煤怎么变成油

2024-05-04 16:29

1. 煤怎么变成油

把煤变成汽油,你知道吗?看专家是如何说的

煤怎么变成油

2. 煤制油的其他相关

 发达国家不搞煤变油的历史据了解,目前南非拥有一套年产800万吨油品的煤变油工厂,是世界上唯一大规模的煤变油商业工厂,并为该国提供了60%的运输油料。其实美、德、日等发达国家也都有成熟技术,但它们为什么没有投入工业化生产?据介绍,早在上世纪30年代末,由于石油紧缺,德国就开始研究煤制油技术。二战前,德国已建成17个工厂,生产420多万吨汽柴油。到了40年代末、50年代初,随着中东大油田的开采,低成本的石油大量充斥市场,每桶2—10美元。在这种情况下,再搞煤变油在经济上就很不合算。直到1973年,中东实行石油禁运,油价被炒高,达到每桶30多美元(相当于现在价格80多美元),这时,大规模的煤制油研发又掀起高潮,美、日、德都纷纷投巨资研究,并建设了试验工厂。但是,在这些国家,煤变油始终没有真正投入商业运行。这是为什么呢?据专家测算,当原油价格在28美元以上,煤变油在经济上就比较划算;低于这个价格,煤制油就不划算。因此,上世纪80年代中期至90年代中期,国际油价一直处在低位,煤变油自然不会受到重视。但是,各国技术已相当成熟,可以说倚马可待,只要市场需要,就可进行大规模工业化。直到最近两年,国际油价一再攀升,煤制油重新被各国提上议事日程。美国去年起又开始搞间接液化,法国、意大利也开始进行合作研发。但从项目启动到开工建设,至少需要5年准备时间,而油价频繁变动,时高时低,人们往往反应滞后,使决策举棋不定。中国搞煤变油有优势,但不会成为油品生产的主方向专家认为,在我国搞煤变油有着显著的优势。我国富煤少油,近年来随着经济的发展,进口原油逐年攀升,从1993—2003年10年间,年均递增15%以上,进口依存度越来越高。10年间,我国进口原油增长9.18倍,每年花去大量外汇。由于油价上涨,2004年进口原油比上年多支付550亿元人民币。因此,专家认为,从我国能源安全的战略角度考虑,也应该努力想办法,从多元化出发,解决能源长期可靠供应问题,而煤变油是可行途径之一。 同时,中国是产煤大国,西部产煤成本(特别是坑口煤)相对较低。神华集团副总经理、神华煤制油公司董事长张玉卓给记者算了一笔账:吨煤开采成本美国是20.5美元,神华神东矿区不到100元人民币,很显然,神华煤很有优势。此外,中国投资成本和劳动力成本相对较低。据估算,年产250万吨柴汽油的生产线,在美国需投资32亿美元,而在中国仅需20亿美元。 早在20世纪30年代,第一代煤炭直接液化技术—直接加氢煤液化工艺在德国实现工业化。但当时的煤液化反应条件较为苛刻,反应温度470℃,反应压力70MPa。相继开发了多种第二代煤直接液化工艺,如供氢溶剂法(EDS)、溶剂精炼煤法(SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ)、美国的氢-煤法(H-Coal)等,这些工艺已完成大型中试,技术上具备建厂条件,只是由于经济上建设投资大,煤液化油生产成本高,而尚未工业化。1973年的世界石油危机,使煤直接液化工艺的研究开发重新得到重视。现在几大工业国正在继续研究开发第三代煤直接液化工艺,具有反应条件缓和、油收率高和油价相对较低的特点。目前世界上典型的几种煤直接液化工艺有:德国IGOR公司和美国碳氢化合物研究(HTI)公司的两段催化液化工艺。我国煤炭科学研究总院北京煤化所自1980年重新开展了煤直接液化技术研究,现已建成油品改质加工、煤直接液化实验室。通过对我国上百个煤种进行的煤直接液化试验,筛选出15种适合于液化的煤,液化油收率达50%以上,并对4个煤种进行了煤直接液化的工艺条件研究,开发了煤直接液化催化剂。煤炭科学院与德国RUR和DMT公司也签订云南先锋煤液化厂可行性研究项目协议,并完成了云南煤液化厂可行性研究报告。液化厂建成后,可年产汽油35.34万吨、柴油53.04万吨、液化石油气6.75万吨、合成氨3.90万吨、硫磺2.53万吨、苯0.88万吨。拟建的云南先锋煤液化厂年处理(液化)褐煤257万吨,气化制氢(含发电17万KW)用原煤253万吨,合计用原煤510万吨。目前,中国石油开采远远满足不了对石油高速增长的需求,造成对进口原油和石油产品的过度依赖。同时,进口容易受到出口国家政治经济是否稳定、运输路线是否受到干扰等因素的影响,中国的能源问题愈发突出。这样的被动局面是需要改变的。为此,寻找原油替代能源日趋重要,对煤炭的利用再次引起人们的关注。南非在这方面走在了世界前列。当时南非政府开始研究煤液化的可能性,主要目的在于摆脱对石油的高度依赖性,保护南非国际收支平衡,提高能源供给安全。几十年过去,通过妥善利用大量煤炭资源,南非还获得了诸多方面的利益,包括增加就业机会,使原本过度依赖农业与采矿业的国民经济实现了工业化。中国现在所处的环境条件与沙索在南非初创之际极为相似,特点就是 “富煤少油”,特别是经济的飞速发展使得对能源的需求急剧增加。据介绍,15家商业规模的煤液化工厂的总产量将可以替代中国2020年石油进口量的15%。当今,人类石油需求量逐年增多,而世界的石油开采储量逐年下降,两个曲线之间会形成一个越来越大的空位。‘煤制油’便可以填补这个空位。”“煤制油”技术有助于中国摆脱对进口原油和石油产品的过度依赖,从而提高能源安全。从中国的能源结构来看,中国具备开发 ‘煤制油’产业的各种战略驱动因素。”

3. 煤炭和石油是怎么形成的

在4000到5000万年前的古生代,地球上生长着大片森林,随着地壳运动,大量的林木被掩埋在地下,这些林木长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理、化学变化形成黑色可燃化石,这就是煤炭的形成过程。

煤炭和石油是怎么形成的

4. 煤变油的问题

煤炭是一种碳含量高、但氢含量只有5%的固体。与液体燃料(从原油中提取的)相比,煤炭不便于处理和运输。

    通过脱碳和加氢,煤炭可以直接或间接转化成适于运输的液体燃料,其中一种方法是焦化或热解,另外一种方法是液化。由于将煤炭转化成液体燃料的成本比提炼原油的成本高,但原煤本身的价格比较低廉,这是煤炭液化技术能够付诸实施的一个主要激励因素。 


油可以用管道运输方便更省钱 ,看了下面你就知道了:
 就液体与气体而言,凡是在化学上稳定的物质都可以用管道运送。故此,废水 (sewage) 、泥浆 (slurry) 、水、甚至啤酒都可以用管道传送。另外,管道对于运送石油与天然气十分重要——有关公司多数会定期检查其管道,并用管道检测仪 (pipeline inspection gauge) 做清洁工作。 

       优缺点有:

       (1)运量大(2)占地少(3)管道运输建设周期短、费用低(4)管道运输安全可靠、连续性强(5)管道运输耗能少、成本低、效益好。 

       灵活性差。管道运输不如其他运输方式(如汽车运输)灵活,除承运的货物比较单一外,它也不容随便扩展管线。实现“门到门”的运输服务,对一般用户来说,管道运输常常要与铁路运输或汽车运输、水路运输配合才能完成全程输送。此外由于运输量明显不足时,运输成本会显著地增大。

5. 新疆发展煤变油产业存在的限制性因素

      煤制油,是指以煤炭为原料制取汽油、柴油、液化石油气的技术,在科学上被称为煤炭的液化技术。正是这项投资大、风险大的技术项目拉开了我国新型能源崛起的序幕。

    在替代石油的资源中,我国的“煤变油”计划在近中期内可以满足千万吨级石油缺口的需要,而从长远来看,我国的资源储量中煤炭占了84%以上,通过煤液化合成油实现我国未来的油品基本自给,是最现实可行的途径之一。

    因此,睿能咨询首席咨询顾问、煤炭分析师李廷在接受记者采访时表示,正是我国“贫油富煤”能源紧缺的现实,使得我国对于寻找可代替能源的呼声越来越高。

    然而,目前情况下,在我国以煤炭资源这种不可再生资源来替代另一种不可再生资源石油,进而大规模的商用化是不切实际的,李廷也谈到,“‘煤变油’大批量替代石油并不现实。”

    成本与利润之争

    事实上,当前世界上拥有“煤变油”技术的有德国、美国和南非等国家,但目前真正实施该技术项目的产业化运作的却只有南非,其他国家也只限于攻坚研发的试验阶段。

    对此,李廷指出,“主要是因为这些国家的煤炭价格过高所致。美德这些发达国家的煤炭价格较高,再加上昂贵的人力成本,致使煤炭合成油成本过高,丧失市场竞争力。而南非是个典型的贫油富煤的国家,煤价大大低于美、德等国,人力成本又相对便宜,这些因素共同作用便使它的合成油具有相当的竞争力。”

    既然,通过煤制油不仅可以从煤炭中提炼汽油、柴油等普通石油制品,还可以提炼出航空煤油和润滑油等高品质的石油产品,以形成大规模、高赢利的产业。那么,作为世界第一大煤炭生产和人口大国的中国,煤价和人力资源成本比南非还低,缘何久久不能将“煤变油”项目实行商业化?

    2004年8月底,我国第一套“煤变油”液化工业化装置在内蒙古鄂尔多斯市开工,而这也是我国最大的“煤变油”项目——神华集团煤液化项目,是中国产煤区能源转换的重点示范工程。神华煤液化项目在2008年一期工程全部建成,产量500万吨,二期工程之后的总产量是1000万吨。不难发现,这样的生产能力与国家的石油消耗量相比,依然是杯水车薪。

    在我国的煤变油领域,有“北神华、南先锋”的说法,就在神华集团的煤炭液化项目首度开辟了中国煤变油生产的先例之后,云南的先锋煤炭液化项目成为国内第二大煤炭液化战略性示范项目,但最终因为资金问题而流产。尽管国家正在以内蒙古、陕西、山西和云南为基地,加快推进“煤变油”战略,李廷却认为,“煤制油需要大量的资金投入,这将成为制约煤变油技术产业化进程的掣肘。”

    以我国神华集团煤变油项目为例做一番研究发现,从投资上说,起码要保证建设一个年产在数十万吨的煤变油示范厂,这一建厂规模动辄几百亿,多则上千亿的资金投入;另外,要有充足的资金支持煤炭的勘探与开采,虽然我国的煤炭开采成本低,但按坑口价每吨100元算又是一笔不小的数目;其次,一个基础规模的煤变油示范厂,按1000个工人计算,神华集团的煤变油项目是每位工人一年8万人民币,这笔人力资本又不可小觑。将影响煤变油成本的三个要素的这笔账计算一下的结果是:煤变油项目在中国的成本投入之高,利润空间却薄得可怜。

    其实,除神华集团以外,国内几乎所有产煤省市都在酝酿规模不等的“煤变油”项目。正因如此,“煤变油”项目从观望到“跃进”式大干快上,却使之争议越来越多。“早在神华集团启动煤变油项目之前,业界还一致认为,我国的煤变油技术并不成熟,成本太高,风险太大。”李廷谈到。

     资源的多重限制

    实际上,从能源产业上来讲,“煤变油”实属一种高耗能的项目,能源效率非常低,转换之间还会浪费其他大量的资源。目前国内普遍上马的间接转换技术,生成一吨成品油需要消耗掉4-5 吨的煤,即便是转化效率最高的神华集团的煤变油项目也要消耗3 吨优质的神华煤。“煤变油”能源转换效率不足一半,称得上是一种负能量转化过程,是对优质资源的极大浪费。

    日前,国土资源部编制发布的《中国矿产资源报告(2013)》透露,2012年,我国新增煤炭查明资源储量616亿吨,发现4个50亿吨级煤田。截至2012年底,我国查明煤炭资源储量1.42万亿吨。李廷分析,“假如全国年产19亿吨煤炭,按煤变油项目的消耗率计算,再依照目前的产能和利用方式来看,可直接利用的煤炭资源仅能维持几十年。”

    同时,“煤变油”项目对水资源的需求量极大,建厂必须距离水源很近。以神华集团“煤变油”项目为例,一个年产100 万吨的示范厂,每吨产品耗水就在10吨以上,这已经相当于一些十几万人口地区的水资源占有量。另外,中国本身就是缺水大国,淡水资源贫乏,而目前正在推进“煤变油”项目的山西、陕西、内蒙古等地区正是中国缺水最严重的地区。当地的生态环境已经十分脆弱,如今再试验“煤变油”项目,将进一步加剧这些地区水资源的缺乏,无疑是饮鸩止渴、雪上加霜。

    其实,不考虑以上一些至关重要影响“煤变油”的因素之外,一旦项目产业化运作,生产出来的煤化工产品也需要运往其他地区,而我国的煤炭资源主要分布在中西部地区,产品的主要消费却在东部沿海地区,如此看来,产销区域又面临远距离分割。再者大部分液态或气态煤化工产品多具有易燃易爆的性质,在产品的安全运输保障方面具有较高的标准和要求,李廷认为,“假若‘煤变油’项目盲目运作,就可能使企业陷入严重亏损的尴尬境地。”

      能源战略储备

    在李廷看来,虽然煤制油已经突破了一系列技术难关,并可以用于万吨级的生产,“但是目前遇到以上诸多现实问题,让项目在奔向商业化运作的道路上步履维艰。”的确,中国已经拥有了“煤变油”技术,并拥有像神华集团这样攻坚企业,那么,在油价比较高、煤炭生产成本不完整的条件下,有经济上的可行性。然而,李廷认为:目前情况下,在我国“煤变油”大批量替代石油并不现实,何况进而大规模的商用化运作更是不切实际的。

    “煤炭液化投资过巨,没有利润可言。并且当前的风险在于‘过程’,是从技术到大规模生产的过程中产生的风险。”李廷还说,“神华项目处于大规模工业化示范的阶段,它的意义在于为国内发展这一产业开辟一个途径。而这一途径是需要最具实力的保险公司作为风险担保的。”事实上,现在很多投资商都因怕风险太大而处于观望阶段。

    在采访过程中,李廷表示,煤变油产业的进展还与国家能源战略有关,因为石油和煤炭不能以单纯的生产资料来看待,它们还是重要的能源战略储备资源。他一再强调,“一旦进入非常时期,我国的”煤变油“项目是不需要计算成本代价的。”

    时至今日,煤价已涨了多倍,以目前的煤价“变”出来的油在市场中也没有多少竞争力,而成本问题便成为了横在“煤变油”大规模商业化面前的一道障碍。李廷建议,由于煤变油一次性投入较大,只靠地方财力很难有较快发展,有关部门也应针对其市场前景,向海内外招商,利用国际资本和民间资本共同促进煤变油的产业化发展。

新疆发展煤变油产业存在的限制性因素

6. 煤制油的基本信息

 煤制油(Coal-to-liquids, CTL)是以煤炭为原料,通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术,包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。煤的直接液化将煤在高温高压条件下,通过催化加氢直接液化合成液态烃类燃料,并脱除硫、氮、氧等原子。具有对煤的种类适应性差,反应及操作条件苛刻,产出燃油的芳烃、硫和氮等杂质含量高,十六烷值低的特点,在发动机上直接燃用较为困难。费托合成工艺是以合成气为原料制备烃类化合物的过程。合成气可由天然气、煤炭、轻烃、重质油、生物质等原料制备。根据合成气的原料不同,费托合成油可分为:煤制油(Coal-to-liquids, CTL)、(生物质制油 Biomass-to-liquids, BTL)和天然气制油(Gas-to-liquids, GTL)。煤的间接液化首先把煤气化,再通过费托合成转化为烃类燃料。生产的油品具有十六烷值高、H/C含量较高、低硫和低芳烃以及能和普通柴油以任意比例互溶等特性。同时,CTL具有运动粘度低,密度小、体积热值低等特点。煤炭因其储量大和价格相对稳定,成为中国动力生产的首选燃料。在本世纪前50年内,煤炭在中国一次能源构成中仍将占主导地位。预计煤炭占一次能源比例将由1999年67.8%、2000年63.8%、2003年67.8%达到2005年50%左右。我国每年烧掉的重油约3000万吨,石油资源的短缺仍使煤代油重新提上议事日程,以煤制油已成为我国能源战略的一个重要趋势。 煤的间接液化工艺就是先对原料煤进行气化,再做净化处理后,得到一氧化碳和氢气的原料气.然后在270C ~350C左右,2.5MPa以及催化剂的作用下合成出有关油品或化工产品。即先将煤气化为合成气(CO+H2),合成气经脱除硫、氮和氧净化后,经水煤气反应使H2/CO比调整到合适值,再Fischer-Tropsch催化反应合成液体燃料。典型的(Fischer-Tropsch)催化反应合成柴油工艺包括:煤的气化及煤气净化、变换和脱碳;F-T合成反应;油品加工等3个步骤。气化装置产出的粗煤气经除尘、冷却得到净煤气,净煤气经CO宽温耐硫变换和酸性气体脱除,得到成分合格的合成气.合成气进入合成反应器,在一定温度、压力及催化剂作用下,H2和CO转化为直链烃类、水及少量的含氧有机化合物.其中油相采用常规石油炼制手段,经进一步加工得到合格的柴油。F-T合成柴油的特点是:合成条件较温和,无论是固定床、流化床还是浆态床,反应温度均低于350℃,反应压力为2.0~3.0MPa,且转化率高。间接液化几乎不依赖于煤种(适用于天然气及其它含碳资源),而且反应及操作条件温和。间接法虽然流程复杂、投资较高,但对煤种要求不高,产物主要由链状烃构成,因此所获得的十六烷值很高,几乎不含硫和芳香烃。由煤炭气化生产合成气、再经费-托合成生产合成油称之为煤炭间接液化技术。“煤炭间接液化”法早在南非实现工业化生产。南非也是个多煤缺油的国家,其煤炭储藏量高达553.33亿吨,储采比为247年。煤炭占其一次能源比例为75.6%。南非1955年起就采用煤炭气化技术和费-托法合成技术,生产汽油、煤油、柴油、合成蜡、氨、乙烯、丙烯、α-烯烃等石油和化工产品。南非费-托合成技术现发展了现代化的Synthol浆液床反应器。萨索尔(Sasol)公司现有二套“煤炭间接液化”装置,年生产液体烃类产品700多万吨(萨索尔堡32万吨/年、塞库达675万吨/年),其中合成油品500万吨,每年耗煤4950万吨。累计的70亿美元投资早已收回。现年产值达40亿美元,年实现利润近12亿美元。 当前,我国己投入工业化示范的煤制油项目有5个,产能达160万吨。根据煤制油项目进展情况和几个煤制油企业规划,到2015年煤制油产能可达1200万吨,2020年可达3300万吨的规模。预计,按照高中低三种增速计算,到2015年我国煤制油的生产规模分别达到600万吨/年、1000万吨/年、1200万吨/年。到2020年高增长情景下可达5000万吨/年。现阶段,我国煤制油行业处在大型国有煤炭企业中试点阶段。数据监测显示,截至2012年底,已经投产的项目中煤制油总产能为170万吨/年,其中神华集团居于主导地位,占总产能的74%。根据煤制油项目投产企业的占比,推算出2012年中国煤制油项目生产油品的总规模达到106.08万吨,与2011年相比,有所下降。我国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。据项目规划,一个万吨级的“煤变油”装置可望在未来3年内崛起于我国煤炭大省山西。中科院还设想到2008年建成一个百万吨级的煤基合成油大型企业,山西大同、朔州地区几个大煤田之间将建成一个大的煤“炼油厂”。最近,总投资100亿美元的朔州连顺能源公司每年500万吨煤基合成油项目已进入实质性开发阶段,计划2005年建成投产。产品将包括辛烷值不低于90号且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500种化工延伸产品。2015年9月,我国首套百万吨级煤间接液化制油项目,在位于陕西省榆林市的陕西未来能源化工有限公司投产,并产出了优质油品。该项目核心技术采用兖矿集团自主研发的低温费托合成专利技术。该技术与国内外同类技术相比,具有诸多优势:吨油品催化剂消耗低,为国内外同类催化剂消耗的30%左右;柴油选择性高,柴油收率达75%以上,比国内同类技术高30%以上;费托合成反应器生产强度大,是同类直径反应器产能的1.5倍;碳转化率高,煤气化单元采用兖矿集团与华东理工大学共同研发的多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术,碳转化率高达98%~99%;热电联供系统总体热效率可超过90%。 我国煤炭资源丰富,为保障国家能源安全,满足国家能源战略对间接液化技术的迫切需要,2001年国家科技部”863”计划和中国科学院联合启动了”煤制油”重大科技项目。两年后,承担这一项目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要进展。与我们常见的柴油判若两物的源自煤炭的高品质柴油,清澈透明,几乎无味,柴油中硫、氮等污染物含量极低,十六烷值高达75以上,具有高动力、无污染特点。这种高品质柴油与汽油相比,百公里耗油减少30%,油品中硫含量小于0.5×10-6,比欧Ⅴ标准高10倍,比欧Ⅳ标准高20倍,属优异的环保型清洁燃料。

7. 中国既然有煤变油的技术了,为什么不大规模应用?

因为煤制油技术不够成熟,成本较高。相对于用煤制油技术的油来说,开采出来成本要低得多。
当前,我国己投入工业化示范的煤制油项目有5个,产能达160万吨。根据煤制油项目进展情况和几个煤制油企业规划,到2015年煤制油产能可达1200万吨,2020年可达3300万吨的规模。
预计,按照高中低三种增速计算,到2015年我国煤制油的生产规模分别达到600万吨/年、1000万吨/年、1200万吨/年。到2020年高增长情景下可达5000万吨/年。
现阶段,我国煤制油行业处在大型国有煤炭企业中试点阶段。数据监测显示,截至2012年底,已经投产的项目中煤制油总产能为170万吨/年,其中神华集团居于主导地位,占总产能的74%。
根据煤制油项目投产企业的占比,推算出2012年中国煤制油项目生产油品的总规模达到106.08万吨,与2011年相比,有所下降。


扩展资料:
我国煤炭资源丰富,为保障国家能源安全,满足国家能源战略对间接液化技术的迫切需要,2001年国家科技部”863”计划和中国科学院联合启动了”煤制油”重大科技项目。
两年后,承担这一项目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要进展。与我们常见的柴油判若两物的源自煤炭的高品质柴油,清澈透明,几乎无味,柴油中硫、氮等污染物含量极低,十六烷值高达75以上,具有高动力、无污染特点。
这种高品质柴油与汽油相比,百公里耗油减少30%,油品中硫含量小于0.5×10-6,比欧Ⅴ标准高10倍,比欧Ⅳ标准高20倍,属优异的环保型清洁燃料。
参考资料:百度百科-煤制油

中国既然有煤变油的技术了,为什么不大规模应用?

8. “煤制油对中国能源安全战略的重要意义”的相关论文谁可以帮忙一下呢?谢谢了~~

  煤制油
  我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。2003年我国总能源消费量达11.783亿吨油当量,其中,煤炭占67.86%,石油占23.35%,天然气占2.5%,水电占5.43%,核能占0.83%。我国拥有较丰富的煤炭资源,2000~2003年探明储量均为1145亿吨,储采比由2000~2001年116年下降至2002年82年、2003年69年。而石油探明储量2003年为32亿吨,储采比为19.1年。在较长一段时间内,我国原油产量只能保持在1.6~1.7亿吨/年的水平。煤炭因其储量大和价格相对稳定,成为中国动力生产的首选燃料。在本世纪前50年内,煤炭在中国一次能源构成中仍将占主导地位。预计煤炭占一次能源比例将由1999年67.8%、2000年63.8%、2003年67.8%达到2005年50%左右。我国每年烧掉的重油约3000万吨,石油资源的短缺仍使煤代油重新提上议事日程,以煤制油己成为我国能源战略的一个重要趋势。

  煤炭间接液化技术

  由煤炭气化生产合成气、再经费-托合成生产合成油称之为煤炭间接液化技术。“煤炭间接液化”法早在南非实现工业化生产。南非也是个多煤缺油的国家,其煤炭储藏量高达553.33亿吨,储采比为247年。煤炭占其一次能源比例为75.6%。南非1955年起就采用煤炭气化技术和费-托法合成技术,生产汽油、煤油、柴油、合成蜡、氨、乙烯、丙烯、α-烯烃等石油和化工产品。南非费-托合成技术现发展了现代化的Synthol浆液床反应器。萨索尔(Sasol)公司现有二套“煤炭间接液化”装置,年生产液体烃类产品700多万吨(萨索尔堡32万吨/年、塞库达675万吨/年),其中合成油品500万吨,每年耗煤4950万吨。累计的70亿美元投资早已收回。现年产值达40亿美元,年实现利润近12亿美元。

  我国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。据项目规划,一个万吨级的“煤变油”装置可望在未来3年内崛起于我国煤炭大省山西。中科院还设想到2008年建成一个百万吨级的煤基合成油大型企业,山西大同、朔州地区几个大煤田之间将建成一个大的煤“炼油厂”。最近,总投资100亿美元的朔州连顺能源公司每年500万吨煤基合成油项目已进入实质性开发阶段,计划2005年建成投产。产品将包括辛烷值不低于90号且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500种化工延伸产品。

  我国煤炭资源丰富,为保障国家能源安全,满足国家能源战略对间接液化技术的迫切需要,2001年国家科技部”863”计划和中国科学院联合启动了”煤制油”重大科技项目。两年后,承担这一项目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要进展。与我们常见的柴油判若两物的源自煤炭的高品质柴油,清澈透明,几乎无味,柴油中硫、氮等污染物含量极低,十六烷值高达75以上,具有高动力、无污染特点。这种高品质柴油与汽油相比,百公里耗油减少30%,油品中硫含量小于0.5×10-6,比欧Ⅴ标准高10倍,比欧Ⅳ标准高20倍,属优异的环保型清洁燃料。

  山西煤化所进行”煤变油”的研究已有20年的历史,千吨级中试平台在2002年9月实现了第一次试运转,并合成出第一批粗油品,到2003年底已累计获得了数十吨合成粗油品。2003年底又从粗油品中生产出了无色透明的高品质柴油。目前,山西煤化所中试基地正准备第5次开车,计划运行6个月左右。目前世界上可以通过”煤制油”技术合成高品质柴油的只有南非等少数国家。山西煤化所优质清洁柴油的问世,标志着我国已具备了开发和提供先进成套产业化自主技术的能力,并成为世界上少数几个拥有可将煤变为高清洁柴油全套技术的国家之一。据介绍,该所2005年将在煤矿生产地建一个10万吨/年的示范厂,预计投资12亿~14亿元,在成熟技术保证的前提下,初步形成"煤制油"产业化的雏形。

  据预测,到2020年,我国油品短缺约在2亿吨左右,除1.2亿吨需进口外,”煤制油”技术可解决6000万~8000万吨以上,投资额在5000亿元左右,年产值3000亿~4000亿元,其中间接液化合成油可生产2000万吨以上,投资约1600亿元,年产值1000亿元左右。从经济效益层面看,建设规模为50万吨/年的”煤制油”生产企业,以原油价不低于25美元的评价标准,内部收益率可达8%~12%,柴油产品的价格可控制在2000元/吨以内。而此规模的项目投资需45亿元左右。

  目前,包括山西煤化所在内的七家单位已组成联盟体,在进行”煤制油”实验对比中实行数据共享;不久将有1.2吨高清洁柴油运往德国进行场地跑车试验;2005年由奔驰、大众等厂商提供车辆,以高清洁柴油作燃料,进行从上海到北京长距离的行车试验,将全面考察车与油料的匹配关系、燃动性及环保性等。目前”煤制油”工业化示范厂的基础设计工作正在进行之中,预计可在2010年之前投入规模生产。

  我国与南非于2004年9月28日签署合作谅解备忘录。根据这项备忘录,我国两家大型煤炭企业神华集团有限责任公司和宁夏煤业集团有限责任公司将分别在陕西和宁夏与南非索沃公司合作建设两座煤炭间接液化工厂。两个间接液化工厂的首期建设规模均为年产油品300万吨,总投资分别为300亿元左右。通过引进技术并与国外合资合作,煤炭间接液化项目能够填补国内空白,并对可靠地建设“煤制油”示范项目有重要意义。萨索尔公司是目前世界上唯一拥有煤炭液化工厂的企业。从1955年建成第一个煤炭间接液化工厂至今已有50年的历史,共建设了3个煤炭间接液化厂,年处理煤炭4600万吨,年产各种油品和化工产品760多万吨,解决了南非国内40%的油品需求。

  中科院与神华集团有关”铁基浆态床合成燃料技术”签约,标志着该技术的产业化指日可待。铁基浆态床合成燃料技术是中科院山西煤化所承担的”十五”中科院创新重大项目和国家”863”计划项目,得到了国家和山西省及有关企业的支持。经过两年多的努力,已经研发出高活性和高稳定性铁系催化剂、千吨级浆态床反应工艺和装置等具有自主知识产权的技术。截至2004年10月已完成了1500小时的中试运转,正在为10万吨/年工业示范装置的基础设计收集数据,已基本形成具有我国自主知识产权的集成性创新成果。与神华集团的合作,将促进对我国煤基间接合成油技术的发展起到积极的作用。

  壳牌(中国)有限公司、神华集团和宁夏煤业集团于2004年11月签署谅解备忘录,共同开发洁净的煤制油产品。根据谅解备忘录,在为期6到9个月的预可行性研究阶段,三方将就壳牌煤制油(间接液化)技术在中国应用的可行性进行研究,内容包括市场分析、经济指标评估、技术解决方案和相关规定审核以及项目地点的确定。据了解,神华集团和宁夏煤业集团将分别在陕西和宁夏各建设一座煤炭间接液化工厂。计划中的两个间接液化工厂的首期建设规模均为年产油品300万吨,初步估计总投资各为300亿元左右。

  云南开远解化集团有限公司将利用小龙潭褐煤资源的优势,建设年产30万吨甲醇及10万吨二甲醚项目、年产50万吨或100万吨煤制合成油项目,以及利用褐煤间接液化技术生产汽油。该公司计划于2006年建成甲醇及二甲醚项目,产品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化气。煤制合成油项目因投资大、技术含量高,解化集团计划分两步实施:2005年建成一套年产1万吨煤制油工业化示范装置;2008年建成年产50万吨或100万吨煤制合成油装置。目前,年产2万吨煤制油工业化示范项目已完成概念性试验和项目可行性研究报告。该项目将投资7952万元,建成后将为企业大型煤合成油和云南省煤制油产业起到示范作用。

  由煤炭气化制取化学品的新工艺正在美国开发之中,空气产品液相转化公司(空气产品和化学品公司与依士曼化学公司的合伙公司)成功完成了由美国能源部资助2.13亿美元、为期11年的攻关项目,验证了从煤制取甲醇的先进方法,该装置可使煤炭无排放污染的转化成化工产品,生产氢气和其他化学品,同时用于发电。1997年4月起,该液相甲醇工艺(称为LP MEOH)开始在伊士曼公司金斯波特地区由煤生产化学品的联合装置投入工业规模试运,装置开工率为97.5%,验证表明,最大的产品生产能力可超过300吨/天甲醇,比原设计高出10%。它与常规甲醇反应器不同,常规反应器采用固定床粒状催化剂,在气相下操作,而LP MEOH工艺使用浆液鼓泡塔式反应器(SBCR),由空气产品和化学品公司设计。当合成气进入SBCR,它藉催化剂(粉末状催化剂分散在惰性矿物油中)反应生成甲醇,离开反应器的甲醇蒸气冷凝和蒸馏,然后用作生产宽范围产品的原料。LP MEOH工艺处理来自煤炭气化器的合成气,从合成气回收25%~50%热量,无需在上游去除CO2(常规技术需去除CO2)。生成的甲醇浓度大于97%,当使用高含CO2原料时,含水也仅为1%。相对比较,常规气相工艺所需原料中CO和H2应为化学当量比,通常生成甲醇产品含水为4%~20%。当新技术与气化联合循环发电装置相组合,又因无需化学计量比例进料,可节约费用0.04~0.11美元/加仑。由煤炭生产的甲醇产品可直接用于汽车、燃气轮机和柴油发电机作燃料,燃料经济性无损失或损失极少。如果甲醇用作磷酸燃料电池的氢源,则需净化处理。

  煤炭直接液化技术

  早在20世纪30年代,第一代煤炭直接液化技术—直接加氢煤液化工艺在德国实现工业化。但当时的煤液化反应条件较为苛刻,反应温度470℃,反应压力70MPa。1973年的世界石油危机,使煤直接液化工艺的研究开发重新得到重视。相继开发了多种第二代煤直接液化工艺,如美国的氢-煤法(H-Coal)、溶剂精炼煤法(SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ)、供氢溶剂法(EDS)等,这些工艺已完成大型中试,技术上具备建厂条件,只是由于经济上建设投资大,煤液化油生产成本高,而尚未工业化。现在几大工业国正在继续研究开发第三代煤直接液化工艺,具有反应条件缓和、油收率高和油价相对较低的特点。目前世界上典型的几种煤直接液化工艺有:德国IGOR公司和美国碳氢化合物研究(HTI)公司的两段催化液化工艺等。我国煤炭科学研究总院北京煤化所自1980年重新开展煤直接液化技术研究,现已建成煤直接液化、油品改质加工实验室。通过对我国上百个煤种进行的煤直接液化试验,筛选出15种适合于液化的煤,液化油收率达50%以上,并对4个煤种进行了煤直接液化的工艺条件研究,开发了煤直接液化催化剂。煤炭科学院与德国RUR和DMT公司也签订了云南先锋煤液化厂可行性研究项目协议,并完成了云南煤液化厂可行性研究报告。拟建的云南先锋煤液化厂年处理(液化)褐煤257万吨,气化制氢(含发电17万KW)用原煤253万吨,合计用原煤510万吨。液化厂建成后,可年产汽油35.34万吨、柴油53.04万吨、液化石油气6.75万吨、合成氨3.90万吨、硫磺2.53万吨、苯0.88万吨。

  我国首家大型神华煤直接液化油项目可行性研究,进入实地评估阶段。推荐的三个厂址为内蒙古自治区鄂尔多斯市境内的上湾、马家塔、松定霍洛。该神华煤液化项目是2001年3月经国务院批准的可行性研究项目,这一项目是国家对能源结构调整的重要战略措施,是将中国丰富的煤炭能源转变为较紧缺的石油资源的一条新途径。该项目引进美国碳氢技术公司煤液化核心技术,将储量丰富的神华优质煤炭按照国内的常规工艺直接转化为合格的汽油、柴油和石脑油。该项目可消化原煤1500万吨,形成新的产业链,效益比直接卖原煤可提高20倍。其副属品将延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蜡、煤气等下游产品。这项工程的一大特点是装置规模大型化,包括煤液化、天然气制氢、煤制氢、空分等都是世界上同类装置中最大的。预计年销售额将达到60亿元,税后净利润15.7亿元,11年可收回投资。

  甘肃煤田地质研究所煤炭转化中心自主研发的配煤液化试验技术取得重大突破。由于配煤液化技术油产率高于单煤液化,据测算,采用该技术制得汽柴油的成本约1500元/吨,经济效益和社会效益显著。此前的煤液化只使用一种煤进行加工,甘肃煤炭转化中心在世界上首次采用配煤的方式,将甘肃大有和天祝两地微量成分有差别的煤炭以6:4配比,设定温度为440℃、时间为60秒进行反应,故称为“配煤液化”。试验证明,该技术可使煤转化率达到95.89%,使油产率提高至69.66%,所使用的普通催化剂用量比单煤液化少,反应条件相对缓和。

  甘肃省中部地区高硫煤配煤直接液化技术,已由甘肃煤田地质研究所完成实验室研究,并通过专家鉴定,达到了国际先进水平。同时,腾达西北铁合金公司与甘肃煤田地质研究所也签署投资协议,使”煤制油”产业化迈出了实质性一步。为给甘肃省”煤制油”产品升级换代提供资源保障,该省同甘肃煤田地质研究所就该省中部地区高硫煤进行”煤制油”产业化前期研究开发。经专家测定,产油率一般可达到64.63%,如配煤产油率可达69.66%。该项目付诸实施后,将为甘肃省华亭、靖远、窑街等矿区煤炭转化和产业链的延伸积累宝贵的经验。

  神华集团”煤制油”直接液化工业化装置巳正式于2004年8月底在内蒙古自治区鄂尔多斯市开工。这种把煤直接液化的”煤制油”工业化装置在世界范围内是首次建造。神华煤直接液化项目总建设规模为年产油品500万吨,分二期建设,其中一期工程建设规模为年产油品320万吨,由三条主生产线组成,包括煤液化、煤制氢、溶剂加氢、加氢改质、催化剂制备等14套主要生产装置。一期工程主厂区占地面积186公顷,厂外工程占地177公顷,总投资245亿元,建成投产后,每年用煤量970万吨,可生产各种油品320万吨,其中汽油50万吨,柴油215万吨,液化气31万吨,苯、混合二甲苯等24万吨。为了有效地规避和降低风险,工程采取分步实施的方案,先建设一条生产线,装置运转平稳后,再建设其它生产线。2007年7月建成第一条生产线,2010年左右建成后两条生产线。神华集团有限责任公司2003年煤炭产销量超过1亿吨,成为我国最大的煤炭生产经营企业。据称,如果石油价格高于每桶22美元,煤液化技术将具有竞争力。

  神华集团将努力发展成为一个以煤炭为基础,以煤、电、油(化)为主要产品的大型能源企业集团。到2010年,神华集团煤炭生产将超过2亿吨;自营和控股发电装机容量将达到2000万千瓦;煤炭液化形成油品及煤化工产品能力达1000万吨/年;甲醇制烯烃的生产能力达到1亿吨/年。2020年,其煤炭生产将超过3亿吨;电厂装机容量达到4000万千瓦;煤炭液化形成油品和煤化工产品能力达3000万吨/年。

  目前,煤炭直接液化世界上尚无工业化生产装置,神华液化项目建成后,将是世界上第一套煤直接液化的商业化示范装置。煤炭间接液化也仅南非一家企业拥有工业化生产装置。美国正在建设规模为每天生产5000桶油品的煤炭间接液化示范工厂。

  云南省也将大力发展煤化工产业,并积极实施煤液化项目。云南先锋煤炭直接液化项目预可行性研究报告已于2004年5月通过专家评估。项目实施后,”云南造”汽油、柴油除供应云南本省外,还可打入省外和国际市场,同时也将使云南成为继内蒙古后的第二大”煤变油”省份。云南省先锋煤炭液化项目是我国利用国外基本成熟的煤炭直接液化技术建设的首批项目之一。云南煤炭变油技术将首先在先锋矿区启动,获得成功经验后在其他地方继续推广。即将兴建的云南煤液化厂估算总投资103亿元,项目建设期预计4年,建成后年销售额34亿元,年经营成本7.9亿元,年利润13.8亿元。云南省煤炭资源较为丰富,但是石油、天然气严重缺乏。先锋褐煤是最适合直接液化的煤种。在中国煤科总院试验的全国14种适宜直接液化的煤种中,先锋褐煤的活性最好,惰性组分最低,转化率最高。液化是一个有效利用云南大量褐煤资源的突破口,洁净煤技术是发展的方向,符合国家的产业政策。”煤变油”将使云南省煤炭资源优势一跃成为经济优势。一旦”煤变油”工程能在全省推广,全省150亿吨煤就能转化为30亿吨汽油或柴油,产值将超过10万亿元。
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