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1、高温煤焦油加氢裂化技术评价1 产业背景产业背景中国是个煤炭资源丰富、而石油、天然气相对溃乏的国家，因而长期以来煤炭一直是我国的能源支柱产业，自 1993 年中国成为石油净进口国以后，对外石油的依赖程度逐年提升，2003 年中国石油消费超过日本成为居美国之后的第二大石油消费国，目前对外石油的依赖度已超过 50%，世界能源格局造成石油路线的供需矛盾日益突出，已关系到国家的能源战略安全。发展煤制油技术，以煤代油, 不仅可以逐步减少我国对国际市场石油依赖、缓解我国未来石油资源短缺，确保国家能源安全，而且也能大大减轻煤直接燃烧对环境的严重污染。因此， 煤制油不仅成为我国解决石油安全问题的战略选择，也是我
2、国能源战略调整的重大决策，煤制油工程已被列为“十五”期间国家重点组织实施的 12 大高技术工程之一，以能源战略技术的高度加以攻关研究。表 1 为我国煤化工主要产品的发展规划，从中可以看出，以煤为原料制备燃料油具有良好的发展前景。表表 1 中国主要煤化工产品发展规划中国主要煤化工产品发展规划 项目类型2010 年2015 年2020 年煤制油规模（单位：万吨）15010003000掺烧于汽油的二甲醚 （单位：万吨）50012002000煤制烯烃规模 （单位：万吨）140500800煤制甲醇规模（单位：万吨）1600380066002000 年至今，经过我国第一轮煤化工的大规模发展，神华直接液化一
3、期 100 万吨的生产线于 2009 年初试车成功，目前正在进行第二次为期百天的试运行，同时，利用中科院山西煤化所技术的潞安、伊泰和神华分别建设的 16 万吨/年间接液化煤制油项目，都已在 2009 年相继进入了试运行生产，已基本保证 2010 年煤制油 150 万吨计划的完成，山东兖矿集团的 100 万吨间接液化生产线也进入试车准备阶段。其中神华煤制油化工有限公司、神华鄂尔多斯煤制油分公司、潞安煤化及内蒙古伊泰公司均已获得成品油批发经营资格。多家煤制油企业获得成品油批发经营资格，可以看作是我国煤制油行业由示范化走向产业化和商品化的关键一步。说明在经历了多年的培育之后，我国煤制油行业在工业化技
4、术、发展经济性等方面，已经跨越商业化的政策门槛，初步达到与市场对接的层面。煤制油产出的产品与石化路线产出的产品相比完全一样，品质甚至更高，如果成本能够与石油竞争，煤制替代燃料油的市场空间还会更大。2 高温煤焦油加氢裂化技术优势高温煤焦油加氢裂化技术优势目前由煤制取液体燃料的工艺方法主要有煤的直接液化、间接液化和煤热解焦油加氢精制燃料油三种途径。煤的直接液化与间接液化关键技术已经打通，目前均处于试运行阶段。由于煤制油带来的 CO2排放大、水耗量高等问题，而且随着煤炭、钢材、人员成本等原材料价格大幅上涨等因素的作用，煤制油项目的风险的不确定性有所加剧。个别煤制油项目在推进中由于投资成本的逐渐加大，
5、继续项目前进的压力本身也随之增加。由于缺乏大规模商业化运行经验，神华集团、潞安集团、伊泰的煤制油示范项目的投资成本比预算要高。为加强煤制油项目管理，经报请国务院同意，中国国家发改委于 08 年 9 月发布关于加强煤制油项目管理有关问题的通知 ，要求除神华鄂尔多斯项目和神华宁煤-沙索宁夏项目外，一律停止实施其他煤制油项目。同时针对我国低变质煤开采比例日益上升的局面，政策鼓励发展煤热解焦油加氢精制燃料油等新替代能源技术开发。相比煤直接液化，焦油加氢制燃料油工艺少了液化这一步，也就少了煤浆在液化过程中固态煤沉积堵塞问题，同时对设备的要求也大降低，相比而言要简单容易得多。相比煤间接液化，此工艺不需要气
6、化，煤焦油实际上就是煤气中冷凝下来的重组分，气化这一步在实际在焦化过程已经完成。同时它不需要再把小分子的气态分子用高温高压合成大分子的烃类化合物，节省大量的热能。煤焦油加氢过程类似于石油的加氢裂化，只是预处理和催化剂不同，产物也不同。在我国石油加氢是比较成熟的工艺，各种加氢工艺关键是高效的加氢催化剂，因此只要开发出合适的催化剂，煤焦油加氢轻质化制汽柴油就容易的多。鉴于国内煤变油的大环境和煤焦油加氢制汽柴油的优点，这一技术可望产业化，形成一定规模，替代传统的煤焦油加工工艺，以缓解我石油国能源危机。在投资方面，煤焦油加氢精制燃料油要比煤的直接液化和间接液化低得多。一般情况下直接液化与投资为 1 亿
7、元 RMB/万吨油，间接液化略低一些，而建一个 10 万吨的煤焦油加氢燃料油生产线投资仅需 12 亿元，因而在投资规模和成本方面具有优势。3市场情况市场情况31 高温煤焦油市场情况高温煤焦油市场情况煤焦油是焦化工业的重要产品之一，其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用。焦油各馏分进一步加工，可分离出多种产品，现在焦油精制先进厂家已从焦油中提取 230 多种产品，并集中加工向大型化方向发展。2007 年生产机焦炭 28000 万吨，应该回收的煤焦油 1080 万吨左右。实际回收煤焦油产量 840 万吨，其中大中型焦化企业 600 万吨，其他企业约 240 万吨，只占
8、应回收总量的 77.78%。煤焦油加工量 520 万吨，其中大中型焦化企业加工煤焦油量 455 万吨，小企业加工约 65 万吨，煤焦油加工量仅占回收量的 61.9%。受货源紧张及下游深加工厂家需求影响，国内煤焦油市场以盘整为主，2007 年 11 月国内煤焦油主流价位在2400-2500 元/吨左右，上下游交投气氛良好，成交顺畅。受市场需求疲软影响，2008 年中国煤焦油产量减少，同比下滑 1.6%，至 826 万吨；2009 年中国煤焦油产量增至 881 万吨，比 2008 年同期增长 6.6%。主要原因有两点：一、受消费需求带动，钢铁产量增加，焦炭企业开工率提升；二、2009 年下半年炭黑
9、、煤沥青等煤焦油下游产品市场需求增长。图：2004-2009 年中国煤焦油产量（来源：中国统计局）经初步调查现有大中型煤焦油加工企业 44 家，加工能力 626 万吨，小企业加工能力约 100 万吨。目前筹备和在建的煤焦油加工企业有 18 家，加工能力 400 万吨。规划拟建的还有 16 家，加工能力 385 万吨。如果这些项目都建成的话，煤焦油加工能力约为 1400 万吨左右。目前我国现有的加工能力尚且开工不足，加上新建、拟建的新设施，焦油加工能力已经产生过剩隐忧。加工能力 筹备在建加工能力 拟建加工能力 合计 企业数 东北地区 57 0 75 132 6 家 华北地区 247 288 16
10、5 700 32 家 西北地区 10 0 0 10 2 家 中南地区 58 15 15 88 5 家 华东地区 203 87 110 400 15 家 西南地区 51 10 20 81 8 家合计 626 400 385 1411 68 家3.2 我国高温煤焦油加工利用发展情况我国高温煤焦油加工利用发展情况目前国内现有大中型煤焦油加工企业 46 家，其中单套年加工规模在 10 万吨以上企业 25 家，年加工能力为 540 万吨，均属于简单加工，附加值不高。其中宝钢化工公司是国内最大的煤焦油加工企业，4 套加工装置能力为 60 万吨/ 年，山西焦化两套装置能力为 35 万吨/ 年，鞍钢化工厂加工
11、能力为 30 万吨/ 年，民企山西宏特煤化工有限公司目前也已形成 40 万吨/ 年的加工能力。一个年产百万吨的焦化企业，年产煤焦油只有四万吨左右，因此煤焦油加工企业必须要用两家以上的煤焦油才能满足生产，而不同厂家的煤焦油组成的不同会造成煤焦油加工的产品和工艺都有所不同，给煤焦油加工企业带来一定的影响。高温煤焦油组成十分复杂，主要是芳烃和多环与杂环有机化合物，已经分离鉴定的物种有 500 多种，规模化生产的产品大约有 70 多种。目前我国大规模的煤焦油加工方式主要是采用蒸馏的办法用来加工生产轻油、酚油、萘油及改质沥青等，再经深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多种化工原料。具体加工过程与产品如下图所示：
12、从高温煤焦油中提取化学品虽然产品数量多、用途广泛。但由于煤焦油中化合物种类多，分离工艺相对复杂，从而在近年来利用高温煤焦油加氢轻质化处理制燃料油得到了关注，目前该技术基本还处于开发研究阶段。目前处于示范运行的主要有：1）黑龙江七台河宝泰隆煤化工股份有限公司 20 万吨焦油加氢项目正在建设。其中一期 10 万吨焦油加氢项目已于 2009 年 7 月顺利开车并产出合格油品，但由于原料供应问题以及技术改造停工，预计 2010 年 6 月再次生产。2）由中科院工程热物理研究所开发、山西襄汾星原集团建设的国内第一套煤焦油生产清洁燃油项目通过检测中试产品已通过检测，一期工程投资 3500 万元，年可产汽油
13、 1 万吨、柴油 5 万吨、船舶油 2 万吨，产值约 3.4 亿元，利税达 1.4 亿元，今年 12月中旬投产运行。3）河南义马鑫海新能源科技有限责任公司投资 15 亿元建设的该项目，计划2010 年底投产。主要利用义马气化厂生产的焦油、中油、煤轻油等副产品为原料，采用先进的工艺技术和 DCS 集中控制系统，通过加氢改质工艺，在催化剂作用下生产出高附加值的清洁石脑油、柴油和加氢尾油等轻质燃料油产品。整个生产全部采用国内较为先进的加氢绿色环保工艺，符合国家产业和环保政策，属于国家鼓励重点投资的工业项目。4）山西振东实业集团有限公司 100 万吨焦油加氢项目也在筹备阶段，除此之外，受煤制油产业化政
14、策向焦油加氢制燃料油方向的倾斜影响，还有多个焦油加氢制燃料油项目正待审批。 4 存在问题存在问题41 原料供应问题原料供应问题近几年来，由于焦炭的价格走低，国家煤炭生产企业的整顿使焦煤能源的紧缺，导致许多焦化工厂不得不限产，焦炭产量下降，煤焦油的产量跟着下降，导致许多煤焦油加工企业没有原料，产能下降，效益下滑，对企业的影响很大。已运行的大型煤焦油加工企业也在不断收购焦油，因此高温焦油原料价格已上升到 3000 元/吨。煤焦油加氢项目在焦油原料供应及规模方面而临一系列的问题。42 成本分析成本分析由于目前尚无这方面的报道，还需要根据运行成本考虑市场竞争问题。从目前来看，利用焦油精制分离加工化学品，不用加氢，工艺较为简单，而焦油加氢精制燃料油需高压加氢，虽然有国家优惠政策支持，但在成本方面还面临严重竞争。粗苯价格 5400 元/吨工业萘 8000 元/吨蒽油 3600 元/吨 焦油加氢燃料 6000 元/吨43 加氢来源需考虑的问题加氢来源需考虑的问题从专利来看焦油加氢制燃料油氢耗量比较大，一般为 1 吨焦油耗氢 1 吨（3000Nm3） ，高温焦油加氢制燃料油必须依托焦化或气化企业，利用焦化/气化煤气中分离出的氢气作为原料，如果采用单独制氢，则基本不具备竞争能力。
