2022年行業(yè)分析世界煤炭液化技術(shù)進(jìn)展與我國對策

世界煤炭液化技術(shù)進(jìn)展與我國對策1煤炭液化的概念

煤炭液化是把固體煤炭通過化學(xué)加工過程，使其轉(zhuǎn)化成為液體燃料、化工原料和產(chǎn)品的先進(jìn)干凈煤技術(shù)。依據(jù)不同的加工路線，煤炭液化可分為直接液化和間接液化兩大類。

煤的直接液化技術(shù)是指在高溫高壓條件下，通過加氫使煤中簡單的有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)化成為液體燃料的技術(shù)，又稱加氫液化。其典型的工藝過程主要包括煤的破裂與干燥、煤漿制備、加氫液化、固液分別、氣體凈化、液體產(chǎn)品分餾和精制，以及液化殘渣氣化制取氫氣等部分，特點是對煤種要求較為嚴(yán)格，但熱效率高，液體產(chǎn)品收率高。一般狀況下，1t無水無灰煤能轉(zhuǎn)化成半噸以上的液化油，加上制氫用煤約3~4t原料產(chǎn)1t成品油，液化油在進(jìn)行提質(zhì)加工后可生產(chǎn)干凈優(yōu)質(zhì)的汽油、柴油和航空燃料等。

煤的間接液化技術(shù)是先將煤全部氣化成合成氣，然后以煤基合成氣（一氧化碳和氫氣）為原料，在肯定溫度和壓力下，將其催化合成為烴類燃料油及化工原料和產(chǎn)品的工藝，包括煤炭氣化制取合成氣、氣體凈化與交換、催化合成烴類產(chǎn)品以及產(chǎn)品分別和改制加工等過程。一般狀況下，約5~7t原煤產(chǎn)1t成品油，其特點是適用煤種廣、總效率較低、投資大。

2中國進(jìn)展煤炭液化的必要性

1）在可預(yù)見的將來，中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)不會轉(zhuǎn)變與世界大多數(shù)國家相比，中國能源資源特點是煤炭資源豐富，而石油、自然?氣相對貧乏。最新資料表明，中國煤炭探明儲量為1145億t，儲采比為93，按同等發(fā)熱量計算，相當(dāng)于目前已探明石油和自然?氣儲量總和的17倍。石油探明儲量為38億t，占我國化石能源探明儲量的5.6%，儲采比為24。自然?氣探明可采儲量為1.37萬億m3，占化石能源探明儲量的2%，儲采比為56。由此可見，煤炭是中國將來的主要可依靠能源。此外，從經(jīng)濟(jì)上看，煤炭也是最廉價的能源。我國是進(jìn)展中國家，又是能源消費(fèi)大國，經(jīng)濟(jì)實力和能源供應(yīng)都要求我國的能源消費(fèi)必需立足于國內(nèi)的能源供應(yīng)，這就打算我國的能源結(jié)構(gòu)必需是以煤為主體。據(jù)猜測，到2050年，煤炭在我國一次能源消費(fèi)構(gòu)成中的比重仍將占50%左右。

煤炭大量使用，引發(fā)了嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題。中國SO2排放量居世界第一，酸雨掩蓋面已超過國土面積的30%，二氧化碳排放量占全球排放量的13%，列世界其次，而其中燃煤造成的SO2、CO2和氫氧化物排放量分別約占全國總量的85%、85%和60%。我國以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)正面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如何解決燃煤引起的環(huán)境污染問題已近在眉睫。

2）石油進(jìn)口快速上升，已對我國的能源供應(yīng)平安構(gòu)成威逼

石油是保障國家經(jīng)濟(jì)命脈和政治平安的重要戰(zhàn)略物資。我國石油資源相對貧乏，到時目前為止，其探明可采儲量為38億t，占世界儲量的2.6%。近幾年，我國的原油產(chǎn)量始終徘徊在1.6億t左右，且以后也不會有太大增長，這是由我國石油資源的分布特點和開發(fā)覺狀所打算的。但是隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)展和人民生活水平的提高，我國終端能源消費(fèi)正逐步向優(yōu)質(zhì)高效干凈能源轉(zhuǎn)化，石油消費(fèi)量逐年增加。由于國產(chǎn)石油無法滿意需求，對進(jìn)口油依存度越來越高。自1993年成為石油凈進(jìn)口國后，石油進(jìn)口量快速上升，2000年已達(dá)6969萬t，對進(jìn)口石油的依存度達(dá)30%，估計將來20年內(nèi)可達(dá)到50%。進(jìn)口量的劇增，依存度的加大，已對我國能源供應(yīng)平安構(gòu)成威逼。

3）煤炭液化可增加液體燃料的供應(yīng)力量，有利于煤炭工業(yè)的可持續(xù)進(jìn)展

煤炭通過液化可將硫等有害元素以灰分脫除，得到干凈的二次能源，對優(yōu)化終端能源結(jié)構(gòu)、削減環(huán)境污染具有重要的戰(zhàn)略意義。

煤炭液化可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油、柴油和航空燃料，尤其是航空燃料，要求單位體積的發(fā)熱量高，即要求環(huán)烷烴含量高，而煤液化油的特點就是富含環(huán)烷烴，通過加氫處理即可得到優(yōu)質(zhì)航空燃料。

進(jìn)展煤炭液化不僅可以解決燃煤引起的環(huán)境污染問題，充分利用我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢，保證煤炭工業(yè)的可持續(xù)進(jìn)展，滿意將來不斷增長的能源需求，而且更重要的是，煤炭液化還可以生產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)適用的燃料油，大量替代柴油、汽油等燃料，有效地解決我國石油供應(yīng)不足和石油供應(yīng)平安問題，且經(jīng)濟(jì)投入和運(yùn)行成本也低于石油進(jìn)口，從而有利于我國清潔能源的進(jìn)展和長期的能源供應(yīng)平安。

3世界煤炭液化技術(shù)現(xiàn)狀

3.1直接液化

煤直接液化技術(shù)是由德國人于1913年發(fā)覺的，并于二戰(zhàn)期間在德國實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。德國先后有12套煤炭直接液扮裝置建成投產(chǎn)，到1944年，德國煤炭直接液化工廠的油品生產(chǎn)力量已達(dá)到423萬t/年。二戰(zhàn)后，中東地區(qū)大量廉價石油的開發(fā)，煤炭直接液化工廠失去競爭力并關(guān)閉。

70年月初期，由于世界范圍內(nèi)的石油危機(jī)，煤炭液化技術(shù)又開頭活躍起來。日本、德國、美國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，在原有基礎(chǔ)上相繼討論開發(fā)出一批煤炭直接液化新工藝，其中的大部分討論工作重點是降低反應(yīng)條件的苛刻度，從而達(dá)到降低煤液化油生產(chǎn)成本的目的。目前世界上有代表性的直接液化工藝是日本的NEDOL工藝、德國的IGOR工藝和美國的HTI工藝。這些新直接液化工藝的共同特點是，反應(yīng)條件與老液化工藝相比大大緩和，壓力由40MPa降低至17~30MPa，產(chǎn)油率和油品質(zhì)量都有較大幅度提高，降低了生產(chǎn)成本。到目前為止，上述國家均已完成了新工藝技術(shù)的處理煤100t/d級以上大型中間試驗，具備了建設(shè)大規(guī)模液化廠的技術(shù)力量。煤炭直接液化作為曾經(jīng)工業(yè)化的生產(chǎn)技術(shù)，在技術(shù)上是可行的。目前國外沒有工業(yè)化生產(chǎn)廠的主要緣由是，在發(fā)達(dá)國家由于原料煤價格、設(shè)備造價和人工費(fèi)用偏高等導(dǎo)致生產(chǎn)成本偏高，難以與石油競爭。

但據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)猜測，假如石油價格能夠穩(wěn)定在25美元/桶以上，煤炭直接液化在經(jīng)濟(jì)上就具有競爭力。美國能源部所作的討論表明，煤炭直接液化廠通過與現(xiàn)有工廠建在一起，可節(jié)省投資，降低液化油成本，使生產(chǎn)的液體燃料的價格可以達(dá)到相當(dāng)于石油19~23美元/桶。此外，煤炭直接液化的討論和進(jìn)展仍有潛力，還可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。

3.2煤炭間接液化

1923年，德國化學(xué)家首先開發(fā)出了煤炭間接液化技術(shù)。40年月初，為了滿意戰(zhàn)斗的需要，德國曾建成9個間接液化廠。二戰(zhàn)以后，同樣由于廉價石油和自然?氣的開發(fā)，上述工廠相繼關(guān)閉和改作它用。之后，隨著鐵系化合物類催化劑的研制勝利、新型反應(yīng)器的開發(fā)和應(yīng)用，煤間接液化技術(shù)不斷進(jìn)步，但由于煤炭間接液化工藝簡單，初期投資大，成本高，因此除南非之外，其它國家對煤炭間接液化的愛好相對于直接液化來說漸漸淡弱。

煤炭間接液化技術(shù)主要有三種，即的南非的薩索爾（Sasol）費(fèi)托合成法、美國的莫比爾法（Mobil）和正在開發(fā)的直接合成法。目前，煤間接液化技術(shù)在國外已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，全世界共有3家商業(yè)生產(chǎn)廠正在運(yùn)行，它們分別是南非的薩索爾公司和新西蘭、馬來西亞的煤炭間接液化廠。新西蘭煤炭間接液化廠采納的是Mobil液化工藝，但只進(jìn)行間接液化的第一步反應(yīng)，即利用自然?氣或煤氣化合成氣生產(chǎn)甲醇，而沒有進(jìn)一步以甲醇為原料生產(chǎn)燃料油和其它化工產(chǎn)品，生產(chǎn)力量1.25萬桶/天。馬來西亞煤炭間接液化廠所采納的液化工藝和南非薩索爾公司相像，但不同的是它以自然?氣為原料來生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油和煤油，生產(chǎn)力量為50萬t/年。因此，從嚴(yán)格意義上說，南非薩索爾公司是世界上唯一的煤炭間接液化商業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)。

南非薩索爾公司成立于50年月初，1955年公司建成第一座由煤生產(chǎn)燃料油的Sasol-1廠。70年月石油危機(jī)后，1980年和1982年又相繼建成Sasol-2廠和Sasol-3廠。3個煤炭間接液化廠年加工原煤約4600萬t，產(chǎn)品總量達(dá)768萬t，主要生產(chǎn)汽油、柴油、蠟、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛等113種產(chǎn)品，其中油品占60%，化工產(chǎn)品占40%。該公司生產(chǎn)的汽油和柴油可滿意南非28%的需求量，其煤炭間接液化技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。

此外，美國SGI公司于80年月末開發(fā)出了一種新的煤炭液化技術(shù)，即LFC（煤提油）技術(shù)。該技術(shù)是利用低溫干餾技術(shù)，從次煙煤或褐煤等非煉焦煤中提取固態(tài)的高品質(zhì)干凈煤和液態(tài)可燃油。美國SGI公司于1992年建成了一座日處理力量為1000t的次煙煤商業(yè)示范廠。

4中國煤炭液化現(xiàn)狀與展望

4.1煤炭液化技術(shù)

國內(nèi)討論煤炭液化技術(shù)的機(jī)構(gòu)有兩家，一是煤炭科學(xué)討論總院，負(fù)責(zé)煤炭直接液化技術(shù)的引進(jìn)和討論，另一家是中科院山西煤化所，負(fù)責(zé)間接液化技術(shù)的討論和開發(fā)。

1）直接液化

我國從70年月末開頭進(jìn)行煤炭直接液化技術(shù)的討論和攻關(guān)，其目的是用煤生產(chǎn)汽油、柴油等運(yùn)輸燃料和芳香烴等化工原料。煤炭科學(xué)討論總院通過“六五”到“九五”的科技攻關(guān)和國際合作，先后從日本、德國引進(jìn)2套直接液化小型連續(xù)試驗裝置，從美國引進(jìn)一套液化油提質(zhì)加工試驗裝置，規(guī)模均為0.1t/天，并建有先進(jìn)的原料及產(chǎn)品分析檢驗裝備。經(jīng)過近20年的試驗討論，找出了14種適于直接液化的中國煤種；選出了5種活性較高的、具有世界先進(jìn)水平的催化劑；完成了4種煤的工藝條件試驗，為開發(fā)適于中國煤種的煤直接液化工藝奠定了基礎(chǔ)；勝利地將煤液化粗油加工成合格的汽油、柴油和航空煤油。

目前，從煤始終到合格產(chǎn)品的全流程已經(jīng)打通，煤炭直接液化技術(shù)在中國已完成基礎(chǔ)性討論，為進(jìn)一步工藝放大和建設(shè)工業(yè)化生產(chǎn)廠打下了堅實的基礎(chǔ)。

2）間接液化

我國從50年月初即開頭進(jìn)行煤炭間接液化技術(shù)的討論，曾在錦州進(jìn)行過4500t/年的煤間接液化試驗，后因發(fā)覺大慶油田而中止。由于70年月的兩次石油危機(jī)，以及“富煤少油”的能源結(jié)構(gòu)帶來的一系列問題，我國自80年月初又恢復(fù)對煤間接液化合成汽油技術(shù)的討論，由中科院山西煤化所組織實施。

“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試驗?！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。目前，萬噸級煤基合成汽油工藝技術(shù)軟件開發(fā)和集成的討論正在進(jìn)行，從90年月初開頭討論用于合成柴油的鈷基催化劑技術(shù)也正處在試驗階段。經(jīng)過20年的開發(fā)和討論，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)、催化劑的討論開發(fā)方面已擁有了自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)?？梢赃@樣講，我國自己研發(fā)的煤炭液化技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

4.2正在進(jìn)行的液化項目

近兩年，由于國際石油價格大幅度上漲和中國石油供需沖突日趨嚴(yán)峻，建設(shè)商業(yè)性的煤炭液化示范廠已列入中國政府有關(guān)部門的議事日程，同時企業(yè)對建設(shè)煤液化廠的熱忱也空前高漲。1997－2000年間，煤炭科學(xué)討論總院北京煤化所分別同德國、日本、美國有關(guān)部門和機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行了云南先鋒褐煤、神華煤和黑龍江依蘭煤直接液化示范廠的（預(yù)）可行性討論。目前，國家計委已正式批準(zhǔn)“神華礦區(qū)建設(shè)煤炭直接液化示范廠”項目，一期工程油化油生產(chǎn)力量為250萬t/年，年耗煤量約700萬t。目前，神華公司正在加緊進(jìn)行工程先期的方案及可行性討論。

此外，云南先鋒、黑龍江依蘭、河南平頂山、內(nèi)蒙扎賚諾爾的煤炭直接液化項目的前期工作已基本完成，目前已進(jìn)入立項階段。此外，貴州、山東、山西、寧夏等省也正在進(jìn)行煤種試驗和煤炭液化的前期討論工作。

在間接液化方面，今年年初，中科院山西煤化所與連順能源有限公司就共同組建合成油品試驗室達(dá)成協(xié)議，連順公司為山西煤化所技術(shù)討論和開發(fā)出資1500萬元，用于關(guān)鍵技術(shù)的討論和有關(guān)技術(shù)的開發(fā)，并最終用3－5年時間在山西朔州建一個年產(chǎn)15萬t合成液化油的間接液化生產(chǎn)廠。4月，中科院和山西省政府簽署了“進(jìn)展山西煤間接液化合成油產(chǎn)業(yè)的框架協(xié)議”，依據(jù)這個協(xié)議，在今后5－10年內(nèi)，山西省將以自己的煤炭資源優(yōu)勢為依托，借助產(chǎn)業(yè)化部門的加盟，通過國家投資和社會融資方式，在朔州和大同幾個大煤田之間建成一個以百萬噸煤基合成油為核心的、多聯(lián)產(chǎn)特大型企業(yè)集團(tuán)。

4.3中國煤炭液化產(chǎn)業(yè)化前景

能源是社會、經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的基礎(chǔ)。優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，平安保障能源供應(yīng)是中國經(jīng)濟(jì)建康進(jìn)展、實現(xiàn)在21世紀(jì)中葉達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家水平戰(zhàn)略目標(biāo)的重要支持和內(nèi)容。

隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速進(jìn)展，如何有效地發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，解決石油各短缺及由此造成的能源平安問題，已經(jīng)引起我國政府的高度重視。中國煤炭資源豐富，其中褐煤、低變質(zhì)程度煤以及高硫煤的比例很大。假如直接利用，這些煤由于熱值低、品質(zhì)差、污染重而受到很大限制，市場需求日益萎縮。但反過來，低變質(zhì)煤和高硫煤又極易液化，是煤炭液化的優(yōu)選煤種。據(jù)估算，我國煤炭儲量中僅可用于直接液化的資源就超過5000萬t。因此，以國內(nèi)豐富的煤炭資源為基礎(chǔ)，大力進(jìn)展煤炭液化技術(shù)，盡快實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，并最終形成新的煤炭能源轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)，對于平衡我國能源結(jié)構(gòu)，解決石油短缺具有重大戰(zhàn)略意義，其產(chǎn)業(yè)前景特別樂觀。

此外，從技術(shù)上看，我國煤炭液化技術(shù)經(jīng)過幾十年的引進(jìn)消化、試驗討論和自我開發(fā)，已日趨成熟。其中煤炭間接液化技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平，在關(guān)鍵技術(shù)、催化劑的討論開發(fā)方面擁有自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)。煤直接液化雖說才進(jìn)行過小試，離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有相當(dāng)距離，但發(fā)達(dá)國家的大型中試廠已運(yùn)行多年，目前已基本具備了實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的條件，而且這些國家對參加中國煤炭液化項目建設(shè)的樂觀性特別高。

從生產(chǎn)成本看，依據(jù)煤炭科學(xué)討論總院對神華、先鋒、依蘭煤直接液化示范項目所做的可行性討論和山西煤化所對朔州煤間接液化項目所做的可行性討論，直接液化和間接液化的燃料油生產(chǎn)成本均低于20美元/桶，遠(yuǎn)低于石油輸出國組織對今后石油價格25~30美元/桶的目標(biāo)值，展現(xiàn)出良好的市場競爭力。

從市場需求來看，我國是石油消費(fèi)大國，年石油進(jìn)口量不斷增加，2000年已達(dá)7000萬t，而且今后將以每年1000萬t的速度遞增，因而市場有保證。

從國家政策來看，以煤代油是中國長期能源政策中的重要組成部分，中央及地方政府非常支持“煤代油”技術(shù)的進(jìn)展，其中煤炭液化是“煤代油”主要技術(shù)之一。我國已將進(jìn)展煤炭液化列入國家“十五”進(jìn)展規(guī)劃，中央高層領(lǐng)導(dǎo)對煤炭液化技術(shù)的進(jìn)展也非常重視和支持。

從社會基礎(chǔ)看，中國很多煤炭企業(yè)特別關(guān)注煤炭液化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，對煤炭液化項目的樂觀性很高，其中不少企業(yè)已完成了大量前景工作，從而對我國煤炭液化產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程起到了推動作用。

由此可見，中國煤炭產(chǎn)業(yè)化前景特別看好，市場非常寬闊。進(jìn)展煤炭液化作為我國保證煤炭工業(yè)可持續(xù)展，緩解環(huán)境惡化，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，解決石油短缺，保證能