煤間接制油技術(shù)是今后煤化工發(fā)展的重要趨勢

高洪坤

我國石油資源消費逐年增加，對外依賴性逐年增加開發(fā)、研究、建設(shè)、生產(chǎn)新的替代石油能源迫在眉睫、勢在必行。

因此有計劃，有目的對煤制油技術(shù)研究開發(fā)，建設(shè)示范裝置是非常重要的解決國家能源安全的重要戰(zhàn)略措施。今后，除去中科院山西煤化所、神華、兗礦、山西潞安、伊泰等一批開發(fā)、研究部門的工作盡快取得階段性成果，對國外南非、美國等已有示范裝置和工業(yè)裝置的成熟技術(shù)，煤間接制油要加大力度開發(fā)具有我國自由知識產(chǎn)權(quán)的F-T合成技術(shù)，并盡早建立幾個大型煤間接液化百萬噸以上工廠，對現(xiàn)在和今后我國能源格局和戰(zhàn)略都有著舉足輕重重要意義。煤間接液化便是實現(xiàn)這一目標的重要技術(shù)途徑之一。

一、煤間接制油當(dāng)前的現(xiàn)狀

1.間接制油研近年來，隨著國際石油價格的不斷上漲，以石油為原料路線的生產(chǎn)面臨越來越大的壓力

在這種背景下各國在煤液化技術(shù)的研究開發(fā)和大規(guī)模工程示范方面投入了大量的精力并取得了可喜的進展。在煤炭間接液化方面，典型的間接液化技術(shù)有：Sasol工藝、荷蘭皇家Shell石油公司的SMDS合成工藝、中科院山西煤化所漿態(tài)床合成技術(shù)的開發(fā)和兗礦煤制油技術(shù)開發(fā)和神華18萬噸間接示范技術(shù)。南非薩索爾公司已經(jīng)具備較為成熟的合成技術(shù)，并已利用此技術(shù)建成了工業(yè)化的合成油裝置。

2.我國煤制油技術(shù)已取得了實質(zhì)性進展，我國幾個示范裝置相繼投產(chǎn)

2.1中科院山西煤化所從20世紀80年代開始進行鐵基、鈷基兩大類催化劑費-托合成油煤炭間接液化技術(shù)研究及工程開發(fā)，完成了2000噸/年規(guī)模的煤基合成油工業(yè)實驗，5噸煤炭可合成1噸成品油，產(chǎn)品包括高品質(zhì)汽油、柴油等近500種化工延伸產(chǎn)品。

2.2兗礦煤制油中試裝置規(guī)模5000噸粗油品/年、100噸/年催化劑于2003年7月2日破土動工。2004年3月31日一次投料試車成功。2004年11月26日圓滿完成，按計劃停車。裝置累計運行6068小時，連續(xù)平穩(wěn)滿負荷運行4706小時。

2.3神華18萬噸間接液化示范裝置建設(shè)規(guī)模為18萬噸級/年合成油品，主要產(chǎn)品包括液化氣4.96萬噸/年、石腦油3.57萬噸/年、柴油9.81萬噸/年等，年合成氣用量為87.18萬噸。項目位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗境內(nèi)，現(xiàn)神華煤直接液化廠內(nèi)的西北側(cè)。2009年開車成功，并連續(xù)運行。

2.4潞安16萬噸間接液化示范裝置，采用中國自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)建設(shè)的山西潞安煤基合成油示范項。2008年取得了成功開車并產(chǎn)出合格油品。山西潞安煤基合成油示范項目是通過國家級項目招標確定的煤變油示范項目。潞安煤基合成油示范廠位于潞安集團屯留煤-油-電循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)內(nèi)。

2.5伊泰16萬噸間接液化示范裝置，2002年9月，伊泰集團在千噸級裝置上試車成功，打通了流程，并獲得了油品大樣。煤基合成油核心技術(shù)于2004年通過中國科學(xué)院技術(shù)鑒定，2005年通過科技部“國家863”項目驗收.伊泰煤制油項目于2006年5月11日正式動工。伊泰項目正在動工建設(shè)的是年產(chǎn)規(guī)模16萬噸的一期工程，總投資21.7億元，其中固定資產(chǎn)投資18.5億元。主要產(chǎn)品為柴油、石腦油及液化石油氣，年產(chǎn)量分別為11萬噸、3.8萬噸、1.2萬噸。伊泰項目將于2010年達到48萬噸/年煤基合成油的規(guī)模，其中柴油32.7萬噸、石腦油11.57萬噸、液化石油氣3.7萬噸以及副產(chǎn)品混合燃料3.2萬噸。

3.煤間接制油可以有效的提高劣質(zhì)褐煤的附加值。褐煤發(fā)熱量地，不穩(wěn)定，最好利用褐煤就是就地轉(zhuǎn)化提高產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。隨著中國石油進口量迅猛增加，必須考慮建立戰(zhàn)略石油儲備作為保障石油供應(yīng)的手段之一，它是國家整個能源安全戰(zhàn)略的重要組成部分。其綜合對策包括，發(fā)展替代燃料和替代技術(shù)。其中"煤液化"作為石油替代品，具有保障國家能源安全的戰(zhàn)略意義。

4.2010年以前，中國煤間接制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要以工程開發(fā)和工業(yè)化示范為主，2010年后，隨著國內(nèi)煤間接液化工程技術(shù)開發(fā)的逐漸成熟和工程運行經(jīng)驗的積累，該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展將進入第二階段。根據(jù)目前已經(jīng)掌握的情況分析，在西北、華北、西南、東北等地都有發(fā)展煤液化產(chǎn)業(yè)化的資源條件，并于2010年至2020年期間建成若干個產(chǎn)業(yè)區(qū)。預(yù)計到2020年，我國煤炭直接液化總生產(chǎn)能力將達到每年1000～1800萬噸，間接液化總產(chǎn)品能力將達到每年2000～2500萬噸，屆時煤液化生產(chǎn)的汽油、柴油等發(fā)動機燃料油為每年3000～3500萬噸，可以提供國內(nèi)約13%的交通燃料，形成補充石油短缺的重要途徑之一。

二、煤間接制油在國外的發(fā)展實際情況

煤的間接液化是將煤汽化制得合成氣（CO+H2）后，再在催化劑作用下將合成氣合成為油品和化學(xué)品的過程。早在上個世界20年代，德國就開始了煤的間接液化技術(shù)研究，并于1936年首先建成工業(yè)規(guī)模的合成油工廠，總生產(chǎn)能力達到100萬噸/年。

目前，在南非仍有商業(yè)化運行的煤間接液化廠。如SASOL公司采用F-T合成技術(shù)，先后建成三座生產(chǎn)廠，年處理煤炭總計達4590萬噸，主要生產(chǎn)產(chǎn)品為汽油、柴油、蠟、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛、酮等113種，總產(chǎn)量達760萬噸，其中油品占60%左右，保證了全南非28%的汽油、柴油供給量。由于國際油價長期居高不下，世界各國出于保護環(huán)境的目的，不斷推出越來越嚴格的油品規(guī)格，導(dǎo)致柴油產(chǎn)品的生產(chǎn)成本越來越高，使得費托技術(shù)的經(jīng)濟性越來越高。據(jù)預(yù)測到2015年全球GTL柴油的產(chǎn)量為600，000 BPD，占全球柴油消費總量的4%，占新增消費總量的13%

三、 煤間接制油中國發(fā)展的實際情況

我國在20世紀50～60年代初曾在錦州運行過規(guī)模5萬噸/年的間接液化工廠因為發(fā)現(xiàn)大慶油田而終止。20世紀80年代又開始對煤炭間接液化技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究，開發(fā)了固定床兩段法合成（簡稱MFT）工藝和漿態(tài)床-固定床兩段合成（簡稱SMFT）工藝，先后完成了MFT工藝的小試、模試、中間試驗、工業(yè)性試驗及SMFT工藝的模試，另外也進行了合成催化劑長周期運行試驗，為我國煤炭間接液化技術(shù)的進一步開發(fā)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)和人才基礎(chǔ)。

七五”期間，山西煤化所開的煤基合成汽油技術(shù)被列為國家重點科技攻關(guān)項目。1989年在代縣化肥廠完成了小型實驗?！鞍宋濉逼陂g，國家和山西省政府投資2000多萬元，在晉城化肥廠建立了年產(chǎn)2000噸汽油的工業(yè)試驗裝置，生產(chǎn)出了90號汽油。在此基礎(chǔ)上，提出了年產(chǎn)10萬噸合成汽油裝置的技術(shù)方案。經(jīng)過20年的開發(fā)和研究，目前我國已經(jīng)具備建設(shè)萬噸級規(guī)模生產(chǎn)裝置的技術(shù)儲備，在關(guān)鍵技術(shù)、催化劑的研究開發(fā)方面已擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)?？梢赃@樣講，我國自己研發(fā)的煤炭液化技術(shù)已達到世界先進水平。

“十五”期間，在國家863計劃的大力支持下，我國煤炭間接液化技術(shù)研發(fā)方面取得了重大突破，成功地建設(shè)并運行了兩套產(chǎn)油品中科合成油750噸和兗礦5000噸的新型漿態(tài)床合成油品開發(fā)試驗裝置，取得了進一步放大及其工程化所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，在催化劑制備及在線分離、反映器設(shè)計、系統(tǒng)穩(wěn)定運行等方面均取得了重要成果，積累了一定的技術(shù)開發(fā)及工程經(jīng)驗，為我國煤炭的間接液化技術(shù)的進一步放大驗證及商業(yè)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)、培養(yǎng)了相關(guān)人才。

四、煤制油是緩解石油短缺的重要途徑

我國每年用石油以2007年計是2.8億噸進口1.4億噸，我國是世界上蘊藏煤炭較大的國家之一，目前探明可開采2000億噸以上。隨著中國石油進口量迅猛增加，必須考慮建立戰(zhàn)略石油儲備作為保障石油供應(yīng)的手段之一，它是國家整個能源安全戰(zhàn)略的重要組成部分。其綜合對策包括，發(fā)展替代燃料和替代技術(shù)。其中"煤液化"作為石油替代品，具有保障國家能源安全的戰(zhàn)略意義。

中國石油資源匱乏，但煤炭資源豐富，據(jù)國土資源部礦產(chǎn)資源儲量司今年6月發(fā)布的統(tǒng)計報告，截至2002年年底，中國探明可直接利用的煤炭儲量1886億噸，已探明的煤炭儲量人均145噸，按全國年產(chǎn)25億噸煤炭計算，中國的煤炭資源可以保證開采上80年。對我國石油資源短缺的現(xiàn)狀，通過煤液化合成油是實現(xiàn)我國油品基本自給的現(xiàn)實途徑之一。煤炭液化合成油的道路是解決能源危機最有效可行的途徑。

五、發(fā)展與建議

1.煤間接制油技術(shù)發(fā)展的制約原因之一。目前我國主要的資源還是來源于石油。不論是發(fā)展煤基間接液化還是直接液化，均沒有足夠的依據(jù)簡單定位在取代我國的全部石油進口，而在于減輕并最終消除由于石油供應(yīng)緊張帶來的各種壓力以及可能對經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生的負面影響，同時應(yīng)做到煤化工與石油化工在技術(shù)及產(chǎn)品方面的優(yōu)勢互補。

2.煤間接制油技術(shù)成熟，國外有大型工業(yè)化裝置，煤基間接液化及煤加氫直接液化不能簡單從技術(shù)論優(yōu)劣，也不能簡單從經(jīng)濟論優(yōu)劣，二者雖有共性的一面，但根本的區(qū)別點在于各有其適用范圍，各有其目標定位。從歷史淵源、工藝特征、煤種的選擇性、產(chǎn)品的市場適應(yīng)性及對集成多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的影響等多方面分析，2種煤液化工藝沒有彼此之間的排它性。

不論是間接液化還是直接液化，均需加大技術(shù)投入，加快發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)，特別是核心技術(shù)及關(guān)鍵技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)（如間接液化的合成反應(yīng)器及高效催化劑、直接液化的加氫反應(yīng)器及催化劑等），完全依附于他人，難免受制于人。促進我國自身液化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程是一項十分緊迫的任務(wù)。

如果煤炭液化廠建在煤炭生產(chǎn)國，則必須保證該國的煤炭儲量足夠液化廠25～30年服務(wù)年限內(nèi)的用煤需求量。一座商業(yè)化生產(chǎn)的液化廠年煤炭消費量為300～400萬t油當(dāng)量。這意味著，最少需要1.5億t硬煤儲量（合1億t油當(dāng)量），或者3億t的褐煤儲量，最小儲采比為25。分析中國的客觀條件是比較適合發(fā)展煤轉(zhuǎn)油項目的。

六、未來發(fā)展預(yù)測

現(xiàn)有一定規(guī)模的煉油廠利用煤炭液化工藝來生產(chǎn)同樣多的液體燃料是不可行的。煤炭液化只能作為生產(chǎn)烴類液體的輔助手段。當(dāng)原油的產(chǎn)量不能滿足運輸用燃料的需求量時，采用煤炭液化技術(shù)是一種較好的選擇。在這種情況下，煤炭液化燃料可以利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施進行銷售和供給，這不可避免地受到石油工業(yè)的控制和運作。但卻有利于大大簡化煤炭液化產(chǎn)品的供給和銷售網(wǎng)絡(luò)。因此，煤炭液化項目起初可能要由石油工業(yè)來實施，而不是煤炭工業(yè)。這個趨勢已經(jīng)被煤液化是由大部分石油公司進行各自開發(fā)這樣的事實得到證實。

鑒于上述情況，最有利于煤炭液化企業(yè)的做法是，直接將自己的液化產(chǎn)品輸送到現(xiàn)有的煉油廠中，作為進一步提煉的原材料，或者與煉油廠的產(chǎn)品進行混合使用。由于液化廠和煉油廠都有許多輔助設(shè)施，如電力和化學(xué)原料供應(yīng)，有可能將一些必要的公共設(shè)施調(diào)配共享。另外，煉油廠和煤炭液化廠的一些單元操作也非常相似，也使得煤液化可能在石油行業(yè)中首先實施。

七、對煤轉(zhuǎn)油項目的意見

從世界范圍看，很長一段時間內(nèi)，以煤炭為原料制油沒有任何優(yōu)勢，不是新能源發(fā)展的趨勢。中國是貧油國家，但并不意味著為緩解能源緊張就必須發(fā)展煤制油。雖然中國煤炭總體儲量不小，但人均煤炭占有量只有世界平均值的60%，煤炭資源也是有限的，而煤轉(zhuǎn)油是否是解決石油短缺的優(yōu)化方式還是一個值得探討的話題。當(dāng)然根據(jù)現(xiàn)在的國家有關(guān)政策來看，批準適當(dāng)規(guī)模的煤轉(zhuǎn)油項目是符合國家近期經(jīng)濟發(fā)展形勢的。

目前來看，核心技術(shù)的突破和產(chǎn)品的經(jīng)濟性是煤制油項目是否成功的關(guān)鍵，而項目遍地開花、投資無序化是目前最大憂患。

“煤制油”主要有直接液化和間接液化兩種技術(shù)，而目前國內(nèi)只有神華集團等少數(shù)幾家企業(yè)宣稱已擁有了核心技術(shù)，大部分打算上項目的地區(qū)和企業(yè)并不掌握核心技術(shù)。

煤間接制油技術(shù)在國內(nèi)外已處于成熟期，而且工藝簡單，風(fēng)險低，中科院山西煤科所生產(chǎn)的煤制成油，幾年來汽車試用效果非常好，成本低折合每桶40美元以下原油，汽油成本在3500-4000元/噸以下，經(jīng)濟效益可觀，國外南非雖擁有760萬噸生產(chǎn)能力但對F-T合成技術(shù)壟斷封鎖。

因此快速發(fā)展國內(nèi)自由知識產(chǎn)權(quán)煤間接液化技術(shù)是今后作為國家的石油替代能源的戰(zhàn)略儲備技術(shù)。和解決國家能源危機都具有重要意義因地制宜是煤化工發(fā)展的重要趨勢。

參考文獻

[1]張玉卓.神華集團的煤炭潔凈轉(zhuǎn)化戰(zhàn)略[J]. 中國煤炭， 2004，30（4）：5-7.

[2]蘇歌平. 煤炭液化[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社， 2004.

[3] 李孝亭.張大鵬. 幾種煤炭液化工藝的性能分析（上、下）[J]. 中國煤炭， 2000，26（11）：61-63.

[4]李大尚. 煤制油工藝分析與評價[J]. 煤化工， 2003 （1）：17-23.

[5]徐愛彬. 煤炭轉(zhuǎn)化中的煤炭液化技術(shù)[J].煤， 2004，13（1）：44-46.

[6]李慶領(lǐng). 淺談煤炭技術(shù)發(fā)展前景 [J].中國科技博覽， 2008（22）：11-13.