煤炭液化在中國的發(fā)展前景

王麗(魯南煤化工研究院，山東 濟(jì)寧 272000)

1 煤炭液化是煤炭轉(zhuǎn)化的高新技術(shù)

煤炭化學(xué)液化化工是把作為固體的優(yōu)質(zhì)煤炭通過一種化學(xué)加工過程，使其成分轉(zhuǎn)化而成為其他液體化工產(chǎn)品(例如液態(tài)油或烴類化學(xué)燃料，如液態(tài)汽油、柴油等化工產(chǎn)品或其他化工原料)的一種技術(shù)。根據(jù)不同的煤炭加工工藝路線，煤炭連續(xù)液化工藝可以細(xì)分為直接連續(xù)液化和間接連續(xù)液化兩種三大類。直接氣體液化主要是對各種煤層氣進(jìn)行高溫高壓煤氣加熱和氫直接液化得到各種液體化工產(chǎn)品的一種技術(shù)，間接氣體液化主要是先把各種煤氣化合物轉(zhuǎn)化成煤為液體合成氣(CO+H2),然后再在化學(xué)催化劑等的作用下直接合成各種液體燃料和其它液體化工產(chǎn)品的一種技術(shù)。煤炭燃料通過煤氣液化將其中的氧和硫等有害金屬元素以及其他礦物質(zhì)充分脫除，產(chǎn)品為潔凈的煤燃料。

煤炭產(chǎn)能液化工程技術(shù)主要涉及成品煤的分離氣化、多相催化煤的加氫合成轉(zhuǎn)化、產(chǎn)品煤的分離及再氣化加工、原料煤的氣化及選擇多相催化加氫合成等以及煤層氣化工、石油化工等多種單元生產(chǎn)技術(shù)，高溫高壓，易燃易爆，單元生產(chǎn)規(guī)模大、現(xiàn)代液化工程技術(shù)綜合集成性強(qiáng)，可以直接得到潔凈的煤炭液體燃料或其它液體化工產(chǎn)品，是實現(xiàn)煤炭產(chǎn)能轉(zhuǎn)化的一種高新技術(shù)。

2 我國發(fā)展煤炭液化技術(shù)的重要意義

2.1 有利于提純煤炭

傳統(tǒng)煤炭使用燃燒方式下，煤炭點火燃燒加熱后會直接釋放大量的氣體二氧化氮及微量二氧化硫等有害化學(xué)氣體，造成嚴(yán)重的城市大氣污染。煤炭能源液化處理技術(shù)主要是廣泛指煤炭通過一系列自然物理化學(xué)反應(yīng)對原始天然煤炭資源成分進(jìn)行液化處理，得到相對清潔的新型石油天然能源的技術(shù)過程。這種現(xiàn)代煤炭燃前的氧化加工與熱能轉(zhuǎn)化處理技術(shù)，很好的有效去除利用掉了現(xiàn)有煤炭資源中所含有的氧化硫、氮及硫和氧等有害元素，是主要的現(xiàn)代煤炭潔凈處理技術(shù)。液化后，煤炭的液化清潔利用程度更加接近其他石油資源甚至比其他石油資源更加潔凈，煤炭中的液化清潔技術(shù)已經(jīng)是目前減少工業(yè)大氣污染，減少工業(yè)廢棄物氣體排放的重要技術(shù)手段。我國現(xiàn)有石油資源儲量較少，但擁有煤炭資源石油儲量相對我國較多，煤炭氣和液化石油技術(shù)為發(fā)展提純利用煤炭石油奠定了堅實基礎(chǔ)，是當(dāng)前我國促進(jìn)能源工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑。

2.2 有效減少我國石油清潔能源管理的有效途徑

目前石油清潔能源主要用于分布在中東地區(qū)的一些發(fā)達(dá)國家，隨著國際石油價格的不斷大幅升高，石油的能源使用管理成本也不斷大大增加。我國現(xiàn)有煤炭總能源儲量相對豐富，煤炭資源液化石油技術(shù)在推進(jìn)煤炭資源的清潔利用過程中已經(jīng)發(fā)揮了一個巨大作用，是實現(xiàn)煤炭資源清潔代替其他石油資源，緩解目前我國現(xiàn)有石油工業(yè)短缺能源問題的重要技術(shù)手段，可有效大幅提高目前我國現(xiàn)有煤炭資源的清潔利用率。

2.3 實現(xiàn)我國煤炭資源可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一

隨著當(dāng)前我國推動綠色能源發(fā)展、綠色清潔能源發(fā)展理念的不斷提出，國家也在發(fā)展經(jīng)濟(jì)過程中越來越多地重視煤炭能源的清潔節(jié)約使用，煤炭能源液化加熱技術(shù)在有效減少工業(yè)廢氣及其他有毒氣體的大量排放，提升我國煤炭資源利用率，實現(xiàn)我國煤炭資源的清潔可持續(xù)發(fā)展等等方面已經(jīng)發(fā)揮了重要引導(dǎo)作用。在發(fā)展提純利用煤炭，實現(xiàn)節(jié)約煤炭資源的高能耗和低排放的過程中對它發(fā)揮了重要引導(dǎo)作用。

3 世界煤炭直接液化發(fā)展?fàn)顩r

煤炭直接液化的工業(yè)化始于二戰(zhàn)時德國的軍事工業(yè)?，F(xiàn)代的直接液化技術(shù)致力于緩和操作條件、提高液化油產(chǎn)率。這種先進(jìn)的煤液化技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國家己完成實現(xiàn)商業(yè)化的所有技術(shù)過程。由于市場因素的制約，在發(fā)達(dá)國家建設(shè)煤液化制油的工廠，現(xiàn)無法與煉油工業(yè)競爭，這種由政府投資開發(fā)成功的技術(shù)被當(dāng)作應(yīng)付石油危機(jī)的技術(shù)儲備。日本、美國和德國的煤液化工藝在技術(shù)上都是成熟的。三種不同的工藝具有其不同的特點：

3.1 日本NEDOL工藝

在溫和的液化反應(yīng)條件下可以得到較高的油收率;液化油中輕質(zhì)油餾份多;由可靠性高的單元組成;能適用于寬范圍的煤種。

3.2 美國HTI工藝

采用兩個串聯(lián)的重油沸騰床液化反應(yīng)器，由于兩個反應(yīng)器底部各設(shè)有一個重油液化循環(huán)泵，延長了重質(zhì)液化油和惰性煤的液化反應(yīng)時間，液化油的轉(zhuǎn)化率相對較高;同時采用活性較高的高密度分散液化鐵和煤系氣體催化劑，降低了鐵系催化劑的物理用量，反應(yīng)器的壓力較低，僅為17MPa;固液萃取分離工藝采取臨界溶劑萃取分離工藝，提高了部分液化油的回收率。

3.3 德國IGQR工藝

煤油液化循環(huán)反應(yīng)和優(yōu)質(zhì)液化油以及精制油的加氫在同一種的高壓分餾系統(tǒng)內(nèi)，可一次分餾得到雜質(zhì)和原子元素含量極低的優(yōu)質(zhì)液化油和精制油;液化循環(huán)利用溶劑反應(yīng)采用供油加氧化氫型煤油，供油加氫循環(huán)性能好，煤油的液化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高。

4 我國的國情:“富煤少油”

最近幾年以來我國的天然原油資源年產(chǎn)量一直保持徘徊在1.6 億噸，資源利用品位不高。90 年代以來一直靠國外進(jìn)口主要石油資源彌補(bǔ)國內(nèi)主要石油資源產(chǎn)量的不足。1992 年9 月我國再次成為國際成品油凈原料進(jìn)口國，1993 年再次成為國際石油(包括原油和非成品油)凈原料進(jìn)口國，1996 年又一次成為國際原油凈產(chǎn)品進(jìn)口國。1999 年9 月我國天然原油的總產(chǎn)量為1.6 億噸，而原油需求量則僅為2 億噸，原油和天然成品油的凈產(chǎn)和進(jìn)口量己首次突破了4000 萬噸，約等于占總原油消費量的20%。隨中國我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，這種資源供需量小于需求的市場態(tài)勢還將進(jìn)一步深化發(fā)展，石油資源消費量還將繼續(xù)猛增，預(yù)計2010 年以來我國消費石油的年均進(jìn)口量將極有可能達(dá)到高達(dá)全國消費石油總量的40%,凈石油進(jìn)口量大約為1.2 億噸。預(yù)計2015 年，我國國內(nèi)石油資源需求量將為3.6億噸，缺口量將達(dá)1.9 億噸，石油資源自給率僅去年為47%。但由于我國仍然有豐富的大型煤礦產(chǎn)資源，我國仍然是目前世界最大的大型產(chǎn)業(yè)型煤出口國和煤炭消費國。到1999 年底，我國目前累計已經(jīng)探明的各種煤炭總貯量大約為10018 億噸，煤炭總貯量大約占己國已探明的各種再生能源(包括煤炭、石油、天然氣及火力水電)總資源儲量的90%。充分利用當(dāng)前我國天然煤炭資源十分豐富的氣候特點大力推廣開發(fā)以天然煤層氣代替石油的能源技術(shù)、多元化措施降低當(dāng)前我國國內(nèi)石油安全風(fēng)險、及早深入考慮我國能源的結(jié)構(gòu)多樣化問題是大家的普遍認(rèn)同共識。我國目前擁有豐富的大型煤炭資源，是目前世界上最大的大型煤炭工業(yè)生產(chǎn)和能源消費國。

5 我國煤炭直接液化的發(fā)展?fàn)顩r

我國從80 年代中期開始，在煤炭科學(xué)研究總院階段開展了燃煤直接煤氣液化機(jī)的研究研制工作，通過進(jìn)行科技攻關(guān)和開展國際技術(shù)合作己2008 年建成0.02、0.1、0.12t/d 的新型煤炭直接利用液化燃料試驗裝置3 套，生產(chǎn)研制出了各種合格的汽、柴油和各種航空航天燃料液化產(chǎn)品，在煤炭催化劑原料篩選和設(shè)備研制上也已經(jīng)取得了很大的技術(shù)進(jìn)展。1996 年在國家計委和國家科委公司組織下，通過地方政府間技術(shù)合作，開始和美國、日本、德國公司進(jìn)行技術(shù)合作，分別成功開展了國產(chǎn)神華焦煤(美國、日本)、黑龍江依蘭煤(日本)、云南先鋒煤(德國)的大型液化油氣試驗。煤炭油氣液化煉油是以利用煤油替代氣煉油的一個重要發(fā)展方面，我國的多個煤炭油氣液化煉油項目已經(jīng)被列入國家潔凈煤技術(shù)九五計劃和2010 年發(fā)展規(guī)劃。

6 煤炭直接液化技術(shù)發(fā)展得到政府部門的重視

1996 年1 月10 日，中國代表國家科委主席江澤民同志視察煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所煤直接燃煤液化油氣試驗裝置并認(rèn)真聽取了情況匯報，指出我們要盡快將我國煤炭直接油氣液化試驗技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展從一個戰(zhàn)略性的高度上抓起予以充分重視。

煤液化是潔凈煤技術(shù)的重要組成部分，是中國社會、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要項目之一。發(fā)展煤液化技術(shù)得到中國國內(nèi)一些地方政府管理部門的高度重視，目前有的機(jī)構(gòu)參與組織該技術(shù)的發(fā)展研究。中國有許多煤炭生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注煤直接液化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，有的企業(yè)已開展了大量前期工作。對煤直接液化技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，中國政府和有關(guān)管理機(jī)構(gòu)將繼續(xù)給予支持和鼓勵。

7 我國煤炭直接液化的發(fā)展前景

無論是從過去、現(xiàn)在、還是將來，煤炭在整個我國都已經(jīng)是清潔能源的重要主角。煤炭煤油作為清潔能源在為推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出重要社會貢獻(xiàn)的資源同時，在其綜合開發(fā)和利用的過程中也將會帶來一系列新的環(huán)境污染問題，煤炭的液化燃料技術(shù)無疑是潔凈燃料煤液化技術(shù)中最重要值得我們優(yōu)先研究考慮的關(guān)鍵技術(shù)，其開發(fā)生產(chǎn)的煤氣油品為潔凈利用燃料，符合國家清潔利用燃料和環(huán)保法的要求，它對推進(jìn)我國潔凈燃料煤液化技術(shù)的加快發(fā)展和促進(jìn)環(huán)境資源保護(hù)無疑可說具有很大的積極推動力和作用。預(yù)計在”十五”期間，將來會有1～2 個的燃煤直接利用液化氣的商業(yè)化利用示范生產(chǎn)廠開工建立，為今后長期的產(chǎn)業(yè)發(fā)展打下基礎(chǔ)。煤層氣液化及其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)配套技術(shù)的應(yīng)用研究、開發(fā)也將因此得到進(jìn)一步高度重視和大力發(fā)展。煤直接煤氣液化油還可用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)民用汽油、柴油和其他航空專用燃料，尤其燃煤是汽油航空專用燃料，要求大于單位汽油體積的煤氣發(fā)熱量高，即使也要求環(huán)烷烴煤氣含量高，而采用煤直接液化油的物理特點主要是其中富含環(huán)烷烴，通過煤氣加氫處理即可直接得到優(yōu)質(zhì)汽油航空專用燃料。

我國煤炭煤油液化設(shè)備技術(shù)逐漸發(fā)展趨于成熟，完善的焦炭煤制油液化裝置，是未來我國企業(yè)繼續(xù)大力發(fā)展利用煤炭煤油液化的重要技術(shù)基礎(chǔ)支撐。就當(dāng)前我國煤油資源配置分布不均狀況而言，呈現(xiàn)出各地煤油資源分布不均的特殊現(xiàn)象，表現(xiàn)是因為很多發(fā)達(dá)省份各地缺油富油乏煤，為有效解決各地煤炭石油資源的嚴(yán)重缺乏，帶動富油缺煤疏散地區(qū)實體經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，應(yīng)積極探索發(fā)展利用煤炭石油液化生產(chǎn)技術(shù)。與一些發(fā)達(dá)國家企業(yè)相比，我國實施煤炭油氣液化千萬人工程的費用比較低，因而在推進(jìn)煤炭油氣液化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展建設(shè)過程中，比其他發(fā)達(dá)國家企業(yè)更具競爭優(yōu)勢。

8 結(jié)語

當(dāng)前我國天然煤炭資源豐富，在當(dāng)下我國石油資源相對嚴(yán)重匱乏的實際條件下，大力發(fā)展液化煤炭氣和液化石油技術(shù)，是加快實現(xiàn)促進(jìn)我國煤炭可持續(xù)發(fā)展，提高我國煤炭資源綜合利用率的一種有效途徑。為未來我國工業(yè)煤炭直接液化的研究發(fā)展應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展前景。