煤炼油

液体燃料

煤炼油就是将煤炭通过脱碳和加氢，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。

煤油的起源

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。

随着石油储量的逐渐减少，可以预见在未来的一定时期，将需要替代性液体燃料。由于全球的煤炭储量极其丰富，煤炭液化是其中之一。

早在70年代初，由于国际油价暴涨，美国、英国和日本等国家就开始进行大量的煤炭液化技术研究和开发。从80年代开始，大部分煤炭液化项目被搁置起来，但南非例外。原因是南非没有石油和天然气资源，仅有丰富的煤炭资源，另外，到80年代中期为止，南非受到了30年的贸易禁运，这些因素促使南非大规模采用煤炭液化产品。南非60%的运输燃料是由煤炭提供的。

许多不同的“直接”液化工艺已被开发出来，但就所进行的化学反应而言，它们密切相关。这些液化工艺的共同特征是，先将大量的煤粉放入溶剂中，在高温高压的条件下进行溶解，然后将溶解的煤炭在氢气和催化剂的作用下进行加氢过程。直接液化是可采用的最有效的液化方法。在合适的条件下，液化油收率超过70%（干燥无矿物质煤）。如果允许热量损失和其它非煤能量输入的话，现代液化工艺总热效率（即转化成最终产品的输入原料的热值比例，%）一般为60～70%。这些工艺一般发展到工艺开发单元（process development unit）或试验性阶段，并且主要的技术问题已得到解决。但是，没有示范厂或商业化厂建成运转。

煤炭“间接”液化的唯一正在运转工艺是南非的Sasol工艺，已经建成了三座生产厂。间接液化的唯一核心技术是合成反应段，因此最近的主要工作集中在开发先进的催化剂上，催化剂不限于某一具体工艺。

从1985年以后，由于石油的价格较低，人们对用于生产运输燃料的煤炭液化的兴趣下降。只有日本还在积极进行大规模的煤炭液化工艺的研究，并且还有一座150t/d规模的装置正在运转。由于中国逐渐成为一个净石油进口国，而且潜在的产油区地理位置偏僻，因此中国有发展煤炭液化的强烈愿望。中国正在分别与美国、日本和德国合作进行煤炭液化的可行性研究。

煤炭液化的可行性主要决定于液化工艺的经济性。这需要大量的品位低、价格低的煤炭，且石油和天然气缺乏或成本较高。也就是说，未来石油价格的上涨将引起人们重新对煤炭液化技术的极大兴趣，并可能导致大规模的商业化煤炭液化生产。

我国的煤炼油

2008年，神华集团启动中国乃至世界第一个工业化煤制油项目，可年产320万吨油品；兖矿集团计划在陕西榆林建设100万吨油品生产线；伊泰集团年产48万吨油品项目开工；潞安集团16万吨煤制油项目开工。6月中旬，国家发改委和美国能源部在北京联合举办了煤炭气化液化技术研讨会，国内各相关企业纷纷与会，颇为热闹。不仅中国煤制油热在升温，作为富煤少油的大国，美国也有意推动煤制油。

首先是技术风险。煤制油技术特别是直接液化技术，即使是发达国家，也大多在试验阶段，并未进行大规模工业化生产。各国的煤制油技术对于解决含碳废弃物的排放还不太成功，也就是说，生产过程中还是会造成一定的污染。

我国在直接液化方面的试验研究开始于20世纪50年代。神华集团公司已经开发出了具有自主知识产权的煤炭直接液化工艺。在煤炭间接液化方面，中科院山西煤化所、山东兖矿集团等均在积极研发具有我国自主知识产权的煤炭间接液化技术。

煤炼油的方法

煤炼油就是将煤加压气化后，分解出一氧化碳和氢气，然后再用有效气，合成汽油和柴油。煤变油在国际上有两种方式：一是煤直接炼油，二是间接炼油。煤变油有直接液化和间接液化两种方法,直接液化对煤种比较挑剔，但转化效率高，间接液化可利用煤种多，但转化效率低。神华用的是直接法，兖矿用的是间接法。

此外还由另外一条途径：以煤为原料制甲醇，在用甲醇生产二甲醚，二甲醚可作为液体燃料。全国这类生产线在建多条。

煤炼油的前景

按黑色能源储量估计，未来石油资源大概还能供应全球市场100年左右，天燃气200年左右，而固体能源相对我国而言储量大，质量优，尤其是神华煤，相对来说在未来其它能源减少的情况下煤能源将做为主要能源。

工产业的发展

当前，我国己投入工业化示范的煤制油项目有5个，产能达160万吨。根据煤制油项目进展情况和几个煤制油企业规划，到2015年煤制油产能可达1200万吨，2020年可达3300万吨的规模。

预计，按照高中低三种增速计算，到2015年我国煤制油的生产规模分别达到600万吨/年、1000万吨/年、1200万吨/年。到2020年高增长情景下可达5000万吨/年。

现阶段，我国煤制油行业处在大型国有煤炭企业中试点阶段。数据监测显示，截至2012年底，已经投产的项目中煤制油总产能为170万吨/年，其中神华集团居于主导地位，占总产能的74%。根据煤制油项目投产企业的占比，推算出2012年中国煤制油项目生产油品的总规模达到106.08万吨，与2011年相比，有所下降。

我国中科院山西煤化所从20世纪80年代开始进行铁基、钴基两大类催化剂费-托合成油煤炭间接液化技术研究及工程开发，完成了2000吨/年规模的煤基合成油工业实验，5吨煤炭可合成1吨成品油。据项目规划，一个万吨级的“煤变油”装置可望在未来3年内崛起于我国煤炭大省山西。中科院还设想到2008年建成一个百万吨级的煤基合成油大型企业，山西大同、朔州地区几个大煤田之间将建成一个大的煤“炼油厂”。总投资100亿美元的朔州连顺能源公司每年500万吨煤基合成油项目已进入实质性开发阶段，计划2005年建成投产。产品将包括辛烷值不低于90号且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500种化工延伸产品。

我国煤炭资源丰富，为保障国家能源安全，满足国家能源战略对间接液化技术的迫切需要，2001年国家科技部”863”计划和中国科学院联合启动了”煤制油”重大科技项目。两年后，承担这一项目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要进展。与我们常见的柴油判若两物的源自煤炭的高品质柴油，清澈透明，几乎无味，柴油中硫、氮等污染物含量极低，十六烷值高达75以上，具有高动力、无污染特点。这种高品质柴油与汽油相比，百公里耗油减少30%，油品中硫含量小于0．5×10－6，比欧Ⅴ标准高10倍，比欧Ⅳ标准高20倍，属优异的环保型清洁燃料。

2008年中国的煤化工产业继续有序发展，煤化工产业发展政策逐步完善，煤基甲醇和煤基二甲醚的试点应用取得可喜进展，产能得到进一步释放，新型煤化工产品逐渐走向市场，并被市场接受。随着金融危机影响的加剧，中国煤化工产业面临成本压力，行业发展趋缓。由于国家政策总体上仍支持煤化工发展，节能减排已是大势所趋，故中国煤化工产业虽短期受困但前景仍十分可观。

新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它与能源、化工技术结合，可形成煤炭——能源化工一体化的新兴产业。煤炭能源化工产业将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色，是今后20年的重要发展方向，这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。可以说，煤化工行业在中国面临着新的市场需求和发展机遇。

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