重要导航:重要通知“省长杯”工业设计大赛工作动态质量品牌工业标准化 技术创新促进会 食品协会包装协会《山东工业技术》技术中心 山东省技术创新奖
当前位置 : 主页>工业之窗>

中国化工行业节能前景展望

来源: 作者: 时间:2011-09-23

   近20年来,我国经济持续健康发展,总体经济实力已进入世界十强行列。同时,我国能耗消费量也在1980年的基础上翻了一番,跃居世界第2位,由此导致的区域环境和全球环境问题,已成为我国可持续发展的首要问题。化工行业是能源消费大户,每年能源消耗量达1亿多吨标准煤,主要集中在基础化学原料制造业、化肥制造业和有机化学品制造业,这三个行业的能量合计占化学工业总能源消费量的80%多。在基础化学原料制造业中,烧碱和纯碱的能量占到60%以上,占化学工业总能源消费量的13%;在化肥制造业中,氮肥制造(含合成氨)占90%以上,占化学工业总能源消费量的50%;有机化学品制造业占化学工业总能源消费量的10%左右。目前,化学工业的能源利用效率约42%,其中合成氨只有39%,烧碱为46.5%,乙烯为45.2%。

  重点产品能耗严重节能潜力巨大

  合成氨

  1.能耗现状

  我国合成氨装置多数以煤为原料生产,设备投资大、运行维护复杂、各项成本高、能耗大。煤、油、气三种原料中,以天然气生产合成氨的成本最低。目前世界先进水平的天然气合成氨能耗为29GJ/t,我国引进装置平均能耗约37GJ/t;而世界先进水平的煤制合成氨装置能耗为46-49GJ/t,我国平均能耗高达62GJ/t。

  企业生产:规模小,是造成我国合成氨装置能耗高的另一个原因。此外,我国合成氨装置存在单机效率低、工艺技术落后的问题。尤其小型厂目前造气炉技术仍是20世纪30年代的水平,气化率低,碳的利用率也低;另外压缩机技术落后,效率低.能量无法得到充分利用。在厂艺过程的单元操作方面,也是20世纪五六十年代的传统方法,经过近几年的改造有所进步(见表1)。

  此外,我国生产企业管理相对落后。国内同类型企业在原料、技术、装置、生产规模基本相同的情况下,能耗差距可达40%一50%,:先进工厂能耗 1600kg标准煤/t合成氨,电耗可降到1000kWh/t合成氨;落后工厂能耗高达3000kg标准煤/t合成氨,电耗1700-1800kWh/t合成氨。

  2.节能潜力分析

  (1)引进装置  目前我国引进的油、气合成氨装置平均能耗为37GJ/t,而国外先进水平为29GJ/t ,节能潜力达22%。

  随着我国天然气产量的增加,减少煤、焦制氨比重,增加天然气制氨,可实现大幅节能,预计2005~2015年我国天然气产量将达到650亿~900亿M3,可供合成氨气150亿一270亿m3。以每吨氨消耗大然气1000m3计算,可生产合成氨1500万一2700万t,与煤、焦制氨相比,有630万~1300万t标准煤节能潜力。

  (2)中型装置  目前,国内中型合成氨企业的平均能耗为1918kg标准煤/t合成氨.国内先进水平为 1700kg标准煤/t合成氨,有218kg标准煤/t合成氨节能潜力。如果今后改造中型企业,扩大规模,采用鲁奇法或德士古法生产,能耗可以降至 1450kg标准煤/t合成氨,有468kg标准煤/t合成氨节能潜力。

  (3)小型装置  国内小型合成氨平均能耗为1900kg标准煤/t合成氨,与国内先进水平相比有200kg标准煤/t合成氨节能潜力。随着节能技术的进步,能耗将逐渐下降,预计2010年小型合成氨厂产量为1600万t,能耗为1500kg标准煤/t合成氨,有640万t标准煤的节能潜力。

  烧  碱

  烧碱是高能耗产品,能耗占产品成本的70%以上,能耗高低直接影响烧碱企业的经济效益。近几年,石油、电力、煤炭等能源价格不断上涨,造成烧碱生产成本大幅上升。

  我国烧碱能耗与国外的差距,主要反映在隔膜法生产:烧碱上。国外生产装置的规模一般在20万t/a以上,DSA隔膜电解槽结构采用扩张阳极和改性隔膜,生产强度比我国DS4隔膜电解槽高40%;在相同的电流密度下,直流能耗比我国低260KWH/t烧碱。国外烧碱蒸发普遍采用四效或三效逆流强制循环蒸发技术,生产50%的烧碱,汽耗为2.2~2.6t蒸汽/t烧碱;国内一般采用三效顺流部分强制循环蒸发技术,生产30%~42%的液碱,汽耗为4.8t蒸汽/t烧碱,比国外高出l倍(见表2)。

  降低我国烧碱行业的能耗,应从以下几个方面着手:

  (1)统筹规划、合理布局、发展规模经济  我国烧碱装置平均产能仅有3万t/a,一些中小城市重复建厂,产品品种单一,影响了全国烧碱能耗的整体水平。实现烧碱生产的节能降耗,首先应结合石化、造纸纺织、日化等相关行业的发展,扩建、改造具有一定规模、技术和管理水平的烧碱装置,不能盲目建新装置。此外,需要根据国家发展规划,调整布局,淘汰 l万t/a以下的石墨阳极烧碱装置,通过兼并、联合、改组改造,逐步向烧碱生产的经济规模发展.实现资源合理配置,进一步降低能耗。

  (2)继续发展离子膜法烧碱,取代石墨阳极隔膜法烧碱。

  (3)加快DSA隔膜法烧碱的改造步伐  我国现已基本掌握新型电解槽的制造技术、生产操作工艺,改性剂国产化也成为完善提高现有DSA隔膜电解技术的有效措施。

  (4)加强工艺技术管理,采用新技术、新设备,挖潜降耗  烧碱生产主要工序包括整流变电、盐水精制、电解、蒸发和氯氢处理,每个部分的技术状况都将影响烧碱的生产能耗。我国烧碱企业之间的能耗水平差距很大,电耗相差200多kwh/t烧碱,汽耗相差3~ 4t/t烧碱,综合能耗相差0.5t标准煤/t烧碱。

  纯  碱

  我国纯碱生产主要采用氨碱法和联碱法两种工艺。大中型氨碱法平均能耗为14660MJ八纯碱,有些工厂达到13000MJ/t纯碱,世界先进水平为10100 NJ/t纯碱;联碱法平均能耗9554MJ/t纯碱,四大联碱厂平均能耗为9090MJ/t纯碱,接近国际20世纪80年代初先进水平。

  我国氨碱法工厂尽管采用了很多节能技术,也产生了一定的节能效果,但与国际先进水平相比仍有很大差距。主要原因有:一是我国氨碱法工厂采用的原料和燃料质量太差,石灰石、原盐、白煤、焦碳的杂质多,而且粒度不合要求,夹带大量细粉,使动力设备的无用功增加;二是我国小型企业较多,设备能力小,效率低下,缺乏更加严格、有效的控制手段;三是不注意总图布置与节能的关系,没有充分利用位差来节约能源,造成工厂先天不足;四是节能技术只在部分工厂使用,尚未配套推广。

  我国大型联碱法纯碱装置的能耗比世界先进水平高1554MJ/t纯碱,合标准煤53kg/t纯碱,节能潜力低于氨碱法装置。近年来,我国采取的节能技术措施有以下几个方面:

  (1)淘汰了一批高能耗设备,包括外热式纯碱煅烧炉、铸铁排管冷却器、二氧化碳单缸压缩机等。

  (2)一批企业实现了热、电结合,蒸汽多级利用。

  (3)开发成功一批节能工艺技术,包括滤过机冼水添加剂技术、蒸氨废液闪发回收蒸汽技术、氯化铵外冷器液氨致冷技术、氯化铵结晶器逆料取出技术等。

  (4)设计并铸造出一批大型高效设备,减少了台数,提高了效率。包括中∮3400/∮43000异径碳化塔、 20m2滤过机、送气量2万m3/h的离心压缩机、内冷式吸收塔、自身返碱蒸气煅烧炉、大型回转式凉碱炉等。

  (5)引进一批国外成熟的单项节能技术并正常用于生产,如真空蒸馏技术、干法加灰技术、重碱二次过滤技术等。节能工作主要影响因素

  经济增长速度和经济结构调整

  预计未来10年,我国GDF增长速度仍会保持 7%以上的水平,而加入WTO给化工行业带来了巨大的机遇和挑战。我国基础产业仍保持较快的增长速度,重工』巨的增长速度持续上升,比重在工业中仍占很大比例,其能源消耗将占总能源消耗的一半左右。预计到2010年,大型企业将进一步在各行业中居于主导地位,比重进一步增大;中小企业则将围绕大企业进-步实现专业化,比重也将下降,但技术水平、工艺装备水平从整体上将有所提高。

  经济结构调整对化工行业的影响主要体现在决定其经济增长模式和质量方面,以及未来化学工业的发展前景问题。我国经济结构调整的方向是由粗放型向集约型、由数量型向质量型转变,经济增长更注重内涵。未来化工行业的能源消费方式将发生巨大变化。能源需求增长趋势将逐渐减缓,终端能源消费结构将逐步优质化,能源效率不断提高,对环境的压力将大大减轻。

  能源结构的优质化进程

  优质资源的可获得性将对中国未来的能源消费结构和水平产生影响,进而影响化工行业的发展。目前化工行业仍以煤为主要能源消费品种,油、气只占一小部分。能源消费结构落后是化工行业能源效率低下的重要原因。以合成氨工业为例,国外合成氨生产基本以天然气为原料,煤炭和焦碳只占极小部分;而中国恰恰相反,煤制合成氨占了绝大部分产能,背离了世界发展潮流。由此带来的结果是能源利用效率低、设备投资高、环境污染严重。未来,如果优质能源的可获得性提高,优质能源成本进一步降低,能源结构逐步转向优质化、清洁化,其作用不仅体现在能源效率的提高上,而且还体现在产品品种将进一步提高,对环境的压力将逐步减轻.同时对化学工业经济增长模式的改变和增长质量的提高也将产生深远的影响。专家认为,随着国际能源市场的充分利用,石油天然气等勘探开发技术的进一步提高,油气成本的降低,将使我国合成氨的生产状况和原料路线发生根本性的改变,大型天然气合成氨的产量比重将占主导地位。

  (1)技术进步因素  技术进步将对未来化学工、止的发展和能源需求产生至关重要的影响。日前主要化工产品的生产技术水平停留在世界20世纪70年代末到80年代初的水平,存在巨大的能源浪费,未来20年,生产工艺和技术的不断发展,先进工艺和技术不断更新和改造落后技术,特别是新增生产能力均以目前国际先进水平和标准为基础进行设计,工业部门的技术水平包括能源利用效率水平将有较大程度的提升。

  (2)节能及环保政策  未来节能的涵义将不像以往那样仅仅是节约和少用能源,而是更广泛意义上的合理利用能源。节能政策及其配套设施的实施状况将极大地影响化学工业的能源消费状况,主要体现在各种能效标准和标识的制定,配套节能措施如节能技术改造的激励政策及相关税收制度的贯彻执行,都会对企业用能行为的规范、全行业技术水平和能源效率水平的提高、工艺及设备的更新改造以及企业规模的经济化产生重要的影响。专家认为.通过实施严格的环境和节能政策,化工行业的能源利用效率将不断提高,到2020年平均可比能耗可达到世界平均水平;能耗高、污染严重的工艺路线和设备逐步被淘汰;企业规模和设备规模逐步大型化;先进清洁高效的生产方式和设备在中国将被广泛使用。

  节能工作的主要障碍

  (1)国家有关节能法规和标准贯彻不力,缺乏监督检查。国家和有关部门虽然制定出一些节能法规和标准,但由于监督、检查不够或没人管理,一些配套措施也没有跟上,如规定淘汰的高能耗设备,有的仍然在使用;新建、改建、扩建项目为压低造价.不采用新的节能技术设备,有的将有关节能的内容留下,上项目后再申请节能贷款。

  (2)近几年化学工业经济效益分布严重不平衡,尤其是支农产品和高能耗产品效益较差,由于能源、电力、交通运输的提价,使一些企业亏损,虽然在节能上大有潜力可挖,但由于缺少自有资金,企业缺少还贷能力,银行不愿贷款,因此企业只好维持现状,勉强维持生产。

  (3)机构精简和工作人员的减少,使节能管理工作大大削弱。估计随着各部委的精简和各省、市厅局的撤消,今后的节能工作将进一步受到影响。

  结论与政策建议

  专家通过形势分析,得出以下几点结论:

  (1)未来20年化学工业将以年均1.2%的能源消费增长速度,支持经济以揣的年均增长速度增长,能源弹性系数为0.3。

  (2)主要高耗能产品合成氨、烧碱、纯碱依靠结构调整、工艺变换可以实现产量增长50%的情况下能源需求基本不增长(见表3)。

  (3)今后化学工业的发展将主要依靠高附加值的精细化工产品,精细化工产品的能源消费与高耗能产品等同的情况下,GDP产出至少是高耗能产品的4倍。

  并提出以下几点政策建议:

  (1)国家发改委应制订以天然气代替煤炭生产合成氨的政策。

  (2)建议组建化工节能技术咨询和投资公司。以国家投资为主体,由化工方面的专家和有关技术人员组成,专门对高能耗化工产品进行节能投资和技术咨询服务。

  (3)国家建立重点耗能产品的节能技改资金。每年应拿出一定数量的资金进行该产品的节能技术改造。

  (4)建议国家宏观调控部门在对新建项目审批时,凡是能耗高于目前世界先进水平的不准立项;进行技术改造项目,产品能耗指标达不到国内先进水平或世界先进水平的,也不批准立项。

  5.随着国家机构改革的深入,各省市区行业局和国家行业部、行业局的撤消,有关产品能源消耗统计不能断线,应明确交给各地方和国家各有关行业协会继续进行。

  6.对现有产品能源计算办法或标准进行复核,不完善的进行补充明确,以便各有关单位按同意办法和标准进行统计,使数据可靠,便于宏观调控和制订有关方针政策。

  表1  世界不同时期典型合成氨工艺能耗   
--------------------------------------------------------------------------
建设年代    装置规模,t NH3/d   能耗,GJ/t NH3   典型工艺
--------------------------------------------------------------------------
1939        <100                78.7            焦碳为原料,NEG工艺
1946-1955   150                 58.6            常压天然气转化
1950-1963   300                 50.2            ICI加压蒸汽转化
1964-1975   600-1500            41.9            Kellogg标准工艺
1976-1982   1000-1500           38.7            Kellogg改良工艺
1986~目前  1000-1500           27.2-29.3       Kellogg节能工艺
27.2-29.3       ICI AMV工艺
29.3            ICI LCA工艺
27.2-27.8       伍德(Uhde)工艺
28              Braun工艺
29.3            林德(Linde)工艺
28.5-29.1       托普索(Topsoe)工艺
48.5            鲁奇法以煤为原料
45.8            德士古法以煤为原料
39.7-40.7       德士古法以油为原料
--------------------------------------------------------------------------

  表2  国内外隔膜法烧碱能水平对比   
--------------------------------------------------
装置类型             MDC-55   HU-54    国产-30型
--------------------------------------------------
生产强度,t/m2.a     23.4     23.15    16.67
电流密度,A/M2       2150     2280     1509
直流电耗,kWh/t      2459     2325     2415
汔耗,t/t            2.2-2.6  2.2-2.6  4.83
综合能耗,t标准煤/t  1.25     1.25     1.65
--------------------------------------------------

  表3  化工行业高能耗产品产量及能源消费预测  万t标准煤
--------------------------------------------------------------------------
产品              2000年  2005年  2010年   2020年   2000-2020年均增长率/%
--------------------------------------------------------------------------
合成氨  产量/万t  3210    3490    3670     4000     1.17
能源消费  5540    5740    5790     5990     0.42
烧碱    产量/万t  750     780     880      980      1.35
能源消费  730     730     750      790      0.42
纯碱    产量/万t  560     600     650      740      1.44
能源消费  220     240     240      240      0.45
--------------------------------------------------------------------------

 

上一篇:“十二五”3G、4G投资规模将超万亿
下一篇:钢企预测铁矿石供求将大逆转