1、最新煤制油技术发展现状2008 年 6 月 12 日1最新煤制油技术发展现状随着国际石油价格不断突破历史新高（处于 130 多美元的高位运行），更加激励了全球范围内替代石油项目的快速发展。然而传统的煤制油因 3 至 4 吨煤才能生产 1 吨油，能量利用率只有一半，需要用水 9 至 15 吨却引起了人们对此行业的诸多顾虑。但是随着科学技术的进步，通过组合工艺，采用新的思路，有可能解决这一困挠人们的难题。1 煤制油技术术介绍煤炭液化分为间接液化和直接液化。煤直接液化对煤质的要求高于间接液化，但是煤直接液化路线相对简单，热效率高，液体产品收率也比较高；煤炭间接液化对煤质要求不如直接液化苛刻，但是煤间
2、接液化路线比较长，热效率和液体收率比直接液化低一些。1.1 间接液化法煤间接液化是将煤首先经过气化制得合成气（COH 2），合成气再经催化合成（F-T合成等）转化成有机烃类。煤间接液化的煤种适应性广，并且间接液化过程的操作条件温和，典型的煤间接液化的合成过程在 250、1540 个大气压下操作。此外，有关合成技术还可以用于天然气以及其他含碳有机物的转化，合成产品的质量高，污染小。煤间接液化合成油技术在国外已实现大规模工业化。南非基于本国丰富的煤炭资源优势，建成了年耗煤近 4200 万吨、生产合成油品约 500 万吨和 200 万吨化学品的合成油厂。在技术方面，南非 SASOL 公司经历了固定床
3、技术（19501980）、循环流化床（19701990）、固定流化床（1990）、浆态床（1993）4 个阶段。1.2 直接液化法直接液化是煤直接通过高压加氢获得液体燃料。1913 年，德国柏吉乌斯首先研究了煤的高压加氢，并获得世界上第一个煤炭液化专利。到 1944 年，德国煤炭直接液化工厂的油品生产能力已达到 423 万吨年，为第二次世界大战中的德国提供了 2/3 的航空燃料和 50的汽车、装甲车用油。20 世纪 50 年代起中东地区发现大量廉价石油，使煤炭直接液化暂时失去了竞争能力，70 年代的世界石油危机又使煤炭液化技术开始活踩。世界上有代表性的煤直接液化工艺是德国的新液化（IGOR）工
4、艺，美国的 HTI 工艺和日本的2NEDOL 工艺。这些新液化工艺的共同特点是煤炭液化的反应条件比老液化工艺大为缓和，生产成本有所降低，中间放大试验已经完成。2 煤制油经济性比较及存在的问题2.1 煤制油经济性比较表 1 是神华煤直接液化和间接液化的技术经济对比，从表中可以看出，煤制油直接法的吨油成本是 1400 元，间接法的成本是 1600 元，每生产 1 吨油需要水 5 至 6 吨，而间接法需要 9 至 12 吨，直接法 2.4 吨煤可生产 1 吨油，而间接法需要 4.4 吨煤。采用直接液化法进行煤制油，煤的热能利用率为 476，而间接液化法的利用率仅为 286，即大部分热能在煤制油的过程
5、中被消耗掉。正是由于煤制油需要大量的水及能量的巨大浪费，使得我们国家难以下决心进行大规模的进行煤制油的产业建设。由于直接法对煤的质量要求较高，需要质量较优的煤，因而其应用受到原料的限制。2.2 煤制油存在的问题煤液化项目未来的难题首先面对的是如何减少对水资源的消耗，保护环境的可持续发展。其次是解决二氧化碳的排放问题。煤制油的生产过程会大量排放二氧化碳，生产 1 吨油要排放 78 吨二氧化碳。南非萨索公司作为神华的合作方，也只是在节水和二氧化碳排放两方面做了一些尝试。2012 年前，中国等发展中国家有可能对承担二氧化碳减排作出承诺，这将对神华和兖矿等的煤液化项目产生直接影响。然而我们应当公正能客
6、观看待煤制油项目的污染问题，3在空气污染方面，电厂要比煤液化项目严重得多；在耗水方面，无论化肥项目还是煤制甲醇也都高于煤制油。因此以耗水量的多少来指责煤制油好像站不住脚，关键是煤制油项目建设的地点是煤与水不能兼顾。3 当前煤制油技术介绍鉴于以往的煤制油存在的诸多问题，有许多民营及外资的研究机构宣称开发了新的煤制油技术。3.1 陕西金巢投资公司新工艺介绍3.1.1 技术特点中国陕西金巢投资公司与南非金山大学材料与工艺合成中心合作开发了针对中国的煤变油新技术，该技术技术的创新思路是，采用新的化学方法来提高能源效率。新化学方法把传统原料煤炭和天然气(或煤矿的瓦斯废气)混合使用，使得氢碳比可以进行调整
7、，新技术还省略了合成工艺流程中的回路环节。目前成熟的合成工艺为：煤水氧气生成合成气生成烃二氧化碳。该工艺中，二氧化碳是排放的废气，既降低了煤炭转化为烃的效率，也污染了大气环境。同时，二氧化碳排放的增加使每生产一吨烃需要更多的煤，增加了运行费用。新方法简化了工艺流程，降低了技术风险和运行成本。目前，煤变油同行领先者的技术改造集中在合成工艺中的反应器上，但反应器的造价不超过整个企业投资的10%，而新工艺流程的创新可节省 15%至 30%的投资。实际上该公司是将成熟的天然气制油技术与煤制油技术紧密的结合在一起，充分利用天然气中较高的氢碳比来弥补煤中的氢的不足，从而大副度的降低了常规煤液化的制氢所消耗
8、水的量，从技术创新的性质看属于组合工艺的范畴。3.1.2 技术分析通过联系该企业，初步了解其正在宝鸡进行中试实验。由于没有联系到相关的技术人员，我们姑且从理论角度分析一下其节水情况。假设煤全部由碳组成，则煤制油 1 吨需要氢气大约 0.17 吨，这些由天然气提供，假设天然气全部由甲烷组成，则需要 1.4 吨天然气。即粗略理论计算，按天然气：煤1.4：1，可以将煤液化。当然这些只是从化学角度分析，实际情况估计天然气与煤的重量比要远大于 1.4。4从上述的理论分析可知，实际上该技术称为天然气液化更为合适，技术特点是通过加入煤后大副度的降低了制作成本。我国是天然气贫乏的国家，在我们发展天然气液化将不
9、太现实。若以建 300 万吨（国家法改委规定的煤制油最产量），将需要天然气 175 万吨。我国又有人说要进行煤气化生产天然气，更说明了这种技术的应用将有许多疑问。此外，该工艺建 300 万吨年油品的生产装置估计需要高达 260 亿元的投资。3.2 合沣集团有限公司液化技术合沣集团开发了一种褐煤的液化技术。其号称整个生产过程不需要耗水（传统的煤制油生产技术采用了加氢工艺，每生产一吨油需耗水 10 吨以上），本项技术的用水，只是作为冷却系统循环使用，不浪费水资源；并具有产设备采用石化常规设备，具有体积小、占地少、投资低、建设周期短、见效快的特点。然而由于只能采用褐煤作为原料，并且我国褐煤的产量较少
10、，不适于大范围推广。目前呼伦贝尔东能化工有限公司拟建的年产 500 万吨褐煤低温热解项目计划总投资92587 万元，年处理褐煤 500 万吨，年产半焦 200 万吨、焦油 30 万吨、粗苯 125 万吨、煤气 55 亿立方米。项目投产后，产值可达 14 亿元。由此可见其液化技术技术含量一般。3.3 陕西榆林神木锦界天元化工有限公司陕西榆林神木锦界天元化工有限公司利用当地的煤焦油资源，采用直立炉干馏工艺生产兰炭、煤焦油、焦炉煤气，由焦炉煤气制取氢气，再采用二段加氢及尾油裂化技术，将煤焦油与氢气在催化剂作用下进行加氢反应，分馏出燃料柴油、石脑油及液化气等，实现煤一焦一油生产一体化，提高了煤焦油的附
11、加值。同时，该工艺在生产过程中的废气可回收利用，工业废水零排放，根治了传统煤焦油加工存在的污染问题。煤焦油是在炼焦过程中形成的油状液体，由 500 多种芳香烃组成，目前在工业中还没有得到充分利用。据介绍，神木锦界天元化工有限公司采用的两次加氢尾油裂化技术为国内首创，煤焦油利用转化率达到了 93%，即 1 吨煤焦油可生产出 930 千克成品油。目前 25万吨/年中温煤焦油轻质化装置正在调试，日产燃料柴油和石脑油 200 多吨，不久将实现满负荷生产运行。 虽然许多业内专家认为，堪称“榆林版煤制油”的中温煤焦油轻质化项目的试车投产，开辟了煤炭、煤焦油深加工利用，延长煤化工产业链的新途径，对我国石油替
12、代资源开发5意义重大，但是我们认为这只是煤焦油后处理工艺，无法同煤的液化联系起来，充其量只能称为煤化工。3.4 水相费托反应北京大学化学与分子工程学院课题组瞄准低温、水相的研究方向，从离子液体中的费托反应入手，于 2005 年得到了 150就具有活性的超长寿命纳米费托反应催化剂。之后该课题组提出了让反应在水体中进行的全新想法，并在两年后获得了成功。这一研究成果提出的全新思路，给未来费托合成的工业开发提出了新的方向。作为间接液化煤制油重大工业过程的关键技术，费托合成新技术一旦实现大规模产业化，完全可能取代现有的整个工业费托合成体系。 然而，该项成果虽然引起了全世界的观注，但距实质性的应用还需要较长的时间。 4 结论随着矿产资源的日趋减少，人们对可替代能源的寻找将呈快速增长趋势。我们也相信，人类一定能够找到能源的替代形式。从能量的来源来看，能源全部来自太阳能，我们现在所使用的各种原料只不过是能量的载体罢了。如果有先进的贮电快充技术、及氢氢贮藏技术，我们也许就不用再去寻找新能源了。但我们更确信，通过技术进进步，我们一定能够找到一种适合我们时代的新能源技术。
