煤炭液化技術(shù)最新發(fā)展報告.doc

煤炭液化技術(shù)的發(fā)展摘要 本文分別介紹了煤炭直接液化和間接液化技術(shù)及其發(fā)展歷程，展望了煤炭液化的發(fā)展趨勢和應用前景。煤炭液化是一種先進的潔凈煤技術(shù)，主要生產(chǎn)含硫量含氮量和烯烴極低的馬達燃料(汽油、優(yōu)質(zhì)柴油和航空煤油)、液化石油氣、烯烴和芳烴化學品，是“煤代油”的一條重要途徑。關(guān)鍵詞 煤炭直接間接液化一、前言隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國一次能源中石油供需矛盾日益突出，1995年我國的原油進出口量基本持平，輕油(輕油、柴油)凈進口量1000萬噸，2000年后我國的石油進口已達7000萬ta，預計2004年我國石油進口將達到1億t。石油是重要的戰(zhàn)略物資。石油是能源也是寶貴的化工原料。我國已探明的剩余可采儲量只有數(shù)十億t，難以滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的要求。我國煤炭儲量豐富，中國煤炭探明可采儲量為世界總量的116，僅次于美國、俄羅斯，居第三位。我國有著豐富的煤炭資源，全國累計探明煤炭保有儲量超過1萬億t，經(jīng)濟開采儲量達1700多億t。全國垂深2000m以淺的煤炭資源總量為超過5億t。我國煤炭資源種類齊全，包括從褐煤到無煙煤各個煤種。在已發(fā)現(xiàn)資源中，煉焦煤占2765，動力煤約占7254；動力煤中褐煤占1775，低變質(zhì)煙煤占4463。煤炭是我國的主要能源，近年來在我國一次能源生產(chǎn)和消費總量中均占70以上。在未來30-50年內(nèi)，我國一次能源生產(chǎn)、消費中煤炭所占的比重有可能仍將超過50。實踐證明，煤炭在生產(chǎn)、運輸和使用過程中通過采用潔凈煤技術(shù)完全可以清潔利用。為此需要增加一些必要的設(shè)備、設(shè)施和操作費用，但可以得到顯著的環(huán)境效益和社會效益?？傊谙喈旈L一段時間內(nèi)煤炭是我國最可靠的、可依賴的、廉價的、可以潔凈利用的能源資源。我國煤炭資源中適合煤炭直接液化的褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤、氣煤等低變質(zhì)煤占已發(fā)現(xiàn)資源量的5813。其中僅神華集團神東煤田的探明儲量就高達2300億t，如果全部液化，可以生產(chǎn)800億t1000億t人造石油?？梢詺饣坪铣蓺獾拿憾际情g接液化的原料煤，幾乎所有的煤炭資源都可以用于氣化。以富煤缺油的南非為例，在國際石油禁運期間，南非的石油供給主要靠煤的間接液化合成油；在解除石油禁運以后，南非的合成油廠為了提高經(jīng)濟效益，增加了化學品的生產(chǎn)比重，但現(xiàn)在其生產(chǎn)的汽油、柴油仍然占南非國內(nèi)需求的一半左右。在我國，神華煤直接液化項目一期設(shè)計生產(chǎn)油品250萬ta，二期達到500萬ta，遠期為1500萬ta，神華煤間接液化項目的規(guī)模一期生產(chǎn)油品300萬ta，二期達到500萬ta，遠期為1500萬ta，神華煤直接液化與間接液化示范工程項目建設(shè)完成后將形成3000萬ta的油品生產(chǎn)能力。一旦神華一期工程建成投產(chǎn)，將有一批煤炭直接液化廠在國內(nèi)興起。國內(nèi)擬建煤液化廠的有陜西榆林、山東兗州、肥城、云南先鋒、內(nèi)蒙勝利、黑龍江依蘭、雙鴨山、河南義馬、貴州水城、寧夏寧東等煤田或地區(qū)，可以預計，未來幾十年中國煤炭液化產(chǎn)業(yè)發(fā)展將大致分布在以神華集團為核心的西北、華北產(chǎn)業(yè)區(qū)，以云南、貴州為主的西南產(chǎn)業(yè)區(qū)，以黑龍江省為主的東北產(chǎn)業(yè)區(qū)，每個產(chǎn)業(yè)區(qū)可建成若干個相互聯(lián)系、又獨立運行的液化工廠，產(chǎn)量均在每年數(shù)百萬t或數(shù)千萬t。我國實現(xiàn)煤液化的產(chǎn)業(yè)化必將有助于減輕我國對石油進口的依賴。能源供應是國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的要素，是現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)，煤炭液化是先進的潔凈煤技術(shù)和煤轉(zhuǎn)化技術(shù)之一，煤炭液化技術(shù)是我國一項具有戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義的能源技術(shù)。二、煤炭液化技術(shù)簡介煤炭液化是用煤為原料以制取液體烴類為主要產(chǎn)品的技術(shù)。煤液化分為“煤的直接液化”和“煤的間接液化”兩大類。煤的直接液化是煤直接催化加氫轉(zhuǎn)化成液體產(chǎn)物的技術(shù)。煤的間接液化是以煤基合成氣(CO+H2)為原料，在一定的溫度和壓力下，定向地催化合成烴類燃料油和化工原料的工藝，包括煤氣化制取合成氣及其凈化、變換、催化合成以及產(chǎn)品分離和改質(zhì)加工等過程。煤炭液化由于采用的工藝和催化劑的不同，可以生產(chǎn)汽油、柴油、LPG(液化石油氣)、噴氣燃料，并提取BTX(苯、甲苯、二甲苯)，也可以生產(chǎn)乙烯、丙烯、a烯烴和石蠟等化工原料和產(chǎn)品。煤炭液化可以加工高硫煤，硫是煤直接液化的助催化劑，煤中硫在氣化和液化過程中轉(zhuǎn)化成H2S再經(jīng)分解可以得到元素硫產(chǎn)品1煤炭直接液化工藝煤的直接液化是煤在適當?shù)臏囟群蛪毫ο?，催化加氫裂化生成液體烴類及少量氣體烴，脫除煤中氮、氧和硫等雜原子的轉(zhuǎn)化過程。煤炭直接液化生產(chǎn)過程可分為4個主要單元(不包括制氫部分)：煤漿制備單元：將煤破碎至08，揮發(fā)分高、活性組分高、灰分低的煤，都具有良好的液化性能。煤液化可以加工高硫煤。（2）催化劑的篩選和研究煤科總院在直接液化催化劑的篩選和研究方面的工作分兩部分進行。一是天然礦物催化劑的篩選和微粉碎及其評價，二是高活性催化劑的研制。煤科總院對我國的硫鐵礦、鈦鐵礦、鋁廠赤泥、鎢礦渣、鉬礦飛灰、高爐飛灰等27種天然礦物進行了活性篩選，從中選出了5種活性較高的催化劑，達到或超過了合成硫化鐵的催化活性指標。國家863項目研制成功納米級鐵系催化劑，催化活性達到了世界先進水平。（3）煤液化油提質(zhì)加工的研究利用國產(chǎn)催化劑，進行了煤液化油的提質(zhì)加工研究，經(jīng)加氫精制、加氫裂化和重整等工藝的組合，成功地將煤液化油加工成合格的汽油、柴油和航空煤油。（4）工藝技術(shù)研究煤科總院對北宿、神木、天祝、先鋒等4種煤樣進行了工藝條件試驗。結(jié)果表明，采用鐵系催化劑，一段液化工藝的適宜條件是：煤漿在反應器內(nèi)停留時間不能小于1h，氫濃度應控制在90左右，循環(huán)氫流量應控制在Q2m3kg煤，反應溫度取決于原料性質(zhì)和反應壓力，一般在440470范圍內(nèi)。新開發(fā)的“神華煤直接液化工藝”在2004年5月通過了煤炭協(xié)會和石油化工協(xié)會組織的技術(shù)鑒定，該工藝采用全部供氫性循環(huán)溶劑制備煤漿、強制循環(huán)懸浮床反應器、減壓蒸餾分離瀝青和固體，強制懸浮床加氫反應器等成熟單元組合，采用的催化劑是國家“863”項目研制成功的催化劑?！吧袢A煤直接液化工藝”可靠性高，經(jīng)濟性好。3我國煤炭間接液化技術(shù)研究開發(fā)我國50年代在錦州石油六廠建成2萬ta的F-T合成油車間，至60年代中期停產(chǎn)。與此同時，中國科學院大連化物所對F-T合成技術(shù)進行了大量研究工作，于1953年建成處理能力為500m3d合成氣的中試裝置，進行了1500h的運轉(zhuǎn)，取得了與南非SASOL相近的結(jié)果，之后擬建處理能力為10萬m3d合成氣的工藝試驗車間，后因大慶油田的開發(fā)而終止。我國自八十年代初恢復煤基合成液體燃料的研究開發(fā)以來，中科院山西煤炭化學研究所率先開始了合成油的研究開發(fā)工作，在分析了國外F-T和MTG工藝的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，提出了將傳統(tǒng)的F-T合成與沸石分子篩特殊形選作用相結(jié)合的固定床兩段法合成(簡稱MFT)和漿態(tài)床固定床兩段合成(簡稱SMFT)工藝，先后完成了MFT工藝的小試、模試和百t級年中試，取得了油收率較高，油品性能較好的結(jié)果，接著進行了2000ta的工業(yè)性試驗和SMFT工藝的模試，并對自主開發(fā)的兩類催化劑分別進行了3000h的長周期運行，取得了令人滿意的結(jié)果。“十五”期間，中科院山西煤炭化學研究所和兗礦集團分別進行1000ta和10000ta的漿態(tài)床合成油試驗研究。同時，國內(nèi)其他有關(guān)單位也先后開展了F-T合成及改進工藝的研究與開發(fā)。清華大學、北京化工大學著重于實驗室的基礎(chǔ)研究，中科院大連化物所和南京化工研究院則致力于合成催化劑的開發(fā)與工藝的改進，都取得了可喜的成果，但均處于小試和模試階段。四、煤炭直接液化與間接液化的對比1煤炭直接液化與間接液化的技術(shù)經(jīng)濟對比2002年8月14日，國務院討論并通過了神華煤直接液化項目的可行性研究報告。2004年8月，神華煤直接液化項目正式批準開工。近年來，河南平煤集團、寧煤集團、神華集團和兗礦集團都在進行煤炭間接液化項目的前期工作，先后完成了預可行性研究。 表3神華煤直接液化和間接液化的技術(shù)經(jīng)濟對比 項目 神華煤直接液化 神華煤間接液化 工藝過程 煤與溶劑混合直接催化加氫 煤先制成煤氣再催化合成 主要產(chǎn)品 汽油、柴油、LPG 石腦油、柴油、LPG 油品規(guī)模/萬t/a 250 250 噸油成本/元/t 1400 1600 總投資/億元人民幣 163 200 全投資內(nèi)部收益率（所得稅前）/% 12.56 1011 煤炭用量/萬/t/a 603 1200 新鮮水用量/t/t油 56 9122煤炭直接液化與間接液化的產(chǎn)業(yè)化應協(xié)調(diào)發(fā)展兩種煤液化工藝的技術(shù)和經(jīng)濟分析表明，直接液化和間接液化之間不但不是相互排斥，而且還有互補性。走直接液化和間接液化一體化的道路可能是煤制油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的最佳選擇。（1）直接液化和間接液化一體化使煤制油生產(chǎn)和產(chǎn)品分布更加靈活。直接液化產(chǎn)品主要是汽油、柴油和航空煤油等運輸燃料，同時生產(chǎn)LPG和液氨、硫磺等，化工產(chǎn)品較少。間接液化無論是高溫法還是低溫法都會生產(chǎn)出油品和種類繁多的化工產(chǎn)品。F-T合成的產(chǎn)物中既有氣體、液體產(chǎn)物，又有固體產(chǎn)物，組成非常復雜，除少量易溶于水的低碳醇、酮外，主要是含有從低分子(C1)氣態(tài)至高分子(C50左右)固體蠟的烴類化合物的混合物，其餾份組成、族組成和性質(zhì)因催化劑和合成工藝條件的不同而各異。氣態(tài)烴可以提取人工合成天然氣甲烷、乙烯、丙烯、丁烯和LPG等產(chǎn)品。液體產(chǎn)物可以提取石腦油餾份、煤油餾份和柴油餾份，重質(zhì)組分可以得到軟蠟。固體產(chǎn)物可以制造高級硬蠟。F-T高溫(300350)合成以生產(chǎn)化學品為主。以南非SASOL-、廠采用的固定流化床合成產(chǎn)物為例，C1C4占產(chǎn)品總量的44左右，其中烯烴占產(chǎn)品總量的26，可以生產(chǎn)高價值的乙烯、丙烯，對價值相對較低的丁烯可以與乙烯按適當比例混合經(jīng)歧化反應變成丙烯。石腦油餾份加氫飽和作乙烯原料。柴油餾份中含有大量烯烴，應提取C10C13a-烯烴作為高級洗滌劑的原料出售，其售價比普通柴油高近一倍。柴油餾份中的C14C18正構(gòu)烷烴是作高級脂肪醇的原料，其售價比普通柴油高約50。當生產(chǎn)規(guī)模較大時，可以從含氧混合物中得到高價值的乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、甲乙酮、丙酮等。因此，建立一體化生產(chǎn)廠采取油化結(jié)合的方針可以使生產(chǎn)更加靈活，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整更加方便，有利于煤制油產(chǎn)業(yè)的生存和發(fā)展。（2）直接液化和間接液化產(chǎn)品質(zhì)量有很強的互補性。直接液化可以生產(chǎn)高標號的汽油，但柴油餾分因含有大量芳烴，十六烷值較低，很難加工成為優(yōu)質(zhì)柴油。直接液化的石腦油餾分芳潛比較高，用作制乙烯的原料也有一定問題。間接液化可以生產(chǎn)十六烷值高達75的優(yōu)質(zhì)柴油、適合作乙烯原料的石腦油等，但卻很難生產(chǎn)合格的汽油產(chǎn)品。F-T低溫合成產(chǎn)物中的柴油餾份，既可以直接作為優(yōu)質(zhì)柴油直接用于柴油發(fā)動機，又可以作為調(diào)和柴油使用。F-T高溫(300350)合成產(chǎn)物中的柴油餾份含有較多烯烴，經(jīng)加氫飽和亦得到高十六烷值柴油。間接液化合成的高十六烷值柴油可以和直接液化低十六烷值柴油調(diào)成合格柴油。（3）直接液化和間接液化的原料具有很強的互補性。煤直接液化是通過在高壓下加氫實現(xiàn)煤向油的轉(zhuǎn)化，在需要大量氫氣的同時排出含油和瀝青質(zhì)近50的殘渣。而間接液化首先是將煤氣化，生產(chǎn)出合成氣然后再進行合成。因此可以將直接液化排出的殘渣送到間接液化供造氣用，同時間接液化合成富裕的氫氣可以供直接液化使用。由此可見，直接液化和間接液化在原料方面也具有很強的互補性。（4）直接液化和間接液化在抗風險能力方面具有互補性。眾所周知，直接液化投資較低，內(nèi)部收益率較高，經(jīng)濟風險較小，但到目前還沒有工業(yè)化生產(chǎn)裝置，工程技術(shù)上可能存在一定的風險；而間接液化恰恰相反，具有投資較高，內(nèi)部收益率較低，經(jīng)濟上會存在一定的風險性，但有工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗，工程技術(shù)上應不存在大的風險。因此，建立一體化煤液化工廠可以大幅度降低綜合風險參考文獻：1吳春來煤炭間接液化技術(shù)及其在中國的產(chǎn)業(yè)化前景煤炭轉(zhuǎn)化。2003。Vo126 No217-242韓建國神華煤炭北京：中國標準出版社，2003321-3583曹征彥中國潔凈煤技術(shù)北京：中國物資出版社，1998441-4504楊松君，陳懷珍動力煤利用技術(shù)北京：中國標準出版社，1999287-3205舒歌平煤炭液化技術(shù)北京：煤炭工業(yè)出版社，2003186-2586賀永德現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊北京：化學工業(yè)出版社，2004997-1044作者簡介 吳春來教授，博士生導師。1966年研究生畢業(yè)于煤炭科學研究總院煤化所煤化學專業(yè)。一直從事煤轉(zhuǎn)化的研究開發(fā)工作。曾任煤化所所長、煤炭工業(yè)潔凈煤工程技術(shù)研究中心副主任、全國煤炭標準化技術(shù)委員會主任、國家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心主任、中國煤炭學會煤化學專業(yè)委員會主任等職。煤化工產(chǎn)業(yè)的科技發(fā)展狀況綜述一、煤化工產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展現(xiàn)狀 （一）煤化工概述 煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體，液體，固體燃料以及化學品的過程。從煤的加工過程分，主要包括:干餾(含煉焦和低溫干餾)，氣化，液化和合成化學品等。煤化工利用生產(chǎn)技術(shù)中，煉焦是應用最早的工藝，并且至今仍然是化學工業(yè)的重要組成部分。煤的氣化在煤化工中占有重要地位，用于生產(chǎn)各種氣體燃料，是潔凈的能源，有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護；煤氣化生產(chǎn)的合成氣是合成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料。煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油和化學產(chǎn)品。在石油短缺時，煤的液化產(chǎn)品將替代目前的天然石油。 （二）新型煤化工技術(shù) 1. 三種新型煤化工技術(shù)路線 技術(shù)之一：煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的單元技術(shù)煤氣化技術(shù)。以魯奇、德士古、殼牌等爐型最為常用，我國先后引進了上述爐型用于生產(chǎn)合成氣和化工產(chǎn)品。采用多組分催化劑，可從合成氣制含60%異丁醇和40%甲醇的混合物，異丁醇脫水成異丁烯，從而可完成由合成氣直接制取甲基叔丁基醚，這是一條很值得重視的由天然氣和煤為原料制取高辛烷值添加劑的技術(shù)路線。 技術(shù)之二：以煤為原料生產(chǎn)甲醇及多種化工產(chǎn)品。目前國外甲醇生產(chǎn)主要以天然氣為主，從資源背景看，我國煤炭儲量遠大于石油、天然氣儲量，因此在很長一段時間內(nèi)煤炭是我國甲醇生產(chǎn)最重要的原料。目前正在山西交城建設(shè)的60萬噸/年焦爐氣制甲醇示范工程和以高硫煤為原料生產(chǎn)甲醇的創(chuàng)新工藝都將使煤制甲醇在全國得到更廣泛的推廣。甲醇作為一種重要的化工原料，通過羰基化可進一步制取醋酸、醋酸酐、甲酸甲酯、甲酸、草酸等重要的化工產(chǎn)品。西南化工研究院現(xiàn)已開發(fā)成功甲醇羰基化制取醋酸、醋酸酐工藝軟件包，在現(xiàn)有20萬噸/年低壓羰基化醋酸裝置的基礎(chǔ)上，正在擴展系列產(chǎn)品，進一步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；甲醇與亞硝酸在Pd催化劑作用下可反應制取草酸，這是合成草酸的一條新途徑；德國Hu1s公司以甲醇和CO在叔二胺與乙烷作用下進行加壓羰基化反應制得甲酸甲酯(HCOOCH3)，轉(zhuǎn)化率為80.7%，選擇性達99.4%。 技術(shù)之三：以煤為原料合成烴類。甲醇裂解制烯烴的研究工作已進行了多年，中科院大連化物所在此方面的研究居世界領(lǐng)先地位，甲醇轉(zhuǎn)化率達到100%，對烯烴的選擇性高達85%90%；目前合成氣制烯烴已成為費托合成化學中新的研究方向之一，一些研究結(jié)果已顯示出誘人的工業(yè)化前景，但由于還有一些在轉(zhuǎn)化過程中的核心問題有待解決，因此該項研究距離實際工業(yè)化尚有一定距離；近期，國內(nèi)外對將甲烷擺脫造氣工序直接氧化脫氫生成乙烯也頗為重視，中科院蘭州物化所通過3年多的努力，取得了甲烷轉(zhuǎn)化率25%35%，對C2的選擇性為70%80%的可喜進展，目前該項研究已被列為科技部科技攻關(guān)重點項目。 2. 煤炭氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù) 多聯(lián)產(chǎn)是新型煤化工的一種發(fā)展趨勢。所謂多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)就是指多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)通過優(yōu)化耦合集成在一起，以同時獲得多種高附加值的化工產(chǎn)品（包括脂肪烴和芳香烴）和多種潔凈的二次能源（氣體燃料、液體燃料、電等）為目的的生產(chǎn)系統(tǒng)。多聯(lián)產(chǎn)與單產(chǎn)相比，實現(xiàn)了煤炭資源價值的梯級利用，達到了煤炭資源價值利用效率和經(jīng)濟效益的最大化，滿足了煤炭資源利用的環(huán)境最友好。 （三）我國煤化工產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展現(xiàn)狀 1. 煤炭焦化 受鋼鐵工業(yè)快速增長的拉動，從2002年開始中國焦化工業(yè)呈現(xiàn)高速增長的態(tài)勢。2004年焦炭總產(chǎn)量突破20億噸，比2003年增加約億噸，出口焦炭約1.5億噸，約占世界焦炭貿(mào)易總量的60。 據(jù)估算，2004年中國煉焦消耗原料精煤約29億噸，洗選加工原煤約45億噸，約占當年煤炭消費總量的25，煉焦已成為涉及原料煤加工和轉(zhuǎn)化數(shù)量最大的煤化工產(chǎn)業(yè)。中國煉焦工業(yè)技術(shù)已進入世界先進行列，新建的大部分是技術(shù)先進、配套設(shè)施完善的大型焦爐，炭化室高6m的大容積焦爐已實現(xiàn)國產(chǎn)化，2004年機械化焦爐生產(chǎn)的焦炭約占焦炭總產(chǎn)量的70；干熄焦、地面除塵站等環(huán)保技術(shù)已進入實用化階段；化學產(chǎn)品回收加強；改造裝備簡陋、落后的小型焦爐，淘汰土焦及改良焦爐的進展加快。 優(yōu)質(zhì)煉焦煤不足是國內(nèi)提高焦炭質(zhì)量的主要障礙，通過對低灰、低硫、弱粘結(jié)煤或不粘結(jié)煤的改質(zhì)或科學、優(yōu)化配煤技術(shù)，可以擴大和改善原料煤資源，實現(xiàn)在常規(guī)工藝條件下提高焦炭質(zhì)量。 注重煤焦油化學品集中深加工和焦爐煤氣的有效利用，是焦化工業(yè)綜合發(fā)展、提升競爭能力的重要方向。對布局較為集中的大型煉焦企業(yè)，應在焦油深加工、剩余煤氣的利用方面統(tǒng)籌規(guī)劃，以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和高效、經(jīng)濟生產(chǎn)。 污染控制仍然是當前焦化工業(yè)發(fā)展的迫切問題，在嚴格取消土法煉焦，改造落后、污染嚴重的中小型焦爐的同時，推動大型和新建焦爐采用先進的污染治理技術(shù)，切實搞好環(huán)境保護。 2. 煤制油技術(shù)及工業(yè)發(fā)展 煤直接液化、間接液化的產(chǎn)品以汽油、柴油、航煤以及石腦油、烯烴等為主，產(chǎn)品市場潛力巨大，工藝、工程技術(shù)集中度高，是中國新型煤化工技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。近年來，兩種技術(shù)在研究開發(fā)和大規(guī)模工程示范方面均得到發(fā)展。 直接液化技術(shù)開發(fā)及工業(yè)示范工程取得進展 煤直接液化于50年前已實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，新工藝研發(fā)在國外已有近30年，積累了從基礎(chǔ)工藝研究到中間試驗的大量經(jīng)驗，中國國內(nèi)研究已有20多年。 國內(nèi)已完成高分散直接液化加氫液化催化劑實驗室開發(fā)，該催化劑具有添加量低，催化效果好，生產(chǎn)成本低，顯著提高油收率等優(yōu)點，達到國際先進水平。在開發(fā)形成“神華煤直接液化新工藝”的基礎(chǔ)上，建成了工藝試驗裝置，于2004年1012月進行了溶劑加氫、熱油連續(xù)運轉(zhuǎn)和23小時投料試運轉(zhuǎn)，打通了液化工藝，取得開發(fā)成果。適合中國煤種、煤質(zhì)的CDCL直接液化新工藝的基礎(chǔ)研究和工藝開發(fā)已啟動進行。 煤間接液化技術(shù)開發(fā)和工業(yè)化發(fā)展速度加快 到2004年底，國內(nèi)分別建成了設(shè)計合成產(chǎn)品能力為1000噸/年、1萬噸/年的低溫漿態(tài)床合成油（間接液化）中試裝置，并進行了長周期試驗運行，完成了配套鐵系催化劑的開發(fā)，完成了10萬噸/年、100萬噸/年級示范工廠的工藝軟件包設(shè)計和工程研究。低溫漿態(tài)床合成油可以獲得約70的柴油，十六烷值達到70以上，其它產(chǎn)品有LPG（約510）、含氧化合物等。 間接液化中試裝置開發(fā)、運轉(zhuǎn)是自主知識產(chǎn)權(quán)煤基合成油技術(shù)的標志性成果，對推動技術(shù)國產(chǎn)化和工業(yè)化發(fā)展有重要作用。煤間接液化大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)在國外是成熟的，引進技術(shù)建設(shè)300萬噸/年級工廠的可行性研究正在進行中。煤間接液化技術(shù)有較寬的煤種適應性，工藝條件相對緩和，可以通過改變生產(chǎn)工藝條件調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，或以發(fā)動機燃料為主，或以化工晶為主，因此將會成為未來煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要途徑。 煤制油技術(shù)及工業(yè)發(fā)展趨勢 煤制油可得到質(zhì)量符合標準，含硫、氮很低的潔凈發(fā)動機燃料，不改變發(fā)動機和輸配、銷售系統(tǒng)均可直接供給用戶。 目前，國內(nèi)煤制油技術(shù)和工業(yè)化尚處于發(fā)展初期，采用技術(shù)引進和自主開發(fā)兩條途徑推動發(fā)展速度。預計，2010年以前，利用國外技術(shù)和以國內(nèi)技術(shù)為主的商業(yè)化示范工程都將有實質(zhì)性進展，為2010年后進入工業(yè)化發(fā)展階段打下基石出。到2020年期間，中國將基本建成煤制油工業(yè)產(chǎn)業(yè)，并在國內(nèi)發(fā)動機燃料供應和替代石油化工品方面起到重要作用。 3. 煤氣化甲醇及下游產(chǎn)品 2002年以來，中國甲醇產(chǎn)量及消費量持續(xù)快速增長，2004年精甲醇產(chǎn)量達到441萬噸，比2001年增加100以上，比2003年增加34.9。目前，甲醇生產(chǎn)能力正處于快速發(fā)展階段，新建或擬建項目較多，規(guī)模大多在1060萬噸/年，若全部建成，合計可形成新增生產(chǎn)能力超過700萬噸/年，如果按照2004年的增長率，2006年的產(chǎn)量將達到700萬噸以上。甲醇生產(chǎn)能力和產(chǎn)量的快速增加已經(jīng)引起關(guān)注。煤炭是國內(nèi)生產(chǎn)甲醇的主要原料，煤基甲醇產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70以上。今后甲醇消費仍然以化工需求為主，需求量穩(wěn)步上升；作為汽油代用燃料，主要方式以摻燒為主，局部地區(qū)示范和發(fā)展甲醇燃料汽車，消費量均有所增加。預計幾年后中國國內(nèi)甲醇生產(chǎn)、消費量將達到平衡，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)之間、國內(nèi)甲醇與進口甲醇之間的競爭將日趨激烈，降低生產(chǎn)成本對市場競爭顯得更為重要。專家提出，發(fā)展甲醇下游產(chǎn)品將是未來發(fā)展方向。甲醇是重要的基礎(chǔ)化工原料，其下游產(chǎn)品有：醋酸、甲酸等有機酸類，醚、酯等各種含氧化合物，乙烯、丙烯等烯烴類，二甲醚、合成汽油等燃料類。結(jié)合市場需求，發(fā)展國內(nèi)市場緊缺、特別是可以替代石油化工產(chǎn)品的甲醇下游產(chǎn)品是未來大規(guī)模發(fā)展甲醇生產(chǎn)、提高市場競爭能力的重要方向。 近年來，中國是世界上聚烯烴生產(chǎn)和消費發(fā)展最快的國家，聚乙烯、聚丙烯生產(chǎn)量、消費量、進口量均以較快速度增長。2004年國內(nèi)乙烯產(chǎn)能達到620萬噸，產(chǎn)量達到627萬噸（同比增加9.4），當年當量消費量達到1730萬噸，乙烯及其下游產(chǎn)品進口折合乙烯約1100萬噸。預計到2010年，國內(nèi)乙烯需求總量可能增長到2100萬噸以上，生產(chǎn)能力也會有較大增長。目前，中國石化行業(yè)的乙烯生產(chǎn)基本為石腦油法，國內(nèi)聚乙烯工業(yè)處于供不應求、繼續(xù)發(fā)展的態(tài)勢，發(fā)展煤基甲醇乙烯聚乙烯工業(yè)生產(chǎn)路線有多方面的作用和意義。2003年以來，國內(nèi)許多企業(yè)關(guān)注到甲醇制取烯烴（乙烯、丙稀為主）的技術(shù)的發(fā)展，并于新上甲醇項目中進行聯(lián)產(chǎn)烯烴的設(shè)計。 甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚的技術(shù)是成熟的。目前，二甲醚作為汽車燃料的研究和試驗正在進行，替代LPG作為城鎮(zhèn)民用燃料被認為是更容易實現(xiàn)的利用途徑。由于目前尚缺乏二甲醚運輸、儲存、燃燒等配套方法及裝備的系列標準，一些企業(yè)在二甲醚生產(chǎn)能力建設(shè)方面持由小逐漸擴大的謹慎態(tài)度。 4. 煤氣化合成氨 近年來，國內(nèi)化肥市場產(chǎn)銷兩旺，2004年尿素產(chǎn)量達到1900萬噸，同比增加約16，其它氮肥也有較大幅度增長；磷肥產(chǎn)量達到約1000萬噸，同比增長約26。受化肥需求和價位增長的拉動，國內(nèi)合成氨產(chǎn)量穩(wěn)步增長，2003年達到3924萬噸，2004年為4222萬噸，同比增長11.4。隨著農(nóng)村經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和需求增長，國內(nèi)化肥市場和價位持續(xù)走高，除氮肥以外，磷肥、鉀肥近年來也有較大發(fā)展，直接推動了國內(nèi)合成氨的較快速度發(fā)展。 目前新建或改造的合成氨生產(chǎn)能力以15萬噸/年30萬噸/年的規(guī)模較多，原料分為煤炭、石油、天然氣，受國內(nèi)石油和天然氣資源制約，以煤為原料生產(chǎn)合成氨是今后發(fā)展的方向，預計占到60以上。 與建設(shè)大中性合成氨建設(shè)配套，煤氣化技術(shù)也取得較大進步和發(fā)展。新建煤氣化技術(shù)有：水煤漿、干煤粉氣流床氣化，用于中小型化肥廠改造的流化床煤氣化，加壓固定床煤氣化。中小型固定床間歇煤氣化技術(shù)所占比例正在逐步減少。 國內(nèi)先進煤氣化技術(shù)研究開發(fā)近年來也有進展，四噴嘴水煤漿氣流床氣化技術(shù)正在進行工業(yè)示范，預計2005年完成千噸級工業(yè)運行試驗；干煤粉氣流床氣化技術(shù)正在進行中試開發(fā)；加壓流化床氣化技術(shù)正在進入工業(yè)開發(fā)。國內(nèi)煤氣化技術(shù)的發(fā)展將為煤基合成氨產(chǎn)業(yè)提供國內(nèi)知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)支持，推動合成氨產(chǎn)業(yè)技術(shù)的全面進步。 二、潔凈煤技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化 （一）潔凈煤技術(shù)概述 潔凈煤技術(shù)是指煤炭從開采到利用的全過程中，旨在減少污染物排放和提高利用效率的加工、轉(zhuǎn)化、燃燒及污染控制等新技術(shù)，主要包括潔凈生產(chǎn)技術(shù)、潔凈加工技術(shù)、高效潔凈轉(zhuǎn)化技術(shù)、高效潔凈燃烷與發(fā)電技術(shù)和燃煤污染排放治理技術(shù)等。研究與開發(fā)潔凈煤技術(shù)的主要目的是攻克煤氣化、煤炭液化、潔凈煤發(fā)電技術(shù)和綜合利用新技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度提高煤炭轉(zhuǎn)換過程中的效率和控制污染，提供優(yōu)質(zhì)替代燃料，優(yōu)化終端能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全。我國是世界上少數(shù)幾個以煤炭為主要能源的國家之一，目前煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中約占70。在完全開發(fā)水電、充分利用核能和非水力可再生能源、充分考慮油與氣進口潛力的前提下，煤炭在一次能源消費構(gòu)成中將長期占據(jù)主導地位，預計到21世紀中葉約為50。但是，煤炭高效潔凈利用難度大，帶來了嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。1999年我國SO2放量達1858萬噸，居世界第一，其中約85是燃煤排放造成的；酸雨面積已超過我國國土面積的40。我國CO2排放量僅次于美國，居世界第2位。由溫室氣體引起的全球變暖已引起世界范圍內(nèi)的高度關(guān)注，對于能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主而且在相當時期內(nèi)難以根本改變的我國，更是一種嚴峻的挑戰(zhàn)。 電力可以實現(xiàn)一切能量形式的相互轉(zhuǎn)換，可以大規(guī)模生產(chǎn)、遠距離輸送和十分方便地使用，是最清潔的能源。我國人均裝機容量只有0.2kW，為發(fā)達國家的2.8，要成為一個中等發(fā)達國家，人均裝機容量應達到1kW。我國未來應將7080的煤炭消費用于發(fā)電，目前僅有30多，而美國已達80以上。這一目標的實現(xiàn)，需要先進的清凈煤發(fā)電技術(shù)和裝備。 （二）國外潔凈煤技術(shù)發(fā)展概況 1. 美國潔凈煤技術(shù)示范計劃（CCTP） 鑒于在較長一段時期內(nèi)，煤炭仍是美國發(fā)電的主要能源，為了減少燃煤對環(huán)境的污染和提高煤炭燃燒效率，使煤炭成為未來潔凈和可靠的能源，美國早在1985年12月就提出了“潔凈煤技術(shù)計劃”，國會還通過了對該計劃23億美元的預算，共選出38個商業(yè)性示范項目。示范項目主要涉及環(huán)境控制技術(shù)、先進發(fā)電系統(tǒng)、煤炭潔凈燃料和工業(yè)應用等四個領(lǐng)域。環(huán)境控制技術(shù)主要涉及煙道氣的凈化，目的是向眾多的燃煤鍋爐提供各種有效的能防止有害氣體污染大氣的方法。美國潔凈煤技術(shù)示范計劃包括18個環(huán)境控制項目。先進發(fā)電系統(tǒng)。1999年，美國硬煤產(chǎn)量達9.14億噸，居世界第2位。據(jù)統(tǒng)計，美國國內(nèi)煤炭消費量的80%用于發(fā)電。美國能源部的研究指出，隨著先進發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，到2015年，燃煤發(fā)電的效率將由目前的33%左右提高到60%左右；而S02、NOX，和總懸浮顆粒物(TSP)的排放量將減少90%左右。煤炭潔凈燃料。為了減少燃煤對環(huán)境造成的污染，可以通過煤炭氣化與液化等加工轉(zhuǎn)換方法使原煤轉(zhuǎn)化成高能量密度的低硫低氮燃料，從而滿足美國清潔大氣法修正案(CAAA)的要求。工業(yè)應用。工業(yè)耗煤是煤炭消費的大戶，鋼鐵和建材就是主要耗能工業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，鋼鐵工業(yè)約占世界硬煤消費總量的16%左右。為了減少工業(yè)耗煤對環(huán)境的污染，研究重點主要是鋼鐵工業(yè)、煉焦工業(yè)和水泥工業(yè)等。 2. 日本“新陽光計劃” 為應付石油危機，日本于1974年提出新能源技術(shù)開發(fā)計劃。此后，日本又分別于1978年和1989年提出了“節(jié)能技術(shù)開發(fā)計劃”和“環(huán)境保護技術(shù)開發(fā)計劃”。1993年，日本政府將上述三個計劃合并成了規(guī)模龐大的“新陽光計劃”。 提出“新陽光計劃”的主要目的是為了在政府領(lǐng)導下，采取政府、企業(yè)和大學三者聯(lián)合的方式，共同攻關(guān)，克服在能源開發(fā)方面遇到的各種難題。“新陽光計劃”的主導思想是實現(xiàn)經(jīng)濟增長與能源供應和環(huán)境保護之間的平衡。為保證“新陽光計劃”的順利實施，政府每年要為該計劃撥款570多億日元，其中約362億日元用于新能源技術(shù)開發(fā)。 “新陽光計劃”的主要研究課題大致可分七大領(lǐng)域，即再生能源技術(shù)、化石燃料應用技術(shù)、能源輸送與儲存技術(shù)、系統(tǒng)化技術(shù)、基礎(chǔ)性節(jié)能技術(shù)、高效與革新性能源技術(shù)、環(huán)境技術(shù)等。 再生能源技術(shù)研究包括太陽能、風能、波力發(fā)電、溫差發(fā)電、生物能和地熱利用技術(shù)等，其中最受重視的是太陽能。1998年末，日本的太陽能發(fā)電總量已達13萬千瓦，發(fā)電成本降至每千瓦時82日元?；剂蠎眉夹g(shù)包括燃料電池發(fā)電技術(shù)、煤炭液化和氣化技術(shù)。能源輸送、儲存技術(shù)包括研制超導發(fā)電機和高性能鋰再生電池。在研究超高效太陽能電池方面，日本已經(jīng)達到在鍺和硅片上形成結(jié)晶，并使每1平方厘米單晶上的能量轉(zhuǎn)換率分別達到30.9%和17.9%，居世界領(lǐng)先水平。系統(tǒng)化技術(shù)包括利用氫的國際清潔能源技術(shù)和網(wǎng)絡系統(tǒng)技術(shù)。氫能源利用技術(shù)是一種全新的概念，它包括高效率氫制造技術(shù)、大量運輸儲存技術(shù)、分散儲存運輸技術(shù)及利用技術(shù)等，而水能和太陽能等再生能源技術(shù)的發(fā)展，為制造氫能源提供了可能。基礎(chǔ)性節(jié)能技術(shù)研究包括催化劑、燃燒和燃燒控制技術(shù)。高效與革新性能源技術(shù)包括新的天然氣儲存技術(shù)、可燃垃圾的資源化利用技術(shù)、超低耗變壓器使用材料開發(fā)技術(shù)、節(jié)能型金屬粉末回收利用技術(shù)、新的電子元件制造工藝及電路設(shè)計技術(shù)等。3. 歐共體潔凈煤發(fā)展計劃 歐共體的