一碳化工发展现状及展望
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2023年低碳化学品行业市场发展现状低碳化学品是指在制造、加工和使用过程中减少对环境和人体的影响的化学品。
随着全球环境污染问题的日益突出,低碳化学品逐渐得到了广泛的关注。
目前,低碳化学品行业市场发展现状如下:一、市场规模低碳化学品市场规模逐年扩大,根据市场调研数据显示,2019年全球低碳化学品市场规模达到了1,678.5亿美元,预计到2027年将达到2,846.5亿美元,年复合增长率为7.1%。
二、行业发展趋势1. 低碳化学品品种不断增多,市场范围不断扩大。
目前,在低碳化学品市场中,涉及到了广泛的领域,如环保材料、节能材料、清洁能源、清洁生产技术、生物化学品等。
2. 制造技术和研发能力不断提升。
随着技术水平的提高,低碳化学品的研制及其制造的成本不断降低,同时也进一步增强了行业的创新能力,为低碳化学品市场的发展提供了坚实的基础。
3. 政策支持力度逐渐加大。
各国政府在减少碳排放和保护环境方面,制定了一系列的政策和措施,如绿色低碳发展计划、绿色新能源工程、节能减排计划等,这些政策提供了强有力的支持和推动力度。
三、市场机遇1. 与环保、能源等相关领域的需求增加。
全球环保和能源问题日益突出,低碳化学品的应用和需求将会得到进一步的增长。
2. 市场竞争激烈,企业发展机遇增多。
随着市场竞争的加剧,企业需要提高技术水平,推动低碳化学品的研发和应用,从而为企业带来更多的机遇。
四、行业挑战1. 低碳化学品在市场中的推广与应用还需加大力度。
尽管市场需求在增加,但是低碳化学品的普及率和市场占有率还有待提升。
2. 建立健全的标准体系是目前低碳化学品市场发展的一个问题。
低碳化学品品种多、应用领域广泛,需要建立系统的标准评价和认证体系来保证产品的质量和安全性。
总之,低碳化学品的市场前景广阔,随着环保和能源问题的突出,低碳化学品市场的发展前景非常的广阔。
碳一化工产品发展展望——Ⅰ.甲醇、合成氨作者/来源:刘延伟(石油和化学工业规划院,北京100013) 日期:2005-09-16 点击率:118生产碳一化工产品的主要原料包括煤炭、天然气、重油(渣油)和石脑油等。
近年来原油价格持续处于高位,资源供求紧张,导致以重油和石脑油为原料的碳一化工产品原料路线纷纷改为以煤炭和天然气为原料。
煤炭已经发展成为生产碳一化工产品的廉价原料。
原料煤通过气化生产的煤气(CO、CO2和H2)可生产合成氨、甲醇和二甲醚(一次产品),同时分离出的高纯CO和H2可用作羰基合成化学品(乙酸、丁辛醇等)和加氢化学品的重要原料;通过液化(CTL)可生产清洁燃料油;通过焦化可生产焦炭、煤焦油、芳烃和沥青等化学品,焦炉气可用于制甲醇和作为合成氨的辅助原料。
天然气是生产碳一化工产品的清洁原料。
在发达国家和天然气资源丰富的地区,天然气路线生产的碳一化工产品已经占90%~100%。
天然气经转化加工后,生成的合成气主要用于生产甲醇和合成氨。
此外,天然气还少量用于生产乙炔、氢氰酸和二硫化碳等化学品。
近年来甲醇制烯烃(MTO、MTP)和天然气制合成油(GTL)技术不断完善和成熟,已经成为碳一化工发展较快的一个新领域。
1 甲醇1.1 国外1.1.1 生产与消费情况2004年,世界甲醇产量约为3 450万t,生产能力为4 400万t /a。
世界甲醇生产厂主要集中在天然气资源比较丰富的地区,如特立尼达、美国、加拿大、智利、新西兰、沙特和俄罗斯。
世界最大的甲醇生产商是加拿大的Methanex和日本的三菱瓦斯公司,2004年生产能力分别为785万t/a(在全球拥有11套生产装置)和373万t/a(在全球拥有5套生产装置),分别占世界总生产能力的17.84%和8.48%。
2004年,世界甲醇消费量为3 400万t,其中甲醛是其最大的消费领域,消费量约占总消费量的36%,其次是MTBE和乙酸,分别占24%和12%。
中国化学工业现状概况及发展趋势化学工业作为国民经济的重要支柱产业之一,对于推动国家经济发展、提高人民生活水平、保障国家安全等方面都发挥着至关重要的作用。
近年来,中国化学工业取得了显著的成就,但也面临着一系列的挑战和机遇。
一、中国化学工业的现状概况1、产业规模持续扩大中国化学工业经过多年的快速发展,已经成为世界上最大的化学品生产国和消费国之一。
从基础化学品到精细化工品,从传统化工领域到新兴化工领域,产业规模不断扩大,涵盖了石油化工、煤化工、盐化工、精细化工等多个领域。
2、技术水平不断提高在技术创新方面,中国化学工业取得了长足的进步。
一些大型化工企业加大了研发投入,在新技术、新工艺、新设备的研发和应用方面取得了一系列成果。
例如,在石油化工领域,我国自主研发的大型炼化一体化技术已经达到国际先进水平;在煤化工领域,煤制烯烃、煤制乙二醇等技术实现了工业化应用。
3、产业结构逐步优化随着市场需求的变化和环保要求的提高,中国化学工业的产业结构正在逐步优化。
一方面,传统化工行业加快了转型升级的步伐,淘汰落后产能,提高产业集中度;另一方面,新兴化工领域如新材料、新能源、生物医药等得到了快速发展,成为化学工业新的增长点。
4、绿色发展成为趋势在环保压力日益增大的背景下,绿色发展已经成为中国化学工业的必然选择。
化工企业纷纷加大环保投入,采用清洁生产技术,加强废弃物的处理和循环利用,以减少对环境的污染。
同时,政府也出台了一系列严格的环保政策和法规,推动化学工业向绿色、低碳、可持续的方向发展。
二、中国化学工业面临的挑战1、资源和能源约束中国化学工业的发展在很大程度上依赖于资源和能源的供应。
然而,随着资源的逐渐枯竭和能源价格的波动,化工企业面临着资源短缺和能源成本上升的压力。
例如,石油、煤炭等传统能源的供应紧张,以及水资源的短缺,都对化学工业的发展造成了一定的制约。
2、环境压力化学工业是一个高污染、高排放的行业,对环境造成了较大的压力。
碳一化学和天然气化工发展趋势和最新进展碳一化学是指从一个碳原子的化合物(如CH4、CO、CO2、CH3OH、HCHO等)出发合成各种化学品的技术。
对上述一碳化合物合成其他化学品的研究和开发,逐渐形成了C1化学的主要分支:天然气化工、煤化工、合成气化工、CO化工、CO2化工、甲醇化工及甲醛化工等。
从煤、天然气制合成气再进一步制备各种化工产品和洁净燃料,已成为当今化学工业发展的必然趋势。
由于碳一化学以化工原料多样化和能源“非石油化”为战略目标,所以受到世界各国的关注和重视,投入大量的人力物力,从事研究和开发,取得很大的进展。
以煤或天然气制合成化学品的原料气,全世界每年消费合成气3000亿Nm3,其中55%用于制造合成氨,25%用于制造甲醇。
而且,30种重要的有机化工产品中有24种可由合成气制得,这对氮肥企业的产品结构调整和寻找新的经济增长点来说,确实是令人欢欣鼓舞的。
1. 抓住机遇,加快发展天然气化工(1)21世纪世界能源将进入天然气时代世界上蕴藏有相当丰富的天然气资源,常规资源总量为327.4万亿M3,非常规资源总量为849万亿M3,总计约1176.4万亿M3。
截止2001年初,已探明储量149.48万亿M3,待探明储量152.6万亿M3,估计到2030年探明储量可达404万亿M3。
世界天然气的消费量也逐年上升,占能源消费构成的比例也逐年上升,1995年世界天然气消费量为2.22万亿M3,占世界能源消费构成23%,1996年两者分别上升为2.325万亿M3和24%。
预测2030年世界天然消费量将比1996年翻一倍,年消费量达4万亿M3。
相反,石油资源与消费量却不断萎缩,截止1996年,世界探明石油储量1511亿吨,剩余探明储量1374.2亿吨,1996年世界石油产量31.61亿吨,按现有生产水平石油资源仅可开采40多年。
而天然气资源尽管以极高的消费速度增长,世界范围内的天然气供应仍可保证100多年。
(能源化工行业)一碳化工发展现状及展望壹碳化工发展现状及展望1甲烷化工甲烷是天然气的主要成分,也大量存在于煤层气、沼气和垃圾填埋气等之中。
既是清洁的燃料,也是非常重要的化工原料。
目前世界探明石油储采比为40年左右,而探明天然气储采比为60多年,且未探明的天然气量大于石油,尚未开采的天然气水合物储量更为巨大。
目前天然气已成为仅次于石油和煤炭的世界第三大能源,据专家预测,到21世纪中叶,世界能源消费结构中,天然气所占份额将从目前的25%增加到40%,而石油将从当下的34%下降到20%,煤炭基本维持在27%左右,21世纪将是以天然气为主的能源时代。
随着石油资源的日益枯竭和天然气资源开发利用的加强,21世纪天然气化工将有光明的发展前景。
世界煤层气(煤矿瓦斯)储量也非常巨大,我国储量估计也高达36.7万亿立方米。
煤层气资源的开发利用已受到高度重视。
据估算,世界上可燃冰(天然气水合物)总资源量相当于全球已知煤、石油、天然气的2倍,可满足人类千年的能源需求。
中国从1999年起对可燃冰进行前瞻性研究,目前已在中国海域内发现大量可燃冰储量,仅在南海北部的可燃冰储量估计相当于中国陆上石油总量的50%左右。
生物甲烷也将逐渐成为甲烷的壹个重要来源。
由于环境保护的需要从沼气、垃圾填埋气等净化回收生物甲烷已越来越受重视。
自然界中数量巨大的油田残余油、煤炭和油页岩,也能够通过微生物作用,为人类提供清洁能源—生物甲烷,这种地质有机质资源的数量巨大。
有研究认为,美国本土48个州的油页岩有机碳大约有2万亿吨,而深部埋藏的煤炭则超过了3万亿吨,仍有阿拉斯加州约6万亿吨的深埋煤炭,这些地质有机质只要有3%转化为甲烷,就能生产28.3万亿立方米甲烷气,按照当前6500亿立方米/年的消费水平测算可供气40多年。
丰富的甲烷资源,不仅会使其在能源领域扮演越来越重要的角色,同样作为化工原料也将扮演十分重要的角色。
目前,世界目前约有50多个国家不同程度地发展了甲烷化工(天然气化工),年耗天然气量约1600亿m3,约占世界天然气消费量的5%~6%,壹次加工产品总产量在2亿t之上。
文献综述1.1一碳化工1.1.1一碳化工发展20世纪40年代以来,石油在世界能源结构中一直占主导地位,是社会赖以生存和发展的重要基础。
但是由于几十年来的大量开采,石油资源短缺的情况已显端倪,出现了多次石油危机,因此,寻求石油的替代能源受各国的特别重视。
值得注意的是,我国目前己从石油输出国变为进口国,我国煤炭储量超过1万亿吨;天然气资源储量达8万亿立方米。
因此,加速开展新一代煤化工与天然气化工的研究,以补充和替代石油资源的匮乏带来的液体燃料和有机化工原料短缺势在必行。
预计到2020年,世界能源结构石油比例由目前的40%降到25%左右,煤稳定在30%左右,天然气由目前的25%增长到35%左右,我国对能源消费结构的预测是,到2015年,煤炭直接燃烧的比重将降低,从目前的70%下降到60%左右,石油维持在目前的22%左右,天然气将从目前的2%增加到10%左右。
未来我国国民经济的持续发展和保障长期能源安全,寻求石油替代能源己提上了议事日程【1,2】。
上世纪70年代快速发展的碳一化工,就是以能源的“非石油化”和化工原料的多样化为战略目标,从一个碳原子的矿物原料或化合物(如煤、天然气、甲醇、甲醛和CO,CO及工业废气等)出发合成各种化工产品和燃料。
几十年来C1化学一直围绕能源替代和原料多样化两大目标在两大领域中进行研究和开发。
一是将一个碳原子的化合物合成为两个碳原子的化合物,继而产生一系列衍生化工产品,特别是精细化工产品。
成功合成为两个碳原子的化合物有乙炔、乙烯、乙醇、乙二醇、醋酸、草酸、醋酐、甲酸甲酯、二甲醚和碳酸二甲酯等。
二是将现有含碳化合物增加一个碳原子,即通过羰基合成、氢甲酰化、自由基( OXO)反应来实现。
如烯烃氢甲酰化制多一个碳原子的醛,氯化苄羰基化合成苯乙酸,三聚丙烯羰基化制C10叔碳酸等。
在这两大领域中C1化学比石油化工具有明显的技术经济优势。
另外,从产品领域分,Cl化学主要从事含氧化合物、液体燃料和烯烃“三大样”产品。
碳一化工的应用发展研究碳一化工作为制备基本化工原料、燃料以及其他重要的化工产品的一种重要途径,是替代石油化工产业的新型产业。
文章从分析国内外碳一化工的发展现状入手,简要指出了几点已经投入工业化生产的化工产业技术,阐述了推动碳一化工体系发展的几点要求,并对碳一化工产业的发展前景作出了展望。
标签:碳一化工;化工产品;应用发展“碳一化工”最初的来源是来自于Monsanto公司所采用的甲醇-乙酸合成工艺。
从一般理论而言,只要是含有一个碳原子的化合物,例如CH4、CO、CO2等等所参与进行的,合成的化学产品含碳数量在2个或2个以上的化学工艺,都可以称之为碳一化工。
就当前的全球能源以及基础化工原料的薄弱情况来看,石油资源短缺、环境问题日益突出这两大难题严重制约了有机化工产业的进一步发展。
因此发展碳一化工技术,减少化工产业对石油产品的依赖性已经迫在眉睫。
1国内外碳一化工技术发展现状甲烷作为碳一化工重要的原料,由于其稳定的化学性质而备受关注。
但直接利用甲烷进行工业合成却还没有形成成熟的路线,在上世纪60年代,国外研究学者曾通过甲烷合成乙炔,但在70年代后被发展迅速的乙烯工业所冲击,没有进行后续的发展。
其他的一些路线,如采用甲烷制卤代烷、硝基甲烷等,发展难成规模,因此国内外对于甲烷碳一产业的合成路线,如合成芳烃(无氧条件或有氧条件)、烯烃、甲醇等还都处于实验和研究阶段。
利用碳一化工合成路线来制取含氮、氧化合物,是碳一化工中另外一条产业路线。
含氧化合物主要包括甲醛、甲酸、甲酸甲酯、乙醇、乙二醇等等,这类产品的制备主要采用合成气以及甲醇作为原料,通过羰基合成反应进行。
较传统的石油化工产业路线相比,经济性更佳,是国内外化工产业所极力发展和推广的技术路线方向。
2已投入工业生产的碳一化工生产技术现状2.1合成气制备燃料油技术合成气制备燃油技术也称为费托合成技术,于1936年在德国首次投入工业化生产,近些年来我国国内相关技术产业也逐渐走向成熟,并且已经有了工业实验基地及相关示范装置。
碳一化工生产现状及发展趋势分析摘要碳一化工就是利用含一个碳原子化合物的有机物为原料,生产有机化合物的重要技术。
此类化工技术是替代石油合成基本化工原料的一个新途径,其重要的意义在于对能源开发的集成,以此提高能源开发的附加价值,本文分析了目前碳一化工的生产现状,并对其发展进行了展望。
关键词碳一化工;合成产品;关键技术;发展方向中图分类号TQ 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)051-0200-011 基于一个碳原子化合物化学工业概述以含一个碳原子化合物为基础的化工生产,是早在乙酸生产中提出的,简言之为“碳一化学”,即从合成气生产甲醇,通过铑络合物的催化体系进而反应生产乙酸。
广义上看就是以一个碳原子化合物为生产原料的化工生产,如甲烷、一氧化碳、二氧化碳、HCN、甲醇等所参与的化学反应,都可以被定义为碳一化学。
到了上个世纪的末期,日本催化学会的碳一化学委员会将碳一化工定义两个部分,即制造一氧化碳、氢或者合成气的技术和利用一氧化碳以及合成气制造化学品两个部分。
近些年碳一化工体系被不断拓展,包括了合成气生产,即天然气、煤层气、煤炭、重质油等转化而获得;还有甲烷为原料合成碳数为两个或者多个的化合物的化学和工艺。
这些都可以看做是以含一个碳原子化合物为基础的工业生产。
2 碳一化合物的主要产品以及生产工艺分析2.1 甲醇羰化工艺在20世纪70年代,碳一化工得到了各国的重视,目前采用甲醇羰化合成乙酸的工艺生产的乙酸站世界乙酸产量的六成以上。
与采用钴催化剂不同的是,采用了铑催化剂的副反应很少,几乎不会因为冲入氢气而生成乙醛、乙醇等,获得的甲醇到乙酸的回收率可近似百分之百,而一氧化碳计量的乙酸收率也在90%以上。
其反应的机理是通过催化剂碘甲烷在一价铑催化剂的作用下与一氧化碳进行插入反应,从而生成乙酰碘,然后从乙酰碘与水或者甲醇发生反应生成乙酸或者甲酸甲酯,同时完成碘到碘甲烷的还原。
随着技术拓展,在20世纪80年代还开发了低水乙酸工艺,成为了甲醛羰基化生成工艺的新工艺核心,其内容就是在铑催化剂中添加高浓度的碘化锂,提高催化剂的相对稳定,加入碘化锂与碘甲烷后,使得水的质量得到了调整,降低了10个百分点,同时保持了高效反应过程,达到了以甲醇计乙酸选择性近似百分百,以一氧化碳计乙酸选择性高于97%的效果。
化工行业发展现状及未来趋势分析化工行业是现代工业的重要支柱之一,它涉及到许多领域,如能源、材料、医药等。
随着科技的推动和社会需求的不断变化,化工行业正面临着一系列的挑战和机遇。
本文将对化工行业的发展现状及未来趋势进行分析。
一、发展现状化工行业的发展一直受到国内外市场环境的影响。
近年来,随着环保意识的增强和法规的加强,化工行业面临着严格的环保要求。
许多传统的化工生产方式和工艺已经无法满足环保标准,因此企业不得不进行技术改进和转型升级。
此外,国际市场的竞争也对化工行业产生了影响。
许多发展中国家加大了对化工产品的生产投入,使市场供应过剩。
与此同时,国际贸易保护主义的抬头也给化工行业带来了压力。
企业需要通过提升产品质量和降低生产成本来应对这些挑战。
二、未来趋势1. 绿色化工的发展随着环保意识的提高和法规的加强,绿色化工成为了行业的发展方向。
绿色化工主要指的是通过改进生产工艺、使用环保原材料和减少废弃物的产生来降低对环境的影响。
未来,化工企业需加大对绿色化工技术的研发和应用,通过绿色生产方式提高产品竞争力。
2. 智能化生产的兴起随着人工智能和大数据技术的不断发展,智能化生产将成为化工行业的趋势。
通过引入自动化设备和智能系统,可以提高生产效率、降低成本和减少劳动力需求。
预计未来,化工行业将出现更多的智能化工厂和生产线,提高整体生产效益。
3. 新材料的应用随着科技的进步,新材料的研发和应用将在化工行业发挥重要作用。
新材料具有优良的性能和广泛的应用前景,如碳纤维、高强度陶瓷等。
未来,化工企业需加大对新材料技术的研究和开发,推动新材料的商业化应用。
4. 医药化工的快速发展随着人口老龄化和医疗需求的增加,医药化工行业将迎来快速发展。
医药化工是将化学品应用于医药领域的产业,包括药品生产、医用材料开发等。
未来,化工企业可以通过研发创新药物、加强合作开发医疗器械等方式,参与到医药化工领域的发展中。
5. 资源综合利用的推广资源综合利用是化工行业未来的一个重要发展方向。
一碳化工发展现状及展望点击次数:100添加日期: 2010-12-16王熙庭(全国天然气化工信息站西南化工研究设计院,成都 610225)1 甲烷化工甲烷是天然气的主要成分,也大量存在于煤层气、沼气和垃圾填埋气等之中。
既是清洁的燃料,也是非常重要的化工原料。
目前世界探明石油储采比为40年左右,而探明天然气储采比为60多年,且未探明的天然气量大于石油,尚未开采的天然气水合物储量更为巨大。
目前天然气已成为仅次于石油和煤炭的世界第三大能源,据专家预测,到21世纪中叶,世界能源消费结构中,天然气所占份额将从目前的25%增加到40%,而石油将从现在的34%下降到20%,煤炭基本维持在27%左右,21世纪将是以天然气为主的能源时代。
随着石油资源的日益枯竭和天然气资源开发利用的加强,21世纪天然气化工将有光明的发展前景。
世界煤层气(煤矿瓦斯)储量也非常巨大,我国储量估计也高达36.7万亿立方米。
煤层气资源的开发利用已受到高度重视。
据估算,世界上可燃冰(天然气水合物)总资源量相当于全球已知煤、石油、天然气的2倍,可满足人类千年的能源需求。
中国从1999年起对可燃冰进行前瞻性研究,目前已在中国海域内发现大量可燃冰储量,仅在南海北部的可燃冰储量估计相当于中国陆上石油总量的50%左右。
生物甲烷也将逐渐成为甲烷的一个重要来源。
由于环境保护的需要从沼气、垃圾填埋气等净化回收生物甲烷已越来越受重视。
自然界中数量巨大的油田残余油、煤炭和油页岩,也可以通过微生物作用,为人类提供清洁能源—生物甲烷,这种地质有机质资源的数量巨大。
有研究认为,美国本土48个州的油页岩有机碳大约有2万亿吨,而深部埋藏的煤炭则超过了3万亿吨,还有阿拉斯加州约6万亿吨的深埋煤炭,这些地质有机质只要有3%转化为甲烷,就能生产28.3万亿立方米甲烷气,按照当前6500亿立方米/年的消费水平测算可供气40多年。
丰富的甲烷资源,不仅会使其在能源领域扮演越来越重要的角色,同样作为化工原料也将扮演十分重要的角色。
目前,世界目前约有50多个国家不同程度地发展了甲烷化工(天然气化工),年耗天然气量约1600亿m3,约占世界天然气消费量的5%~6%,一次加工产品总产量在2亿t以上。
主要产品包括合成氨(尿素)、甲醇(二甲醚)、合成油、氢气和羰基合成气、乙炔、卤代烷烃、氢氰酸、硝基烷烃、二硫化碳、炭黑等多种一次加工产品及大量衍生物。
目前,世界上近80%的合成氨、近90%的甲醇以天然气为原料制取。
不同地区化工用天然气的比例不同。
天然气化工正在向天然气资源丰富且价格相对低廉的地区转移。
我国天然气化工已有40多年的历史,形成了—定的生产规模。
目前我国以天然气为原料生产的化工产品主要有合成氨、甲醇、氢气、乙炔、羰基合成化学品、光气、氰化物、甲烷氯化物、二硫化碳、炭黑等等。
虽然我国化工生产目前消耗的天然气量不是很大(100多亿m3/a),但其占国内天然气消费量的比例较高,目前仍达30%左右。
虽然相对用气量逐年下降,但绝对用气量不断增加。
在四川、重庆等天然气丰富和开发利用较早的地区天然气化工占化工行业的比重很大,如重庆天然气化工产值已占其化工总产值的一半以上。
1.1 制氢氢不仅在化工领域用途广泛,也是一种重要的新型能源载体,目前世界氢的年消费量已达到近5000万t。
氢的制取和来源途径较多,但甲烷是大规模制氢的最理想原料,目前世界上80%左右的氢气是以天然气为原料生产的。
氢气的主要消费领域是石油化工产品的生产,包括合成氨、甲醇、石油炼制产品和其它石化产品等,三者占总消费量的98%以上,另外还在食用油脂、金属加工、电子、浮法玻璃、火箭等领域有较广泛的应用,但用户分散、用量小,约占总消费量的1%~1.5%。
目前氢的生产和消费不断增长,除了合成氨、甲醇等的发展推动外,炼油行业的需求增长迅速,由于炼油原料重质化和油品质量指标提高,氢耗增加。
氢在未来的最大发展潜力是在能源领域,氢能发电、氢燃料动力汽车将引领未来的发展潮流。
作为纯氢能的一种过渡,氢烷(一种氢和甲烷混合物)燃料动力汽车,因其可减少污染物排放也引起了一定程度的重视。
甲烷等烃类制氢目前主要通过重整的方法,会副产大量的二氧化碳有害气体。
在环境保护越来越受重视的背景下,烃类分解生成炭黑和氢气的制氢新方法渐渐受到人们的关注。
该工艺的最大特点就是在生成氢气的同时副产炭黑,而不是二氧化碳。
尽管通过对烃类进行热氧化即不完全燃烧法制取炭黑是较为成熟和常用的炭黑生产方法,但它不适用于制取氢气,以下两种方法则较为理想:(1)热裂解法烃类的热裂解法本是为生产炭黑开发的,但它同样适用于制氢。
该法是将烃类原料在无氧、无火焰的条件下,热分解为氢气和炭黑。
可安装两台裂解炉,炉内衬耐火材料并用耐火砖砌成花格构成方型通道。
在生产的过程中,先通入空气和燃料气在炉内燃烧并加热格子砖,然后停止通空气和燃料气,用格子砖蓄存的热量裂解通入的原料气,生成氢气和炭黑。
两台裂解炉轮流进行蓄热-裂解,周而复始循环操作。
将炭黑与气相分离后,气体经提纯即可得到纯氢。
(2)等离子体法等离子体是物质存在的第四种状态。
用等离子体使烃类分解生成炭黑和氢气的方法早在几十年前就被提出来了。
近年来,等离子体技术进步很快,同时二氧化碳排放引发的环境问题也越来越受到关注,等离子体法也因此被开发为无二氧化碳排放的制氢技术。
等离子体法制氢的优点首先是成本低。
如果考虑炭黑的价值,等离子体法是在包括风能制氢、水电制氢、地热制氢、生物法制氢、天然气蒸气转化制氢在内的几种制氢方法中,成本最低的。
其次是原料利用效率高。
在该过程中几乎所有的原料都转化为氢气和炭黑,没有其它副反应。
除原料带入的杂质外,过程中没有二氧化碳的生成,其它非烃杂质也很少。
再次是原料的适应性强。
几乎所有的烃类,从天然气到重质油都可作为其制氢的原料。
在该工艺中,原料的改变仅影响产品中氢气和炭黑的比例。
四是与该工艺配套的装置生产规模可大可小。
烃类制氢副产炭黑工艺的优越性从能量利用的角度也可反映出来。
把二氧化碳排入大气相对于留在地面上的副产物炭黑而言,本身就是一个能源浪费的过程。
而热分解烃类生成炭黑和氢气,不仅减少了二氧化碳的排放,而且节省能耗。
烃类制氢副产炭黑工艺伴生的炭黑用途很广泛,如用于橡胶、塑料、印刷、道路沥青等。
在大量副产炭黑的情况下,上述途径所使用炭黑的量依然有限,而且不同的用途对炭黑的规格要求也不尽相同,因此,烃类制氢副产炭黑的配套工艺还有待于进一步开发。
由于氢气需求量的增加甲烷制氢正在向越来越大型化发展,然而由于氢气的储运成本高,小型的现场制氢装置也得到了发展。
1.2 合成氨合成氨是生产尿素、磷酸铵、硝酸铵等化学肥料的主要原料,工业生产过程是以天然气或煤炭为原料通过水蒸气重整工艺制得氢气,然后与氮气进行高压合成制得合成氨。
据统计,世界合成氨产能已超过1.76亿吨/年,主要生产能力分布情况:美国1000万吨/年、加拿大520万吨/年、墨西哥291万吨/年、南美地区856万吨/年(其中特立尼达453万吨/年)、西欧1218万吨/年、东欧3333.4万吨/年、中东/非洲1560.2万吨/年、亚太地区8720万吨/年。
合成氨按终端用途来分,约85%~90%的合成氨用作化肥:液态氨、硝酸铵、尿素或其他衍生物,仅13%用于其他商品市场。
据预测,未来几年年世界合成氨产量将以3.5%/年增速继续增长,2010年将达到2亿吨。
世界上将近80%的合成氨是以天然气为原料生产的,天然气基合成氨与煤基合成氨相比,流程短、投资省,因此天然气是合成氨的最佳原料。
但是,近年天然气价格的快速上涨,已使美国、欧洲等地区关闭了一批合成氨装置。
合成氨生产正向天然气低价格地区转移,将集中在中东、北非和特立尼达等地区。
我国由于煤资源相对较为丰富而天然气较缺乏,合成氨的发展重点以煤为原料,但在天然气相对丰富的四川、重庆、新疆、宁夏、海南等地区,天然气合成氨还是得到了发展。
目前我国合成氨生产能力已超过5000万t/a,其中以天然气为原料的仅约占21%,但30万t/a以上的大型合成氨装置天然气为原料的占多数。
除十几套大型合成氨装置外我国还有60多套以天然气为原料的中、小合成氨装置。
合成氨生产的发展方向是节能和大型化。
1.3 合成甲醇甲醇是极其重要的一种基础有机化工原料,广泛应用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。
随着科学技术的发展,甲醇又开辟了一些新的应用领域,以甲醇为原料的系列产品也越来越多,甲醇的燃料用途也越来越受重视。
2005年全球甲醇产能达4860万吨,产量3600万吨,2006年世界甲醇总生产能力为4965万吨。
2010年世界甲醇生产能力预计将达到6400万,2015年达7200万吨。
近年,我国甲醇生产和消费发展迅速,2006年底我国甲醇产能已达1097万吨,2006年产量为762.3万吨,其中30%左右以天然气为原料生产。
目前我国在建和规划建设的天然气甲醇项目产能达770万吨/年。
在过去的20多年里,甲醇生产能力的地区分布及生产状况已发生了巨大的变化,那些具有丰富天然气资源的国家尽管国内需求有限,但还是建设了世界级的大型甲醇生产装置,向美国、西欧和日本等发达国家出口大量甲醇,而工业发达国家则纷纷关闭了那些效率不高的甲醇生产装置。
目前国外在建或计划建设的甲醇生产能力,多数位于中东、南美等富产天然气的地区。
大型化是甲醇生产发展的另一趋势。
目前产能30万t/a以上的甲醇装置的生产能力已占总生产能力的80%以上。
近年国外多家公司开发了生产能力5000~10000t/d的超大型甲醇装置生产新技术,可显著降低投资和甲醇生产成本。
目前,生产能力170万t/a的超大型甲醇装置已建成投产。
目前几乎所有的甲醇都是经由合成气合成的,甲烷不经合成气而直接合成甲醇的新技术是当前的一个研究热门,但目前距工业应用仍有一定距离。
1.4 合成油天然气合成油是利用边远地区天然气的一条重要途径,油价的长期走高使其吸引力越来越大。
天然气合成油(GTL)最重要的优点是不含硫、氮、镍杂质和芳烃等非理想组分,属于清洁燃料,完全符合现代发动机的严格要求和日益苛刻的环境法规。
目前马来西亚和卡塔尔已建成投产有GTL装置。
近年GTL技术经过不断改进和完善,投资和生产费用逐步降低。
虽然目前GTL工业化产能不大,但业内人士对GTL未来前景保持乐观,认为未来10~15年GTL项目将有较大发展。
据南非Sasol 公司预测,到2020年,世界GTL产量可达9000万吨/年。
2007年2月底,中石化集团与美国合成油公司成立了一个技术合资公司,以便在中国推广商用GTL天然气液化和CTL煤炭液化技术。
计划中GTL天然气合成油设备的年生产能力为79万吨。
1.5 乙炔乙炔曾是世界化学工业中“有机合成之母”,早期的石油化工就始于天然气乙炔工业和天然气凝析液(NGL)制乙烯工业的兴起。