國內(nèi)外煤制油技術(shù)

煤轉(zhuǎn)油工程1目錄2我國煤制油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢3目前,我國致力于煤制油公司主要有五家,分別為神華集團、伊泰集團、潞安集團、晉煤集團和兗礦集團。神華集團

兗礦集團45據(jù)預(yù)測，到2020年，我國油品短缺約在2億t左右，除1.2億t需進口外，煤制油可解決6000萬～8000萬t以上，投資額在5000億元左右，年產(chǎn)值3000～4000億元，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。國內(nèi)的石油開采儲量逐年下降，而經(jīng)濟的高速發(fā)展對石油需求量是逐年增多，兩個曲線之間會隨著時間的推移逐漸形成一個越來越大的空位，煤制油產(chǎn)品可以在這一空位占有很大比例。煤制油技術(shù)有助于我國擺脫對進口過度依賴，提高能源安全，以及實現(xiàn)低碳經(jīng)濟。61.1世界能源結(jié)構(gòu)與我國能源概況

能源是一個國家生產(chǎn)技術(shù)水平的重要標志，沒有能源就沒有工業(yè)。因此，能源問題是世界各國，尤其是工業(yè)發(fā)達國家最先考慮發(fā)展的問題。我國將能源，材料，信息和生物四個領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)作為國家優(yōu)先支持與發(fā)展的方向。1.1.1能源的形式（按自然形態(tài)劃分）不可再生能源?；茉?一次性能源)：

a.煤炭b.石油c.天然氣d.油頁巖（油砂）等核能(一次性能源)：

a.核裂變b.核聚變

可再生能源：

a.水力能b.太陽能c.風(fēng)能d.地?zé)崮?1.1.2能源利用史上的幾次重大革命18世紀，以蒸汽為動力的時代：瓦特發(fā)明了蒸汽機，其實質(zhì)使用燃煤產(chǎn)生蒸汽代替了人力和畜力。但是蒸汽機的熱效率很低，小于40%.19世紀70年代，以電力為動力的時代：用燃煤發(fā)電或水力發(fā)電取代了蒸汽。20世紀50~60年代：以石油、天然氣為動力的時代，同時發(fā)展了“石油化學(xué)工業(yè)”。能源利用的每次革命都引起了世界經(jīng)濟、政治、軍事等方面的一系列重大變化:

蒸汽——機車；電力——電動機；石油——汽車、飛機.1.1.3能源結(jié)構(gòu)的變化直到上世紀初的現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展時期，煤炭一直作為主要能源，約占總能源消耗量的80%以上。50年代由于在中東地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量的油田，石油開采量迅速增大，約在60年代中期，石油在總能源消耗中所占比重已達42%。到80年代，工業(yè)發(fā)達國家中，煤炭占總能源的消耗量遠低于石油的（即煤炭占26%，石油占50%）。81.1.4我國的能源結(jié)構(gòu)

80年代前，煤炭占80%以上。目前仍然以煤炭為主，約占65~70%。2000年國家統(tǒng)計局統(tǒng)計表明：煤炭67%，石油23%，天然氣2.5%，水電6.9%。從1993年我國已成為石油進口國。石油的開發(fā)主要用于生產(chǎn)汽油、柴油、化工產(chǎn)品和化工原材料（纖維、橡膠、塑料）。同時，我國目前也正在積極開發(fā)其他能源：（1）水力資源(長江三峽水利樞紐)。（2）核能(大亞灣核能發(fā)電站,94年1#機組和2#機組相繼并網(wǎng)發(fā)電；秦山核能發(fā)電廠)。（3）天然氣(陜西、新疆等地開發(fā))。所以，從世界到我國來看，能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢進入了群雄并起，各自發(fā)揮自身優(yōu)勢的階段。中國化工學(xué)會常務(wù)理事、國家經(jīng)貿(mào)委綜合司司長李壽生說煤炭在今后相當長的時期仍將是我國最主要的一次能源。應(yīng)該清醒地看到我國是世界上少數(shù)幾個以煤炭作為主要能源的國家之一。我國煤炭探明可采量為7300億噸，名列世界第一，占世界儲量的45.7%（16000億噸）。2000年煤炭消費量12.0億噸，所占能源消費總量的67.0%。1990年，我國原煤產(chǎn)量10.58億噸，占世界煤炭總產(chǎn)量的35%（35億噸）是世界上第一產(chǎn)煤和用煤大國。預(yù)計2000年我國煤炭產(chǎn)量可達1400億噸。9

我國煤炭資源的分布也是極不均衡的，64%分布在華北地區(qū)。山西省的煤炭資源約占全國的1/3（5000億噸）；石油主要分布在黑龍江、遼寧、山東和沿海地區(qū)。我國能源消費特點：（1）以煤炭為主。前面已講過（2）人均消費水平低，單位產(chǎn)值能耗高。從下表中可見人均能耗是世界平均水平的1/2，單位產(chǎn)值能耗是世界平均水平的近4倍（3.95倍）.

綜上所述，為了更好地解決我國未來的能源問題，除了應(yīng)大力發(fā)展其他能源外（核能、水力能、太陽能），還要大力加強煤炭的綜合利用，提高煤炭的利用率是極其重要的。煤液化理論是煤炭綜合利用技術(shù)的基礎(chǔ)理論之一。10能源形勢分析百年原油在造就了人類繁榮的同時，也形成了人類對其過分依賴的局面。目前中國對原油的依存度已達到50%，這樣就構(gòu)成了國家能源的安全問題。后石油時代——原油價格飚升——對世界經(jīng)濟發(fā)展引發(fā)了一系列的負面效應(yīng)——通貨膨脹，經(jīng)濟危機等。科學(xué)技術(shù)在未來能源（太陽能、氫能等）的利用方面顯得蒼白無力。選擇主導(dǎo)能源的五大要素：①資源量②技術(shù)水平③生產(chǎn)成本④投資能力⑤環(huán)境容量（CO2排放）。煤炭再次作為主導(dǎo)能源的可能性：煤化工正悄然提高了身價，人們開始重新認識其歷史地位與作用。11煤轉(zhuǎn)油的知識煤炭是一種碳含量高、但氫含量只有5%的固體。與液體燃料（從原油中提取的）相比，煤炭不便于處理和運輸。

通過脫碳和加氫，煤炭可以直接或間接轉(zhuǎn)化成適于運輸?shù)囊后w燃料，其中一種方法是焦化或熱解，另外一種方法是液化。由于將煤炭轉(zhuǎn)化成液體燃料的成本比提煉原油的成本高，但原煤本身的價格比較低廉，這是煤炭液化技術(shù)能夠付諸實施的一個主要激勵因素。12煤炭液化技術(shù)煤的液化是將煤轉(zhuǎn)化成清潔的便于運輸和使用的液體燃料(汽油、柴油、航空煤油等)的液體燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一種先進的潔凈煤技術(shù)13煤制油煤14

（1）煤制油技術(shù)分類（2）直接液化（3）間接液化（4）甲醇－MTG

（5）煤基多聯(lián)產(chǎn)及氫能15組成性質(zhì)C（%）H（%）O（%）N（%）S（%）發(fā)熱量MJ/kg礦物%水分%煤60-753-43-150.5-1.00.2-320.9813石油83-8710-140.5-1.60.1-1.70.5-341.8很少脫水

煤的氫碳比約0.7，石油約1.5～1.7；煤結(jié)構(gòu)以縮合芳香烴為主，石油以脂肪烴為主煤中含較多雜原子，水分、礦物質(zhì)較多煤是固體，石油是粘稠液體

（1）煤制油技術(shù)分類16

（1）煤制油技術(shù)分類煤直接液化間接液化干餾液體燃料汽油MTG燃料、化工品燃料、化工品17

（2）直接液化油煤漿制備加氫液化450OC，20MPa分離單元

催化劑

制氫

循環(huán)溶劑

殘渣

煤制備

加氫精制

油品化工品CO2、CO加氫熱解18

始于上一世紀20年代，工業(yè)化于30～40年代

1943年，德國總規(guī)模達到423萬t/a，戰(zhàn)后停止二戰(zhàn)后新技術(shù)持續(xù)開發(fā)

70年代新工藝開發(fā)高潮，2000年前后停止目前全球沒有工業(yè)化生產(chǎn)

（2）直接液化19

國內(nèi)從70年代末開始研究，國際合作－國內(nèi)研發(fā)，催化劑開發(fā)，建成2套0.1t/d工藝研發(fā)裝置,一套加氫裝置。

（2）直接液化201979年～1996年：國家支持下，進行了50多種中國煤種評價，篩選了十幾種適宜直接液化的礦點。掌握了中國煤炭應(yīng)用于直接液化的基本特性和規(guī)律。也有進一步擴展的潛力。

（2）直接液化211996－2000年完成中美、中德、中日合作3個百萬噸級工廠預(yù)可行性研究2000年后神華示范工程工藝優(yōu)化研究（863計劃），高催化劑開發(fā)、應(yīng)用（863計劃）

CDCL工藝開發(fā)基礎(chǔ)研究（973基礎(chǔ)研究）特點由跟蹤研究和技術(shù)儲備轉(zhuǎn)入目標研究和技術(shù)發(fā)展研究；針對中國建設(shè)示范工程進行前期工作

（2）直接液化2221＃催化劑SEM照片36＃催化劑SEM照片“十五863”高效催化劑研究，成果擬用于神華工業(yè)示范。

（2）直接液化23

國家科技部“863”支持項目神華煤直接液化新工藝

6t/d工藝開發(fā)裝置高效催化劑

（2）直接液化24消耗與產(chǎn)品質(zhì)量

（2）直接液化汽油：<0.08%90、93、97<40<35----輕柴油：<0.2%------------45

辛烷值

芳烴

烯烴

十六烷值產(chǎn)品<0.0005%100<40<2545～50

含硫

原料消耗水消耗發(fā)動機燃料轉(zhuǎn)化效率（t煤/t產(chǎn)品）（t原水/t產(chǎn)品）（％）（％）3～47>8558％～60％25

（3）間接液化煤氣化爐鍋爐蒸汽空分氧氣粗煤氣CO、H2凈化變換F－T合成加氫提質(zhì)合成油化工品發(fā)動機燃料26

（3）間接液化

按技術(shù)條件，劃分為高溫合成（350℃）和低溫合成（250℃）按合成反應(yīng)器，劃分為漿態(tài)床、固定流化床、循環(huán)流化床、固定床等按原料，有天然氣、煤等

產(chǎn)品高溫合成低溫合成萬t/a％萬t/a％石腦油75.830.835.614.4聚丙烯82.933.837.515.3a-烯烴24.39.9－－柴油19.78.0128.152.1汽油10.34.210.34.2LPG13.55.524.510.0其它19.27.89.84.0合計245.7100245.810027南非沙索公司：20世紀50年代開始，70年代末擴大，形成世界最大的煤制油工廠，處理煤炭4590萬/a，油品產(chǎn)量760萬t/a，60％為發(fā)動機燃料，供應(yīng)南非國內(nèi)32％市場，化工品向90多個國家出口。三個工廠，96臺氣化爐。

（3）間接液化

Shell公司的SMDS合成技術(shù)

28山西煤化所低溫漿態(tài)床合成技術(shù)，鐵系催化劑，700t/a級試驗平臺，完成4000多小時考核運行，柴油餾分70％，十六烷值達到70成立中科煤制油公司3個十六萬噸示范工廠建設(shè)，神華、山西潞安、內(nèi)蒙伊泰

（3）間接液化29兗礦集團：2003年－2004年建成5000噸/年低溫漿態(tài)床FT合成中試裝置與鐵系催化劑制備裝置，2004年11月26日完成4706小時連續(xù)平穩(wěn)考核運行，合成產(chǎn)品以柴油為主（70％以上，十六烷值70）；2005年1月29日通過鑒定，同年年底啟動百萬噸級工業(yè)化示范工程，目前前期論證階段

（3）間接液化30

（3）間接液化輕柴油：<0.2%------------45

辛烷值

芳烴

烯烴

十六烷值產(chǎn)品柴油070

含硫

原料消耗水消耗發(fā)動機燃料轉(zhuǎn)化效率（t煤/t產(chǎn)品）（t原水/t產(chǎn)品）（％）（％）4～610～1260～7540～42煤液化可以得到優(yōu)質(zhì)、潔凈的液體燃料及其它化工產(chǎn)品31關(guān)于原料煤消耗煤種、煤質(zhì)主要取決于氣化技術(shù)的匹配和選擇按照6噸原燃料煤生產(chǎn)1噸合成產(chǎn)品，如形成3000萬噸產(chǎn)能，需要消耗煤炭約1.8億噸

2020年全國煤炭消費量可能達到約30億噸，煤制油5000萬噸規(guī)模，合計用煤2.6億噸，占8.7％中國目前用煤水平，采取節(jié)能減排技術(shù)，節(jié)煤潛力3億噸以上

（3）間接液化32

（4）甲醇－MTG煤氣化爐鍋爐蒸汽空分氧氣粗煤氣CO、H2凈化變換甲醇合成脫水甲醇

汽油烯烴二甲醚烴合成

水33煤鍋爐蒸汽輪機

蒸汽發(fā)電機

（5）煤基多聯(lián)產(chǎn)及氫能常規(guī)燃煤發(fā)電34蒸汽輪機煤氣化爐煤氣凈化燃氣輪機發(fā)電機煤氣