柴達木循環經濟的分析論文

柴達木循環經濟的分析論文

　　摘要:主要介紹了位于青海省的柴達木盆地蘊涵著豐富的自然資源,通過近兩代人的不懈努力對鹽湖資源的開發和利用,同時也對不同的自然資源進行可行性分析,不斷地開發和利用新技術使國家的自然資源進行了有效的利用,同時為國家和社會創造了巨大的社會效益和經濟效益。對鉀鹽資源、金屬鎂資源、天然氣資源、煤資源的利用進行了全方位的經濟分析。

　　關鍵詞:循環經濟;開發利用;可行性分析;資源;鉀肥;金屬鎂;天然氣

　　中圖分類號:F127文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)28-0193-03

　　青海省格爾木市鹽湖集團位于資源豐富的柴達木盆地,自1958年建廠以來,利用察爾汗鹽湖的K+、Na+、Mg++/Cl-―H2O體系鹵水一直致力于氯化鉀的工業生產,采用的方法基本上是利用鹽田日曬得到中間產品光鹵石,然后對光鹵石進行工廠生產氯化鉀。光鹵石加工成氯化鉀歷史上曾采用了冷分解浮選洗滌法、冷分解熱溶結晶法、冷結晶浮選洗滌法、反浮選冷結晶洗滌法,鹽田重結晶法,目前已形成產能260萬噸/年。但鹵水資源的儲量決定了適宜的氯化鉀的生產規模,進一步做大氯化鉀產業的規模尚有待于鹽湖固相中的氯化鉀資源盡快地轉化為易于利用的液相資源。因此,自2004年以后,利用鹽湖資源及天然氣資源又開始建設了綜合利用一期、二期、三期項目,目前尚處于建設期。建成后將形成12萬噸鉀堿、100萬噸燒堿、72萬噸PVC、66萬噸尿素、10萬噸甲醇、20萬噸硝酸鉀、10萬噸金屬鎂等產品的生產能力。屆時鹽湖集團才能稱為一個立足氯化鉀工業、多業發展的一個綜合性企業。為進一步壯大企業實力,早日跨入國內五百強行列,集團必須新建一批具有經濟效益的項目。因此,合理開發利用柴達木盆地資源對提高集團公司的綜合實力至為關鍵。

　　一、鎂資源的循環經濟

　　中國是世界上原鎂貯量最大的國家,含鎂礦石十分豐富,主要有菱鎂礦、白云石、水氯鎂石、光鹵石、瀉利鹽等等,原鎂年產量占世界的2/3,金屬鎂年出口量達到近30萬噸。但中國并非生產強國,關鍵是深加工關鍵先進技術至今仍為國外所壟斷。柴達木盆地鹽湖的鉀鹽和鎂鹽資源緊密共生,氯化鎂鹽儲量31.43億噸。但鎂資源目前剛剛開始開發。

　　察爾汗鹽湖鹵水在天然蒸發條件下,其析鹽順序為:

　　NaCl→NaCl+KCl→KCl+NaCl+KCl.MgCl2.6H2O→NaCl+KCl.MgCl2.6H2O→ MgCl2.6H2O

　　鹽田法生產的水氯鎂石礦的組成(如表1所示):

　　表1鹽田法生產水氯鎂石礦的組成

　　從水氯鎂石中可開發的產品有金屬鎂、鎂合金、多品種氧化鎂、脫水氯化鎂、鎂水泥等產品。

　　(一)金屬鎂的生產

　　金屬鎂和鋁、鈦一起被稱為三大輕金屬,廣泛應用于航天航空、汽車制造等工業,市場十分廣闊。鎂比鐵輕7/9,比鋁輕1/3。密度在20℃時僅為1.74T/M3。金屬鎂的生產方法依原料而定。菱鎂礦、光鹵石、鹽湖鹵水、海水為原料時應用電解法生產,白云石作原料時則采用硅熱高溫還原法。目前經濟效益最好、技術上最先進的電解法生產是以脫水氯化鎂為原料,脫水低鈉光鹵石及銨光鹵石為原料成本則要高得多。對原料的要求一般是要消除硫酸根、硼等有害物質對電解過程的影響。

　　脫水氯化鎂電解理論上依據法拉第定律,每生產1噸金屬鎂,需要脫水氯化鎂3.92噸,同時副產2.92噸氯氣。化學反應式如下:

　　Mgcl2=Mg+Cl2

　　電解法生產金屬鎂的副產品氯氣的利用途徑,一是作為生產PVC的原料,路徑有兩種:一種路徑是用氧氣、氯氣與乙烯反應,即氧氯化法生產PVC,另一路線是與氫氣合成氯化氫進一步和乙炔反應加工生產PVC;二是和氫氧化鈉反應生產次氯酸鈉,進一步和合成氨或尿素生產聯二尿及發泡劑。

　　目前鹽湖集團10萬噸的金屬鎂生產裝置全套引進國外的技術和設備,項目正在緊張的建設中,有望在2011年開始生產。

　　(二)氫氧化鎂的生產

　　氫氧化鎂作為性能優良的阻燃劑,被廣泛應用于塑料加工工業,目前鹽湖集團已有一套年產1000中試裝置,生產方法采用清華大學開發的常溫合成―水熱改性。其工藝采用氫氧化鈉與氯化鎂溶液作原料,

　　表2氫氧化鎂原材料和動力消耗表

　　(三)其他鎂鹽資源的開發利用

　　柴達木盆地鎂鹽資源十分豐富,除氯化鎂外,尚有儲量高達十幾億噸的硫酸鎂資源。個別鹽湖富藏K+、Na+、Mg2+//Cl-、SO42-――H2O體系鹵水,如柴旦湖、一里坪等地,為較大規模生產硫酸鉀和硫酸鉀鎂肥的理想原料。經濟的生產方法是利用當地光熱資源的優勢分階段灘曬鹵水,在鹽田內生產中間產物如鉀鹽鎂礬,再在加工場常溫常壓下轉化為硫酸鉀。

　　二、煤資源循環經濟

　　柴達木盆地原煤儲量十分豐富,保有儲量40億噸。煤是基礎的、重要的化工原料之一。煤化工應用的三條主要產業鏈: 煤炭的傳統應用在電力和取暖、城市煤氣等領域,而煤化工產業鏈的延伸拓寬了煤炭應用的空間。煤化工產業鏈的延伸主要有三條:傳統的焦化和電石乙炔化工、煤氣化和煤液化。通過這幾條產業鏈煤炭可以在石化產品、化工產品和燃料油等多個領域替代石油和天然氣。而煤化工的成本優勢來自于煤炭價格的優勢和煤炭能源轉化效率的優勢。

　　(一)焦化和電石乙炔化工

　　最傳統的煤炭利用方法是煤炭高溫焦化,這是最古老的煤炭中提取液體的方法,但此工藝下,焦炭是主要產品,而焦爐煤氣和富含烴類液體的焦油是焦化的副產物。主要產品焦炭可以用來生產電石(CaC2),而電石可以用來生產大量的化工產品,包括聚氯乙稀(PVC)、醋酸乙烯、聚乙烯醇、1,4 丁二醇(BDO)和氯丁橡膠等。 煤焦油只占煉焦產物的 5%以下,比例很低,煤焦油中可以提取苯、甲苯、二甲苯以及萘、蒽醌 和吡啶等芳香或稠環烴,這些化學品作為煉焦的副產物,占整個化工品比例很低。焦爐煤氣主要成分為一氧化碳,可以用來合成氨和甲醇等下游化工品。

　　(二)煤氣化

　　煤化工應用和發展比較成熟,也是最廣泛的是煤氣化,即在缺氧條件下使煤炭不完全燃燒成為氣體(工業上成為合成氣),該氣體中主要含有一氧化碳、氫氣和二氧化碳等,可以用來合成合成氨和甲醇以及其他包括尿素等各類氮肥、硝酸、純堿、二甲醚、甲醛等。

　　(三)煤液化

　　煤化油中的間接液化即先將煤炭氣化成合成氣,然后再通過費―托反應,過程中一氧化碳和氫反應生產烷烴和水以及蒸餾分離得到石腦油、柴油和汽油等終端產品。另外一條煤利用途徑是煤炭的直接液化工藝,目前國際上已經開發出多種直接液化工藝,原理上都比較類似:即在高溫高壓條件下,在溶劑中將較高比例的煤溶解,然后加入氫氣和催化劑進行加氫裂化反應,在通過蒸餾分離出油品,基本上每3.5噸原煤即可生產一噸成品油。

　　三、天然氣資源循環經濟

　　柴達木盆地富藏天然氣資源,是中國四大氣田之一,累計探明地質儲量1 584.9億立方米(2001年已達3 000億立方米)其中可采儲量800.1億立方米,目前仍保有可采儲量797.1億立方米。天然氣與煤一樣,早期的用途主要是作為燃料應用于取暖、發電,20個世紀作為化工原料被廣泛應用,其加工的化工產品結構一是合成氨及其衍生物,二是甲醇及其衍生物,三是乙炔及其衍生物。和煤化工的產品結構有諸多類似之處。但作為化工原料,因其潔凈、熱值高,價格偏低時比煤作為原料更具優勢。世界上加工合成氨、甲醇、乙炔的首選原料仍是天然氣,在天然氣資源缺乏的條件下才會去選用煤炭。在天然氣價格低于1.2元/NM3時,合成氨、甲醇的制造原料天然氣明顯優于煤炭。利用天然氣裂解制乙炔生產PVC附產合成氨、甲醇等循環經濟連已在青海鹽湖集團開發使用。

　　(一)合成氨產業

　　天然氣加工合成氨主要是利用水蒸汽進行轉化造氣,分兩段進行,第二段引入壓縮空氣,合成氣主要成分是氫氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳。然后通過中低溫變換、脫碳得到合適比例的合成氣高溫、高壓下借助催化劑進行氨的合成。

　　(二)甲醇產業

　　甲醇的生產在造氣時,幾乎和合成氨一樣用水蒸汽進行轉化,差別僅僅是不引入壓縮空氣,其合成氣主要成分是氫氣、一氧化碳、二氧化碳。通過調整合適的H2/CO+CO2摩爾比值后,即可去進行甲醇的合成,合成過程因催化劑不同又分高、中、低壓合成法。合成后粗甲醇通過蒸餾分離出精甲醇。

　　(三)乙炔產業

　　乙炔是基本的有機化工原料,生產方法長期以來占主導地位的四種方法分別是:以石灰石和焦炭作原料的電石法、以天然氣作原料的電弧法、等離子體法和部分氧化法,天然氣等離子體法是最具經濟技術優勢的工藝,僅在德國有大規模工業裝置。

　　天然氣中的甲烷與氧氣發生部分氧化反應,并發生甲烷的裂解反應生成乙炔,同時生成氫氣、一氧化碳和水以及少量的二氧化碳、丁二炔、乙烯基乙炔、其他烴類物質以及碳黑。反應生成的裂解氣中乙炔濃度低,必須凈化并借助溶劑進行提濃后,才能用于VCM生產。

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