煤化工技术现状分析（1）：煤炭液化技术研发与产业化

    中国有丰富的煤炭资源, 预测资源量约50 000亿t , 探明资源储量约10 000 亿t , 可采储量2 000多亿t 。而石油、天然气这两种化石能资源相对缺乏, 未来可预测的石油产量约在每年118～210 亿t ,近年来石油消耗量和进口量逐年增长。发展煤炭液化技术, 建设煤液化工厂, 将煤炭转化为发动机燃料油, 补充国内石油不足, 减少对进口石油的依赖, 已经成为全社会关注的能源技术重点。
    煤炭液化工艺可以分为直接液化和间接液化两大类, 从技术发展和产业发展两个方面讨论如下。
    1 两种煤炭液化技术均已完成基本工艺研究和开发
    国内在煤直接液化技术研究、开发方面已有25 年的历史, 积累了大量的开发成果, 建立有专门的研发机构和队伍。近年来的研究、开发成果有: 完成具有自主知识产权的低阶烟煤直接液化工艺研究, 2003～2004 年于011 t/ d 连续工艺开发装
置上取得运转数据, 2005 年取得6 t/ d 放大工艺验证装置连续运转约400 h 的开发成果; 完成的纳米级高效煤直接加氢催化剂已经过5 个煤种的液化试验, 其性能达到国际先进水平, 催化剂的制备方法也得到放大规模(与6 t/ d 直接液化装置配套) 连续运转的验证; 直接液化粗油加氢精制工艺和催化剂技术均取得突破, 形成具有中国特色的液化油加工技术。这些成果和技术均为目前建设的1 Mt/ a煤直接液化示范工程提供了技术支持和设计基础。煤直接液化早于上一世纪30～40 年代在德国实现工业化生产, 近30 年开发的新技术与老技术有许多区别, 但是其工艺原理、基本工业路线等是相同或相类似, 加之近些年的研究开发和新的现代科学技术的支持, 使该技术的工艺和技术路线更趋合理。虽然目前国内外尚没有新的煤直接液化大型工厂建成或投产运行, 国外的研究机构也大多将已开发的成果搁置, 但可以认为, 该技术已完成基本工艺的研究开发。
    煤间接液化方面, 到2004 年底, 国内分别建成了设计合成产品能力为700 t/ a 、5 kt/ a 的低温浆态床合成油(间接液化) 中试装置, 并进行了长周期试验运行, 完成了配套铁系催化剂的开发, 自合成粗油加氢精制加工可以获得约70 %的柴油,十六烷值达到70 以上, 其它产品有L PG (约5 %～10 %) 、含氧化合物等。间接液化中试装置开发、运转是自主知识产权煤基合成油技术的标志性成果, 对该技术国产化和工业化发展有重要作用, 在此基础上还进行了建设10 万t 级和百万吨级示范
工厂的工程前期研究。煤间接液化大规模商业化生产在国外是成熟的, 引进技术建设3 Mt/ a 级工厂的可行性研究正在进行中。
    由上可以认为, 国内已完成煤直接液化和间接液化两种技术的基本工艺研究和开发, 两种技术均具有放大建设示范工厂的一定基础。
    2　煤液化技术于“十一五”期间为工业化示范阶段
    采用国内开发的工艺和高效催化剂技术, 建设1 Mt/ a (产品) 级的煤直接液化示范工程已于2004 年8 月开工, 目前已完成约1/ 3 的工程投入,并正在加紧建设中。该工程规模宏大, 年处理原料煤超过3 Mt , 一条生产线每天处理加氢原料煤达
到6 kt , 是目前世界上最大的单条煤液化生产线,也是到目前采用直接液化新技术建设的唯一的商业规模生产线。该示范工程拟于2007 年底建成, 其后将进入示范运行和调整过程。目前对其试运行和调整需要的时间和工作量尚难以较准确估计, 参考类似化工或石油化工工业示范过程, 充分考虑煤直接液化的特殊性和难度, 可以认为该示范工程建成后将有相当一个阶段的示范运行过程, 同时为其后的多条生产线的产业化建设积累宝贵的经验。目前, 国内还有多个企业关注煤直接液化技术的发展和应用, 因此于“十一五”期间也有可能针对不同煤种和工艺进行其它适宜规模的示范工程建设, 从而为“十五”后该产业的发展创造多元化的技术准备。
    利用国内开发的技术建设160 kt/ a 和1 Mt/ a级的煤间接液化示范工程的准备工作已进行了一段时间, 由于完全是依靠国内的技术和工程力量, 同时也缺乏可以参照的模式, 使得对工程的前期工作以及可以预见的建设过程必须有充分的技术和管理准备。如果上述两项示范工程建设能够在“十一五”初期启动, 则其建设和示范运行过程将至少需要持续4～5 年的时间。
    引进南非萨索公司煤间接液化技术建设示范工程的前期工作目前尚在进行中, 中、外方均对技术和经济可行性研究给予认真对待。由于项目初步确定的规模较大, 涉及工程内容多, 投资数量大, 工作程序复杂, 前期工作占用时间也较长。
    从以上分析可以看出, “十一五”期间的煤炭液化技术主要是工业示范, 有的示范建设和运行甚至延长至“十二五”初期, 而真正意义的产业化发展是在2010 年后的几年或十几年期间, 到2020 年后, 中国将基本建成煤制油工业产业, 并在国内
发动机燃料供应和替代石油化工品方面起到重要作用。2020 年后, 煤制油产业将有一段持续发展的时期。
     3　不断推动煤炭液化的技术进步
    自上一世纪70 年代以来, 煤直接液化新技术在美国、德国、日本、中国等国家得到发展, 形成多种工艺形式, 不同工艺的开发成熟度也不一样,有的进行了每天处理百吨级原料煤的半工业运行试验, 有的仅做了吨级的工艺开发试验。总结国内外煤直接液化技术的特点和发展状况, 可以认为技术进步和新技术开发的潜力还很大, 如新型催化剂的研究开发、针对中国煤种和煤质特点的新工艺开发、新型高效反应器开发、液化油在线加氢精制、关键设备开发及制造技术等等, 而且在将来产业化过程中, 技术进步的需求会更加突出。
    目前, 国内煤间接液化技术的开发也仅仅是开始, 国内开发的技术以低温合成、制取发动机燃料为主, 高温合成技术及配套的催化剂研究、合成产品精制及后续化工品再加工等技术均有待进一步开发。两种煤液化工艺在工业示范和将来的产业化过程中, 还会有大量工程技术问题、工艺优化问题、提高能源效率问题、大型关键设备的可靠性问题等需要通过不断的技术进步逐步提高解决。

    发展煤炭液化是长期的能源发展战略问题, 需要不断通过技术创新和技术进步推动产业技术的发展, 这一点不但应该引起研究部门或科技管理部门的关注, 同时也应该引起企业界的关注, 加大科研基础的发展力度, 培养高素质的专业化研发队伍,建立研发基地, 不断推出创新成果。