国内外煤制油技术

煤转油工程2目录3我国煤制油技术发展现状及趋势4目前,我国致力于煤制油公司主要有五家,分别为神华集团、伊泰集团、潞安集团、晋煤集团和兖矿集团。神华集团兖矿集团5优势1)丰富的煤炭资源，低成本原料供应和劳动力成本2）我国是贫油国家，内需巨大3）世界煤炭资源丰富，但与液体燃料相比，在运输等环节上煤炭不便于处理。煤炭液化可以将煤转化成运输燃料劣势1）很多核心技术掌握在国外企业手中2）投资巨大在经济性方面要仔细论证3）是一种能源的浪费：一般地，直接液化工艺的热效率为65～70%，间接液化工艺的热效率为55%。从全球角度来看，是在用一种稀有资源来代替另一种稀有资源机会1）中国经济的飞速发展，对石油产品的需求加大；2)能够解决石油储量逐渐枯竭和石油供给面临的问题威胁1)目前国内煤转油项目规划的太多，项目遍地开花、投资无序化；2)受石油、煤炭价格波动影响大3）对环境方面的影响，煤炭液化生产的运输用燃料的CO2排放量比传统的石油精炼产品增长50%。6据预测，到2020年，我国油品短缺约在2亿t左右，除1.2亿t需进口外，煤制油可解决6000万～8000万t以上，投资额在5000亿元左右，年产值3000～4000亿元，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。国内的石油开采储量逐年下降，而经济的高速发展对石油需求量是逐年增多，两个曲线之间会随着时间的推移逐渐形成一个越来越大的空位，煤制油产品可以在这一空位占有很大比例。煤制油技术有助于我国摆脱对进口过度依赖，提高能源安全，以及实现低碳经济。71.1世界能源结构与我国能源概况能源是一个国家生产技术水平的重要标志，没有能源就没有工业。因此，能源问题是世界各国，尤其是工业发达国家最先考虑发展的问题。我国将能源，材料，信息和生物四个领域的科学与技术作为国家优先支持与发展的方向。1.1.1能源的形式（按自然形态划分）不可再生能源。化石能源(一次性能源)：a.煤炭b.石油c.天然气d.油页岩（油砂）等核能(一次性能源)：a.核裂变b.核聚变可再生能源：a.水力能b.太阳能c.风能d.地热能81.1.2能源利用史上的几次重大革命18世纪，以蒸汽为动力的时代：瓦特发明了蒸汽机，其实质使用燃煤产生蒸汽代替了人力和畜力。但是蒸汽机的热效率很低，小于40%.19世纪70年代，以电力为动力的时代：用燃煤发电或水力发电取代了蒸汽。20世纪50~60年代：以石油、天然气为动力的时代，同时发展了“石油化学工业”。能源利用的每次革命都引起了世界经济、政治、军事等方面的一系列重大变化:蒸汽——机车；电力——电动机；石油——汽车、飞机.1.1.3能源结构的变化直到上世纪初的现代工业发展时期，煤炭一直作为主要能源，约占总能源消耗量的80%以上。50年代由于在中东地区发现了大量的油田，石油开采量迅速增大，约在60年代中期，石油在总能源消耗中所占比重已达42%。到80年代，工业发达国家中，煤炭占总能源的消耗量远低于石油的（即煤炭占26%，石油占50%）。91.1.4我国的能源结构80年代前，煤炭占80%以上。目前仍然以煤炭为主，约占65~70%。2000年国家统计局统计表明：煤炭67%，石油23%，天然气2.5%，水电6.9%。从1993年我国已成为石油进口国。石油的开发主要用于生产汽油、柴油、化工产品和化工原材料（纤维、橡胶、塑料）。同时，我国目前也正在积极开发其他能源：（1）水力资源(长江三峡水利枢纽)。（2）核能(大亚湾核能发电站,94年1#机组和2#机组相继并网发电；秦山核能发电厂)。（3）天然气(陕西、新疆等地开发)。所以，从世界到我国来看，能源结构的发展趋势进入了群雄并起，各自发挥自身优势的阶段。中国化工学会常务理事、国家经贸委综合司司长李寿生说煤炭在今后相当长的时期仍将是我国最主要的一次能源。应该清醒地看到我国是世界上少数几个以煤炭作为主要能源的国家之一。我国煤炭探明可采量为7300亿吨，名列世界第一，占世界储量的45.7%（16000亿吨）。2000年煤炭消费量12.0亿吨，所占能源消费总量的67.0%。1990年，我国原煤产量10.58亿吨，占世界煤炭总产量的35%（35亿吨）是世界上第一产煤和用煤大国。预计2000年我国煤炭产量可达1400亿吨。10我国煤炭资源的分布也是极不均衡的，64%分布在华北地区。山西省的煤炭资源约占全国的1/3（5000亿吨）；石油主要分布在黑龙江、辽宁、山东和沿海地区。我国能源消费特点：（1）以煤炭为主。前面已讲过（2）人均消费水平低，单位产值能耗高。从下表中可见人均能耗是世界平均水平的1/2，单位产值能耗是世界平均水平的近4倍（3.95倍）.国别人均能耗（kg煤当量）单位产值能耗（10000J/美元）中国60060俄罗斯650030德国600015美国120026综上所述，为了更好地解决我国未来的能源问题，除了应大力发展其他能源外（核能、水力能、太阳能），还要大力加强煤炭的综合利用，提高煤炭的利用率是极其重要的。煤液化理论是煤炭综合利用技术的基础理论之一。11能源形势分析1.百年原油在造就了人类繁荣的同时，也形成了人类对其过分依赖的局面。目前中国对原油的依存度已达到50%，这样就构成了国家能源的安全问题。2.后石油时代——原油价格飚升——对世界经济发展引发了一系列的负面效应——通货膨胀，经济危机等。3.科学技术在未来能源（太阳能、氢能等）的利用方面显得苍白无力。4.选择主导能源的五大要素：①资源量②技术水平③生产成本④投资能力⑤环境容量（CO2排放）。5.煤炭再次作为主导能源的可能性：煤化工正悄然提高了身价，人们开始重新认识其历史地位与作用。煤转油的知识•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。12煤炭液化技术•煤的液化是将煤转化成清洁的便于运输和使用的液体燃料(汽油、柴油、航空煤油等)的液体燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工原料的一种先进的洁净煤技术1314煤制油煤15（1）煤制油技术分类（2）直接液化（3）间接液化（4）甲醇－MTG（5）煤基多联产及氢能16组成性质C（%）H（%）O（%）N（%）S（%）发热量MJ/kg矿物%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很少脱水煤的氢碳比约0.7，石油约1.5～1.7；煤结构以缩合芳香烃为主，石油以脂肪烃为主煤中含较多杂原子，水分、矿物质较多煤是固体，石油是粘稠液体（1）煤制油技术分类17（1）煤制油技术分类煤直接液化间接液化干馏液体燃料汽油MTG燃料、化工品燃料、化工品18（2）直接液化油煤浆制备加氢液化450OC，20MPa分离单元催化剂制氢循环溶剂残渣煤制备加氢精制油品化工品CO2、CO加氢热解19始于上一世纪20年代，工业化于30～40年代1943年，德国总规模达到423万t/a，战后停止二战后新技术持续开发70年代新工艺开发高潮，2000年前后停止目前全球没有工业化生产（2）直接液化20国内从70年代末开始研究，国际合作－国内研发，催化剂开发，建成2套0.1t/d工艺研发装置,一套加氢装置。（2）直接液化211979年～1996年：国家支持下，进行了50多种中国煤种评价，筛选了十几种适宜直接液化的矿点。掌握了中国煤炭应用于直接液化的基本特性和规律。也有进一步扩展的潜力。（2）直接液化22•1996－2000年完成中美、中德、中日合作3个百万吨级工厂预可行性研究•2000年后神华示范工程工艺优化研究（863计划），高催化剂开发、应用（863计划）CDCL工艺开发基础研究（973基础研究）•特点由跟踪研究和技术储备转入目标研究和技术发展研究；针对中国建设示范工程进行前期工作（2）直接液化2321＃催化剂SEM照片36＃催化剂SEM照片“十五863”高效催化剂研究，成果拟用于神华工业示范。（2）直接液化24国家科技部“863”支持项目•神华煤直接液化新工艺•6t/d工艺开发装置•高效催化剂（2）直接液化25消耗与产品质量（2）直接液化汽油：0.08%90、93、974035----轻柴油：0.2%------------45辛烷值芳烃烯烃十六烷值产品0.0005%100402545～50含硫原料消耗水消耗发动机燃料转化效率（t煤/t产品）（t原水/t产品）（％）（％）3～478558％～60％26（3）间接液化煤气化炉锅炉蒸汽空分氧气粗煤气CO、H2净化变换F－T合成加氢提质合成油化工品发动机燃料27（3）间接液化按技术条件，划分为高温合成（350℃）和低温合成（250℃）按合成反应器，划分为浆态床、固定流化床、循环流化床、固定床等按原料，有天然气、煤等产品高温合成低温合成万t/a％万t/a％石脑油75.830.835.614.4聚丙烯82.933.837.515.3a-烯烃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合计245.7100245.810028南非沙索公司：20世纪50年代开始，70年代末扩大，形成世界最大的煤制油工厂，处理煤炭4590万/a，油品产量760万t/a，60％为发动机燃料，供应南非国内32％市场，化工品向90多个国家出口。三个工厂，96台气化炉。（3）间接液化Shell公司的SMDS合成技术29山西煤化所低温浆态床合成技术，铁系催化剂，700t/a级试验平台，完成4000多小时考核运行，柴油馏分70％，十六烷值达到70成立中科煤制油公司3个十六万吨示范工厂建设，神华、山西潞安、内蒙伊泰（3）间接液化30兖矿集团：2003年－2004年建成5000吨/年低温浆态床FT合成中试装置与铁系催化剂制备装置，2004年11月26日完成4706小时连续平稳考核运行，合成产品以柴油为主（70％以上，十六烷值70）；2005年1月29日通过鉴定，同年年底启动百万吨级工业化示范工程，目前前期论证阶段（3）间接液化31（3）间接液化轻柴油：0.2%------------45辛烷值芳烃烯烃十六烷值产品柴油070含硫原料消耗水消耗发动机燃料转化效率（t煤/t产品）（t原水/t产品）（％）（％）4～610～1260～7540～42煤液化可以得到优质、洁净的液体燃料及其它化工产品32关于原料煤消耗煤种、煤质主要取决于气化技术的匹配和选择按照6吨原燃料煤生产1吨合成产品，如形成3000万吨产能，需要消耗煤炭约1.8亿吨2020年全国煤炭消费量可能达到约30亿吨，煤制油5000万吨规模，合计用煤2.6亿吨，占8.7％中国目前用煤水平，采取节能减排技术，节煤潜力3亿吨以上（3）间接液化33（4）甲醇－MTG煤气化炉锅炉蒸汽空分氧气粗煤气CO、H2净化变换甲醇合成脱水甲醇汽油烯烃二甲醚烃合成水34煤锅炉蒸汽轮机蒸汽发电机（5）煤基多联产及氢能常规燃煤发电35蒸汽轮机煤气化炉煤气净化燃气轮机发电机煤气发电机蒸汽蒸汽变换合成燃料，化工品多联产氢分离燃料电池氢CO2隔离氢能及近零排放（5）煤基多联产及氢能36美国Vision21的虚拟能源工厂（5）煤基多联产及氢能37煤气化多联产路线图2015电/油/化商业示范，100万t/a油，IGCC示范，400MWe级煤气化2000－3000t/d级，合成油产业，F级灵活燃料燃机示范，255MWe2020电/油/化推广，15000MWe，油5500万t/a煤气化产业化G/H级灵活燃料燃机改造技术/示范，480MWe膜分离中试，燃料电池示范，制氢近零排放氢电联产中试电/油/化联产示范，油10