柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)的分析論文

　　摘要:主要介紹了位于青海省的柴達(dá)木盆地蘊(yùn)涵著豐富的自然資源,通過近兩代人的不懈努力對(duì)鹽湖資源的開發(fā)和利用,同時(shí)也對(duì)不同的自然資源進(jìn)行可行性分析,不斷地開發(fā)和利用新技術(shù)使國家的自然資源進(jìn)行了有效的利用,同時(shí)為國家和社會(huì)創(chuàng)造了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)鉀鹽資源、金屬鎂資源、天然氣資源、煤資源的利用進(jìn)行了全方位的經(jīng)濟(jì)分析。

　　關(guān)鍵詞:循環(huán)經(jīng)濟(jì);開發(fā)利用;可行性分析;資源;鉀肥;金屬鎂;天然氣

　　中圖分類號(hào):F127文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1673-291X(2010)28-0193-03

　　青海省格爾木市鹽湖集團(tuán)位于資源豐富的柴達(dá)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(yè)生產(chǎn),采用的方法基本上是利用鹽田日曬得到中間產(chǎn)品光鹵石,然后對(duì)光鹵石進(jìn)行工廠生產(chǎn)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(jié)晶法、冷結(jié)晶浮選洗滌法、反浮選冷結(jié)晶洗滌法,鹽田重結(jié)晶法,目前已形成產(chǎn)能260萬噸/年。但鹵水資源的儲(chǔ)量決定了適宜的氯化鉀的生產(chǎn)規(guī)模,進(jìn)一步做大氯化鉀產(chǎn)業(yè)的規(guī)模尚有待于鹽湖固相中的氯化鉀資源盡快地轉(zhuǎn)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(shè)了綜合利用一期、二期、三期項(xiàng)目,目前尚處于建設(shè)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(chǎn)品的生產(chǎn)能力。屆時(shí)鹽湖集團(tuán)才能稱為一個(gè)立足氯化鉀工業(yè)、多業(yè)發(fā)展的一個(gè)綜合性企業(yè)。為進(jìn)一步壯大企業(yè)實(shí)力,早日跨入國內(nèi)五百強(qiáng)行列,集團(tuán)必須新建一批具有經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目。因此,合理開發(fā)利用柴達(dá)木盆地資源對(duì)提高集團(tuán)公司的綜合實(shí)力至為關(guān)鍵。

　　一、鎂資源的循環(huán)經(jīng)濟(jì)

　　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(chǎn)量占世界的2/3,金屬鎂年出口量達(dá)到近30萬噸。但中國并非生產(chǎn)強(qiáng)國,關(guān)鍵是深加工關(guān)鍵先進(jìn)技術(shù)至今仍為國外所壟斷。柴達(dá)木盆地鹽湖的鉀鹽和鎂鹽資源緊密共生,氯化鎂鹽儲(chǔ)量31.43億噸。但鎂資源目前剛剛開始開發(fā)。

　　察爾汗鹽湖鹵水在天然蒸發(fā)條件下,其析鹽順序?yàn)?

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

　　鹽田法生產(chǎn)的水氯鎂石礦的組成(如表1所示):

　　表1鹽田法生產(chǎn)水氯鎂石礦的組成

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

　　(一)金屬鎂的生產(chǎn)

　　金屬鎂和鋁、鈦一起被稱為三大輕金屬,廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車制造等工業(yè),市場十分廣闊。鎂比鐵輕7/9,比鋁輕1/3。密度在20℃時(shí)僅為1.74T/M3。金屬鎂的生產(chǎn)方法依原料而定。菱鎂礦、光鹵石、鹽湖鹵水、海水為原料時(shí)應(yīng)用電解法生產(chǎn),白云石作原料時(shí)則采用硅熱高溫還原法。目前經(jīng)濟(jì)效益最好、技術(shù)上最先進(jìn)的電解法生產(chǎn)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(duì)原料的要求一般是要消除硫酸根、硼等有害物質(zhì)對(duì)電解過程的影響。

　　脫水氯化鎂電解理論上依據(jù)法拉第定律,每生產(chǎn)1噸金屬鎂,需要脫水氯化鎂3.92噸,同時(shí)副產(chǎn)2.92噸氯氣�；瘜W(xué)反應(yīng)式如下:

　　Mgcl2=Mg+Cl2

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

　　目前鹽湖集團(tuán)10萬噸的金屬鎂生產(chǎn)裝置全套引進(jìn)國外的技術(shù)和設(shè)備,項(xiàng)目正在緊張的建設(shè)中,有望在2011年開始生產(chǎn)。

　　(二)氫氧化鎂的生產(chǎn)

　　氫氧化鎂作為性能優(yōu)良的阻燃劑,被廣泛應(yīng)用于塑料加工工業(yè),目前鹽湖集團(tuán)已有一套年產(chǎn)1000中試裝置,生產(chǎn)方法采用清華大學(xué)開發(fā)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(dòng)力消耗表

　　(三)其他鎂鹽資源的開發(fā)利用

　　柴達(dá)木盆地鎂鹽資源十分豐富,除氯化鎂外,尚有儲(chǔ)量高達(dá)十幾億噸的硫酸鎂資源。個(gè)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(guī)模生產(chǎn)硫酸鉀和硫酸鉀鎂肥的理想原料。經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法是利用當(dāng)?shù)毓鉄豳Y源的優(yōu)勢(shì)分階段灘曬鹵水,在鹽田內(nèi)生產(chǎn)中間產(chǎn)物如鉀鹽鎂礬,再在加工場常溫常壓下轉(zhuǎn)化為硫酸鉀。

　　二、煤資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)

　　柴達(dá)木盆地原煤儲(chǔ)量十分豐富,保有儲(chǔ)量40億噸。煤是基礎(chǔ)的、重要的化工原料之一。煤化工應(yīng)用的三條主要產(chǎn)業(yè)鏈: 煤炭的傳統(tǒng)應(yīng)用在電力和取暖、城市煤氣等領(lǐng)域,而煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的延伸拓寬了煤炭應(yīng)用的空間。煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的延伸主要有三條:傳統(tǒng)的焦化和電石乙炔化工、煤氣化和煤液化。通過這幾條產(chǎn)業(yè)鏈煤炭可以在石化產(chǎn)品、化工產(chǎn)品和燃料油等多個(gè)領(lǐng)域替代石油和天然氣。而煤化工的成本優(yōu)勢(shì)來自于煤炭價(jià)格的優(yōu)勢(shì)和煤炭能源轉(zhuǎn)化效率的優(yōu)勢(shì)。

　　(一)焦化和電石乙炔化工

　　最傳統(tǒng)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(chǎn)品,而焦?fàn)t煤氣和富含烴類液體的焦油是焦化的副產(chǎn)物。主要產(chǎn)品焦炭可以用來生產(chǎn)電石(CaC2),而電石可以用來生產(chǎn)大量的化工產(chǎn)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(chǎn)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(huán)烴,這些化學(xué)品作為煉焦的副產(chǎn)物,占整個(gè)化工品比例很低。焦?fàn)t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(yīng)用和發(fā)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(yè)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(fèi)―托反應(yīng),過程中一氧化碳和氫反應(yīng)生產(chǎn)烷烴和水以及蒸餾分離得到石腦油、柴油和汽油等終端產(chǎn)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(jīng)開發(fā)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(jìn)行加氫裂化反應(yīng),在通過蒸餾分離出油品,基本上每3.5噸原煤即可生產(chǎn)一噸成品油。

　　三、天然氣資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)

　　柴達(dá)木盆地富藏天然氣資源,是中國四大氣田之一,累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量1 584.9億立方米(2001年已達(dá)3 000億立方米)其中可采儲(chǔ)量800.1億立方米,目前仍保有可采儲(chǔ)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(yīng)用于取暖、發(fā)電,20個(gè)世紀(jì)作為化工原料被廣泛應(yīng)用,其加工的化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)有諸多類似之處。但作為化工原料,因其潔凈、熱值高,價(jià)格偏低時(shí)比煤作為原料更具優(yōu)勢(shì)。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(huì)去選用煤炭。在天然氣價(jià)格低于1.2元/NM3時(shí),合成氨、甲醇的制造原料天然氣明顯優(yōu)于煤炭。利用天然氣裂解制乙炔生產(chǎn)PVC附產(chǎn)合成氨、甲醇等循環(huán)經(jīng)濟(jì)連已在青海鹽湖集團(tuán)開發(fā)使用。

　　(一)合成氨產(chǎn)業(yè)

　　天然氣加工合成氨主要是利用水蒸汽進(jìn)行轉(zhuǎn)化造氣,分兩段進(jìn)行,第二段引入壓縮空氣,合成氣主要成分是氫氣、氮?dú)�、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(jìn)行氨的合成。

　　(二)甲醇產(chǎn)業(yè)

　　甲醇的生產(chǎn)在造氣時(shí),幾乎和合成氨一樣用水蒸汽進(jìn)行轉(zhuǎn)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(diào)整合適的H2/CO+CO2摩爾比值后,即可去進(jìn)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(chǎn)業(yè)

　　乙炔是基本的有機(jī)化工原料,生產(chǎn)方法長期以來占主導(dǎo)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(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的工藝,僅在德國有大規(guī)模工業(yè)裝置。

　　天然氣中的甲烷與氧氣發(fā)生部分氧化反應(yīng),并發(fā)生甲烷的裂解反應(yīng)生成乙炔,同時(shí)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(zhì)以及碳黑。反應(yīng)生成的裂解氣中乙炔濃度低,必須凈化并借助溶劑進(jìn)行提濃后,才能用于VCM生產(chǎn)。

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