/CO 摩爾比為1 的合成氣，特別適合使用我國資源豐富的煤炭資源，經(jīng)煤氣化得到的合成氣不需變換就可直接使用，對能源的優(yōu)化利用及實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。3.1.2 二甲醚的應(yīng)用二甲醚(DME) 具有優(yōu)良的混溶性,可以作為商用溶劑和萃取劑。二甲醚毒性很低,無致癌性,高濃度的二甲醚可用作麻醉劑。二甲醚是重要的化工原料,可用于許多精細化學(xué)品的合成。二甲醚是可作為清潔、多用途燃料，是柴油發(fā)動機理想的替代燃料。3.1.3 二甲醚項目的幾點建議（1）煤是我國制合成氣的主要原料。

7、 我國煤炭資源豐富, 是世界總貯量的50% , 價格僅為世界的1/3，現(xiàn)從資源、技術(shù)、價格三方面綜合考慮, 用煤做合成氣的原料比用天然氣價廉易得, 用它生產(chǎn)二甲醚, 具有深遠的經(jīng)濟和環(huán)保意義.（2）二甲醚是一種新型的優(yōu)質(zhì)潔凈燃料, 應(yīng)推廣作為各種柴油發(fā)動機燃料。（3）二甲醚具有優(yōu)異的環(huán)保優(yōu)勢, 價格略高于普通柴油, 這將影響其應(yīng)用推廣。為此應(yīng)采取下列措施: 利用現(xiàn)有氮肥廠的聯(lián)醇裝置生產(chǎn)甲醇, 建立萬噸級甲醇脫水制燃料級二甲醚裝置, 可降低二甲醚成本。建議引進甲醇、二甲醚先進生產(chǎn)技術(shù), 建設(shè)規(guī)模更大的裝置, 進一步降低成本。（4）從長遠考慮, 抓緊以煤基合成氣為原料, 一步法制二甲醚的研究開發(fā)工

8、作。3.2 由甲醇制甲基叔丁基醚（MTBE），進而生產(chǎn)高純度異丁烯、叔丁基酚等精細化工產(chǎn)品MTBE是20世紀(jì)70年代起開始使用的汽油添加劑，由于該物質(zhì)對人類具有致癌作用，其使用受到限制。我國MTBE生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)積極尋找其新的出路。利用MTBE裂解生產(chǎn)高純度異丁烯，進而生產(chǎn)一系列用途廣泛，高附加值的下游產(chǎn)品，是MTBE的主要出路之一。3.2.1 由甲基叔丁基醚制異丁烯生產(chǎn)工藝產(chǎn)品按純度分普通級異丁烯和聚合級異丁烯兩種，前者生產(chǎn)工藝流程較為簡單，投資少、能耗低。后者生產(chǎn)工藝工藝流程長，投資大，能耗高，產(chǎn)品成本高。目前國內(nèi)僅有燕山石化擁有一套35kt/a的聚合級異丁烯（純度99.7%）生產(chǎn)裝置。3.2

9、.2 異丁烯的應(yīng)用普通異丁烯是叔丁酚類抗氧劑、農(nóng)藥、涂料、潤滑油及其它精細化工品的原料。高純度異丁烯是丁基橡膠和其它高分子聚異丁烯合成所需要的單體原料。此外，以異丁烯為原料可氧化生成異丁烯醛，與醋酸反應(yīng)生成醋酸丁酯，與甲醛作用生成異戊二烯，與硫酸水合制叔丁醇。異丁烯氯化、次氯酸化還可制得一環(huán)氧氯丙烷。值得提及的是以異丁烯為原料直接氧化法生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯(MMA)，已成為國外一些國家正在推廣生產(chǎn)MMA的一種新方法。3.2.3 本項目建議近幾年，隨著石油化工業(yè)的發(fā)展和異丁烯下游產(chǎn)品的開發(fā)，異丁烯的需求量在不斷上升，有供不應(yīng)求之勢。目前全球范圍消耗量達2000kt/a，我國產(chǎn)量約為150kt/a，

10、且高純度異丁烯比例較小，需要大量進口。建議加快高純度異丁烯生產(chǎn)裝置建設(shè)，并著力降低生產(chǎn)成本。3.3 由甲醇生產(chǎn)碳酸二甲酯（DMC），進而生產(chǎn)苯甲醚、農(nóng)藥西維因、異氰酸酯等精細化學(xué)品碳酸二甲酯是近年來受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注的環(huán)保型綠色化工產(chǎn)品，已在歐洲通過非毒化學(xué)品注冊登記，被稱為綠色化學(xué)品。3.3.1 DMC合成方法主要有光氣法、甲醇氧化羰基化法、酯交換法。其中甲醇氧化羰基化法原料價廉易得，投資少，成本低且理論上甲醇全部轉(zhuǎn)化為DMC，受到工業(yè)界極大重視，被認為是DMC最有前途的生產(chǎn)方法，也是各大工業(yè)國家重點研究、開發(fā)的非石油路線技術(shù)路線，是一條很有競爭力的技術(shù)路線。3.3.2 DMC的主要應(yīng)用領(lǐng)域

11、 (1)替代光氣和二甲基亞砜（DMS） DMC的化學(xué)反應(yīng)，囊括了光氣和DMS在化工用途中的絕大部分反應(yīng)。假設(shè)未來幾年光氣和DMS需求量的30%被DMC取代，需DMC 30萬噸/年以上。 (2)汽油添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用 目前全世界汽油消費量超過2億噸，若10%的汽油消費量采用DMC添加劑則需DMC 60萬噸/年左右。（3）以DMC為原料生產(chǎn)合成聚碳酸酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、異氰酸酯、西維因殺蟲劑、苯甲醚、四甲基醇胺(TMAH)、長鏈烷基碳酸酯、除垢劑對稱二氨基脲和-酮酸酯類化合物等精細化工產(chǎn)品。3.3.3 DMC項目建議 (1)DMC是一種綠色環(huán)保型化工產(chǎn)品，應(yīng)加緊中試、工業(yè)化放大工作，以開發(fā)促引進

12、，兩路并進。 (2)慶陽擁有豐富的煤炭資源，加之Texaco等先進的煤氣化工藝在我國得到成功的推廣應(yīng)用，可為DMC提供廉價充足的原料CO和甲醇；另一方面，DMC及其衍生物的發(fā)展又進一步替甲醇找到了巨大的下游產(chǎn)品市場，將推動我國的煤化工、C1化工、精細化工的發(fā)展。 (3)國內(nèi)甲醇氧化羰基化技術(shù)已接近工業(yè)化；國內(nèi)DMC年產(chǎn)量已超過5000噸，但與之配套的產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)不夠。因此，探索用DMC取代對環(huán)境有害的化工原料和化工工藝的可能性，積極開發(fā)和開拓DMC的應(yīng)用市場也是一項迫切任務(wù)。3.4 由甲醇生產(chǎn)甲醛，進而生產(chǎn)三羥甲基丙烷（TMP）、季戊四醇、1,4-丁二醇等產(chǎn)品甲醛廣泛應(yīng)用于木材加工、塑料和樹脂

13、生產(chǎn)、涂料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化纖等行業(yè)。用甲醛為原料可生產(chǎn)聚甲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂以及烏洛托品、季戊四醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、維尼綸纖維、尼龍等。甲醛還可以用作農(nóng)藥的殺蟲劑、醫(yī)藥的消毒劑和染料工業(yè)的還原劑等。3.4.1 甲醛的生產(chǎn)方法歷史上先后有以下方法：（1）你碳烴非催化氧化法；（2）甲醇催化空氣氧化法；（3）甲烷催化氧化法；（4）二甲醚催化氧化法；（5）甲縮醛氧化法；（6）甲醇催化脫氫。其中甲醇催化脫氫是一條新的工藝路線，可得到無水甲醛。3.4.2 甲醛在精細化工中的主要應(yīng)用（1）三羥甲基丙烷（TMP）的生產(chǎn)三羥甲基丙烷主要用作合成高檔醇酸樹脂漆和聚氨酯的原料，其消費量約占國內(nèi)

14、三羥甲基丙烷總消費量的85。 (2)1.4-丁二醇的生產(chǎn) 1，4丁二醇是重要的基本有機化工和精細化工原料，用途十分廣泛，其衍生物是附加價值高的精細化工產(chǎn)品，廣泛用于溶劑、醫(yī)藥、化妝品、增塑劑、固化劑、農(nóng)藥、除莠劑、泡沫人造革、纖維和工程塑料等方面。3.4.3 甲醛項目建議 甲醛是重要的化工原料，目前國內(nèi)甲醛行業(yè)多數(shù)生產(chǎn)37%低濃度甲醛，不生產(chǎn)高濃度產(chǎn)品。在甲醛的下游產(chǎn)品生產(chǎn)中都是通過把37%稀甲醛濃縮成50%以上的濃甲醛后再進一步利用，除了要消耗大量的動力，還要產(chǎn)生大量的含醇廢水，加重了環(huán)境污染，而且使其下游產(chǎn)品成本居高不下。建議甲醛生產(chǎn)向規(guī)?；l(fā)展。4 慶陽地區(qū)發(fā)展精細化工存在的問題及相應(yīng)措

15、施一是加快推進大型能源化工基地建設(shè)，就必須發(fā)展低碳經(jīng)濟、控制碳排放量，實現(xiàn)綠色發(fā)展。在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝上優(yōu)先選擇綠色生產(chǎn)技術(shù)。二是要積極引進和大力培養(yǎng)一批高技能人才，解決人才缺乏的問題。精細化工產(chǎn)品多樣，生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，需要專業(yè)技術(shù)研發(fā)人才和大量一線操作高技能人才。在人才培養(yǎng)問題上，應(yīng)加強與高等院校的合作交流。應(yīng)充分研究未來慶陽地區(qū)能源化工、精細化工人才需求情況，實行訂單式培養(yǎng)，同時解決本地區(qū)人才就業(yè)問題 。 三是慶陽發(fā)展能源化工和精細化工，工業(yè)用水和工業(yè)污水量將很大。污水是未來的原材料，而用水的不充分回用或不加回用是在浪費社會和工業(yè)未來發(fā)展的寶貴資源。建議在進行水資源開發(fā)的同時，配套世界先進的水處理循環(huán)利用技術(shù)，借鑒新加坡污水回用系統(tǒng)。四是能源開發(fā)與環(huán)境保護的矛盾。能源開發(fā)必然會對原有的生態(tài)環(huán)境造成影響，特別在油、煤、氣高富集的慶陽，生態(tài)環(huán)境本來就極其脆弱，應(yīng)處理好能源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)系。參考文獻：1唐宏青.現(xiàn)代煤化工新技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20092謝克昌.煤化工發(fā)展與規(guī)劃M.