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1、煤制油技术简介煤制油技术简介我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。2003 年我国总能源消费量达 11.783 亿吨油当量，其中，煤炭占 67.86%，石油占 23.35%，天然气占 2.5%，水电占 5.43%，核能占0.83%。我国拥有较丰富的煤炭资源，20002003 年探明储量均为 1145 亿吨，储采比由20002001 年 116 年下降至 2002 年 82 年、2003 年 69 年。而石油探明储量 2003 年为 32亿吨，储采比为 19.1 年。在较长一段时间内，我国原油产量只能保持在 1.61.7 亿吨/年的水平。煤炭因其储量大和价格相对稳定，成为中国动力生产的首选燃料
2、。在本世纪前 50 年内，煤炭在中国一次能源构成中仍将占主导地位。预计煤炭占一次能源比例将由 1999 年67.8%、2000 年 63.8%、2003 年 67.8%达到 2005 年 50%左右。我国每年烧掉的重油约3000 万吨，石油资源的短缺仍使煤代油重新提上议事日程，以煤制油己成为我国能源战略的一个重要趋势。煤炭间接液化技术煤炭间接液化技术由煤炭气化生产合成气、再经费-托合成生产合成油称之为煤炭间接液化技术。“煤炭间接液化”法早在南非实现工业化生产。南非也是个多煤缺油的国家，其煤炭储藏量高达553.33 亿吨，储采比为 247 年。煤炭占其一次能源比例为 75.6%。南非 1955
3、年起就采用煤炭气化技术和费-托法合成技术，生产汽油、煤油、柴油、合成蜡、氨、乙烯、丙烯、-烯烃等石油和化工产品。南非费-托合成技术现发展了现代化的 Synthol 浆液床反应器。萨索尔（Sasol）公司现有二套“煤炭间接液化”装置，年生产液体烃类产品 700 多万吨（萨索尔堡 32 万吨/年、塞库达 675 万吨/年），其中合成油品 500 万吨，每年耗煤 4950 万吨。累计的 70 亿美元投资早已收回。现年产值达 40 亿美元，年实现利润近 12 亿美元。我国中科院山西煤化所从 20 世纪 80 年代开始进行铁基、钴基两大类催化剂费-托合成油煤炭间接液化技术研究及工程开发，完成了 2000
4、 吨/年规模的煤基合成油工业实验，5 吨煤炭可合成 1 吨成品油。据项目规划，一个万吨级的“煤变油”装置可望在未来 3 年内崛起于我国煤炭大省山西。中科院还设想到 2008 年建成一个百万吨级的煤基合成油大型企业，山西大同、朔州地区几个大煤田之间将建成一个大的煤“炼油厂”。最近，总投资 100 亿美元的朔州连顺能源公司每年 500 万吨煤基合成油项目已进入实质性开发阶段，计划 2005 年建成投产。产品将包括辛烷值不低于 90 号且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近 500 种化工延伸产品。我国煤炭资源丰富，为保障国家能源安全，满足国家能源战略对间接液化技术的迫切需要，2001 年国家科技部”8
5、63”计划和中国科学院联合启动了”煤制油”重大科技项目。两年后，承担这一项目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要进展。与我们常见的柴油判若两物的源自煤炭的高品质柴油，清澈透明，几乎无味，柴油中硫、氮等污染物含量极低，十六烷值高达 75 以上，具有高动力、无污染特点。这种高品质柴油与汽油相比，百公里耗油减少30，油品中硫含量小于 05106，比欧标准高 10 倍，比欧标准高 20 倍，属优异的环保型清洁燃料。山西煤化所进行”煤变油”的研究已有 20 年的历史，千吨级中试平台在 2002 年 9 月实现了第一次试运转，并合成出第一批粗油品，到 2003 年底已累计获得了数十吨合成粗油品。2003
6、年底又从粗油品中生产出了无色透明的高品质柴油。目前，山西煤化所中试基地正准备第 5 次开车，计划运行 6 个月左右。目前世界上可以通过”煤制油”技术合成高品质柴油的只有南非等少数国家。山西煤化所优质清洁柴油的问世，标志着我国已具备了开发和提供先进成套产业化自主技术的能力，并成为世界上少数几个拥有可将煤变为高清洁柴油全套技术的国家之一。据介绍，该所 2005 年将在煤矿生产地建一个 10 万吨年的示范厂，预计投资 12 亿14 亿元，在成熟技术保证的前提下，初步形成“煤制油“产业化的雏形。据预测，到 2020 年，我国油品短缺约在 2 亿吨左右，除 1.2 亿吨需进口外，”煤制油”技术可解决 6
7、000 万8000 万吨以上，投资额在 5000 亿元左右，年产值 3000 亿4000 亿元，其中间接液化合成油可生产 2000 万吨以上，投资约 1600 亿元，年产值 1000 亿元左右。从经济效益层面看，建设规模为 50 万吨年的”煤制油”生产企业，以原油价不低于 25美元的评价标准，内部收益率可达 812，柴油产品的价格可控制在 2000 元吨以内。而此规模的项目投资需 45 亿元左右。目前，包括山西煤化所在内的七家单位已组成联盟体，在进行”煤制油”实验对比中实行数据共享；不久将有 1.2 吨高清洁柴油运往德国进行场地跑车试验；2005 年由奔驰、大众等厂商提供车辆，以高清洁柴油作燃
8、料，进行从上海到北京长距离的行车试验，将全面考察车与油料的匹配关系、燃动性及环保性等。目前”煤制油”工业化示范厂的基础设计工作正在进行之中，预计可在 2010 年之前投入规模生产。我国与南非于 2004 年 9 月 28 日签署合作谅解备忘录。根据这项备忘录，我国两家大型煤炭企业神华集团有限责任公司和宁夏煤业集团有限责任公司将分别在陕西和宁夏与南非索沃公司合作建设两座煤炭间接液化工厂。两个间接液化工厂的首期建设规模均为年产油品300 万吨，总投资分别为 300 亿元左右。通过引进技术并与国外合资合作，煤炭间接液化项目能够填补国内空白，并对可靠地建设“煤制油”示范项目有重要意义。萨索尔公司是目前
9、世界上唯一拥有煤炭液化工厂的企业。从 1955 年建成第一个煤炭间接液化工厂至今已有 50年的历史，共建设了 3 个煤炭间接液化厂，年处理煤炭 4600 万吨，年产各种油品和化工产品 760 多万吨，解决了南非国内 40%的油品需求。中科院与神华集团有关”铁基浆态床合成燃料技术”签约，标志着该技术的产业化指日可待。铁基浆态床合成燃料技术是中科院山西煤化所承担的”十五”中科院创新重大项目和国家”863”计划项目，得到了国家和山西省及有关企业的支持。经过两年多的努力，已经研发出高活性和高稳定性铁系催化剂、千吨级浆态床反应工艺和装置等具有自主知识产权的技术。截至 2004 年 10 月已完成了 15
10、00 小时的中试运转，正在为 10 万吨年工业示范装置的基础设计收集数据，已基本形成具有我国自主知识产权的集成性创新成果。与神华集团的合作，将促进对我国煤基间接合成油技术的发展起到积极的作用。壳牌（中国）有限公司、神华集团和宁夏煤业集团于 2004 年 11 月签署谅解备忘录，共同开发洁净的煤制油产品。根据谅解备忘录，在为期 6 到 9 个月的预可行性研究阶段，三方将就壳牌煤制油（间接液化）技术在中国应用的可行性进行研究，内容包括市场分析、经济指标评估、技术解决方案和相关规定审核以及项目地点的确定。据了解，神华集团和宁夏煤业集团将分别在陕西和宁夏各建设一座煤炭间接液化工厂。计划中的两个间接液化
11、工厂的首期建设规模均为年产油品 300 万吨，初步估计总投资各为 300 亿元左右。云南开远解化集团有限公司将利用小龙潭褐煤资源的优势，建设年产 30 万吨甲醇及 10万吨二甲醚项目、年产 50 万吨或 100 万吨煤制合成油项目，以及利用褐煤间接液化技术生产汽油。该公司计划于 2006 年建成甲醇及二甲醚项目，产品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化气。煤制合成油项目因投资大、技术含量高，解化集团计划分两步实施：2005 年建成一套年产 1 万吨煤制油工业化示范装置；2008 年建成年产 50 万吨或 100 万吨煤制合成油装置。目前，年产 2 万吨煤制油工业化示范项目已完成概念性试验和项目可行
12、性研究报告。该项目将投资 7952 万元，建成后将为企业大型煤合成油和云南省煤制油产业起到示范作用。由煤炭气化制取化学品的新工艺正在美国开发之中，空气产品液相转化公司（空气产品和化学品公司与依士曼化学公司的合伙公司）成功完成了由美国能源部资助 2.13 亿美元、为期 11 年的攻关项目，验证了从煤制取甲醇的先进方法，该装置可使煤炭无排放污染的转化成化工产品，生产氢气和其他化学品，同时用于发电。1997 年 4 月起，该液相甲醇工艺（称为 LP MEOH）开始在伊士曼公司金斯波特地区由煤生产化学品的联合装置投入工业规模试运，装置开工率为 97.5%，验证表明，最大的产品生产能力可超过 300 吨
13、/天甲醇，比原设计高出 10%。它与常规甲醇反应器不同，常规反应器采用固定床粒状催化剂，在气相下操作，而 LP MEOH 工艺使用浆液鼓泡塔式反应器（SBCR），由空气产品和化学品公司设计。当合成气进入 SBCR，它藉催化剂（粉末状催化剂分散在惰性矿物油中）反应生成甲醇，离开反应器的甲醇蒸气冷凝和蒸馏，然后用作生产宽范围产品的原料。LP MEOH 工艺处理来自煤炭气化器的合成气，从合成气回收 25%50%热量，无需在上游去除 CO2（常规技术需去除 CO2）。生成的甲醇浓度大于 97%，当使用高含 CO2 原料时，含水也仅为1%。相对比较，常规气相工艺所需原料中 CO 和 H2 应为化学当量比
14、，通常生成甲醇产品含水为 4%20%。当新技术与气化联合循环发电装置相组合，又因无需化学计量比例进料，可节约费用 0.040.11 美元/加仑。由煤炭生产的甲醇产品可直接用于汽车、燃气轮机和柴油发电机作燃料，燃料经济性无损失或损失极少。如果甲醇用作磷酸燃料电池的氢源，则需净化处理。煤炭直接液化技术煤炭直接液化技术早在 20 世纪 30 年代，第一代煤炭直接液化技术直接加氢煤液化工艺在德国实现工业化。但当时的煤液化反应条件较为苛刻，反应温度 470，反应压力 70MPa。1973 年的世界石油危机，使煤直接液化工艺的研究开发重新得到重视。相继开发了多种第二代煤直接液化工艺，如美国的氢-煤法（H-
15、Coal）、溶剂精炼煤法（SRC-、SRC-）、供氢溶剂法（EDS）等，这些工艺已完成大型中试，技术上具备建厂条件，只是由于经济上建设投资大，煤液化油生产成本高，而尚未工业化。现在几大工业国正在继续研究开发第三代煤直接液化工艺，具有反应条件缓和、油收率高和油价相对较低的特点。目前世界上典型的几种煤直接液化工艺有：德国 IGOR 公司和美国碳氢化合物研究（HTI）公司的两段催化液化工艺等。我国煤炭科学研究总院北京煤化所自 1980 年重新开展煤直接液化技术研究，现已建成煤直接液化、油品改质加工实验室。通过对我国上百个煤种进行的煤直接液化试验，筛选出15 种适合于液化的煤，液化油收率达 50%以上
16、，并对 4 个煤种进行了煤直接液化的工艺条件研究，开发了煤直接液化催化剂。煤炭科学院与德国 RUR 和 DMT 公司也签订了云南先锋煤液化厂可行性研究项目协议，并完成了云南煤液化厂可行性研究报告。拟建的云南先锋煤液化厂年处理（液化）褐煤 257 万吨，气化制氢（含发电 17 万 KW）用原煤 253 万吨，合计用原煤 510 万吨。液化厂建成后，可年产汽油 35.34 万吨、柴油 53.04 万吨、液化石油气 6.75 万吨、合成氨 3.90 万吨、硫磺 2.53 万吨、苯 0.88 万吨。我国首家大型神华煤直接液化油项目可行性研究，进入实地评估阶段。推荐的三个厂址为内蒙古自治区鄂尔多斯市境内的上湾、马家塔、松定霍洛。该神华煤液化项目是 2001 年3 月经国务院批准的可行性研究项目，这一项目是国家对能源结构调整的重要战略措施，是将中国丰富的煤炭能源转变为较紧缺的石油资源的一条新途径。该项目引进美国碳氢技术公司煤液化核心技术，将储量丰富的神华优质煤炭按照国内的常规工艺直接直接转化为合格的汽油、柴油和石脑油。该项目可消化原煤 1500
