新煤制油现状及对中

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1、煤制油现状及对中石油总部 的建议（中国石油大学煤制油和煤化工研究中心 北京）2006年月日一、煤制油生产技术现状 1、煤直接液化制油 （1）、德国煤液化精制联合工艺IGOR工艺 （2）、日本NEDO工艺 （3）、美国HTI工艺 （4）、煤渣油共炼工艺 （5）、神华煤制油生产工艺 2、煤间接液化制油 （1）、南非的SASOL系列F-T合成技术 （2）、荷兰Shell公司的SMDS技术 （3）、Mobil公司的MTG合成技术 3、煤气化制合成气及制氢 （1）、Texaco水煤浆气化工艺 （2）、Shell粉煤制气工艺 （3）、Texaco 和 Shell工艺对比 二、经济可行性分析 三、能源效率及

2、环保 四、存在的主要问题 五、建议一、煤制油生产技术现状煤制油分煤直接液化制油和煤转化成煤气 然后经FT合成制油。目前，我国神华煤 制油有限公司正从事这两大系列技术的产 业化开发。1、 煤直接液化制油煤炭直接液化是煤炭在高温、高压和催化剂作用下的加 氢过程。所需煤种有限制，要求煤符合以下标准。活性组分 80%挥发分 38%芳香度 0.7碳含量8285%灰分 10%符合上述标准的煤主要分布在内蒙古、云南和黑龙江等 省份。 典型的煤直接液化的工艺有：德国的二段液化（IGOR ）工艺，美国的HTI工艺，日本的NEDO工艺，煤油共 炼工艺及神华工艺。但上述工艺至目前没有一项实现大 规模生产。神华工艺预

3、计2007年实现工业化生产。（1）、 德国煤液化精制联合工艺 IGOR工艺近年来，德国一直在探讨改进现有改进技术，设法降低 合成原油的沸点范围，生产饱和的煤液化油等。其中 DMT公司开发出将煤液化油的加氢精制、饱和等过程与 煤液化过程结合成一体的新工艺技术，即煤液化粗油精 制联合工艺（IGOR）。 IGOR工艺技术的研究和开发试验是在0.2t/d PDU和 200t/d中试装置上进行的，反应压力为30MPa，原料煤 为鲁尔地区高挥发分烟煤。煤转化过程用赤泥作催化剂 ，固定床加氢精制反应器中，使用商业催化剂NiMo AL2O3。工艺流程见图1，不同煤加氢液化工艺合成油 对比见表1和表2。DT工艺

4、为德国新工艺，是开发IGOR 工艺的基础。EDS为供氢溶剂法工艺。表1 IGOR和DT工艺的原料和产品特性工艺IGOR工艺IGOR工艺IGOR原料煤 总反应压 力 M Pa 3030蒸馏分析灰分%（d） 5.1 反应温度 475 470初馏点 9680挥发 分%（ daf） 36.5 煤转化催化 剂（可弃性 ） 赤泥赤泥 10% 144115碳含量%（ daf） 84.8 加氢精制催 化剂（固定 率） .Ni-Mo 30% 196175氢含量%（ daf） 5.6 氢耗量（daf 煤）% 6.79.050% 222220氧含量%（ daf） 7.2 产品产率 70% 250251氮含量%（ d

5、af） 1.5 C4以上净产 品油 %（ daf煤） 5560.590% 290289硫含量%（ daf） 1.0 闪蒸残渣（d 基） %（ daf煤） 2421终馏 点 330331PDU运转条 件 C1-C4气体 烃 %（daf 煤） 2017元素分析单位供煤速 率（daf） kgL-1h-1 0.5 0.6 反应水和惰 性气体 %（ daf煤） 7.510氢 % 10.0 13.7 煤浆中煤油 比值kgkg-1 1：1.4 1：1 C5以上油化 验结 果 氮 mg/kg9000 83.6净热 效率/%68-7094-99表6 两种气化工艺技术指标比较项目TexacoShell气化压力/M

6、Pa2.6-8.52.0-4.0气化温度/1350-14501400-1600单炉处理煤能力 /t/d500-7502000每km3(CO+H2)氧气 用量/m3400-420310-320灰中含碳/%=99.6%）为 23400Nm3/h,选用空分能力为 28000Nm3/h；新型水煤浆加压气化耗氧 量（=99.6%）为27000Nm3/h,选用空分 能力为28000Nm3/h。以广西柳州化肥厂shell加压气化技术改造 方案与兖矿集团Texaco改进型示范工程比 较，结果见表9。从表9可看出shell粉煤气 化比国产Tecaco改进型的投资增加约10% 左右。表9 投资对比表（单位：万元）

7、项目Shell粉煤气化新型水煤浆气化固定资产29851.6427380气化16403.3215000空分1180211800变换731.32580无形资产 (专利、 软件费)2076.02自主知识产权神华公司委托国外有关研究机构对中美两国煤 制油经济可行性进行了研究，同等规模下，以 2000年的美元价格计算，美国投资35亿美元， 而中国只需投资20亿美元，美国煤按20.5美元/ 吨，神华煤按10美元/吨，美国员工平均工资按 10万美元/人年，中国按10万元人民币/人年，煤 直接制油的成本美国为30美元/桶，中国为20 美元/桶。国际上通常认为煤制油的成本在22- 28美元/桶就可保本，神华公司

8、认为在中国若原 油价格25美元/桶就有好的效益，20-25美元/桶 有一定获利空间，原油价格20美元/桶，煤制 油将亏本。三、 能源效率及环保神华的数据表明煤制油的转换比 41，即4吨 煤产1吨油，用4吨比热在5000大卡/Kg的优质煤 炭转化成1吨10000大卡/Kg的石油，能源转化效 率为50%左右。清华大学金涌院士公布的数据 为直接煤制油的转换比是4-4.51，间接煤制 油为5-5.51，生产二甲醚为2.2-2.51， 生产甲醇1.8-2.21。煤直接合成油，每生产一吨油需耗水10吨，排 放的CO2为原油精炼的7-10倍。四、存在的问题1、 煤直接液化制油神华装置为世界上首套大型工业化生

9、产装 置，整套生产工艺在高温（400500） 和高压（15.0MPa）下运行，设备制造难 度大，运行周期待考察，粗油改质加氢催 化剂采用渣油加氢催化剂的改进型，催化 剂是否适用还需长周期考验。2、煤间接液化制油煤间接液化F-T 合成油技术已有成熟技术，特别是南非 SASOL的煤炭间接液化技术。SASOL公司已利用其系 列间接合成油技术在南非建设三个工厂，年处理能力达 45903吨/年，是世界上规模最大的以煤为原料生产合成 油及化工产品的化工厂，1995年该公司利润达28亿兰盾 ，并超过政府补贴（10亿兰盾），1999年停止政府补贴 ，2000年创造财富126亿兰盾，年利润达40亿兰盾（ 2.9

10、7兰盾/$）。但其使用的造气技术是相对落后的lurgi 造气工艺，所产粗煤气中甲烷含量高达8%，煤气中含 焦油、轻油、酚、氨、硫化物和煤粉等杂质，易堵塞管 道，废水处理复杂，且该工艺设备故障率高，流程复杂 ，运行费用高。目前中国有35台lurgi炉在运行，若改用 其它造气技术，相关工艺技术是否配套，有待工业实践 验证。3 煤气化制合成气及制氢现有合适的大规模煤造气技术只有Texaco 和Shell造气。Texaco造气工艺成熟，国 产化率高，但国内主要是水冷激流程，适 合于合成氨和甲醇生产，原料煤也有一定 要求，并可用高硫焦做原料，但由于煤灰 中残炭高，必须对其煤灰二次利用，如进 入电厂锅炉二

11、次燃烧等 Shell造气煤种适用广，但工业经验少，在中国 推广之前，只有一套用于发电的Shell煤气化装 置在运行，用于化工生产是首例，湖北双环经 过近一年之久的调整，于2006年六月份开车用 于合成氨生产，中石化巴陵分公司装置计划开 车时间从2006年3月份延至2006年7月份，Shell 公司约有四十多位专家在现场调整工艺参数， 确保开车成功。其用于化工生产而设计的泡沫 陶瓷过滤粉煤灰装置能否长周期操作及其产品 寿命需生产实践来检验。一旦失效或效率不高 ，将造成后续设备系统阻力的迅速增加而使生 产难以正常进行。煤直接液化需大量的氢，氢耗量高达5 7%，这么大量的氢用Texaco和Shell

12、造气 来生产，将产生大量的CO2对空排放，并 且Shell煤气中含有8%左右的氮气也没有 充分利用。采用天然气制氢则经济上有一 定的压力，产生的CO2也同样排放，如何 综合利用也是个急需解决的问题。五、 建议可以预计，在20082010年，一旦神华 公司的煤直接制油和间接制油技术取得突 破，将在国内掀起煤制油高潮，国内的煤 炭企业巨头将蜂拥而至，十几家乃至几十 家将跨入煤制油行业，严重冲击国内中石 化中石油一统燃料油天下的市场，如果神华公司引进的甲醇制烯烃（MTO）和甲 醇制丙烯（MTP）工业生产技术取得突破，也 将冲击中石油和中石化的乙烯和丙烯市场。神华集团除间接制油技术、甲醇制烯烃和丙烯

13、技术直接从国外引进外，在上海设计建造了一 套煤炭直接液化实验装置，用于自主创新研究 。在内蒙古煤制油工厂利用Shell造气设备建一 套F-T工业侧线，进行间接合成油实验。中海油所属中海油基地集团有限公司与德 国科林集团合资，引进科林集团粉煤气化 技术进行间接煤制油生产。中石化参股神华在榆林的间接液化合成油项目，该项目 由神华、南非沙索尔、陕西省投资集团和中国石化四家 组成，后两者是“半路”加入者。中石化参股北京鲁能煤炭化学工业公司在宁夏800万吨/ 年间接法煤制油项目，投资方为山东鲁能集团，宁夏煤 炭工业公司，中石化和外资，采用高压法和低压法F-T 合成工艺，该项目正处于可研阶段。中石化所属石

14、油化工科学研究院和抚顺石化科学研究院 在煤直接液化领域从2000年已投入科研力量和大量资金 进行相关技术开发，并申请一系列专利。 中石化总公司已上三套Shell造气和三套Texaco造气。 Shell造气分别是湖南巴陵石化、湖北枝江和安徽安庆， Texaco造气是金陵石化三套。有关科研部门正组织科研 力量进行有关课题和碳一化学品的开发立项。中国石油大学（北京）为适应这一能源发展的重大转变 ，从2005年开始引进一批煤制油及煤化工领域的科研专 家，并整合现有科研力量，成立了煤制油和煤化工研究 中心，该中心下属四个研究室，分别为：1煤制油研究 室；2煤化工研究室；3工程装备研究室；4净化与综合 利

15、用研究室。一些相关课题具有好的苗头，如微波强化 下的煤直接合成油和煤渣油共炼。理论上，在微波强化 下能显著降低反应压力和温度，形成原始创新的成套工 艺技术。第一套高压微波强化催化反应研究装置经过三 年的研究和多家单位的协作已生产完毕，目前正在进行 安装准备，按合同设备于七月份到货。同时在教学上与 煤制油和煤化工对接，增加该领域的专业课，计划在目 前的2-3年级本科生中组建定向班，化工工艺专业 煤制油方向，应用化学专业煤化工方向，以适应新 兴的能源企业对人才的需求。山西煤化所于2006年6月28日联合神华集 团、蒙古伊泰集团、山西潞安矿业集团、 徐州矿务集团和连顺能源有限公司组建中 科合成油技术

16、有限公司，主要从事煤间接 制油研究及开发。注册资本金为5亿元。中石油地处中国的北方，在直接液化煤的 产区，充分利用自己与中石化相比的“地 域”优势，与神华等煤生产企业相比的“油” 优势，组织力量研究煤与油的耦合和交叉 ，挖掘出中石油的竞争优势，并加以发展 壮大。建议中石油总部组织研究所属尿素生产企业的资 源整合。中石油乌石化和宁夏化工厂都是大型 氮肥企业，近几年原料从渣油造气转变为天然 气，探讨与煤气化的耦合。尿素生产三聚氰胺 只是一个小的精细化方向。设想把合成氨尿素 装置做为煤制油和煤化工的辅助装置，专吃副 产气和废气。探讨煤天然气油肥 联产发展思路，用煤的多碳补天然气的多氢制 甲醇和合成油，副产的二氧化碳和氮氢废气合 成氨生产尿素，生产的甲醇用于MTO和MTP生 产乙烯和丙烯。