煤炭间接液化技术及其新进展

一、前言
     我国是石油资源相对匮乏的国家，石油剩余探明储量33亿吨，仅占全世界剩余探明总量的2.3%，人均占有量2.6吨，约占全世界人均占有量的1/10。
    随着经济的快速增长，我国石油消费的增长远大于产量的增长。据统计，1990～2002年，全国石油消费量从1.15 亿吨增长到2.38 亿吨，年均增长6.3%。2003 年增长率进一步上升为12%，消费量达到2.67 亿吨，成为仅次于美国的全球第二大石油消费国。而同期，我国原油产量从1.38亿吨增长到1.689亿吨，年均增长率仅为1.68%，2003年增长率仅0.53%,产量为1.698 亿吨。
    自1993 年成为石油净进口国后，我国石油净进口量逐增加，2003 年为9741 万吨，2004 年已超过1 亿吨,约占消费总量的40%以上。预测表明：2020年，我国对进口石油的依赖度将达50%，2030 年将达到74%。
    从我国石油资源状况看，今后石油年产量大幅度增加的可能性不大，在2010～2020年间，达到2亿吨/年左右后将逐渐缓慢下降。立足于我国相对丰富的煤炭资源，大力发展煤炭液化技术并尽快实现产业化将是缓解我国石油供需矛盾、保障能源安全的重要战略举措。煤炭间接液化便是实现这一目标的重要技术途径之一。

二、煤炭间接液化技术的发展

    煤的间接液化是先将煤气化制得合成气（CO+H2）后，再在催化剂作用下将合成气合成为油品和化学品的工艺过程。早在上世纪20年代，德国就开始了煤的间接液化技术研究，并于1936首先建成工业规模的合成油厂。到1955年，世界上已有18个合成油工厂，总生产能力达到100 万吨／年。
    目前，在南非仍有商业化运行的煤间接液化厂。如SASOL 公司采用F-T合成技术，先后建成的三座生产厂，年处理煤炭总计达4590万吨，主要产品为汽油、柴油、蜡、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛、酮等113种，总产量达760万吨，其中油品占60% 左右,保证了全南非28％的汽油、柴油供给量。
    我国在20 世纪50～60年代初曾在锦州运行过规模为5万吨/年的间接液化工厂。20 世纪80 年代又开始对煤炭间接液化技术进行了系统的研究，开发出了固定床两段法合成(简称MFT)工艺和浆态床—固定床两段合成(简称SMFT)工艺，先后完成了MFT工艺的小试、模试、中间试验、工业性试验及SMFT工艺的模试，另外也进行了两类合成催化剂的长周期运行试验，为我国煤炭间接液化技术的进一步开发奠定了良好的技术基础和人才基础。

三、我国煤炭间接液化技术新进展
      十五”期间，在国家863计划的大力支持下，我国在煤炭间接液化技术研发方面取得了重大突破，成功地建设并运行了两套年产油品750吨和5000 吨的新型浆态床合成油品开发实验装置，取得了进一步放大及其工程化所需的相关数据，在催化剂制备及在线分离、反应器设计、系统稳定运行等方面均取得了重要成果，积累了一定的技术开发及工程经验，为我国煤炭间接液化技术的进一步放大验证及商业化奠定了技术基础，培养了相关人才。
    1. 750 吨/ 年液化装置的建设及运行
    中国科学院山西煤炭化学研究所完成了750吨级间接液化技术中试，打通了工艺流程，成功运转累计3500 小时，达到与国际同类技术相同水平的技术经济指标。开发了可用于工程的具有自主知识产权的煤炭间接液化催化剂系列产品，突破了制约煤炭间接液化技术成本高的瓶颈。进行了催化剂的优化，并研究完成了工业规模的高效浆态床催化剂的成型技术；开发了浆态床反应器技术，进行冷态实验，验证和改进浆态床内构件设计，并建成了完整的中试技术平台，全面实现了中试的稳定运转，进行了中试反应器的流体力学研究，形成了示范厂大型反应器的设计方案；解决了催化剂在线分离问题，在中间试验平台上，获取工业设计数据；结合催化反应动力学研究，获得反应动力学模型，用于工业反应器设计和模拟，形成煤基合成油浆态床工艺技术软件，进行广泛系统流程模拟分析；形成万吨级合成油过程设计方案并完成技术经济评估，在此基础上进行示范厂的基础设计；建设了油品加氢单管试验装置，并形成了合成油品专用配套加工技术。共形成专利42项。
    2. 5000 吨/ 年液化装置的建设及运行
    2002年，兖矿集团在上海张江设立上海兖矿能源科技研发公司，引进国内、外高技术人才，建立煤液化实验室，进行煤炭间接液化技术（低温费托合成工艺技术）的实验研究工作。2003年，在实验室研究的基础上编制了低温费托合成中试装置工艺设计软件包，并通过了专家评审，同年完成了煤炭间接液化低温费托合成工艺中试装置施工设计。2003 年底完成中试装置建设。2004年4月，万吨级/年（设计能力）煤间接液化中试装置打通工艺流程，获得中试产品。该中试装置连续稳定运行了196 天，取得了可为工业化应用提供依据的完整的中试研究数据。与石油化工研究院合作开发的煤间接液化产品提质加工技术的研究工作已全部完成。在较短的时间内开发出煤间接液化生产燃料油的成套技术。目前，该项目中试研究成果已通过科技部组织的专家验收和鉴定，专家评价该技术成果达到国际先进水平。

四、煤炭间接液化技术的产业化及相关政策建议

    目前，我国在煤炭间接液化方面已有了很好的基础。山西煤化所正在进行万吨级/ 年示范装置的建设等前期准备工作，国内很多大型能源企业对这一技术也给予了高度的关注，神华集团、中海油、潞安等集团公司正在与山西煤化所探讨共同建设万吨级示范装置并在此基础上建设百万吨等级商业化厂等有关事宜。在中试研究结果的基础上，兖矿集团已经编制了百万吨级低温费托合成煤间接液化工业化示范装置工艺技术软件包，《百万吨级中国科学院山西煤化所间接液化技术中试装置加氢装置工业化煤间接炼油项目预可行性研究报告》已经编制完成并报国家发改委待审查。
   由于煤炭间接液化的发展对煤炭资源和水资源有较高的要求，一般而言，煤间接液化吨油耗煤约为6吨煤，耗水在12～14立方米左右。按油500 万吨计算，需耗煤3000万吨和耗水6000万～7000万立方米。国家要根据各地区的资源特点，特别是煤炭资源和水资源、技术经济水平等因素，统筹规划、有步骤、分层次协调发展，制定相应的产业政策，推动煤液化等煤化工产业健康发展。
    煤炭间接液化还具有投资大和产品涉及面广的特点，尤其是煤液化产业处于发展初期，虽然煤间接液化在南非已有50 年成功的商业运行经验，但我国自主研发的技术尚处于示范阶段，进行工程化示范存在较大的投资风险。据初步估算，建设100万吨/年产品规模的煤炭间接液化厂需投资约76亿元，目前企业承担该投资风险的能力不足，建议国家政策性银行如开发银行在投融资政策上给予支持。
    由于国际石油市场变化对煤液化经济性的影响十分明显。受煤炭价格、水资源以及技术风险等因素影响，很难准确估计煤炭液化的成本。根据南非成功的经验和目前的市场价格，在我国目前能实现煤间接液化桶油成本在30～35 美元左右。按照目前国际石油市场桶油45～50 美元的价格，煤液化有一定的发展空间，但国际石油市场变化多端，一般从事煤液化的企业难以预测和化解此类风险，国家应在金融、税收、环保等方面制定倾斜性政策，通过政府资助、多边贷款、赠款和多渠道资本组合等方式筹集资金。同时，参照南非经验，对于示范项目建成后投入运营的项目，政府应明确制定一定期限的减免税政策，以减少项目的风险，当市场油价出现持续不正常偏低时，政府应考虑调整销售税金的税率，以保证在市场变动，特别是国际石油市场有较大波动时，也可维持企业的正常运行。（煤炭科学研究总院北京煤化工分院李文华）