浅议矿区煤炭资源的转化

国内现代煤化工产业概况及特点

目前我国煤化工产业有以下核心技术，如图1所示。图1现代煤化工产业方向1煤直接液化是将煤制成油煤浆，并在合适的温度及压力下催化加氢，生成液化油，加工成柴油、汽油及其他化工产品的技术。2煤间接液化是将煤气化，并制得合成气CO、H2等气体，然后通过F－T合成技术，得到发动机燃料油和其他化工产品的过程。3大型先进煤气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。4一步法合成二甲醚技术是以合成气为原料通过一步法合成二甲醚的技术。该技术与甲醇为原料两步法制取二甲醚相比，具有效率高、生产成本低、工艺环节少的优点。二甲醚可以作为民用燃料替代LPG。也可以代替柴油用作发动机燃料。5煤化工联产系统是利用不同技术途径的优势和互补性，将不同工艺优化集成，如煤焦化与直接液化联产、F－T合成与甲醇合成联产。6以煤气化为核心的多联产系统是以煤、渣油、石油焦等为气化原料，生产的煤气作为合成液体燃料、化工品及发电的原料或燃料的过程。其中，煤直接液化是煤化工领域的高新技术，我国煤直接液化技术已完成基础研究，正在工程化开发之中，但是该项技术对煤质的要求相当挑剔，沙井子矿区煤炭的灰分、挥发分及煤的镜质组平均透光率均达不到要求，目前不具备发展条件。若发展其他工业路线，也存在三个问题。一是耗水量大。水资源是建设新型煤化工工程的重要基础条件。据调查目前煤化工技术的耗水量情况如下:生产一吨煤制烯烃的耗水量约为20t，煤制乙二醇耗水量约为9t，煤制二甲醚耗水量约为12t，煤制天然气(甲烷耗水量约为6t。二是建设资金投入巨大。据了解，煤气化制甲醇工艺转化过程中:2t煤生产1t甲醇;3t甲醇生产1t聚烯烃;4～5t煤液化1t油。煤化工大、中型项目的概略投资，焦炭(含甲醇配套项目:约1200万元/万t;煤制甲醇:约4000万元/万t;煤制乙烯:约2亿元/万t;煤炭液化:约1亿元/万t(仅指设备投资。三是技术及工程管理水平高。新型煤化工工程建设和生产运行是应用多领域高新技术和实施大规模工程相结合的复杂系统工程，工程管理和技术水平要求高，因此必须注重组织管理和培育高素质的技术队伍，实行先进、科学、高效的经营和管理模式。

环县沙井子矿区煤化工技术路线规划

综上所述，与煤制烯烃、煤制油、煤制乙二醇等技术相比，煤制天然气示范项目在经济合理的前提下，适度、规模化发展煤制天然气项目问题相对要少一些，沙井子矿区适合发展以煤制天然气为主的煤化工产业。其理由如下:1我国正处于经济发展的快速通道，天然气在我国能源消费中的地位必将越来越重要，同时在环境保护转变能源结构的大背景下天然气的消费将长期处于上升趋势。国家能源局对中国能源需求的预测显示:基准情景下2020年、2030年我国能源需求总量将分别达到44.3亿t标煤、54.3亿t标煤，如果届时天然气占一次能源的比例达到8%和10%，则2020年天然气需求量约为2900亿m3、2030年为4500亿m3。目前我国进口天然气的数量逐年增长，据预测，2015年之后，如果没有新增进口资源，2020年天然气供应将出现400亿m3左右的缺口。国际局势风云变幻，一定程度上会因为政治、资源、价格等多方面的原因对我国的能源供应构成风险，大力发展煤制天然气是我们实现能源自给的必由之路。2煤制天然气产业可以定位为洁净煤转化的“新兴能源产业”。该产业具有二氧化碳等温室气体排放量少、资源利用充分、能源利用率高等众多优势，成为煤化工产业未来发展的重要领域。据专家测算，“新兴煤化工产业”单位产品能耗往往要比传统煤化工降低20%以上，“三废”排放减少一半以上，如果加以科学设计与管理，还可实现“三废”的资源化利用甚至“零”排放。是未来我国解决能源和环境问题的一条现实途径，特别是对实现具备条件的偏远地区的煤炭资源转化具有重要意义，符合国家煤炭和电力发展要求，且属于鼓励项目。3据报道，目前20亿Nm3/a煤制天然气项目建设期投资144亿元，生产期成本1.07元/Nm3。随着天然气价格的不断上涨，将使煤制天然气项目具备成本低、具有较好的经济效益的特点，适合于沙井子矿区发展。4庆阳市水资源十分匮乏，环县更是干旱少雨的缺水地区，按照庆阳市水资源保护配置总体思路，庆阳市水务局全县内没有大的河流通过，编制的《甘肃省庆阳市水资源中长期利用规划》，对煤化工项目在内的能源化工产业水资源保障进行了统一规划。并将陕甘宁盐环定扬黄续建工程进行续建，可为环县、庆城工业用水提供战略资源。但是基于西部能源化工基地对水资源的大量需求，水资源依然是阻碍煤炭工业发展的瓶颈，耗水量小的煤化工工艺是首选。煤制天然气(甲烷耗水量是煤化工中耗水量最小的项目，相比较而言对陇东地区更适合。5专业人才有保障。华能集团作为国内大型能源企业集团，其总部设在庆阳市，有着众多的专业人才，可通过在国内招聘或与大型化工企业合作开发等形式，保障庆阳煤化工项目技术人才需求。另外，庆平两地的唯一高等院校陇东学院开办煤化工专业，旨在为陇东培养大批的高等技能型人才。庆阳市境内有多家化工企业，其中规模较大的有中石油庆阳石油炼化公司和原庆阳市化肥厂，庆阳石化公司有加工原油150万t/a的生产能力。在20世纪70－90年代，两户企业曾经分别兴建过7500t/a合成氨、3000t/a合成氨、6300t/a硝酸铵、12000t/a碳酸氢铵的生产线，两厂化肥产量最高年份达到2万多t，拥有化工行业工程众多的高中级专业技术人员。6技术水平有保障。沙井子矿区是新建矿区，现代化程度高，在考察配套煤化工项目时，均采用国内及国际上较为先进的煤化工工艺及设施设备及管理方式，能够满足此工艺的多项需求。7随着我国西气东输等管道工程项目的竣工，目前管网已经覆盖我国30个省市，陇东矿区发展煤制天然气项目可以就近接入国网、省网，管网投资较小。

本文作者：余岚工作单位：陇东学院能源工程学院