摘　要：本文从国内主要的煤化工工艺的发展现状与未来趋势分析的角度出发，主要对比分析了当前主要的三种煤化工工艺。
　　
　　 关键词：煤化工工艺　工艺流程　耗能
　　我国自 20 世纪 90 年代以来对石油能源的需求已进入快速增长期。近几年来，石油的需求量快速增长，年增长达到 8% 以上。我国目前已成为全球第二大石油消费国和进口国。但是我国的资源状况是石油、天然气资源短缺，煤炭资源相对丰富。因此，从长期看，国内石油资源远远难以满足未来经济发展和人民生活水平提高对石油资源的需求。为了降低我国对进口石油的依赖性，并且我国的煤炭储量丰富，所以煤化工得到了很好的发展契机。但是我国煤化工呈现一哄而上的投资形态，不注重能耗的分析，使得很多高能耗的项目上马，严重影响了煤化工的有序发展，还浪费宝贵的煤炭资源。
　　煤化工以煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制油、煤制烯烃与煤制合成天然气这 5 种典型工艺为代表。但是甲醇产能已经过剩，所以单独发展甲醇产品没有竞争优势; 煤制油和煤制烯烃虽然是很好的石油替代方案，但是煤制油存在着较大的能源浪费，从而被国家限制; 煤制烯烃流程长、工艺复杂、投资大使其发展受到限制。二甲醚热值较高，价格低，无毒害，所以可以作为高热值燃料使用; 煤制合成天然气是一种新兴的煤化工项目得到许多化工厂的追捧。所以本文对煤制甲烷、一步法合成二甲醚、两步法合成二甲醚这 3种典型煤化工工艺进行了比较。
　　一、三类煤化工工艺流程简述
　　煤制合成天然气和煤制二甲醚在合成之前的工序基本一样，都是由空分、气化、变换和甲醇洗组成。这 2 种产品的生产过程中的主要区别是在合成工段。两步法合成二甲醚在这 3 种工艺中是最早被工业化的，现在两步法合成二甲醚的技术非常成熟。其合成流程: 由甲醇洗来的合成气在甲醇合成塔中合成粗甲醇，粗甲醇经过精馏后送到二甲醚合成工段，经过分离得到合格的二甲醚。煤制合成天然气是一种在我国新兴起来的煤化工，其主要的反应是甲烷化，甲烷化工艺最早应用在合成氨工艺中，现在甲烷化已经非常成熟。煤制天然气工艺已经在美国实现工业化，其合成流程: 由甲醇洗来的合成气在甲烷化炉中制取合成天然气，最后经过膜分离得到合格的天然气。
　　一步法合成二甲醚在国内外有不少机构都在研究，现已有不少的实验装置。目前国际上几家大公司如美国空气产品和化学品公司、日本钢管公司、丹麦托普索公司已完成中试，不久可进行大规模工业化生产。我国的山西煤化所和清华大学等机构也在致力于一步法二甲醚合成的技术研发，其合成流程:由甲醇洗来的合成气在合成塔中同时进行合成二甲醚与合成甲醇的反应，经过分离可得到合格的二甲醚和甲醇，甲醇再返回合成塔继续进行反应，也可作为产品单独出售。
　　二、三类煤化工产品生产工艺的比较
　　a.两步法合成二甲醚需要首先合成粗甲醇，粗甲醇的合成需要较高的压力 （7~ 8Mpa），必须在合成阶段配置专门的压缩机以提升合成气压。一步法合成二甲醚和煤制天然气的合成环境的压力都是在6Mpa 以下，不需要为净化后的合成气加压即可进行合成反应。显然，后两类煤化工工艺在成本上要优于二步法合成二甲醚。
　　b.在煤制天然气时，甲烷化是重要一步。甲烷化反应时放热量非常大，使得甲烷化的操作环境温度非常高，除了将多个反应器串联使用以分散热量之外，还需要配置专门的换热器达到降低操作环境温度的目的。同时，在甲烷化的过程中，需要使用较多的专业设备，这些设备都必须使用耐高温材料制作，成本较高。一步法合成二甲醚过程释热较小，不需要专门的耐高温热回收系统，显然，其生产的设备投入降低很多。
　　c.在产品的提纯方面，煤制二甲醚是通过蒸馏工艺提纯，蒸馏工艺技术成熟，操作简单，生产安全，已经在化工厂得到广泛应用；而煤制天然气采用膜分离技术提纯，对设备和技术要求较高，。
　　三、典型煤化工工艺的耗能比较
　　1.甲醇洗工段能量损耗
　　低温甲醇洗的主要作用是吸收变换气中的硫化氢和调节合成气中 CO2的含量。在这个过程中的冷量损失需要由冰机所制取的冷量来补充。变换气中的 H2S 和 CO2越多所需要的循环甲醇量也就越大。低温甲醇洗系统中损失的冷量主要是热再生塔中解吸的 H2S 和 CO2的冷量无法回收利用所造成的。甲醇循环量越大被带进热再生塔中CO2的量也就越多，损失的冷量也就越多，一般能够被利用的只有 60~70%。为了维持系统中的冷量平衡，损失的这部分冷量就必须要由冰机来补充。冰机制取冷量是以消耗蒸汽来获得的，制取的冷量越多，消耗的蒸汽的量也就越多。所以在甲醇洗系统中的冷量损失越多，冰机消耗的蒸汽也就越多，系统能耗也就越多。用来制天然气的变换气中 CO2的含量比制甲醇的变换气中的 CO2含量多 16. 32%。所以，制天然气配套的低温甲醇洗系统的循环甲醇量比制甲醇的循环量多 16. 32%; 同样，冷量损失也就多了16.32% ; 在不计算中间过程冷量损失的情况下，机组消耗的蒸汽的量增加了 16. 32%，能耗也就增加了 16. 32%。另外，CO2流量越大所需要的吸收塔体积越大;循环甲醇量越大，所需要的管道直径也就越大，对泵的要求也就越高。所以，总体投资也就越大。同时，泵与冰机的运行费用也会增加。
　　2.合成阶段的热量损耗
　　合成阶段是热量损失的主要阶段，因为合成气无论在甲醇、甲烷还是二甲醚的合成过程中都是放热过程，大部分的热能在这一阶段被损耗。通过对甲醇合成、甲烷化、一步法合成二甲醚主反应的热量损耗进行分析，可以得出一个结论：一步法和两步法合成二甲醚在合成工段放出的热量是一样的，但是合成天然气所放出来的热量比以上 2 种工艺放出来的热量多 49.90%。所以，合成二甲醚的过程中放出的热量比煤制合成天然气少，煤制二甲醚的热能较多的保存在二甲醚中，具有較高的能量转换率。
　　四、结语
　　1.二甲醚是最清洁的民用燃气和工业燃料，也是机动车柴油的最佳替代品，具有热值高、燃烧充分、不析炭、无残液、环保性能好、可以与柴油任意比例混合、廉价等优点。
　　2.一步法合成二甲醚与其他 2 种工艺相比，具有能量转化效率最高、产品多样化、投资少等突出优点。
　　3.合成二甲醚经济效益好，待国家出台二甲醚国家标准后可广泛用于民用燃料和汽车燃油，二甲醚潜在市场大，发展潜力大。通过以上分析可知，一步法合成二甲醚极具竞争力，市场前景广阔，适于投资建厂。
　　 近几十年来，我国经济社会取得了巨大进步，但这种粗犷式的发展也给环境造成越来越大的损害。如何在不断改善人类生活的同时保护好环境，是我们必须严肃思考的问题。能源问题和环境问题紧紧联系在一起，大力发展清洁能源、可再生能源，也是环境保护的重要方面。二甲醚作为节能、清洁、无污染的煤化工产品，必将获得更大发展。参考文献[1] 龚 欣,于建国,于遵宏1冷态德士古气化炉流场与停留时间分布的研究[J]1燃料化学学报,2004,22(2):189-1951.[2] 蒋德军,唐宏青,郑明峰,等1水煤浆制甲醇装置工艺方案研究分析[J]1煤化工,2008,2:6-121.[3] 孙成功,李保庆1水煤浆技术研究开发现状及面临的问题[J]1煤炭转化,2005,18(3):1-61.[4] 张 庆1水煤浆最高浓度的确定[J]1燃料化学学报,2006,24(3):277-2801.[5] 唐宏青1坑口气化法制取人工天然气或合成气[J]1化工设计, 2008,10(2): 12-151.