科技前沿：煤制油的現(xiàn)狀和進展

PAGE14煤制油的現(xiàn)狀和進展我國煤炭儲量、生產(chǎn)和消費現(xiàn)狀2022年世界煤炭探明儲量億噸，平均儲采比為由2022年204年減小到2022年192年。儲量位居前5位的國家依次是：1美國億噸（占世界%）；2俄羅斯億噸（占%）；3中國億噸（占%）；4印度億噸（占%）；5澳大利亞億噸（占%）。見表1。中國探明儲量位居第3位，儲采比由2022年82年減小到2022年69年，低于世界平均儲采比。表12022年世界煤炭探明儲量前7位國家億噸排序國家探明儲量（億噸）占世界%儲采比（年）1美國2582俄羅斯大于5003中國1145694印度2305澳大利亞2366德國6603227南非5207世界合計1001922022年世界煤炭總生產(chǎn)量由2022年億噸油當(dāng)量增加到2022年億噸油當(dāng)量，生產(chǎn)量前5位國家依次是：1中國，由2022年億噸油當(dāng)量（占世界%）增加到2022年億噸油當(dāng)量（占世界%）：2美國，由2022年億噸油當(dāng)量（占24%）減少到2022年億噸油當(dāng)量（占%）；3澳大利亞，由2022年億噸油當(dāng)量（占%）增加到2022年億噸油當(dāng)量（占%）；4印度，由2022年億噸油當(dāng)量（占%）增加到2022年億噸油當(dāng)量（占%）；5南非，由2022年億噸油當(dāng)量（占%）增加到2022年億噸油當(dāng)量（占%）。見表2。

表22022年煤炭生產(chǎn)量前7位國家億噸油當(dāng)量

排序國家生產(chǎn)量億噸油當(dāng)量占世界%1中國2美國3澳大利亞4印度5南非6俄羅斯57波蘭世界合計100世界煤炭消費量由2022年億噸油當(dāng)量增加到2022年億噸油當(dāng)量，消費量前5位國家依次是：1中國，由2022年億噸油當(dāng)量（占世界%）增加到2022年億噸油當(dāng)量（占世界%）；2美國，由2022年億噸油當(dāng)量（占%）增加到2022年億噸油當(dāng)量（占世界%）；3印度，由2022年億噸油當(dāng)量（占%）增加到2022年億噸油當(dāng)量（占世界%）；4日本，由2022年億噸油當(dāng)量（占%）增加到2022年億噸油當(dāng)量（占世界%）；5俄羅斯，由2022年億噸油當(dāng)量（占%）增加到2022年億噸油當(dāng)量（占世界%）。見表3。

表32022年世界煤炭消費量前7位國家億噸油當(dāng)量排序國家消費量占世界%1中國312美國3印度4日本5俄羅斯6德國7南非世界合計100我國總的能源特征是“富煤、少油、有氣”。2022年我國總能源消費量達億噸油當(dāng)量，其中，煤炭占%，石油占%，天然氣占%，水電占%，核能占%。我國擁有較豐富的煤炭資源，2000~2022年探明儲量均為1145億噸，儲采比由2000~2022年116年下降至2022年82年、2022年69年。而石油探明儲量2022年為32億噸，儲采比為年。在較長一段時間內(nèi)，我國原油產(chǎn)量只能保持在~億噸/年的水平。煤炭因其儲量大和價格相對穩(wěn)定，成為中國動力生產(chǎn)的首選燃料。在本世紀前50年內(nèi)，煤炭在中國一次能源構(gòu)成中仍將占主導(dǎo)地位。預(yù)計煤炭占一次能源比例將由1999年%、2000年%、2022年%達到2022年50%左右。我國每年燒掉的重油約3000萬噸，石油資源的短缺仍使煤代油重新提上議事日程，以煤制油己成為我國能源戰(zhàn)略的一個重要趨勢。煤炭間接液化技術(shù)由煤炭氣化生產(chǎn)合成氣、再經(jīng)費-托合成生產(chǎn)合成油稱之為煤炭間接液化技術(shù)?！懊禾块g接液化”法早在南非實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。南非也是個多煤缺油的國家，其煤炭儲藏量高達億噸，儲采比為247年。煤炭占其一次能源比例為%。南非1955年起就采用煤炭氣化技術(shù)和費-托法合成技術(shù)，生產(chǎn)汽油、煤油、柴油、合成蠟、氨、乙烯、丙烯、α-烯烴等石油和化工產(chǎn)品。南非費-托合成技術(shù)現(xiàn)發(fā)展了現(xiàn)代化的Synthol漿液床反應(yīng)器。薩索爾（Sasol）公司現(xiàn)有二套“煤炭間接液化”裝置，年生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)品700多萬噸（薩索爾堡32萬噸/年、塞庫達675萬噸/年），其中合成油品500萬噸，每年耗煤4950萬噸。累計的70億美元投資早已收回。現(xiàn)年產(chǎn)值達40億美元，年實現(xiàn)利潤近12億美元。我國中科院山西煤化所從20世紀80年代開始進行鐵基、鈷基兩大類催化劑費-托合成油煤炭間接液化技術(shù)研究及工程開發(fā)，完成了2000噸/年規(guī)模的煤基合成油工業(yè)實驗，5噸煤炭可合成1噸成品油。據(jù)項目規(guī)劃，一個萬噸級的“煤變油”裝置可望在未來3年內(nèi)崛起于我國煤炭大省山西。中科院還設(shè)想到2022年建成一個百萬噸級的煤基合成油大型企業(yè)，山西大同、朔州地區(qū)幾個大煤田之間將建成一個大的煤“煉油廠”。最近，總投資100億美元的朔州連順能源公司每年500萬噸煤基合成油項目已進入實質(zhì)性開發(fā)階段，計劃2022年建成投產(chǎn)。產(chǎn)品將包括辛烷值不低于90號且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500種化工延伸產(chǎn)品。我國煤炭資源豐富，為保障國家能源安全，滿足國家能源戰(zhàn)略對間接液化技術(shù)的迫切需要，2022年國家科技部”863”計劃和中國科學(xué)院聯(lián)合啟動了”煤制油”重大科技項目。兩年后，承擔(dān)這一項目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要進展。與我們常見的柴油判若兩物的源自煤炭的高品質(zhì)柴油，清澈透明，幾乎無味，柴油中硫、氮等污染物含量極低，十六烷值高達75以上，具有高動力、無污染特點。這種高品質(zhì)柴油與汽油相比，百公里耗油減少30％，油品中硫含量小于×10－6，比歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)高10倍，比歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)高20倍，屬優(yōu)異的環(huán)保型清潔燃料。山西煤化所進行”煤變油”的研究已有20年的歷史，千噸級中試平臺在2022年9月實現(xiàn)了第一次試運轉(zhuǎn)，并合成出第一批粗油品，到2022年底已累計獲得了數(shù)十噸合成粗油品。2022年底又從粗油品中生產(chǎn)出了無色透明的高品質(zhì)柴油。目前，山西煤化所中試基地正準(zhǔn)備第5次開車，計劃運行6個月左右。目前世界上可以通過”煤制油”技術(shù)合成高品質(zhì)柴油的只有南非等少數(shù)國家。山西煤化所優(yōu)質(zhì)清潔柴油的問世，標(biāo)志著我國已具備了開發(fā)和提供先進成套產(chǎn)業(yè)化自主技術(shù)的能力，并成為世界上少數(shù)幾個擁有可將煤變?yōu)楦咔鍧嵅裼腿准夹g(shù)的國家之一。據(jù)介紹，該所2022年將在煤礦生產(chǎn)地建一個10萬噸／年的示范廠，預(yù)計投資12億～14億元，在成熟技術(shù)保證的前提下，初步形成"煤制油"產(chǎn)業(yè)化的雛形。據(jù)預(yù)測，到2022年，我國油品短缺約在2億噸左右，除億噸需進口外，“煤制油”技術(shù)可解決6000萬～8000萬噸以上，投資額在5000億元左右，年產(chǎn)值3000億～4000億元，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。從經(jīng)濟效益層面看，建設(shè)規(guī)模為50萬噸／年的“煤制油”生產(chǎn)企業(yè)，以原油價不低于25美元的評價標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)部收益率可達8％～12％，柴油產(chǎn)品的價格可控制在2000元／噸以內(nèi)。而此規(guī)模的項目投資需45億元左右。目前，包括山西煤化所在內(nèi)的七家單位已組成聯(lián)盟體，在進行“煤制油”實驗對比中實行數(shù)據(jù)共享；不久將有噸高清潔柴油運往德國進行場地跑車試驗；2022年由奔馳、大眾等廠商提供車輛，以高清潔柴油作燃料，進行從上海到北京長距離的行車試驗，將全面考察車與油料的匹配關(guān)系、燃動性及環(huán)保性等。目前“煤制油”工業(yè)化示范廠的基礎(chǔ)設(shè)計工作正在進行之中，預(yù)計可在2022年之前投入規(guī)模生產(chǎn)。我國與南非于2022年9月28日簽署合作諒解備忘錄。根據(jù)這項備忘錄，我國兩家大型煤炭企業(yè)神華集團有限責(zé)任公司和寧夏煤業(yè)集團有限責(zé)任公司將分別在陜西和寧夏與南非索沃公司合作建設(shè)兩座煤炭間接液化工廠。兩個間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬噸，總投資分別為300億元左右。通過引進技術(shù)并與國外合資合作，煤炭間接液化項目能夠填補國內(nèi)空白，并對可靠地建設(shè)“煤制油”示范項目有重要意義。薩索爾公司是目前世界上唯一擁有煤炭液化工廠的企業(yè)。從1955年建成第一個煤炭間接液化工廠至今已有50年的歷史，共建設(shè)了3個煤炭間接液化廠，年處理煤炭4600萬噸，年產(chǎn)各種油品和化工產(chǎn)品760多萬噸，解決了南非國內(nèi)40%的油品需求。中科院與神華集團有關(guān)“鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)”簽約，標(biāo)志著該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化指日可待。鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)是中科院山西煤化所承擔(dān)的“十五”中科院創(chuàng)新重大項目和國家”863”計劃項目，得到了國家和山西省及有關(guān)企業(yè)的支持。經(jīng)過兩年多的努力，已經(jīng)研發(fā)出高活性和高穩(wěn)定性鐵系催化劑、千噸級漿態(tài)床反應(yīng)工藝和裝置等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。截至2022年10月已完成了1500小時的中試運轉(zhuǎn)，正在為10萬噸／年工業(yè)示范裝置的基礎(chǔ)設(shè)計收集數(shù)據(jù)，已基本形成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的集成性創(chuàng)新成果。與神華集團的合作，將促進對我國煤基間接合成油技術(shù)的發(fā)展起到積極的作用。殼牌（中國）有限公司、神華集團和寧夏煤業(yè)集團于2022年11月簽署諒解備忘錄，共同開發(fā)潔凈的煤制油產(chǎn)品。根據(jù)諒解備忘錄，在為期6到9個月的預(yù)可行性研究階段，三方將就殼牌煤制油（間接液化）技術(shù)在中國應(yīng)用的可行性進行研究，內(nèi)容包括市場分析、經(jīng)濟指標(biāo)評估、技術(shù)解決方案和相關(guān)規(guī)定審核以及項目地點的確定。據(jù)了解，神華集團和寧夏煤業(yè)集團將分別在陜西和寧夏各建設(shè)一座煤炭間接液化工廠。計劃中的兩個間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬噸，初步估計總投資各為300億元左右。云南開遠解化集團有限公司將利用小龍?zhí)逗置嘿Y源的優(yōu)勢，建設(shè)年產(chǎn)30萬噸甲醇及10萬噸二甲醚項目、年產(chǎn)50萬噸或100萬噸煤制合成油項目，以及利用褐煤間接液化技術(shù)生產(chǎn)汽油。該公司計劃于2022年建成甲醇及二甲醚項目，產(chǎn)品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化氣。煤制合成油項目因投資大、技術(shù)含量高，解化集團計劃分兩步實施：2022年建成一套年產(chǎn)1萬噸煤制油工業(yè)化示范裝置；2022年建成年產(chǎn)50萬噸或100萬噸煤制合成油裝置。目前，年產(chǎn)2萬噸煤制油工業(yè)化示范項目已完成概念性試驗和項目可行性研究報告。該項目將投資7952萬元，建成后將為企業(yè)大型煤合成油和云南省煤制油產(chǎn)業(yè)起到示范作用。由煤炭氣化制取化學(xué)品的新工藝正在美國開發(fā)之中，空氣產(chǎn)品液相轉(zhuǎn)化公司（空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司與依士曼化學(xué)公司的合伙公司）成功完成了由美國能源部資助億美元、為期11年的攻關(guān)項目，驗證了從煤制取甲醇的先進方法，該裝置可使煤炭無排放污染的轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品，生產(chǎn)氫氣和其他化學(xué)品，同時用于發(fā)電。1997年4月起，該液相甲醇工藝（稱為LEOH工藝使用漿液鼓泡塔式反應(yīng)器（SBCR），由空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司設(shè)計。當(dāng)合成氣進入SBCR，它藉催化劑（粉末狀催化劑分散在惰性礦物油中）反應(yīng)生成甲醇，離開反應(yīng)器的甲醇蒸氣冷凝和蒸餾，然后用作生產(chǎn)寬范圍產(chǎn)品的原料。LT公司也簽訂了云南先鋒煤液化廠可行性研究項目協(xié)議，并完成了云南煤液化廠可行性研究報告。擬建的云南先鋒煤液化廠年處理（液化）褐煤257萬噸，氣化制氫（含發(fā)電17萬KW）用原煤253萬噸，合計用原煤510萬噸。液化廠建成后，可年產(chǎn)汽油萬噸、柴油萬噸、液化石油氣萬噸、合成氨萬噸、硫磺萬噸、苯萬噸。我國首家大型神華煤直接液化油項目可行性研究，進入實地評估階段。推薦的三個廠址為內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市境內(nèi)的上灣、馬家塔、松定霍洛。該神華煤液化項目是2022年3月經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)的可行性研究項目，這一項目是國家對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要戰(zhàn)略措施，是將中國豐富的煤炭能源轉(zhuǎn)變?yōu)檩^緊缺的石油資源的一條新途徑。該項目引進美國碳氫技術(shù)公司煤液化核心技術(shù)，將儲量豐富的神華優(yōu)質(zhì)煤炭按照國內(nèi)的常規(guī)工藝直接轉(zhuǎn)化為合格的汽油、柴油和石腦油。該項目可消化原煤1500萬噸，形成新的產(chǎn)業(yè)鏈，效益比直接賣原煤可提高20倍。其副屬品將延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蠟、煤氣等下游產(chǎn)品。這項工程的一大特點是裝置規(guī)模大型化，包括煤液化、天然氣制氫、煤制氫、空分等都是世界上同類裝置中最大的。預(yù)計年銷售額將達到60億元，稅后凈利潤億元，11年可收回投資。甘肅煤田地質(zhì)研究所煤炭轉(zhuǎn)化中心自主研發(fā)的配煤液化試驗技術(shù)取得重大突破。由于配煤液化技術(shù)油產(chǎn)率高于單煤液化，據(jù)測算，采用該技術(shù)制得汽柴油的成本約1500元/噸，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。此前的煤液化只使用一種煤進行加工，甘肅煤炭轉(zhuǎn)化中心在世界上首次采用配煤的方式，將甘肅大有和天祝兩地微量成分有差別的煤炭以6：4配比，設(shè)定溫度為440℃、時間為60秒進行反應(yīng)，故稱為“配煤液化”。試驗證明，該技術(shù)可使煤轉(zhuǎn)化率達到%，使油產(chǎn)率提高至%，所使用的普通催化劑用量比單煤液化少，反應(yīng)條件相對緩和。甘肅省中部地區(qū)高硫煤配煤直接液化技術(shù)，已由甘肅煤田地質(zhì)研究所完成實驗室研究，并通過專家鑒定，達到了國際先進水平。同時，騰達西北鐵合金公司與甘肅煤田地質(zhì)研究所也簽署投資協(xié)議，使”煤制油”產(chǎn)業(yè)化邁出了實質(zhì)性一步。為給甘肅省“煤制油”產(chǎn)品升級換代提供資源保障，該省同甘肅煤田地質(zhì)研究所就該省中部地區(qū)高硫煤進行“煤制油”產(chǎn)業(yè)化前期研究開發(fā)。經(jīng)專家測定，產(chǎn)油率一般可達到％，如配煤產(chǎn)油率可達％。該項目付諸實施后，將為甘肅省華亭、靖遠、窯街等礦區(qū)煤炭轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)鏈的延伸積累寶貴的經(jīng)驗。神華集團”煤制油”直接液化工業(yè)化裝置巳正式于2022年8月底在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市開工。這種把煤直接液化的“煤制油”工業(yè)化裝置在世界范圍內(nèi)是首次建造。神華煤直接液化項目總建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品500萬噸，分二期建設(shè)，其中一期工程建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品320萬噸，由三條主生產(chǎn)線組成，包括煤液化、煤制氫、溶劑加氫、加氫改質(zhì)、催化劑制備等14套主要生產(chǎn)裝置。一期工程主廠區(qū)占地面積186公頃，廠外工程占地177公頃，總投資245億元，建成投產(chǎn)后，每年用煤量970萬噸，可生產(chǎn)各種油品320萬噸，其中汽油50萬噸，柴油215萬噸，液化氣31萬噸，苯、混合二甲苯等24萬噸。為了有效地規(guī)避和降低風(fēng)險，工程采取分步實施的方案，先建設(shè)一條生產(chǎn)線，裝置運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，再建設(shè)其它生產(chǎn)線。2022年7月建成第一條生產(chǎn)線，2022年左右建成后兩條生產(chǎn)線。神華集團有限責(zé)任公司2022年煤炭產(chǎn)銷量超過1億噸，成為我國最大的煤炭生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)。據(jù)稱，如果石油價格高于每桶22美元，煤液化技術(shù)將具有競爭力。神華集團將努力發(fā)展成為一個以煤炭為基礎(chǔ)，以煤、電、油（化）為主要產(chǎn)品的大型能源企業(yè)集團。到2022年，神華集團煤炭生產(chǎn)將超過2億噸；自營和控股發(fā)電裝機容量將達到2000萬千瓦；煤炭液化形成油品及煤化工產(chǎn)品能力達1000萬噸／年；甲醇制烯烴的生產(chǎn)能力達到1億噸／年。2022年，其煤炭生產(chǎn)將超過3億噸；電廠裝機容量達到4000萬千瓦；煤炭液化形成油品和煤化工產(chǎn)品能力達3000萬噸／年。目前，煤炭直接液化世界上尚無工業(yè)化生產(chǎn)裝置，神華液化項目建成后，