论文部分内容阅读
一、市场需要
1.在可预见的将来，中国以煤为主的能源结构不会改变
与世界大多数国家相比，中国能源资源特点是煤炭资源丰富，而石油、天然气相对贫乏。
2.石油进口迅速上升，已对中国的能源供应安全构成威胁
石油是保障国家经济命脉和政治安全的重要战略物资。
3.煤炭液化可增加液体燃料的供应能力，有利于煤炭工业的可持续发展
煤炭通过液化可将硫等有害元素以灰分脱除，得到洁净的二次能源，对优化终端能源结构、减少环境污染具有重要的战略意义。
二、工艺技术发展状况
1.间接液化技术
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5000万吨，生产油品和化学品700多万吨，其中油品近500万吨。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。
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)在前期研究工作的基础上，完成了2000t/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5000吨级低温费托合成、100吨/年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吨/年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。
2010年2月5日，由兖矿集团自主研发完成的“高温流化床费托合成技术”科技成果通过中国石油和化学工业协会组织的技术鉴定。
间接液化工艺特点：
适用煤种比直接液化广泛；
可以在现有化肥厂已有气化炉的基础上实现合成汽油；
反应压力为3MPa，低于直接液化，反应温度为550℃，高于直接液化；
油收率低于直接液化，需5-7t 煤出1t 油，所以产品油成本比直接液化高出较多。
2.直接液化
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-l，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矿冶及检测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。
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简单、操作平稳方便、投资小、运行成本低等优点。
三、展望
预计，到2015年，中国的煤制油产业的实际产能将超过每年1200万吨，2020年达到3300万吨。
煤制油项目具有良好的发展前景，但煤制油项目投资巨大，技术有待成熟，还面临水资源、环保等方面挑战。煤制油项目目前仍处于示范工程建设阶段，政府采取严格控制，先行试点，逐步推广的政策。
1.在可预见的将来，中国以煤为主的能源结构不会改变
与世界大多数国家相比，中国能源资源特点是煤炭资源丰富，而石油、天然气相对贫乏。
2.石油进口迅速上升，已对中国的能源供应安全构成威胁
石油是保障国家经济命脉和政治安全的重要战略物资。
3.煤炭液化可增加液体燃料的供应能力，有利于煤炭工业的可持续发展
煤炭通过液化可将硫等有害元素以灰分脱除，得到洁净的二次能源，对优化终端能源结构、减少环境污染具有重要的战略意义。
二、工艺技术发展状况
1.间接液化技术
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5000万吨，生产油品和化学品700多万吨，其中油品近500万吨。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。
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)在前期研究工作的基础上，完成了2000t/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5000吨级低温费托合成、100吨/年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吨/年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。
2010年2月5日，由兖矿集团自主研发完成的“高温流化床费托合成技术”科技成果通过中国石油和化学工业协会组织的技术鉴定。
间接液化工艺特点：
适用煤种比直接液化广泛；
可以在现有化肥厂已有气化炉的基础上实现合成汽油；
反应压力为3MPa，低于直接液化，反应温度为550℃，高于直接液化；
油收率低于直接液化，需5-7t 煤出1t 油，所以产品油成本比直接液化高出较多。
2.直接液化
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-l，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矿冶及检测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。
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简单、操作平稳方便、投资小、运行成本低等优点。
三、展望
预计，到2015年，中国的煤制油产业的实际产能将超过每年1200万吨，2020年达到3300万吨。
煤制油项目具有良好的发展前景，但煤制油项目投资巨大，技术有待成熟，还面临水资源、环保等方面挑战。煤制油项目目前仍处于示范工程建设阶段，政府采取严格控制，先行试点，逐步推广的政策。