Situação atual, problemas e futuro da moderna indústria química do carvão

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Gu Zongqin: Situação atual, problemas e futuro da moderna indústria química do carvão Autor/Fonte: data: 26/05/2016 Taxa de cliques: 4 A moderna indústria química do carvão é uma indústria moderna de processamento e transformação de carvão que utiliza o carvão como principal matéria-prima e produz energia limpa e produtos químicos como objetivo principal. É uma forma importante de realizar uma utilização limpa e eficiente do carvão, promover o ajustamento da estrutura da indústria do carvão e desenvolver a economia local. Desde o século XXI, a moderna indústria química do carvão do meu país, representada pela tecnologia avançada de gaseificação do carvão, desenvolveu-se rapidamente, as principais tecnologias amadureceram, vários projectos de demonstração alcançaram a operação comercial e a inovação tecnológica e a industrialização têm estado na vanguarda do mundo. A moderna indústria química do carvão pode não apenas fornecer produtos de energia limpa, como petróleo limpo e gás natural, mas também ampliar o desenvolvimento de produtos substitutos do petróleo, como olefinas, aromáticos e etilenoglicol. Desde 2015, a queda acentuada dos preços internacionais do petróleo desencadeou um declínio acentuado nos preços internos da energia e dos produtos químicos, o que desafiou gravemente a economia da moderna indústria química do carvão. O progresso inicial dos principais projetos modernos de produtos químicos de carvão tem sido lento. Enfrentando o futuro, com o progresso tecnológico e o aumento da experiência em engenharia, a moderna indústria química do carvão melhorará ainda mais o seu nível técnico, melhorará a maturidade industrial e a rentabilidade, e explorará activamente modelos de produção mais eficientes, tais como a utilização abrangente da qualidade e classificação do carvão, petróleo, gás, aquecimento eléctrico e poligeração, e esforçar-se-á por passar para um nível mais elevado. 1 Situação atual do desenvolvimento da moderna indústria química do carvão 1. O desenvolvimento industrial começou a tomar forma. No final de 2015, a capacidade de produção de carvão em líquidos (liquefação direta e liquefação indireta) do meu país em operação era de 2,58 milhões de t/a, e a capacidade de conversão de carvão era de aproximadamente 9 milhões de t. ； A capacidade de produção de carvão em gás natural é de 3,105 bilhões de m3/ano e a capacidade de conversão de carvão é de aproximadamente 14 milhões de toneladas. ； A capacidade de produção de carvão em olefinas é de 4,04 milhões de toneladas/ano (excluindo metanol em olefinas) e a capacidade de conversão de carvão é de aproximadamente 17 milhões de toneladas. ； A capacidade de produção de carvão em etilenoglicol é de aproximadamente 1,6 milhão de t/a, e a capacidade de conversão de carvão é de aproximadamente 2,87 milhões de t. Atualmente, os principais projetos modernos de produtos químicos de carvão colocados em produção na China são mostrados na tabela. Nº de série Nome do projeto Escala de localização/10.000 t·a-1 Descrição Projeto de demonstração de carvão para líquidos 1 Projeto de liquefação direta de carvão Shenhua Ordos, Mongólia Interior 108 Segundo semestre de 2010 Operação estável, a carga atual é superior a 80% 2 Projeto de liquefação indireta de carvão Shenhua Ordos 18 da Mongólia Interior foi suspenso após operação experimental 3 Yitai Coal Indirect Projeto de Liquefação Mongólia Interior Ordos 16 foi colocado em operação em 2009, com uma carga de 90% ~ 110% 4 Projeto de Liquefação Indireta de Carvão Lu'an Shanxi Changzhi 16 foi colocado em operação em 2009 5 Projeto de Liquefação Indireta de Carvão Yankuang Yulin Shaanxi Yulin 100 foi colocado em operação em 2015 Segundo Projeto de Demonstração de Carvão para Gás Natural 1 Datang Projeto Keqi de Carvão para Gás Natural Mongólia Interior A Fase I de 4 bilhões de m3/a da Gukeshiteng Banner de 1,33 bilhão de m3/a foi concluída e colocada em operação até o final de 20122 Projeto de Carvão para Gás Qinghua Yili Xinjiang Yili 5,5 bilhões de m3/a A primeira fase de 1,375 bilhão de m3/a foi concluída e colocada em operação até o final de 2012 3 Huineng Ordos projecto de transformação de carvão em gás natural foi concluído e colocado em operação. Mongólia Interior Ordos 1,6 bilhão de m3/a. A primeira fase de 400 milhões de m3/a foi concluída e colocada em operação. 1 O projeto Shenhua Baotou de carvão para olefinas foi colocado em operação em Baotou, Mongólia Interior 60. Foi colocado em operação em 2010. Produção 2 Shenhua Ning Carvão Projeto de Carvão para Olefinas Ningxia, Ningdong 50 Colocado em operação em 2011 3 Datang Duolun Projeto de Carvão para Olefinas Mongólia Interior Duolun 46 Produção experimental oficial em 2012 4 China Coal Yulin Projeto de Carvão para Olefina Shaanxi, Yulin 60 2015 5 Yanchang China Caral Projeto de Carvão para Olefina Shaanxi, Yulin 60 6 Shaanxi Carvão Pucheng Projeto de Carvão para Olefina Shaanxi, Pucheng 68 7 Ningxia Baofeng projeto de carvão para olefina Ningxia, Yinchuan 60 contém parte do matéria-prima de gás de coqueria metanol projeto de quatro carvão em etilenoglicol 1 Tongliao Jinmei Chemical Projeto de carvão em etilenoglicol Mongólia Interior Tongliao 202009 colocado em operação 2 Henan Yongjin Puyang projeto de carvão químico em etilenoglicol de carvão Henan Puyang colocado em operação em 202012 3 Henan Yongjin Anyang Projeto de carvão em etilenoglicol Henan Anyang foi colocado em operação em 202012 4 Projeto de carvão para etilenoglicol Henan Yongjin Xinxiang foi colocado em operação em Henan Xinxiang em 202012 5 Projeto de carvão para etilenoglicol Shandong Hualu Hengsheng Shandong Dezhou 5 foi colocado em operação em 2012 6 Projeto de etilenoglicol Xinjiang Tianye Xinjiang Shihezi 2 × 5 + 2 × 7,5 gás residual de carboneto e o carvão é usado como matéria-prima. A primeira fase foi colocada em operação em 2013 e a segunda fase foi colocada em operação em 2015. 7 Projeto Sinopec Hubei Fertilizer Carvão para Etileno Glicol, Hubei Zhijiang, foi colocado em operação em 202013. 9 Ordos Xinhang Energy Projeto Carvão para Etileno Glicol, Ordos, Mongólia Interior Dos 30 foi colocado em produção em 2015. O nível de operação de 1.2 projetos de demonstração têm sido continuamente melhorados. Ao otimizar a tecnologia de processo e melhorar a gestão, o nível de operação dos projetos de demonstração de carvão para líquidos e carvão para olefinas do meu país tem sido continuamente melhorado, basicamente alcançando uma operação estável a longo prazo e em plena carga, e os indicadores de consumo de energia e os níveis de proteção ambiental têm sido continuamente melhorados. Tomando como exemplo o Projeto de Liquefação Direta de Carvão Shenhua, a carga do dispositivo permaneceu acima de 80% nos últimos três anos, o consumo abrangente de energia por unidade de produto caiu de 2,12t de carvão padrão para 1,69t de carvão padrão e o consumo de água caiu do valor de projeto de 10t para menos de 6t. O projeto de liquefação indireta de 160.000 t/a da Yitai está em execução contínua há 6 anos e a carga do dispositivo foi mantida em 90% ~ 110%. O consumo abrangente de energia por unidade de produto é de 3,62 toneladas de carvão padrão e o consumo de água é de 12,8 toneladas. O projeto Shenhua Baotou de carvão para olefinas opera de forma estável há 5 anos, com uma taxa média de carga anual superior a 90%. O consumo abrangente de energia por unidade de produto caiu do valor projetado de 5,88 toneladas de carvão padrão para 5,5 toneladas de carvão padrão, e o consumo de água caiu de 36,53 toneladas para menos de 30 toneladas. Projetos de demonstração de carvão para gás natural, como Datang Keqi, Xinjiang Qinghua e Mongólia Interior Huineng, passaram por pesquisa e transformação técnica, e o tempo de operação e a carga do dispositivo também estão melhorando continuamente. 1.3 Equipamento técnico independente tem sido amplamente utilizado. Após o desenvolvimento durante o período do "Décimo Segundo Plano Quinquenal", o nível das principais tecnologias e equipamentos na moderna indústria química do carvão do meu país foi melhorado ainda mais, e o nível geral está no nível avançado do mundo. Primeiro, a tecnologia independente de gaseificação de carvão tem sido amplamente utilizada. Tecnologias de gaseificação independentes, como gaseificação de lama de carvão e água com vários bicos, gaseificação pressurizada de carvão pulverizado aeroespacial, parede resfriada a água de lama de carvão e água, tecnologia de gaseificação de carvão de forno Tsinghua têm sido amplamente utilizadas ； Em segundo lugar, foram feitos grandes avanços na tecnologia de síntese avançada. A tecnologia de liquefação direta de carvão desenvolvida de forma independente, a tecnologia de liquefação indireta, a tecnologia de carvão para metanol para olefinas e a tecnologia de carvão para etilenoglicol foram industrializadas, e a tecnologia de metanol de leito fluidizado para aromáticos concluiu testes piloto, fornecendo base de engenharia para a industrialização subsequente. ； Terceiro, equipamentos essenciais, como separação de ar em grande escala, bombas de transferência de sólidos de ultra-alta pressão, bombas de polpa de alta pressão, bombas resistentes à corrosão, bombas criogênicas, válvulas de descarga de escória, válvulas redutoras de pressão de alto diferencial e válvulas criogênicas foram produzidos internamente. Em suma, o meu país desenvolveu tecnologia de industrialização que utiliza o carvão como matéria-prima para produzir produtos energéticos como petróleo e gás e matérias-primas petroquímicas básicas como olefinas e etilenoglicol, abrindo uma nova forma de diversificar as matérias-primas petroquímicas. 1.4 Promover a transformação económica e o desenvolvimento das áreas de recursos. A moderna indústria química do carvão é caracterizada por recursos, tecnologia, capital e talento intensivos. O valor acrescentado da indústria é 4 a 15 vezes superior ao das vendas diretas de carvão. “Durante o período do 12º Plano Quinquenal, a moderna indústria química de carvão do meu país tem um investimento total acumulado de aproximadamente 350 bilhões de yuans, com lucros e impostos anuais de mais de 10 bilhões de yuans, criando diretamente mais de 50.000 empregos e indiretamente criando centenas de milhares de empregos, criando um grande número de oportunidades de emprego em áreas rurais e pequenas cidades, promovendo o desenvolvimento da fabricação de equipamentos, infraestrutura de apoio à construção e indústrias de serviços relacionadas, promovendo a transformação da estrutura industrial, impulsionando áreas de recursos para transformar vantagens de recursos em vantagens económicas industriais e estimulando o desenvolvimento económico regional. 1.5 Cultivou uma série de empresas-chave e equipes de talentos. Através da construção e operação de modernos projetos de demonstração da indústria química do carvão, meu país cultivou uma série de instituições de pesquisa e desenvolvimento científicos representadas pela Zhongke Synthetic Oil e pela Universidade de Ciência e Tecnologia do Leste da China. ； Foram formadas várias equipes de projeto e construção representadas pela Tianchen, Wuhuan e Donghua Engineering Company. ； Criou uma série de empresas de operação e gestão representadas pelo Grupo Shenhua e pelo Grupo China Kingho. ； Impulsionou uma série de unidades de fabricação de equipamentos representadas pelo Grupo Shengu e Hangyang. São mais de 100 mil colaboradores relevantes, formando basicamente uma equipe de talentos com profissões completas, apoio mútuo e estrutura razoável. 2. Problemas existentes: O desenvolvimento da moderna indústria química do carvão do meu país alcançou algumas conquistas, mas ainda enfrenta alguns problemas em termos de optimização tecnológica, utilização de recursos, protecção ambiental e benefícios económicos. 2.1 A tecnologia de processo ainda necessita de ser ainda mais optimizada. O nível de tecnologias e equipamentos essenciais independentes na moderna indústria química do carvão do meu país ainda precisa de ser melhorado. Algumas tecnologias essenciais, equipamentos e materiais essenciais, como a metanação, ainda dependem de importações. O fluxo do processo e a integração tecnológica ainda precisam ser otimizados e atualizados, e a escala do equipamento precisa ser ainda mais coordenada para formar uma escala serializada típica. As margens de projeto de circulação de água, separação de ar e outros equipamentos são geralmente muito grandes, o que aumenta o investimento, o consumo de energia e o consumo de água do projeto. No futuro, a otimização do design será necessária. O progresso da tecnologia de protecção ambiental fica aquém dos requisitos de protecção ambiental cada vez mais rigorosos e os estrangulamentos técnicos levaram a problemas ambientais proeminentes. Algumas tecnologias-chave necessárias para a descarga zero de esgoto ainda não foram industrializadas, e a praticidade e segurança a longo prazo da cristalização por evaporação de salmoura concentrada e diversas tecnologias de tratamento inofensivo de sal precisam ser verificadas. Ainda há muito espaço para melhorias no nível de utilização abrangente dos recursos. As tecnologias de poupança de energia e de água precisam de ser melhoradas. Há uma falta de métodos eficientes de utilização de energia térmica de baixo nível, resíduos de cinzas de petróleo, etc. 2.2 A configuração da indústria química do carvão é difícil. Os projetos modernos de produtos químicos de carvão têm grandes escalas individuais, grandes demandas por recursos de carvão e recursos hídricos e altos requisitos para as condições de suporte dos recursos de carvão e recursos hídricos no local do projeto. No entanto, os recursos de carvão e de água do meu país estão distribuídos inversamente. As regiões central e ocidental são ricas em recursos de carvão, mas relativamente escassas em recursos hídricos. Existe uma controvérsia considerável dentro e fora da indústria sobre se deve "transportar carvão" ou "transportar água", e a configuração da indústria química do carvão é difícil. 2.3 Protecção Ambiental e Pressão das Emissões de Carbono Os projectos modernos de produtos químicos de carvão utilizam tecnologias de produção avançadas, e os poluentes e a intensidade das emissões de carbono podem ser eficazmente controlados. No entanto, devido à grande escala do projecto, as emissões totais ainda são relativamente grandes. Em termos de águas residuais, as águas residuais modernas da produção química de carvão podem ser descartadas de acordo com o padrão após tratamento técnico. No entanto, como a maioria dos projectos são construídos na região oeste, a ecologia local é frágil, a capacidade de carga ambiental é fraca e não existe um corpo de retenção de esgotos, pelo que as águas residuais devem atingir "descarga zero". Atualmente, existem problemas com os altos custos de tratamento de salmoura de alta concentração e como reutilizar o sal residual. A tecnologia de tratamento e recuperação de águas residuais orgânicas ainda necessita de mais verificações de engenharia. De 2015 a 2016, os relatórios de avaliação de impacto ambiental do projeto de carvão para gás natural Suxin Energy, do projeto de carvão para gás natural Zhejiang Energy Xintian Yili e do projeto de carvão para líquidos Lu'an Changzhi passaram por múltiplas demonstrações, revisões repetidas e aprovações secundárias, demonstrando plenamente o relevante * * O departamento ambiental atribui grande importância às questões de proteção ambiental dos modernos projetos químicos de carvão. 2.4 A rentabilidade é afetada pelos preços da energia. A moderna indústria química do carvão produz principalmente produtos substitutos do petróleo. Em comparação com a rota petroquímica, devido ao longo processo de produção, à tecnologia relativamente complexa, à elevada intensidade de investimento unitário e aos custos fixos que representam uma elevada proporção do custo total, os projectos modernos de carvão químico têm melhores benefícios económicos quando os preços do petróleo são elevados e os preços dos produtos petroquímicos são elevados. Quando os preços do petróleo caírem abaixo dos 50 dólares/barril, a vantagem de custos dos modernos projectos químicos de carvão enfrentará grandes desafios. 3 Tendências de Desenvolvimento A moderna indústria química do carvão, como uma forma importante de utilização limpa e eficiente do carvão, ainda precisa de continuar a realizar demonstrações de actualização, melhorar continuamente o nível de tecnologia e optimização e integração de sistemas, melhorar a eficiência de conversão de energia, reduzir o consumo de recursos e as emissões de poluentes, reduzir os custos dos projectos, melhorar a competitividade industrial através da inovação tecnológica e do progresso da gestão, e promover o desenvolvimento coordenado e sustentável da indústria e do ambiente ecológico. “Durante o período do 13º Plano Quinquenal, a moderna indústria química do carvão deve prestar mais atenção à qualidade e eficiência do desenvolvimento, melhorar continuamente a inovação independente e a modernização de tecnologias, realizar projectos de demonstração de modernização industrial em torno da eficiência energética, protecção ambiental, conservação de água e independência de equipamento técnico, e adoptar modernização tecnológica, gestão de produção refinada e outras medidas para lidar com o impacto dos baixos preços do petróleo nos benefícios. “Durante o período do 13º Plano Quinquenal, as prioridades de desenvolvimento da moderna indústria química do carvão do meu país são as seguintes. 3.1 Faça um bom trabalho para garantir que os projetos de demonstração que foram colocados em produção estejam de acordo com os padrões e a produção. O projeto de liquefação direta de carvão Shenhua Ordos, os projetos de carvão para gás natural Datang Keqi, Qinghua Yili e Inner Mongolia Huineng, o projeto Datang Duolun de carvão para olefinas, etc. continuarão a ser otimizados, eliminarão equipamentos e gargalos de processo, explorarão as regras de operação dos projetos de demonstração, atingirão a produção e os padrões o mais rápido possível e farão com que os projetos de demonstração alcancem "estáveis, de longo prazo, completos e excelentes" o mais rápido possível. É necessário realizar a calibração de engenharia dos principais projetos de demonstração em tempo hábil, resumir e resumir os principais indicadores, como consumo de materiais, consumo de energia, consumo de água, águas residuais, gases residuais, emissões de resíduos sólidos e qualidade do produto dos projetos de demonstração, encontrar e analisar os problemas existentes e fornecer referência e orientação para a construção de projetos subsequentes. 3.2 Promover a construção ordenada de projetos de demonstração atualizados em tempo hábil (1) Liquefação direta de carvão. Com base no resumo da experiência operacional da primeira fase do projeto Shenhua Ordos, a construção da segunda e terceira fases do projeto será iniciada em tempo hábil, com foco na demonstração da atualização tecnológica da liquefação direta de carvão e na otimização sistemática da primeira fase do projeto. (2) Liquefação indireta de carvão. Com base no resumo da experiência operacional dos projetos Yitai, Lu'an, Shenhua de 160.000 a 180.000 t/a e Yankuang de 1 milhão de t/a, a construção e comissionamento do projeto de liquefação indireta de carvão Shenhua Ningdong de 4 milhões de t/a e do projeto de liquefação indireta de carvão Lu'an Changzhi de 1 milhão de t/a foram concluídos. Outros projectos indirectos de liquefacção de carvão realizarão trabalhos preliminares de forma constante e escolherão oportunidades de construção de acordo com a tendência dos preços do petróleo. Foco de desenvolvimento de projetos de liquefação indireta de carvão: Demonstrar tecnologias-chave, como síntese Fischer-Tropsch de leito de lama à base de ferro de alta temperatura, síntese Fischer-Tropsch de leito de lama à base de cobalto de alta temperatura, recuperação de calor de reação de síntese Fischer-Tropsch, tratamento de água de síntese Fischer-Tropsch, refino de óleo de síntese Fischer-Tropsch e pós-processamento fino de produtos especiais, nova produção de catalisador de síntese Fischer-Tropsch e aplicação, projeto e fabricação de reatores de leito de lama de síntese Fischer-Tropsch em grande escala, liquefação de classificação de carvão e tecnologias de suporte, etc., para alcançar a industrialização de equipamentos de milhões de toneladas e a localização de equipamentos-chave. (3) Carvão para gás natural. O projeto de carvão para gás natural Datang Fuxin iniciará a construção em um momento apropriado após a reestruturação dos ativos ； O projeto de conversão de carvão em gás natural da Zhejiang Energy Xintian Yili se apressará para concluir os procedimentos preliminares e iniciar a construção do projeto o mais rápido possível ； Projetos de conversão de carvão em gás natural, como CNOOC Datong, Beijing Enterprises Ordos e Suxin Energy, realizarão trabalhos preliminares de maneira ordenada. Foco no desenvolvimento de projetos de carvão para gás natural: Demonstrar gaseificação de leito fixo de alta pressão, catalisadores de metanação de alta eficiência, otimização de projeto de reator de metanação, purificação de alta eficiência, recuperação de fenol amônia de alta eficiência, tratamento e reutilização de esgoto de alta eficiência, etc., e realizar a aplicação de combinação de tecnologia de gaseificação de carvão e poligeração integrada de gás, eletricidade e produtos químicos, bem como fornecimento de energia direta em grande escala e tecnologia abrangente de redução de pico. (4) Carvão em olefinas. Projetos de demonstração de atualização de carvão para olefinas, como Zhongtian Hechuang Ordos, Sinopec Anhui Huaibei, Qinghai Damei Golmud e outros projetos de demonstração de atualização de carvão para olefinas serão avançados de maneira ordenada. Foco no desenvolvimento de carvão para olefinas: Realizar a otimização do sistema de todo o processo de gaseificação, purificação, síntese de metanol, etc. para formar um pacote completo de processos com direitos de propriedade intelectual independentes para melhorar a estabilidade operacional e economia de equipamentos de grande escala ； Realizar uma demonstração de tecnologia de engenharia de metanol em olefinas de um milhão de toneladas e desenvolver tecnologias como reatores de reutilização C4 em grande escala e acoplamento de energia de reator duplo. ； Construção do dispositivo de demonstração industrial de metanol em leito fluidizado da Universidade de Tsinghua para tecnologia de propileno (FMTP) ； Combinado com a transformação do PVC do método de carboneto de cálcio, use carvão em olefina para substituir o PVC do método de carboneto de cálcio, ajuste a estrutura industrial e reduza a poluição por mercúrio ； Demonstrar a tecnologia de acoplamento de carvão a olefinas e ciclo combinado integrado de gaseificação de carvão (IGCC) para melhorar a eficiência energética de toda a planta. (5) Carvão em etilenoglicol. Actualmente, existem cerca de 3 milhões de t/a de unidades de produção construídas em todo o país, e cerca de 2 milhões de t/a estão em construção. Desde que Xinjiang Tianye industrializou com sucesso o uso de gás residual de carboneto de cálcio para produzir etilenoglicol, muitas novas fábricas de etilenoglicol foram construídas em todo o país. De acordo com estatísticas incompletas, a construção planejada de equipamentos de produção de etilenoglicol é de cerca de 5 milhões de toneladas/ano. Actualmente, o meu país importa menos de 10 milhões de toneladas de etilenoglicol todos os anos. De acordo com esta taxa de desenvolvimento, haverá inevitavelmente excesso de capacidade de etilenoglicol. “Durante o período do 13º Plano Quinquenal, quando a tendência dos preços internacionais do petróleo ainda não é clara, a competitividade dos projectos de etilenoglicol recentemente construídos exige uma discussão cuidadosa e uma tomada de decisão cuidadosa. 3.3 Melhorar vigorosamente as capacidades de localização dos equipamentos. Em grandes projetos de demonstração, realizar demonstrações de localização de gaseificadores de carvão em grande escala e unidades de separação de ar em grande escala com uma capacidade de entrada de carvão de 2.000 a 4.000 t/d, concentrando-se em romper os gargalos de equipamentos independentes, como grandes torres de síntese de metanol, reatores de metanação, grandes compressores e válvulas de bomba principais. 3.4 Melhorar vigorosamente o nível de produção limpa e de utilização de carbono, reforçar o desenvolvimento e a demonstração de tecnologias de tratamento e eliminação de águas residuais orgânicas de alta concentração e de salmoura de alta concentração, reciclagem de resíduos sólidos e tecnologias de controlo da poluição por matéria orgânica volátil, e reduzir as emissões de poluentes. Explorar ativamente formas de reduzir as emissões de CO2 e realizar demonstrações aprofundadas do deslocamento de petróleo e gás CO2. 3.5 Acelerar a melhoria do sistema de trabalho de padronização e formular um sistema científico moderno de padrões químicos para carvão o mais rápido possível. Realizar ativamente o trabalho de formulação e revisão de padronização, acelerar e melhorar a quantidade e qualidade da formulação e revisão de padrões e fortalecer a correlação entre os padrões e o mercado.