煤制油产业技术现状及发展要素条件分析

化 学 工 业 CHEMICAL INDUSTRY 第 27 卷第 1-2 期 2009 年 2 月 收稿日期： 2008-12-10 作者简介： 解玉梅 （1961-）， 女， 山东省人， 高级工程师， 长期 从事石油化工和煤化工的技术咨询和设计工作。 以煤为原料的合成油技术包括煤的直接液化 和间接液化。 煤炭直接液化是在高温 （>400℃） 和高压 （>15 MPa） 及催化剂作用下， 通过一系列 加氢反应将煤直接液化生成液态烃类及气体烃的 深度转化过程。 间接液化有两种： 一是以煤为原 料先经气化制合成气 （CO+H2）， 再在催化剂的作 用下， 经 F-T合成生成烃类产品和化学品的过程； 二是经过煤制甲醇， 再在催化剂作用下生产油品， 即所谓的甲醇制汽油。 1 技术开发现状 1.1 间接液化 1.1.1 国外 间接液化已有 70 多年历史， 1943 年 F-T 合 成技术实现工业化， 1956 年在南非形成了规模化 工业生产， 是成熟可靠的煤液化技术。 至今， 在 南非已建成了 3 个大厂， 年耗原煤近 5 000 万 t， 生产油品和化学品 700多万 t， 其中油品近 500万t。 SASOL 已成为世界煤化工装置的典范 。 荷兰 Shell 公司的 SMDS 技术， 美国 Mobil 公司的 MTG 合成技术也建有工业化装置， 但均以天然气为原 料 。 国外还有一些先进的合成技术 ， 如丹麦 Topsoe公司的 Tigas法和美国 Mobil 公司的 STG 法 等， 但都未工业化， 也大多是以天然气为原料。 1.1.2 国内 我国从 20 世纪 70 年代开始开展煤炭液化技 术研究。 在 “十五 ” 期间 ， 中国科学院山西煤 炭化学研究所合成油工程研究中心 （现中科合 成油技术有限公司 . SYNFUELS CHINA） 在前期 研究工作的基础上 ， 总结过去的经验和教训 ， 完成了2 000 t ／ a煤炭间接液化工业试验。 2001 年 ICC-ⅠA 低温催化剂的合成技术完成中试验证。 2007年 ICC-Ⅱ高温催化剂的合成技术进行了中试 试验， 开发了 ICC-Ⅰ低温 （230~270℃） 和 ICC- Ⅱ高温 （250~290℃） 两大系列铁基催化剂技术和 相应的浆态床反应器技术， 并分别形成了两个系 列合成工艺： 即针对低温合成催化的重质馏分合 成工艺 ICC-HFPT 和针对高温合成催化剂的轻质 馏分合成工艺 ICC-LFPT。 2002 年 12 月， 兖矿集团在上海组建上海兖 矿能源科技研发有限公司， 开始开展煤间接液化 技术的研究和开发工作。 2004 年 3 月 5 000 t 级 低温费托合成、 100 t ／ a 催化剂中试装置建成， 并 实现一次投料试车成功。 2006 年 4 月又开始建设 万吨级高温费托合成中试装置和 100 t ／ a 高温费托 合成催化剂中试装置， 2007 年初高温费托合成催 化剂中试装置生产出高温Ⅱ型催化剂， 2007 年 6 月高温费托合成中试装置一次投料开车成功， 生 产出合格产品。 中石化石科院于 2004 年开始进行费托合成 的相关研究工作 ， 开展了 F-T 合成的催化剂 、 反应工程、 系统工程等方面的研究工作 ， 开发 出 了第一代高性能的固定床 F -T 合成催化 剂—RFT-1。 2006 年初 RFT-1 催化剂通过中石 化集团公司组织的中试评议 。 2006 年 6 月在镇 海炼化建设的中石化第一套 3 000 t ／ a GTL 中试 装置中交 。 截止2007年 8月 21日， 该装置运行 240天， 产油 550 t。 煤制油产业技术现状及发展要素条件分析 解玉梅 （石油和化学工业规划院， 北京 100013） 摘 要：分析、 比较煤直接液化和间接液化的技术可行性、 苛刻度、 产品结构和经济性。 我国这两种工艺工业 示范项目均将投产， 我国煤制油技术的选择待示范项目运行结果而定。 关键词：煤液化； 技术考察； 技术经济对比； 技术经济评价 文章编号：1673-9647（2009） 1-2-0023-08 中图分类号：TQ54 文献标识码：A ·23· 化 学 工 业 CHEMICAL INDUSTRY 2009 年 第 27 卷 化 学 工 业 CHEMICAL INDUSTRY 1.2 直接液化 1.2.1 国外 除间接液化工艺外， 国外在煤炭的直接液化 方面也相当活跃， 德国、 美国、 日本等工业发达 国家先后开发了十几种新工艺， 其中几种先进技 术完成了投煤规模为 50~200 t ／ d 的大型中试。 比 较著名的有： 溶剂精炼煤法 （SRC-1， SRC-2）、 供氢溶剂法 （EDS）、 氢煤法 （H-COAL） 等。 20 世纪 70 年代， 德国鲁尔煤炭公司与 Veba 石油公司和 DMT 矿冶及MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1715793203097_1技术公司合作开发出 了 IGOR 工艺， 其主要特点是： 反应条件较苛刻 （温度 470℃， 压力 30 MPa）， 催化剂采用炼铝工 业的废渣， 液化反应和液化油加氢在一个高压系 统内进行， 可一次得到杂原子含量极低的液化精 制油。 循环溶剂是加氢油， 供氢性能好， 煤液化 转化率高。 日本于 20 世纪 80 年代初专门成立了 日本新能源产业技术综合开发机构 （NEDO）， 负 责组织十几家大公司合作开发出了 NEDOL 法烟 煤液化工艺 。 该工艺的特点是 ： 反应压力低 （17~19 MPa）， 反应温度为 455~465℃； 催化剂 采用合成硫化铁或天然硫铁矿； 固液分离采用减 压蒸馏的方法； 配煤浆用的循环溶剂单独加氢； 液化油含有较多的杂原子， 还需加氢提质才能获 得合格产品。 美国 HTI 工艺是在 H-COAL 工艺基 础上发展起来的。 该工艺采用两段催化液化， 悬 浮床反应器和铁基催化剂。 其主要特点是： 反应 条件较温和 （440~450℃， 反应压力 17 MPa）； 催 化剂用量少； 在高温分离器后面串联有在线固定 床反应器， 对液化油进行加氢精制； 固液分离采 用临界溶剂萃取的方法， 从液化残渣中最大限度 地回收重质油， 从而大幅度提高了液化油收率。 1.2.2 国内 我国从 20 世纪 70 年代开始开展煤炭直接液 化技术研究。 1997—2000 年， 煤炭科学研究总院 分别与美国、 德国、 日本等有关机构合作， 完成 了神华煤、 云南先锋煤和黑龙江依兰煤直接液化 示范工厂的初步可行性研究。 神华集团在对国内 外煤直接液化技术进行了认真比选的基础上， 采 用众家之长和成熟的单元工艺技术， 开发出神华 自己的煤直接液化工艺路线和催化剂合成技术。 以无水无灰基煤计， C4以上油收率为 57%～58%， 油品重馏分增多， 更有利于柴油产品的生产。 催 化剂表现出非常高的活性， 具有生产 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 简单、 操作平稳方便、 投资小、 运行成本低等优点。 2 产业化现状 2.1 国外 目前， 除南非 Sasol 公司拥有 3 套煤制油装置 以外， Shell 公司在马来西亚 Bintulu 拥有 1 套 70 万 t ／ a的天然气合成油装置。 另外， Sasol ／Chevron 在尼日利亚建设的 170 万 t ／ a 生产装置已于 2007 年投产； Sasol ／QP 在卡 塔尔建设的 170 万 t ／ a 生产装置原 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 2008 年建 成投产， 但目前尚未有投产报道。 2004 年 7 月， Shell 公司与卡塔尔石油公司正 式签署了在卡塔尔 Ras Laffan 建设一座 700 万 t ／ a （140 000 bbl ／ d） GTL 装置 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 ， 主要生产石脑油 和柴油。 项目分两期实施， 一期工程 350 万 t ／ a 生产装置， 计划于 2010年前后建成投产。 ConocoPhillips 也与卡塔尔石油公司签署了合 资建设的 800 万 t ／ a （160 000 bbl ／ d） GTL 项目协 议， 该项目将于 2010 年建成投产。 目前， 国外除 南非 Sasol公司外其他在建合成油均为天然气制合 成油 （GTL）。 根据目前 Sasol、 Sasol ／Chevron、 Shell、 Exxon- Mobil、 ConocoPhillips 和 Marathon 公司在卡塔尔 GTL 项目建设计划， 到 2015 年， 卡塔尔 GTL 的 生产能力将达到 3 500万 t ／ a。 2.2 国内 我国目前有一套 108 万 t ／ a 的煤直接液化和 3 套分别为 16 万 t ／ a 和 18 万 t ／ a 的煤间接液化的工 业化示范项目将于 2009年投产试运行。 2004 年 8 月， 国家发改委批准神华鄂尔多斯 直接液化项目动工， 设计规模为年产成品油 500 万 t， 一期规模 320 万 t ／ a， 第一条 108 万 t ／ a 工 业化示范装置已于 2008 年的 10 月份建成， 开始 单机试车， 2008 年底全线贯通， 并同时并线建设 一条 18 万 t ／ a 的间接液化实验装置。 另外， 内蒙 的伊泰集团和山西潞安公司也分别采用中科煤 制油的间接法液化技术建设 16 万 t ／ a 工业化示 范项目 ， 分别于 2008 年底或 2009 年初建成试 运行。 3 煤制油对煤质的要求 煤的液化对煤质有一定的要求， 并不是什么 煤都可以进行液化。 直接液化和间接液化这两种 液化方法对煤炭质量的要求各不相同。 相对来讲 直接液化对煤质的要求更高一些。 ·24· 第 1-2 期 3.1 直接液化 （1） 煤的灰分要低， 一般小于 5 %。 因此， 原 煤要进行洗选， 生产出精煤后再进行液化。 煤的灰 分高， 会影响油的产率和系统的正常操作。 煤的 灰分组成也对液化过程有影响， 灰中的 Fe、 Co、 Mo 等元素有利于液化， 对液化起催化作用； 而灰 中的 Si、 Ae、 Ca、 Mg 等元素则不利于液化， 它 们易产生结垢， 影响传热和不利于正常操作， 也 易使管道系统堵塞、 磨损， 降低设备的使用寿命。 （2） 煤的可磨性要好。 煤的直接液化要先把 煤磨成 200筛目 （粒径 0.074 mm） 左右的煤粉， 并 把它干燥到水分小于 2% ， 配制成油煤浆， 再经高 温、 高压， 加氢反应。 如果可磨性不好， 能耗高， 设备磨损严重， 配件、 材料消耗大， 增加生产成本。 同时， 要求煤的水分要低。 水分高， 不利于磨矿， 不利于制成油煤浆， 加大了投资和生产成本。 （3） 煤中的氢含量越高越好， 氧的含量越低 越好， 它可以减少加氢的供气量， 也可以减少废 水生成， 提高经济效益。 （4） 煤中的硫和氮等杂原子含量越低越好， 以降低油品加工费用。 （5） 煤岩的组成也是液化的一项主要指标。 丝质组成越高， 煤的液化性能越好； 镜质组含量 高， 则液化活性差。 因此， 能用于直接液化的煤， 一般是褐煤、 长焰煤等年青煤种， 而且这些牌号的煤也不是都 能直接液化的。 神华集团的不粘煤、 长焰煤和云 南先锋矿的褐煤都是较好的直接液化煤种。 3.2 间接液化 （1） 煤的灰分要低于 15%。 灰分低有利于气 化， 也有利于液化。 （2） 煤的可磨性要好， 水分要低。 不论采用 哪种气化工艺， 制粉是一个重要环节。 （3） 对于用水煤浆制气的工艺， 要求煤的成浆 性能要好。 水煤浆的固体质量分数应在 60 %以上。 （4） 煤的灰融点也有一定要求， 一般要求煤 的灰融点温度小于 1 300 ℃。 间接液化对煤的适应性广， 原则上所有煤都 能气化成合成气。 当然， 不同的煤要选择不同的 气化方法。 另外， 还有个最佳经济性的问题。 所 以， 对不同的煤选择不同的气化方法； 对某些煤 进行洗选加工、 降低灰分和硫分是必要的， 如对 高灰煤进行细选， 对高灰熔性煤加助溶剂等。 4 产品分布比较 根据煤质选择液化工艺是第一条必须遵守的 原则， 只有这样才能获得好的经济效益。 根据市 场需求确定煤液化目标产品， 根据目标产品选择 煤液化工艺是第二条必须遵守的原则。 直接液化和间接液化的产品分布是不同的。 间接液化时， 不同温度、 催化剂的 F-T 工艺如低 温浆态床、 高温固定床、 高温流化床， 所得产品 分布也是不同的。 相对来讲， 高温流化床， 可生 产出附加值较高的石油化工产品群。 煤直接液化 的目标产品主要是柴油、 汽油或石脑油。 煤间接 液化： （1） 固定床液化工艺主要产品是汽油和重 质柴油； （2） 循环流化床液化工艺主要产品是汽 油、 烯烃 （乙烯、 丙烯、 丁烯）， 乙烯、 丙烯是最 有价值的基本有机化工原料， 可以综合加工利用； （3） 浆态床液化工艺主要产品是柴油、 石脑油、 蜡； （4） SMDS 中间馏分固定床工艺主要为汽 油、 石脑油， 粗油不裂解可得到柴油和蜡。 表 1 为各种液化工艺产品质量分布比较。 表 1 各种液化工艺产品质量分布比较 项目名称 产物 直接液化 IGOR HTI 固定床 循环流化床 浆态床 SMDS （Shell） MTG （Mobil） CH4 15.9 5.29 2 10 3.2 3.9 1.4 C2H6 1.8 4 C2H4 0.1 4 1.6 0.2 C3H6 7.6 2.32 2.7 12 2.7 2.5 0.2 C3H8 2.8 2 3.1 1.8 5.5 C4H8 1.84 1.7 9 2.9 3.0 1- C4H118.6 C4H10 32.9 18 2 1.3 1.5 n- C4H103.3 C5~C11汽油 C5~171℃馏分 19.98 14 40 18 17.5 C4H161.1 C11~C18柴油 43.9 171~343℃馏分 36.16 52 7 19.2 21.7 C4+汽油 79.9 C18~C100重质 油和蜡 343~454℃馏分 8.21 454~524℃馏分 1.4 3.2 4 45.1 47.9 含氧化合物 6 2.9 间接液化 （均为未提质加工的油） 解玉梅： 煤制油产业技术现状及发展要素条件分析 ·25· 化 学 工 业 CHEMICAL INDUSTRY 2009 年 第 27 卷 化 学 工 业 CHEMICAL INDUSTRY 5 煤制油能源转化效率 发展煤制油产业是为了缓解我国原油供应紧 张的局面， 减少原油进口， 通过实施能源多元化 战略加强我国的能源安全。 但是， 煤炭也是一种 宝贵的不可再生资源， 虽然我国的煤炭资源比较 丰富， 但在全球范围内我国人均占有资源量还是 比较低。 因此， 在将一种稀缺资源转化为另一种 稀缺资源时其能源的转化效率是一个非常重要的 指标。 只有在较高的能源转化效率下， 才具有转 化的意义。 在能源转化效率方面， 直接法煤制油 高于间接法。 5.1 直接法 直接法煤制油的公用工程消耗全部转换为燃 料煤和水， 100 万 t ／ a 煤直接液化原材料和公用工 程消耗见表 2。 100万 t ／ a煤直接液化能量输入见表 3。 直接法煤制油的燃料油品主要为柴油、 LPG、 汽油等， 100 万 t ／ a 直接法煤制油燃料油品的产量 及能量输出见表 4。 直接法煤制油能量效率 = 41 680 235GJ ／ 102 154 387GJ=40.80%。 5.2 间接法 间接法煤制油的公用工程消耗全部转换为燃 料煤和水， 100 万 t ／ a 间接法煤制油原材料和公用 工程消耗见表 5。 100万 t ／ a间接法煤制油能量输入见表 6。 间接法煤制油的燃料油品主要为柴油、 石脑 油、 LPG 等， 100 万 t ／ a 间接法煤制油燃料油品的 产量及能量输出见表 7。 间接法煤制油能量效率 = 40 369 934GJ ／ 111 235 117.6GJ=36.29%。 6 煤制油发展要素分析 6.1 油煤比价 我国发展煤制油并不是要替代石油， 而是在 成本允许的情况下通过发展煤制油来缓解我国原 油供需紧张的局面， 替代部分原油需求， 形成多 元化的能源战略格局。 煤制油的成本控制主要是 控制煤炭价格， 也就是说在一定的原油价格下发 展煤制油项目最高可以接受的煤炭价格。 6.1.1 直接液化 为测评不同油煤价格下油品的生产成本 ， 煤直接液化的测评参数参考国内规划建设的 100 万 t ／ a 工业化示范项目的有关可研数据。 项目建 设总投资约 125 亿元， 其中建设投资约 114 亿元， 表 8 为 100 万 t ／ a 直接液化项目不同煤价下的成 本测算结果。 国内柴油的市场价格是在工厂成本的基础上 加上大区销售公司、 省市销售公司以及独立批发 企业的利润， 这期间的差价大概在 500~600 元 ／ t 产品 产量 ／ （万 t·a-1） 柴油 68.03 石脑油 13.77 能值 ／ （MJ·t-1） 42 999 43 124 能量输出 ／ GJ 29 250 500 5 763 549 合计 40 369 934 LPG 4.54 46 069 2 092 454 其它副产 13.67 3 263 431 表 7 100万t ／a间接法煤制油燃料油品的产量及能量输出 表 5 100万t ／a间接法煤制油原材料和公用工程消耗 项 目 单耗 ／ （t·t-1） 年消耗量 ／万 t 原料煤 （折标煤） 3.25 325 燃料煤 （折标煤） 0.542 54.2 新鲜水 13.93 1 393 项目 用量 ／ （万 t·a-1） 原料煤 325 燃料煤 54.2 能值 ／ （MJ·t-1） 29 308 29 308 能耗 ／ GJ 95 251 000 15 884 936 新鲜水 1 393 7.12 99 181.6 合计 111 235 117.6 折标煤 3.795 表 6 100万t ／a间接法煤制油能量输入 表 2 100万 t ／a煤直接液化原材料和公用工程消耗 项 目 单耗 ／ （t·t-1） 年消耗量 ／万 t 原料煤 （折标煤） 3.033 303.3 燃料煤 （折标煤） 0.452 2 45.22 新鲜水 14.25 1 425 项目 用量 ／ （万 t·a-1） 原料煤 303.3 燃料煤 45.22 能值 ／ （MJ·t-1） 29 308 29 308 能耗 ／ GJ 88 891 164 13 253 078 新鲜水 1 425 7.12 10 145 合计 102 154 387 折标煤 3.486 表 3 100万 t ／a煤直接液化能量输入 产品 产量 ／ （万 t·a-1） 柴油 69.41 汽油 15.68 能值 ／ （MJ·t-1） 42 999 43 124 能量输出 ／ GJ 29 846 466 6 760 118 合计 41 680 235 LPG 3.52 46 069 1 679 786 其它副产 11.40 3 453 865 表 4 100万 t ／a直接法煤制油燃料油品的产量及能量输出 ·26· 第 1-2 期 之间。 也就是说， 炼油厂柴油成本 （包括一定的 利润） 应是国内市场价格减去 500~600 元 ／ t 后的 价格。 因此， 测算工作参考的柴油价格以 2003— 2005 年间国内不同原油价格下的柴油市场价格减 去相关的销售环节费用后的价格， 不同柴油价格 下的油煤比价见表 9。 表 10 200万 t ／a间接液化项目不同煤价下的成本测算结果 柴油成本 原 料 煤 价 100 150 200 250 300 350 400 可变成本 808.6 1 058.3 1 308.0 1 557.7 1 807.4 2 057.1 2 306.8 制造成本 1 865.2 2 114.9 2 364.6 2 614.3 2 864.0 3 113.7 3 363.4 工厂成本 2 402.4 2 652.1 2 901.8 3 151.5 3 401.2 3 650.9 3 900.6 元 ／ t 表 9 不同柴油价格下的油煤比价 表 8 100万 t ／a直接液化项目不同煤价下的成本测算结果 元 ／ t 柴油成本 原 料 煤 价 100 150 200 250 300 350 400 可变成本 -213.19 50.93 315.06 579.18 843.31 1 107.43 1 371.56 制造成本 1 588.80 1 852.92 2 117.05 2 381.17 2 645.30 2 909.42 3 173.55 工厂成本 2 338.56 2 602.68 2 866.81 3 130.93 3 395.06 3 659.18 3 923.31 注： 可变成本扣除了副产， 且测算时副产品价格不变。 从测算结果可以看出， 当原料煤价格控制在 285 元 ／ t 以下， 国际原油价格在 45 美元 ／ bbl 以 上， 直接法煤制油项目就具备了与石油炼制项目 的竞争能力。 6.1.2 间接液化 煤间接液化的测评参考国内规划建设的200 万 t ／ a 项目的有关可研数据， 采用山西煤化所自 主研发技术。 项目建设总投资约 214 亿元， 其中 建设投资约 192 亿元， 表 10 为 200 万 t ／ a 间接液 化项目不同煤价下的成本测算结果。 不同原油价格下的炼厂柴油工厂成本价所对 应的间接法煤制油的煤炭价格情况详见表 11。 解玉梅： 煤制油产业技术现状及发展要素条件分析 时 间 2003-04 2003-12 2004-06 2005-02 2005-06 2005-09 原油价格 ／ （美元·bbl-1） 24.93 29.87 35.05 45.37 54.39 62.91 柴油市场价格 ／ （元·t-1） 3 154 3 292 3 628 3 853 4 006 4 414 柴油工厂成本 ／ （元·t-1） 2 654 2 792 3 128 3 353 3 506 3 914 对应煤价 ／ （元·t-1） 137 164 231 276 307 389 表 11 不同柴油价格下的油煤比价 时 间 2003-04 2003-12 2004-06 2005-02 2005-06 2005-09 原油价格 ／ （美元·bbl-1） 24.93 29.87 35.05 45.37 54.39 62.91 柴油市场价格 ／ （元·t-1） 3 154 3 292 3 628 3 853 4 006 4 414 柴油工厂成本 ／ （元·t-1） 2 654 2 792 3 128 3 353 3 506 3 914 直接液化法对应煤价 ／ （元·t-1） 153 179 242 285 314 392 从测算结果可以看出， 当原料煤价格控制在 276 元 ／ t 以下， 国际原油价格在 45 美元 ／ bbl 以 上， 间接法煤制油项目就具备了与石油炼制项目 的竞争能力。 6.2 煤炭资源条件 煤制油项目的规模效应比较明显， 国外研究 资料表明， 煤炭间接液化工厂的生产规模按投煤 量计， 低于 1万 t ／d的规模， 相对工程投资明显增 加， 1万 t ／d是经济规模低限； 生产规模在3 万 t ／ d 以上时， 相对工程投资差别缩小。 而在大规模的 情况下， 资源的需求量非常大， 500 万 t ／ a 的煤液 化装置煤炭需求量约2 000万 t ／ a。 国内煤炭资源较为丰富， 但资源分布极不均 衡。 在已探明的煤炭资源中， 山西、 陕西、 内蒙 古和宁夏等主要产煤省占资源储量的 67％， 新疆、 甘肃、 青海和云南、 贵州等省份占资源储量的 ·27· 化 学 工 业 CHEMICAL INDUSTRY 2009 年 第 27 卷 化 学 工 业 CHEMICAL INDUSTRY 20％， 其余地区只占资源储量的 13％。 国内煤炭 资源与国外主要产煤国相比开采条件较差， 除内 蒙古、 山西、 陕西等主要产煤省外， 其他省份的 煤田采煤成本和技术难度较高。 煤炭行业整合后， 我国目前新建矿井的规模 要求为： 山西、 内蒙、 陕西等三省区不得低于 30 万 t ／ a， 新疆、 甘肃、 青海、 宁夏、 北京、 河北、 东北及华东地区不得低于 15 万 t ／ a， 西南和中南 地区不得低于 9 万 t ／ a。 也就是说， 目前我国的煤 矿井大部分还是年产量几十万吨、 二三百万吨等 级的中小型矿。 尤其是煤水资源均较好的贵州， 矿井开采条件差， 大多为几万吨、 十几万吨等级 的小矿， 要保障一个年产几百万吨的煤液化项目 的煤炭供应需要几个、 甚至十几个矿井， 煤炭液 化对煤炭品质的稳定性要求很高， 要多个矿井保 障资源供应其资源品质的稳定性是一个很重要的 问题。 因此， 煤液化项目只能建设在资源相对集 中， 适宜建设大型矿井的煤资源地。 6.3 水资源条件 我国是水资源比较匮乏的国家， 而产煤地区水 资源又大多低于全国平均水平， 除贵州、 云南等省 份的水资源充足外， 其余地区的水资源较为紧张。 大型煤制油项目年耗水量大， 大概每吨产品耗水 在 15 t 左右。 煤资源产地的水资源条件将成为煤 制油项目建设和长期运行的最主要制约因素。 6.4 环境承载能力 环境容量和生态承载能力将是煤化工未来发 展最大的制约因素。 目前， 在我国的煤资源产地 均规划大规模发展煤化工， 即使采用洁净煤技术， 进行综合利用， 煤液化项目还是要排出相当数量 的废渣、 废水和废气， 对生态环境还是会有较大 影响。 按照发展循环经济， 建立和谐社会的要求， 国家产业政策要求必需按照生态承载能力发展工 业， 因此环境的承载能力将成为煤制油行业可持 续发展的重要约束指标之一。 7 我国煤制油技术选择方向思考 7.1 直接液化和间接液化的比较 7.1.1 原料适应性 直接液化煤种的适应性较差， 液化用煤要求 活性组分和挥发分较高， 灰分较低， 氢含量越高 越好， 芳香度、 水含量、 氧含量要低， 良好液化 性能的煤种可以得到高的转化率和油收率。 间接 液化的煤种的适应性较强， 只要灰熔点不太高的 煤种均可以气化制取合成气， 也可以利用廉价的 煤炭资源以降低成本。 7.1.2 工艺技术和产品 直接液化的热效率和油收率较高， 直接液化 的油收率可达 63%~68％， 吨煤产油 200~450 kg， 间接液化的吨煤产油在 200~320 kg。 直接液化法的反应条件苛刻， 其反应温度为 400~450℃， 反应压力为 15~30 MPa， 而间接液化 的反应温度为 270~350℃， 反应压力为 2.5 MPa， 比直接液化要温和的多。 由于直接液化反应条件苛刻， 使得其对设备 材料的要求较高， 而间接液化的设备材料和设备 制造基本可以由国内解决， 有利于国产化。 直接液化单台设备生产能力较大， 有利于节 省投资， 但其液化产物成分复杂， 后处理流程较 长。 间接液化设备的生产率较低， 反应器台数多， 气化和反应部分的投资大， 但也具有液化油成分 相对简单， 副产品附加值较高， 后处理流程简单 的优点。 7.1.3 能源利用效率 在能源利用方面， 直接液化的热效率和油品 收率高于间接液化。 在直接液化过程中， 可以采 用液化渣油作部分供氢溶剂， 煤和渣油协同作 用， 扩大了设备生产能力， 降低了氢耗， 增加了 油收率。 7.1.4 技术可靠性 直接液化技术目前基本都处于小规模试验的 水平， 尚无大规模工业化的经验， 我国神华集团 在内蒙建设的 108 万 t ／ a 工业化示范项目 2008 年 建成后还将面临着长时间的试运行， 结果还有待 验证。 由于直接液化是气、 液、 固三相共存反应， 单从设备来看， 以目前的设备制造水平要维持长 周期运行还比较困难， 如果不能实现设备的长周 期运行， 其项目的经济效益将受到极大影响。 而 间接液化已经实现了大规模工业化生产， 技术相 当成熟可靠， 在工艺技术、 工程放大、 设备制造、 生产操作等方面都积累了很多宝贵的经验。 7.1.5 国外的技术开发方向 目前国外的研究主要集中在以天然气为原料 间接制取合成油方面， 如天然气制取合成气的 转化技术， 合成油催化剂 （钴催化剂 ） 以及合 成油反应器 （浆态床） 等方面 ， 这是由于国外 天然气资源丰富 ， 价格低廉的特点所决定的 。 ·28· 第 1-2 期 相对于间接液化技术， 以煤为原料的直接液化 技术发展较为缓慢， 这也是由各个国家的能源 结构所决定的。 7.1.6 经济性 （1） 投资。 直接液化法投资稍低于间接液化 法， 但相差不大， 均在吨产品 1 万多元， 但随着 不同时期原材料价格的变化会有所变化， 在 2008 年的年中由于钢铁等原材料价格大涨， 使得设备 制造成本增加幅度较大， 吨产品的投资突破了 1.5 万元。 （2） 销售收入。 直接液化法的年均销售收入 高于间接液化， 因为直接液化法主要产品为汽油 和柴油， 而间接液化法产品是柴油、 石脑油、 蜡、 溶剂油等， 因目前我国成品油采取限价政策， 石 脑油、 加氢尾油的市场价格与柴油相差不大， 因此 其年均销售收入相差不多。 如果成品油价格放开， 实行完全市场化， 其销售收入的差距就会显现。 表 12 为 500 万 t ／ a 煤直接液化和间接液化产品分 布以及销售收入对比 （产品取价为中石化投资项 目经济测算价格体系原油 50美元 ／ bbl下价格）。 表 12 500万 t ／a煤直接液化和间接液化产品分布以及销售收入对比 产品名称 单价 ／ （元·t-1） 直接液化 间接液化 产量 ／ （万 t·a-1） 销售收入 ／ （元·a-1） 产量 ／ （万 t·a-1） 销售收入 ／ （元·a-1） 柴油 4 415 347.06 1 532 288.4 340.13 1 501 673.9 汽油 5 340 78.38 418 542.5 LPG 5 011 17.58 88 102.1 22.71 113 774.8 石脑油 4 675 0.0 68.83 321 767.9 粗粉 7 800 27.50 214 504.9 1.96 15 279.1 BTX 5 240 26.29 137 733.8 液氨 1 960 3.19 6 251.6 11.35 22 250.9 混合醇 2 500 19.72 49 305.5 酮 5 500 0.85 4 652.3 硫磺 804 12.02 9 664.3 硬蜡 6 278 9.08 57 016.8 溶剂油 4 800 13.36 64 108.3 合计 500.00 2 397 423.4 500.00 2 159 493.9 （3） 经济效益。 理论上认为， 同一煤种在既 适合直接液化， 又适合煤基间接液化工艺的前 提条件下， 若两种工艺均以生产燃料油品为主 线 ， 则直接液化的经济效益将优于间接液化 。 其主要原因是在二者生产成本基本相当的情况 下， 直接液化法的年均销售收入较高 。 但事实 上液化技术的经济性影响因素很多 ， 其中能否 实现设备的长周期运行对经济性的影响就非常 大。 从目前的技术情况来看， 间接液化比较容 易实现长周期运行， 而直接液化由于反应条件 苛刻， 反应器内气、 液、 固三相共存 ， 导致设 备磨损严重， 难以实现长周期运行 ， 因此不能 简单地说间接液化和直接液化哪种工艺经济性 更好， 要待我国几套工业化示范项目投产后进 行实际运行考核而定。 7.2 我国煤制油技术的选择 表 13 为直接液化和间接液化的主要指标比 较， 仅作为技术层面的参考。 表 13 直接液化和间接液化的主要指标比较 项目 直接液化 间接液化 煤种适应性 煤种适应性差 煤种适应性强 反应及操作条件 温度 ／ ℃ 435~445 270~350 催化剂 使用量大， 一次使用， 很难循环 量较小， 寿命长， 可循环 能源效率 ／% 40.80 （较高） ≈36.29 （较低） 油品特点 杂链烃为主， 质量较差 直链烃为主， 质量较好 设备材料要求 高， 需进口 低， 可国产化 装置长周期运行 较难 较易 压力 ／MPa 15~30 2.5 苛刻性 反应条件苛刻 反应条件温和 解玉梅： 煤制油产业技术现状及发展要素条件分析 ·29· 化 学 工 业 CHEMICAL INDUSTRY 2009 年 第 27 卷 化 学 工 业 CHEMICAL INDUSTRY （4） 中东、 非洲以及欧洲、 前苏联依然是未 来石油生产的主要力量， 这也在一定程度说明上 述地区是未来国际政治经济敏感区域。 （5） 我国成为新兴石油、 天然气消费力量。 发展中国家阵营的石油、 天然气供应虽然大于其整 体需求能力， 但其内部发展很不均衡。 我国将成为 世界石油市场的重要参与者， 积极参与国际石油 经济合作将成为重要的能源战略选择。 Analyses on the Impact Caused by World Unbalanced Petroleum Demand and Supply on International Petroleum Situation LUO Zuo-xian （Exploration & Production Research Institute of Sinopec， Beijing 100083， China） Abstract： Based on the regional production and consumption, the analyses show that the world's petroleum demand and supply is unbalanced. The petroleum demand of OECD is bigger than its own supply; the petroleum supply in restructuring and developing countries is bigger than their own demand. Oil price played an important role in unbalanced restraining demand and pushing supply. The unbalanced effect of petroleum demand and supply will make the international petroleum situation complicated, which will represent in the following aspects: the disputes among developed and developing countries will still exist; petroleum will be a factor leading international disputes; the price forecast will be more difficult than before; China will be an important petroleum consumption force. Keywords： petroleum； petroleum gas； production capacity； demand； international trade； international market； market demand analysis 我国对煤的直接液化和间接液化都做了 大量的研究工作 ， 煤直接液化和间接液化工 业化示范项目均即将投产 。 我国煤制油技术 的选择既要因煤而宜 ， 还要结合工业化示范 项目实际运行后的技术情况 、 设备长周期运 行等各方面条件加以综合考虑， 成本、 能源转 化效率、 设备长周期运行等均为重要的考核指 标 。 Analysis on Technical Situation and Development Conditions of Coal Liquefaction Industry XIE Yu-mei （China National Chemical and Planning Institute, Beijing 100013, China） Abstract: To analyze and make comparison on the process technologies of direct coal liquefaction and indirect coal liquefaction in terms of technical feasibility, characters of process technology, product structure, and economic efficiency etc. The industrial demonstration projects of both technical processes will be put on running in China. The final choice will be depended on the running result of these demonstration projects. Keywords: coal liquefaction； technical investigation； technical economical comparison； technical economical estimation !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第 17页） ·30·