煤间接制油技术是今后煤化工发展的重要趋势

       作者：高洪坤
我国石油资源消费逐年增加，对外依赖性逐年增加开发、研究、建设、生产新的替代石油能源迫在眉睫、势在必行。
　　因此有计划，有目的对煤制油技术研究开发，建设示范装置是非常重要的解决国家能源安全的重要战略措施。今后，除去中科院山西煤化所、神华、兖矿、山西潞安、伊泰等一批开发、研究部门的工作尽快取得阶段性成果，对国外南非、美国等已有示范装置和工业装置的成熟技术，煤间接制油要加大力度开发具有我国自由知识产权的F-T合成技术，并尽早建立几个大型煤间接液化百万吨以上工厂，对现在和今后我国能源格局和战略都有着举足轻重重要意义。煤间接液化便是实现这一目标的重要技术途径之一。
　　一、煤间接制油当前的现状
　　1.间接制油研近年来，随着国际石油价格的不断上涨，以石油为原料路线的生产面临越来越大的压力
　　在这种背景下各国在煤液化技术的研究开发和大规模工程示范方面投入了大量的精力并取得了可喜的进展。在煤炭间接液化方面，典型的间接液化技术有：Sasol工艺、荷兰皇家Shell石油公司的SMDS合成工艺、中科院山西煤化所浆态床合成技术的开发和兖矿煤制油技术开发和神华18万吨间接示范技术。南非萨索尔公司已经具备较为成熟的合成技术，并已利用此技术建成了工业化的合成油装置。
　　2.我国煤制油技术已取得了实质性进展，我国几个示范装置相继投产
　　2.1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，产品包括高品质汽油、柴油等近500种化工延伸产品。
　　2.2兖矿煤制油中试装置规模5000吨粗油品/年、100吨/年催化剂于2003年7月2日破土动工。2004年3月31日一次投料试车成功。2004年11月26日圆满 完成，按计划停车。装置累计运行6068小时，连续平稳满负荷运行4706小时。
　　2.3神华18万吨间接液化示范装置建设规模为18万吨级/年合成油品，主要产品包括液化气4.96万吨/年、石脑油3.57万吨/年、柴油9.81万吨/年等，年合成气用量为87.18万吨。项目位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内，现神华煤直接液化厂内的西北侧。2009年开车成功，并连续运行。
　　2.4潞安16万吨间接液化示范装置，采用中国自主知识产权技术建设的山西潞安煤基合成油示范项。2008年取得了成功开车并产出合格油品。山西潞安煤基合成油示范项目是通过国家级项目招标确定的煤变油示范项目。潞安煤基合成油示范厂位于潞安集团屯留煤-油-电循环经济园区内。
　　2.5伊泰16万吨间接液化示范装置，2002年9月，伊泰集团在千吨级装置上试车成功，打通了流程，并获得了油品大样。煤基合成油核心技术于2004年通过中国科学院技术鉴定，2005年通过科技部“国家863”项目验收.伊泰煤制油项目于2006年5月11日正式动工。伊泰项目正在动工建设的是年产规模16万吨的一期工程，总投资21.7亿元，其中固定资产投资18.5亿元。主要产品为柴油、石脑油及液化石油气，年产量分别为11万吨、3.8万吨、1.2万吨。伊泰项目将于2010年达到48万吨/年煤基合成油的规模，其中柴油32.7万吨、石脑油11.57万吨、液化石油气3.7万吨以及副产品混合燃料3.2万吨。
　　3.煤间接制油可以有效的提高劣质褐煤的附加值。褐煤发热量地，不稳定，最好利用褐煤就是就地转化提高产品的经济效益。随着中国石油进口量迅猛增加，必须考虑建立战略石油储备作为保障石油供应的手段之一，它是国家整个能源安全战略的重要组成部分。其综合对策包括，发展替代燃料和替代技术。其中"煤液化"作为石油替代品，具有保障国家能源安全的战略意义。
　　4.2010年以前，中国煤间接制油产业发展主要以工程开发和工业化示范为主，2010年后，随着国内煤间接液化工程技术开发的逐渐成熟和工程运行经验的积累，该技术的产业化发展将进入第二阶段。根据目前已经掌握的情况分析，在西北、华北、西南、东北等地都有发展煤液化产业化的资源条件，并于2010年至2020年期间建成若干个产业区。预计到2020年，我国煤炭直接液化总生产能力将达到每年1000～1800万吨，间接液化总产品能力将达到每年2000～2500万吨，届时煤液化生产的汽油、柴油等发动机燃料油为每年3000～3500万吨，可以提供国内约13%的交通燃料，形成补充石油短缺的重要途径之一。
　　二、煤间接制油在国外的发展实际情况
　　煤的间接液化是将煤汽化制得合成气（CO+H2）后，再在催化剂作用下将合成气合成为油品和化学品的过程。早在上个世界20年代，德国就开始了煤的间接液化技术研究，并于1936年首先建成工业规模的合成油工厂，总生产能力达到100万吨/年。
　　目前，在南非仍有商业化运行的煤间接液化厂。如SASOL公司采用F-T合成技术，先后建成三座生产厂，年处理煤炭总计达4590万吨，主要生产产品为汽油、柴油、蜡、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛、酮等113种，总产量达760万吨，其中油品占60%左右，保证了全南非28%的汽油、柴油供给量。由于国际油价长期居高不下，世界各国出于保护环境的目的，不断推出越来越严格的油品规格，导致柴油产品的生产成本越来越高，使得费托技术的经济性越来越高。据预测到2015年全球GTL柴油的产量为600，000 BPD，占全球柴油消费总量的4%，占新增消费总量的13%
　　三、 煤间接制油中国发展的实际情况
　　我国在20世纪50～60年代初曾在锦州运行过规模5万吨/年的间接液化工厂因为发现大庆油田而终止。20世纪80年代又开始对煤炭间接液化技术进行了系统的研究，开发了固定床两段法合成（简称MFT）工艺和浆态床-固定床两段合成（简称SMFT）工艺，先后完成了MFT工艺的小试、模试、中间试验、工业性试验及SMFT工艺的模试，另外也进行了合成催化剂长周期运行试验，为我国煤炭间接液化技术的进一步开发奠定了良好的技术基础和人才基础。七五”期间，山西煤化所开的煤基合成汽油技术被列为国家重点科技攻关项目。1989年在代县化肥厂完成了小型实验。“八五”期间，国家和山西省政府投资2000多万元，在晋城化肥厂建立了年产2000吨汽油的工业试验装置，生产出了90号汽油。在此基础上，提出了年产10万吨合成汽油装置的技术方案。经过20年的开发和研究，目前我国已经具备建设万吨级规模生产装置的技术储备，在关键技术、催化剂的研究开发方面已拥有了自主知识产权。可以这样讲，我国自己研发的煤炭液化技术已达到世界先进水平。
　　“十五”期间，在国家863计划的大力支持下，我国煤炭间接液化技术研发方面取得了重大突破，成功地建设并运行了两套产油品中科合成油750吨和兖矿5000吨的新型浆态床合成油品开发试验装置，取得了进一步放大及其工程化所需的相关数据，在催化剂制备及在线分离、反映器设计、系统稳定运行等方面均取得了重要成果，积累了一定的技术开发及工程经验，为我国煤炭的间接液化技术的进一步放大验证及商业化奠定了技术基础、培养了相关人才。
　　四、煤制油是缓解石油短缺的重要途径
　　我国每年用石油以2007年计是2.8亿吨进口1.4亿吨，我国是世界上蕴藏煤炭较大的国家之一，目前探明可开采2000亿吨以上。随着中国石油进口量迅猛增加，必须考虑建立战略石油储备作为保障石油供应的手段之一，它是国家整个能源安全战略的重要组成部分。其综合对策包括，发展替代燃料和替代技术。其中"煤液化"作为石油替代品，具有保障国家能源安全的战略意义。
　　中国石油资源匮乏，但煤炭资源丰富，据国土资源部矿产资源储量司今年6月发布的统计报告，截至2002年年底，中国探明可直接利用的煤炭储量1886亿吨，已探明的煤炭储量人均145吨，按全国年产25亿吨煤炭计算，中国的煤炭资源可以保证开采上80年。 对我国石油资源短缺的现状，通过煤液化合成油是实现我国油品基本自给的现实途径之一。煤炭液化合成油的道路是解决能源危机最有效可行的途径。
　　五、发展与建议
　　1.煤间接制油技术发展的制约原因之一。目前我国主要的资源还是来源于石油。不论是发展煤基间接液化还是直接液化，均没有足够的依据简单定位在取代我国的全部石油进口，而在于减轻并最终消除由于石油供应紧张带来的各种压力以及可能对经济发展产生的负面影响，同时应做到煤化工与石油化工在技术及产品方面的优势互补。
　　2.煤间接制油技术成熟，国外有大型工业化装置，煤基间接液化及煤加氢直接液化不能简单从技术论优劣，也不能简单从经济论优劣，二者虽有共性的一面，但根本的区别点在于各有其适用范围，各有其目标定位。从历史渊源、工艺特征、煤种的选择性、产品的市场适应性及对集成多联产系统的影响等多方面分析，2种煤液化工艺没有彼此之间的排它性。
　　不论是间接液化还是直接液化，均需加大技术投入，加快发展自主知识产权，特别是核心技术及关键技术的自主知识产权（如间接液化的合成反应器及高效催化剂、直接液化的加氢反应器及催化剂等），完全依附于他人，难免受制于人。促进我国自身液化技术的产业化进程是一项十分紧迫的任务。
　　如果煤炭液化厂建在煤炭生产国，则必须保证该国的煤炭储量足够液化厂25～30年服务年限内的用煤需求量。一座商业化生产的液化厂年煤炭消费量为300～400万t油当量。这意味着，最少需要1.5亿t硬煤储量（合1亿t油当量），或者3亿t的褐煤储量，最小储采比为25。分析中国的客观条件是比较适合发展煤转油项目的。
　　六、未来发展预测
　　现有一定规模的炼油厂利用煤炭液化工艺来生产同样多的液体燃料是不可行的。煤炭液化只能作为生产烃类液体的辅助手段。当原油的产量不能满足运输用燃料的需求量时，采用煤炭液化技术是一种较好的选择。在这种情况下，煤炭液化燃料可以利用现有的基础设施进行销售和供给，这不可避免地受到石油工业的控制和运作。但却有利于大大简化煤炭液化产品的供给和销售网络。因此，煤炭液化项目起初可能要由石油工业来实施，而不是煤炭工业。这个趋势已经被煤液化是由大部分石油公司进行各自开发这样的事实得到证实。
　　鉴于上述情况，最有利于煤炭液化企业的做法是，直接将自己的液化产品输送到现有的炼油厂中，作为进一步提炼的原材料，或者与炼油厂的产品进行混合使用。由于液化厂和炼油厂都有许多辅助设施，如电力和化学原料供应，有可能将一些必要的公共设施调配共享。另外，炼油厂和煤炭液化厂的一些单元操作也非常相似，也使得煤液化可能在石油行业中首先实施。
　　七、对煤转油项目的意见
　　从世界范围看，很长一段时间内，以煤炭为原料制油没有任何优势，不是新能源发展的趋势。中国是贫油国家，但并不意味着为缓解能源紧张就必须发展煤制油。虽然中国煤炭总体储量不小，但人均煤炭占有量只有世界平均值的60%，煤炭资源也是有限的，而煤转油是否是解决石油短缺的优化方式还是一个值得探讨的话题。当然根据现在的国家有关政策来看，批准适当规模的煤转油项目是符合国家近期经济发展形势的。
　　目前来看，核心技术的突破和产品的经济性是煤制油项目是否成功的关键，而项目遍地开花、投资无序化是目前最大忧患。
　　“煤制油”主要有直接液化和间接液化两种技术，而目前国内只有神华集团等少数几家企业宣称已拥有了核心技术，大部分打算上项目的地区和企业并不掌握核心技术。
　　煤间接制油技术在国内外已处于成熟期，而且工艺简单，风险低，中科院山西煤科所生产的煤制成油，几年来汽车试用效果非常好，成本低折合每桶40美元以下原油，汽油成本在3500-4000元/吨以下，经济效益可观，国外南非虽拥有760万吨生产能力但对F-T合成技术垄断封锁。
　　因此快速发展国内自由知识产权煤间接液化技术是今后作为国家的石油替代能源的战略储备技术。和解决国家能源危机都具有重要意义因地制宜是煤化工发展的重要趋势。
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2019-08-02