煤炭制油的可行性報告

【專家解說】：煤制油 我國總的能源特征是“富煤、少油、有氣”。2003年我國總能源消費量達(dá)11.783億噸油當(dāng)量，其中，煤炭占67.86%，石油占23.35%，天然氣占2.5%，水電占5.43%，核能占0.83%。我國擁有較豐富的煤炭資源，2000~2003年探明儲量均為1145億噸，儲采比由2000~2001年116年下降至2002年82年、2003年69年。而石油探明儲量2003年為32億噸，儲采比為19.1年。在較長一段時間內(nèi)，我國原油產(chǎn)量只能保持在1.6~1.7億噸/年的水平。煤炭因其儲量大和價格相對穩(wěn)定，成為中國動力生產(chǎn)的首選燃料。在本世紀(jì)前50年內(nèi)，煤炭在中國一次能源構(gòu)成中仍將占主導(dǎo)地位。預(yù)計煤炭占一次能源比例將由1999年67.8%、2000年63.8%、2003年67.8%達(dá)到2005年50%左右。我國每年燒掉的重油約3000萬噸，石油資源的短缺仍使煤代油重新提上議事日程，以煤制油己成為我國能源戰(zhàn)略的一個重要趨勢。 煤炭間接液化技術(shù) 由煤炭氣化生產(chǎn)合成氣、再經(jīng)費-托合成生產(chǎn)合成油稱之為煤炭間接液化技術(shù)?！懊禾块g接液化”法早在南非實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。南非也是個多煤缺油的國家，其煤炭儲藏量高達(dá)553.33億噸，儲采比為247年。煤炭占其一次能源比例為75.6%。南非1955年起就采用煤炭氣化技術(shù)和費-托法合成技術(shù)，生產(chǎn)汽油、煤油、柴油、合成蠟、氨、乙烯、丙烯、α-烯烴等石油和化工產(chǎn)品。南非費-托合成技術(shù)現(xiàn)發(fā)展了現(xiàn)代化的Synthol漿液床反應(yīng)器。薩索爾（Sasol）公司現(xiàn)有二套“煤炭間接液化”裝置，年生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)品700多萬噸（薩索爾堡32萬噸/年、塞庫達(dá)675萬噸/年），其中合成油品500萬噸，每年耗煤4950萬噸。累計的70億美元投資早已收回?，F(xiàn)年產(chǎn)值達(dá)40億美元，年實現(xiàn)利潤近12億美元。 我國中科院山西煤化所從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)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。據(jù)項目規(guī)劃，一個萬噸級的“煤變油”裝置可望在未來3年內(nèi)崛起于我國煤炭大省山西。中科院還設(shè)想到2008年建成一個百萬噸級的煤基合成油大型企業(yè)，山西大同、朔州地區(qū)幾個大煤田之間將建成一個大的煤“煉油廠”。最近，總投資100億美元的朔州連順能源公司每年500萬噸煤基合成油項目已進(jìn)入實質(zhì)性開發(fā)階段，計劃2005年建成投產(chǎn)。產(chǎn)品將包括辛烷值不低于90號且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500種化工延伸產(chǎn)品。 我國煤炭資源豐富，為保障國家能源安全，滿足國家能源戰(zhàn)略對間接液化技術(shù)的迫切需要，2001年國家科技部”863”計劃和中國科學(xué)院聯(lián)合啟動了”煤制油”重大科技項目。兩年后，承擔(dān)這一項目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要進(jìn)展。與我們常見的柴油判若兩物的源自煤炭的高品質(zhì)柴油，清澈透明，幾乎無味，柴油中硫、氮等污染物含量極低，十六烷值高達(dá)75以上，具有高動力、無污染特點。這種高品質(zhì)柴油與汽油相比，百公里耗油減少30％，油品中硫含量小于0．5×10－6，比歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)高10倍，比歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)高20倍，屬優(yōu)異的環(huán)保型清潔燃料。 山西煤化所進(jìn)行”煤變油”的研究已有20年的歷史，千噸級中試平臺在2002年9月實現(xiàn)了第一次試運轉(zhuǎn)，并合成出第一批粗油品，到2003年底已累計獲得了數(shù)十噸合成粗油品。2003年底又從粗油品中生產(chǎn)出了無色透明的高品質(zhì)柴油。目前，山西煤化所中試基地正準(zhǔn)備第5次開車，計劃運行6個月左右。目前世界上可以通過”煤制油”技術(shù)合成高品質(zhì)柴油的只有南非等少數(shù)國家。山西煤化所優(yōu)質(zhì)清潔柴油的問世，標(biāo)志著我國已具備了開發(fā)和提供先進(jìn)成套產(chǎn)業(yè)化自主技術(shù)的能力，并成為世界上少數(shù)幾個擁有可將煤變?yōu)楦咔鍧嵅裼腿准夹g(shù)的國家之一。據(jù)介紹，該所2005年將在煤礦生產(chǎn)地建一個10萬噸／年的示范廠，預(yù)計投資12億～14億元，在成熟技術(shù)保證的前提下，初步形成"煤制油"產(chǎn)業(yè)化的雛形。 據(jù)預(yù)測，到2020年，我國油品短缺約在2億噸左右，除1.2億噸需進(jìn)口外，”煤制油”技術(shù)可解決6000萬～8000萬噸以上，投資額在5000億元左右，年產(chǎn)值3000億～4000億元，其中間接液化合成油可生產(chǎn)2000萬噸以上，投資約1600億元，年產(chǎn)值1000億元左右。從經(jīng)濟(jì)效益層面看，建設(shè)規(guī)模為50萬噸／年的”煤制油”生產(chǎn)企業(yè)，以原油價不低于25美元的評價標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部收益率可達(dá)8％～12％，柴油產(chǎn)品的價格可控制在2000元／噸以內(nèi)。而此規(guī)模的項目投資需45億元左右。 目前，包括山西煤化所在內(nèi)的七家單位已組成聯(lián)盟體，在進(jìn)行”煤制油”實驗對比中實行數(shù)據(jù)共享；不久將有1.2噸高清潔柴油運往德國進(jìn)行場地跑車試驗；2005年由奔馳、大眾等廠商提供車輛，以高清潔柴油作燃料，進(jìn)行從上海到北京長距離的行車試驗，將全面考察車與油料的匹配關(guān)系、燃動性及環(huán)保性等。目前”煤制油”工業(yè)化示范廠的基礎(chǔ)設(shè)計工作正在進(jìn)行之中，預(yù)計可在2010年之前投入規(guī)模生產(chǎn)。 我國與南非于2004年9月28日簽署合作諒解備忘錄。根據(jù)這項備忘錄，我國兩家大型煤炭企業(yè)神華集團(tuán)有限責(zé)任公司和寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司將分別在陜西和寧夏與南非索沃公司合作建設(shè)兩座煤炭間接液化工廠。兩個間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬噸，總投資分別為300億元左右。通過引進(jìn)技術(shù)并與國外合資合作，煤炭間接液化項目能夠填補國內(nèi)空白，并對可靠地建設(shè)“煤制油”示范項目有重要意義。薩索爾公司是目前世界上唯一擁有煤炭液化工廠的企業(yè)。從1955年建成第一個煤炭間接液化工廠至今已有50年的歷史，共建設(shè)了3個煤炭間接液化廠，年處理煤炭4600萬噸，年產(chǎn)各種油品和化工產(chǎn)品760多萬噸，解決了南非國內(nèi)40%的油品需求。 中科院與神華集團(tuán)有關(guān)”鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)”簽約，標(biāo)志著該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化指日可待。鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)是中科院山西煤化所承擔(dān)的”十五”中科院創(chuàng)新重大項目和國家”863”計劃項目，得到了國家和山西省及有關(guān)企業(yè)的支持。經(jīng)過兩年多的努力，已經(jīng)研發(fā)出高活性和高穩(wěn)定性鐵系催化劑、千噸級漿態(tài)床反應(yīng)工藝和裝置等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。截至2004年10月已完成了1500小時的中試運轉(zhuǎn)，正在為10萬噸／年工業(yè)示范裝置的基礎(chǔ)設(shè)計收集數(shù)據(jù)，已基本形成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的集成性創(chuàng)新成果。與神華集團(tuán)的合作，將促進(jìn)對我國煤基間接合成油技術(shù)的發(fā)展起到積極的作用。 殼牌（中國）有限公司、神華集團(tuán)和寧夏煤業(yè)集團(tuán)于2004年11月簽署諒解備忘錄，共同開發(fā)潔凈的煤制油產(chǎn)品。根據(jù)諒解備忘錄，在為期6到9個月的預(yù)可行性研究階段，三方將就殼牌煤制油（間接液化）技術(shù)在中國應(yīng)用的可行性進(jìn)行研究，內(nèi)容包括市場分析、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評估、技術(shù)解決方案和相關(guān)規(guī)定審核以及項目地點的確定。據(jù)了解，神華集團(tuán)和寧夏煤業(yè)集團(tuán)將分別在陜西和寧夏各建設(shè)一座煤炭間接液化工廠。計劃中的兩個間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬噸，初步估計總投資各為300億元左右。 云南開遠(yuǎn)解化集團(tuán)有限公司將利用小龍?zhí)逗置嘿Y源的優(yōu)勢，建設(shè)年產(chǎn)30萬噸甲醇及10萬噸二甲醚項目、年產(chǎn)50萬噸或100萬噸煤制合成油項目，以及利用褐煤間接液化技術(shù)生產(chǎn)汽油。該公司計劃于2006年建成甲醇及二甲醚項目，產(chǎn)品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化氣。煤制合成油項目因投資大、技術(shù)含量高，解化集團(tuán)計劃分兩步實施：2005年建成一套年產(chǎn)1萬噸煤制油工業(yè)化示范裝置；2008年建成年產(chǎn)50萬噸或100萬噸煤制合成油裝置。目前，年產(chǎn)2萬噸煤制油工業(yè)化示范項目已完成概念性試驗和項目可行性研究報告。該項目將投資7952萬元，建成后將為企業(yè)大型煤合成油和云南省煤制油產(chǎn)業(yè)起到示范作用。 由煤炭氣化制取化學(xué)品的新工藝正在美國開發(fā)之中，空氣產(chǎn)品液相轉(zhuǎn)化公司（空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司與依士曼化學(xué)公司的合伙公司）成功完成了由美國能源部資助2.13億美元、為期11年的攻關(guān)項目，驗證了從煤制取甲醇的先進(jìn)方法，該裝置可使煤炭無排放污染的轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品，生產(chǎn)氫氣和其他化學(xué)品，同時用于發(fā)電。1997年4月起，該液相甲醇工藝（稱為LP MEOH）開始在伊士曼公司金斯波特地區(qū)由煤生產(chǎn)化學(xué)品的聯(lián)合裝置投入工業(yè)規(guī)模試運，裝置開工率為97.5%，驗證表明，最大的產(chǎn)品生產(chǎn)能力可超過300噸/天甲醇，比原設(shè)計高出10%。它與常規(guī)甲醇反應(yīng)器不同，常規(guī)反應(yīng)器采用固定床粒狀催化劑，在氣相下操作，而LP MEOH工藝使用漿液鼓泡塔式反應(yīng)器（SBCR），由空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司設(shè)計。當(dāng)合成氣進(jìn)入SBCR，它藉催化劑（粉末狀催化劑分散在惰性礦物油中）反應(yīng)生成甲醇，離開反應(yīng)器的甲醇蒸氣冷凝和蒸餾，然后用作生產(chǎn)寬范圍產(chǎn)品的原料。LP MEOH工藝處理來自煤炭氣化器的合成氣，從合成氣回收25%~50%熱量，無需在上游去除CO2（常規(guī)技術(shù)需去除CO2）。生成的甲醇濃度大于97%，當(dāng)使用高含CO2原料時，含水也僅為1%。相對比較，常規(guī)氣相工藝所需原料中CO和H2應(yīng)為化學(xué)當(dāng)量比，通常生成甲醇產(chǎn)品含水為4%~20%。當(dāng)新技術(shù)與氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置相組合，又因無需化學(xué)計量比例進(jìn)料，可節(jié)約費用0.04~0.11美元/加侖。由煤炭生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品可直接用于汽車、燃?xì)廨啓C(jī)和柴油發(fā)電機(jī)作燃料，燃料經(jīng)濟(jì)性無損失或損失極少。如果甲醇用作磷酸燃料電池的氫源，則需凈化處理。 煤炭直接液化技術(shù) 早在20世紀(jì)30年代，第一代煤炭直接液化技術(shù)—直接加氫煤液化工藝在德國實現(xiàn)工業(yè)化。但當(dāng)時的煤液化反應(yīng)條件較為苛刻，反應(yīng)溫度470℃，反應(yīng)壓力70MPa。1973年的世界石油危機(jī)，使煤直接液化工藝的研究開發(fā)重新得到重視。相繼開發(fā)了多種第二代煤直接液化工藝，如美國的氫-煤法（H-Coal）、溶劑精煉煤法（SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ）、供氫溶劑法（EDS）等，這些工藝已完成大型中試，技術(shù)上具備建廠條件，只是由于經(jīng)濟(jì)上建設(shè)投資大，煤液化油生產(chǎn)成本高，而尚未工業(yè)化?，F(xiàn)在幾大工業(yè)國正在繼續(xù)研究開發(fā)第三代煤直接液化工藝，具有反應(yīng)條件緩和、油收率高和油價相對較低的特點。目前世界上典型的幾種煤直接液化工藝有：德國IGOR公司和美國碳?xì)浠衔镅芯浚℉TI）公司的兩段催化液化工藝等。我國煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所自1980年重新開展煤直接液化技術(shù)研究，現(xiàn)已建成煤直接液化、油品改質(zhì)加工實驗室。通過對我國上百個煤種進(jìn)行的煤直接液化試驗，篩選出15種適合于液化的煤，液化油收率達(dá)50%以上，并對4個煤種進(jìn)行了煤直接液化的工藝條件研究，開發(fā)了煤直接液化催化劑。煤炭科學(xué)院與德國RUR和DMT公司也簽訂了云南先鋒煤液化廠可行性研究項目協(xié)議，并完成了云南煤液化廠可行性研究報告。擬建的云南先鋒煤液化廠年處理（液化）褐煤257萬噸，氣化制氫（含發(fā)電17萬KW）用原煤253萬噸，合計用原煤510萬噸。液化廠建成后，可年產(chǎn)汽油35.34萬噸、柴油53.04萬噸、液化石油氣6.75萬噸、合成氨3.90萬噸、硫磺2.53萬噸、苯0.88萬噸。 我國首家大型神華煤直接液化油項目可行性研究，進(jìn)入實地評估階段。推薦的三個廠址為內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市境內(nèi)的上灣、馬家塔、松定霍洛。該神華煤液化項目是2001年3月經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)的可行性研究項目，這一項目是國家對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要戰(zhàn)略措施，是將中國豐富的煤炭能源轉(zhuǎn)變?yōu)檩^緊缺的石油資源的一條新途徑。該項目引進(jìn)美國碳?xì)浼夹g(shù)公司煤液化核心技術(shù)，將儲量豐富的神華優(yōu)質(zhì)煤炭按照國內(nèi)的常規(guī)工藝直接轉(zhuǎn)化為合格的汽油、柴油和石腦油。該項目可消化原煤1500萬噸，形成新的產(chǎn)業(yè)鏈，效益比直接賣原煤可提高20倍。其副屬品將延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蠟、煤氣等下游產(chǎn)品。這項工程的一大特點是裝置規(guī)模大型化，包括煤液化、天然氣制氫、煤制氫、空分等都是世界上同類裝置中最大的。預(yù)計年銷售額將達(dá)到60億元，稅后凈利潤15.7億元，11年可收回投資。 甘肅煤田地質(zhì)研究所煤炭轉(zhuǎn)化中心自主研發(fā)的配煤液化試驗技術(shù)取得重大突破。由于配煤液化技術(shù)油產(chǎn)率高于單煤液化，據(jù)測算，采用該技術(shù)制得汽柴油的成本約1500元/噸，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。此前的煤液化只使用一種煤進(jìn)行加工，甘肅煤炭轉(zhuǎn)化中心在世界上首次采用配煤的方式，將甘肅大有和天祝兩地微量成分有差別的煤炭以6：4配比，設(shè)定溫度為440℃、時間為60秒進(jìn)行反應(yīng)，故稱為“配煤液化”。試驗證明，該技術(shù)可使煤轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.89%，使油產(chǎn)率提高至69.66%，所使用的普通催化劑用量比單煤液化少，反應(yīng)條件相對緩和。 甘肅省中部地區(qū)高硫煤配煤直接液化技術(shù)，已由甘肅煤田地質(zhì)研究所完成實驗室研究，并通過專家鑒定，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。同時，騰達(dá)西北鐵合金公司與甘肅煤田地質(zhì)研究所也簽署投資協(xié)議，使”煤制油”產(chǎn)業(yè)化邁出了實質(zhì)性一步。為給甘肅省”煤制油”產(chǎn)品升級換代提供資源保障，該省同甘肅煤田地質(zhì)研究所就該省中部地區(qū)高硫煤進(jìn)行”煤制油”產(chǎn)業(yè)化前期研究開發(fā)。經(jīng)專家測定，產(chǎn)油率一般可達(dá)到64.63％，如配煤產(chǎn)油率可達(dá)69.66％。該項目付諸實施后，將為甘肅省華亭、靖遠(yuǎn)、窯街等礦區(qū)煤炭轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)鏈的延伸積累寶貴的經(jīng)驗。 神華集團(tuán)”煤制油”直接液化工業(yè)化裝置巳正式于2004年8月底在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市開工。這種把煤直接液化的”煤制油”工業(yè)化裝置在世界范圍內(nèi)是首次建造。神華煤直接液化項目總建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品500萬噸，分二期建設(shè)，其中一期工程建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品320萬噸，由三條主生產(chǎn)線組成，包括煤液化、煤制氫、溶劑加氫、加氫改質(zhì)、催化劑制備等14套主要生產(chǎn)裝置。一期工程主廠區(qū)占地面積186公頃，廠外工程占地177公頃，總投資245億元，建成投產(chǎn)后，每年用煤量970萬噸，可生產(chǎn)各種油品320萬噸，其中汽油50萬噸，柴油215萬噸，液化氣31萬噸，苯、混合二甲苯等24萬噸。為了有效地規(guī)避和降低風(fēng)險，工程采取分步實施的方案，先建設(shè)一條生產(chǎn)線，裝置運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，再建設(shè)其它生產(chǎn)線。2007年7月建成第一條生產(chǎn)線，2010年左右建成后兩條生產(chǎn)線。神華集團(tuán)有限責(zé)任公司2003年煤炭產(chǎn)銷量超過1億噸，成為我國最大的煤炭生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)。據(jù)稱，如果石油價格高于每桶22美元，煤液化技術(shù)將具有競爭力。 神華集團(tuán)將努力發(fā)展成為一個以煤炭為基礎(chǔ)，以煤、電、油（化）為主要產(chǎn)品的大型能源企業(yè)集團(tuán)。到2010年，神華集團(tuán)煤炭生產(chǎn)將超過2億噸；自營和控股發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬千瓦；煤炭液化形成油品及煤化工產(chǎn)品能力達(dá)1000萬噸／年；甲醇制烯烴的生產(chǎn)能力達(dá)到1億噸／年。2020年，其煤炭生產(chǎn)將超過3億噸；電廠裝機(jī)容量達(dá)到4000萬千瓦；煤炭液化形成油品和煤化工產(chǎn)品能力達(dá)3000萬噸／年。 目前，煤炭直接液化世界上尚無工業(yè)化生產(chǎn)裝置，神華液化項目建成后，將是世界上第一套煤直接液化的商業(yè)化示范裝置。煤炭間接液化也僅南非一家企業(yè)擁有工業(yè)化生產(chǎn)裝置。美國正在建設(shè)規(guī)模為每天生產(chǎn)5000桶油品的煤炭間接液化示范工廠。 云南省也將大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，并積極實施煤液化項目。云南先鋒煤炭直接液化項目預(yù)可行性研究報告已于2004年5月通過專家評估。項目實施后，”云南造”汽油、柴油除供應(yīng)云南本省外，還可打入省外和國際市場，同時也將使云南成為繼內(nèi)蒙古后的第二大”煤變油”省份。云南省先鋒煤炭液化項目是我國利用國外基本成熟的煤炭直接液化技術(shù)建設(shè)的首批項目之一。云南煤炭變油技術(shù)將首先在先鋒礦區(qū)啟動，獲得成功經(jīng)驗后在其他地方繼續(xù)推廣。即將興建的云南煤液化廠估算總投資103億元，項目建設(shè)期預(yù)計4年，建成后年銷售額34億元，年經(jīng)營成本7.9億元，年利潤13.8億元。云南省煤炭資源較為豐富，但是石油、天然氣嚴(yán)重缺乏。先鋒褐煤是最適合直接液化的煤種。在中國煤科總院試驗的全國14種適宜直接液化的煤種中，先鋒褐煤的活性最好，惰性組分最低，轉(zhuǎn)化率最高。液化是一個有效利用云南大量褐煤資源的突破口，潔凈煤技術(shù)是發(fā)展的方向，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策?！泵鹤冇汀睂⑹乖颇鲜∶禾抠Y源優(yōu)勢一躍成為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。一旦”煤變油”工程能在全省推廣，全省150億噸煤就能轉(zhuǎn)化為30億噸汽油或柴油，產(chǎn)值將超過10萬億元。