率和效益,发挥企业的集聚效应。总之,煤化工发展实施基地化布局最重要的目的是实施 以市场为基础的高度资源优化配置,谋求集约化经营。
大型化、现代化 煤化工产品如不具备国际竞争力,则无法忍受国际油价波动以及
经济全球化带来的激烈市场竞争的冲击。只有采用一流的技术、一流的设备、一流的管理, 建设具有规模效益的大型装置才能形成一流的煤化工基地,实现跨越式发展并提高国际竞 争力。
中国将成为世界上最大煤化工国
中国因为国产油田出产油品质量、石油产量、储备量,以及国际石油价格波动等因素
的影响,中国将日益依赖另一种重要的能源-煤,煤的矿产资源相对于石油来说,相对丰富。 相伴而来的,石油化工企业也将慢慢演变成为煤化工企业。
有权威人士以2004 年一次能源消费量19.7 亿吨标准煤为基数,预测能源需求量2010 年为27.2 亿吨标准煤,2020 年为36.5 亿吨标准煤。在中国经济高速发展、经济体制转型 阶段,煤炭行业发展历尽艰难,而且作为第一大主体能源,煤炭产量跟不上经济增长。 中国炼焦、煤气化制合成氨、甲醇等煤化工业呈现快速发展,煤炭液化、甲醇制烯烃、
二甲醚、煤化工联产等新型煤化工技术研究与工业化正在启动发展。煤炭能源化工工业是 今后20 年的重要发展方向,引进和开发自主知识产权技术将成为中国煤化工业发展的重 要支撑,中国将成为世界最大的煤化工业国家。 减轻环境压力是煤化工得以大力发展的根本原因
能源是人类生产、生活的物质基础。古代人类以柴草、畜力、风力、水力等为能源,
产业革命后的200 年中,煤炭一直是世界范围内的主要能源。随着科技、经济的发展,石 油在一次能源结构中的比例不断增加,于20 世纪60 年代超过煤炭。此后,石油、煤炭所 占比例缓慢下降,天然气比例上升,新能源、可再生能源逐步发展,形成了当前的以化石 燃料为主和新能源、可再生能源并存的格局。
当前中国能源以煤炭为主,在一段时间内这种局面难以改变。煤炭开发利用中效率低 下、严重污染环境、排放大量温室气体。洁净煤技术(CCT)是指煤炭开发和利用过程中旨 在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。洁净煤技术 的应用在通向未来能源的过程中可大幅度提高煤炭利用效率、减少污染物排放,并可把煤 炭高效地转化为液体、气体燃料,保障能源安全,因此洁净煤技术是通向未来能源的桥梁。 开发和推广应用洁净煤技术是当前中国能源可持续发展的必然选择,对以煤炭为主要能源 的中国具有极其重要的现实意义。
化石能源高效、洁净开发技术对提高资源勘探程度、资源采收率、开发非常规能源资 源和提高企业及产品竞争力具有现实的意义。运用高分辨率数字地震勘探技术,三元复合 驱采油技术、煤层气开发技术及高效机电一体化煤炭开采技术等先进技术可提升传统能源 产业,使之成为用先进技术武装起来的有竞争力的产业。
先进能源技术的研究、开发和产业化应紧紧围绕我国能源工业面临的挑战,以保证能
源安全,提高竞争力及减少环境污染为目标;以提高能效、发展核能、新能源和可再生能源 及化石能源高效、洁净开发利用为重点,以适应我国能源可持续发展过程的近期及长远需 要。
发展可再生能源是二十一世纪减少环境污染和温室气体排放以及替代化石能源的必
然要求。核电、氢能、太阳能、风能、水电、海洋能、生物质能源、地热能等等在我国具 有广阔发展的开发应用前景!
原油价格和我国能源结构进一步促进了煤化工产业的发展
03 年以来世界石油价格持续上涨,今年7 月WTI 价格到达78 美元/桶的历史高点。今
年9 月份以来世界油价的下跌属暂时性的,预计未来几年原油价格还会保持高位运行的态 势。90 年代以来我国的原油进口逐年增加,05 年的进口依存度达42.4%,“十一五”期间, 我国的石油消费年平均增长约6%,而国内产量仅增长2.5%,预计我国石油的对外依存度 还会持续提高。
原油价格的高位运行和我国多煤少油的能源结构促进煤化工产业的发展。从煤代油的 角度看,我国的煤化工具有很大的发展空间。
图表2:国际原油价格走势图表3:我国原油产消情况
从长远角度看,煤化工具有很大发展空间
无论是从环保的角度,还是从国家安全的角度,煤气化和液化(包括直接和间接液化)
是我们需要关注的重点,这一替代主要体现在燃料(汽柴油和LPG)和烯烃及其下游产品(如 树脂原料PE、PP 等)。从我国目前树脂原料、燃料的消费状况看,我国的煤化工具有很大 的发展空间。
煤化工市场调研报告(七)市场分析 2009-09-09 10:16:15 阅读203 评论0 字号:大中小 煤制油
世界煤炭液化技术进展与我国对策 1 煤炭液化的概念
煤炭液化是把固体煤炭通过化学加工过程,使其转化成为液体燃料、化工原料和产品 的先进洁净煤技术。根据不同的加工路线,煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。 煤的直接液化技术是指在高温高压条件下,通过加氢使煤中复杂的有机化学结构直接 转化成为液体燃料的技术,又称加氢液化。其典型的工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、 煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产品分馏和精制,以及液化残渣气化制 取氢气等部分,特点是对煤种要求较为严格,但热效率高,液体产品收率高。一般情况下, 1t 无水无灰煤能转化成半吨以上的液化油,加上制氢用煤约3~4t 原料产1t 成品油,液化 油在进行提质加工后可生产洁净优质的汽油、柴油和航空燃料等。
煤的间接液化技术是先将煤全部气化成合成气,然后以煤基合成气(一氧化碳和氢气)
为原料,在一定温度和压力下,将其催化合成为烃类燃料油及化工原料和产品的工艺,包 括煤炭气化制取合成气、气体净化与交换、催化合成烃类产品以及产品分离和改制加工等 过程。一般情况下,约5~7t 原煤产1t 成品油,其特点是适用煤种广、总效率较低、投资 大。
2 中国发展煤炭液化的必要性
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。最新资料表明,中国煤炭探明 储量为1145 亿t,储采比为93,按同等发热量计算,相当于目前已探明石油和天然气储量 总和的17 倍。石油探明储量为38 亿t,占我国化石能源探明储量的5.6%,储采比为24。 天然气探明可采储量为1.37 万亿m3,占化石能源探明储量的2%,储采比为56。由此可 见,煤炭是中国未来的主要可依赖能源。此外,从经济上看,煤炭也是最廉价的能源。我 国是发展中国家,又是能源消费大国,经济实力和能源供应都要求我国的能源消费必须立 足于国内的能源供应,这就决定我国的能源结构必须是以煤为主体。据预测,到2050 年, 煤炭在我国一次能源消费构成中的比重仍将占50%左右。
煤炭大量使用,引发了严重的环境污染问题。中国SO2 排放量居世界第一,酸雨覆盖 面已超过国土面积的30%,二氧化碳排放量占全球排放量的13%,列世界第二,而其中燃 煤造成的SO2、CO2 和氢氧化物排放量分别约占全国总量的85%、85%和60%。我国以煤 为主的能源消费结构正面临着严峻挑战,如何解决燃煤引起的环境污染问题已近在眉睫。
2)石油进口迅速上升,已对我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。我国石油资源相对贫乏,到时
目前为止,其探明可采储量为38 亿t,占世界储量的2.6%。近几年,我国的原油产量一直 徘徊在1.6 亿t 左右,且以后也不会有太大增长,这是由我国石油资源的分布特点和开发 现状所决定的。但是随着经济发展和人民生活水平的提高,我国终端能源消费正逐步向优 质高效洁净能源转化,石油消费量逐年增加。由于国产石油无法满足需求,对进口油依存 度越来越高。自1993 年成为石油净进口国后,石油进口量迅速上升,2000 年已达6969 万 t,对进口石油的依存度达30%,预计未来20 年内可达到50%。进口量的剧增,依存度的
加大,已对我国能源供应安全构成威胁。
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。
煤炭液化可生产优质汽油、柴油和航空燃料,尤其是航空燃料,要求单位体积的发热 量高,即要求环烷烃含量高,而煤液化油的特点就是富含环烷烃,通过加氢处理即可得到 优质航空燃料。
发展煤炭液化不仅可以解决燃煤引起的环境污染问题,充分利用我国丰富的煤炭资源 优势,保证煤炭工业的可持续发展,满足未来不断增长的能源需求,而且更重要的是,煤 炭液化还可以生产出经济适用的燃料油,大量替代柴油、汽油等燃料,有效地解决我国石 油供应不足和石油供应安全问题,且经济投入和运行成本也低于石油进口,从而有利于我 国清洁能源的发展和长期的能源供应安全。 3 世界煤炭液化技术现状 3.1 直接液化
煤直接液化技术是由德国人于1913 年发现的,并于二战期间在德国实现了工业化生
产。德国先后有12 套煤炭直接液化装置建成投产,到1944 年,德国煤炭直接液化工厂的 油品生产能力已达到423 万t/年。二战后,中东地区大量廉价石油的开发,煤炭直接液化 工厂失去竞争力并关闭。
70 年代初期,由于世界范围内的石油危机,煤炭液化技术又开始活跃起来。日本、德 国、美国等工业发达国家,在原有基础上相继研究开发出一批煤炭直接液化新工艺,其中 的大部分研究工作重点是降低反应条件的苛刻度,从而达到降低煤液化油生产成本的目 的。目前世界上有代表性的直接液化工艺是日本的NEDOL 工艺、德国的IGOR 工艺和美 国的HTI 工艺。这些新直接液化工艺的共同特点是,反应条件与老液化工艺相比大大缓和, 压力由40MPa 降低至17~30MPa,产油率和油品质量都有较大幅度提高,降低了生产成 本。到目前为止,上述国家均已完成了新工艺技术的处理煤100t/d 级以上大型中间试验, 具备了建设大规模液化厂的技术能力。煤炭直接液化作为曾经工业化的生产技术,在技术 上是可行的。目前国外没有工业化生产厂的主要原因是,在发达国家由于原料煤价格、设 备造价和人工费用偏高等导致生产成本偏高,难以与石油竞争。
但据权威机构预测,如果石油价格能够稳定在25 美元/桶以上,煤炭直接液化在经济
上就具有竞争力。美国能源部所作的研究表明,煤炭直接液化厂通过与现有工厂建在一起, 可节约投资,降低液化油成本,使生产的液体燃料的价格可以达到相当于石油19~23 美 元/桶。此外,煤炭直接液化的研究和发展仍有潜力,还可进一步降低生产成本。 3.2 煤炭间接液化
1923 年,德国化学家首先开发出了煤炭间接液化技术。40 年代初,为了满足战争的
需要,德国曾建成9 个间接液化厂。二战以后,同样由于廉价石油和天然气的开发,上述
工厂相继关闭和改作它用。之后,随着铁系化合物类催化剂的研制成功、新型反应器的开 发和应用,煤间接液化技术不断进步,但由于煤炭间接液化工艺复杂,初期投资大,成本 高,因此除南非之外,其它国家对煤炭间接液化的兴趣相对于直接液化来说逐渐淡弱。 煤炭间接液化技术主要有三种,即的南非的萨索尔(Sasol)费托合成法、美国的莫比尔
法(Mobil)和正在开发的直接合成法。目前,煤间接液化技术在国外已实现商业化生产,全 世界共有3 家商业生产厂正在运行,它们分别是南非的萨索尔公司和新西兰、马来西亚的 煤炭间接液化厂。新西兰煤炭间接液化厂采用的是Mobil 液化工艺,但只进行间接液化的 第一步反应,即利用天然气或煤气化合成气生产甲醇,而没有进一步以甲醇为原料生产燃 料油和其它化工产品,生产能力1.25 万桶/天。马来西亚煤炭间接液化厂所采用的液化工 艺和南非萨索尔公司相似,但不同的是它以天然气为原料来生产优质柴油和煤油,生产能 力为50 万t/年。因此,从严格意义上说,南非萨索尔公司是世界上唯一的煤炭间接液化商 业化生产企业。
南非萨索尔公司成立于50 年代初,1955 年公司建成第一座由煤生产燃料油的Sasol-1 厂。70 年代石油危机后,1980 年和1982 年又相继建成Sasol-2 厂和Sasol-3 厂。3 个煤炭
间接液化厂年加工原煤约4600 万t,产品总量达768 万t,主要生产汽油、柴油、蜡、氨、 乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛等113 种产品,其中油品占60%,化工产品占40%。该公司 生产的汽油和柴油可满足南非28%的需求量,其煤炭间接液化技术处于世界领先地位。 此外,美国SGI 公司于80 年代末开发出了一种新的煤炭液化技术,即LFC(煤提油)
技术。该技术是利用低温干馏技术,从次烟煤或褐煤等非炼焦煤中提取固态的高品质洁净 煤和液态可燃油。美国SGI 公司于1992 年建成了一座日处理能力为1000t 的次烟煤商业示 范厂。
4 中国煤炭液化现状与展望 4.1 煤炭液化技术
国内研究煤炭液化技术的机构有两家,一是煤炭科学研究总院,负责煤炭直接液化技 术的引进和研究,另一家是中科院山西煤化所,负责间接液化技术的研究和开发。 1)直接液化
我国从70 年代末开始进行煤炭直接液化技术的研究和攻关,其目的是用煤生产汽油、 柴油等运输燃料和芳香烃等化工原料。煤炭科学研究总院通过“六五”到“九五”的科技攻关
和国际合作,先后从日本、德国引进2 套直接液化小型连续试验装置,从美国引进一套液 化油提质加工试验装置,规模均为0.1t/天,并建有先进的原料及产品分析检验装备。经过 近20 年的试验研究,找出了14 种适于直接液化的中国煤种;选出了5 种活性较高的、具有 世界先进水平的催化剂;完成了4 种煤的工艺条件试验,为开发适于中国煤种的煤直接液化 工艺奠定了基础;成功地将煤液化粗油加工成合格的汽油、柴油和航空煤油。
目前,从煤一直到合格产品的全流程已经打通,煤炭直接液化技术在中国已完成基础 性研究,为进一步工艺放大和建设工业化生产厂打下了坚实的基础。 2)间接液化
我国从50 年代初即开始进行煤炭间接液化技术的研究,曾在锦州进行过4500t/年的煤
间接液化试验,后因发现大庆油田而中止。由于70 年代的两次石油危机,以及“富煤少油” 的能源结构带来的一系列问题,我国自80 年代初又恢复对煤间接液化合成汽油技术的研 究,由中科院山西煤化所组织实施。
“七五”期间,山西煤化所开的煤基合成汽油技术被列为国家重点科技攻关项目。1989
年在代县化肥厂完成了小型实验。“八五”期间,国家和山西省政府投资2000 多万元,在晋
城化肥厂建立了年产2000 吨汽油的工业试验装置,生产出了90 号汽油。在此基础上,提 出了年产10 万吨合成汽油装置的技术方案。目前,万吨级煤基合成汽油工艺技术软件开 发和集成的研究正在进行,从90 年代初开始研究用于合成柴油的钴基催化剂技术也正处 在试验阶段。经过20 年的开发和研究,目前我国已经具备建设万吨级规模生产装置的技
术储备,在关键技术、催化剂的研究开发方面已拥有了自主知识产权。可以这样讲,我国 自己研发的煤炭液化技术已达到世界先进水平。 4.2 正在进行的液化项目
近两年,由于国际石油价格大幅度上涨和中国石油供需矛盾日趋严峻,建设商业性的 煤炭液化示范厂已列入中国政府有关部门的议事日程,同时企业对建设煤液化厂的热情也 空前高涨。1997-2000 年间,煤炭科学研究总院北京煤化所分别同德国、日本、美国有关 部门和机构合作进行了云南先锋褐煤、神华煤和黑龙江依兰煤直接液化示范厂的(预)可行 性研究。目前,国家计委已正式批准“神华矿区建设煤炭直接液化示范厂”项目,一期工程 油化油生产能力为250 万t/年,年耗煤量约700 万t。目前,神华公司正在加紧进行工程先 期的方案及可行性研究。
此外,云南先锋、黑龙江依兰、河南平顶山、内蒙扎赉诺尔的煤炭直接液化项目的前 期工作已基本完成,目前已进入立项阶段。此外,贵州、山东、山西、宁夏等省也正在进 行煤种试验和煤炭液化的前期研究工作。
在间接液化方面,今年年初,中科院山西煤化所与连顺能源有限公司就共同组建合成 油品实验室达成协议,连顺公司为山西煤化所技术研究和开发出资1500 万元,用于关键 技术的研究和有关技术的开发,并最终用3-5 年时间在山西朔州建一个年产15 万t 合成液 化油的间接液化生产厂。4 月,中科院和山西省政府签署了“发展山西煤间接液化合成油产 业的框架协议”,根据这个协议,在今后5-10 年内,山西省将以自己的煤炭资源优势为依 托,借助产业化部门的加盟,通过国家投资和社会融资方式,在朔州和大同几个大煤田之 间建成一个以百万吨煤基合成油为核心的、多联产特大型企业集团。 4.3 中国煤炭液化产业化前景
能源是社会、经济发展的基础。优化能源消费结构,安全保障能源供应是中国经济建 康发展、实现在21 世纪中叶达到中等发达国家水平战略目标的重要支持和内容。 随着中国经济的高速发展,如何有效地发挥煤炭资源优势,优化能源结构,解决石油 各短缺及由此造成的能源安全问题,已经引起我国政府的高度重视。中国煤炭资源丰富, 其中褐煤、低变质程度煤以及高硫煤的比例很大。如果直接利用,这些煤由于热值低、品 质差、污染重而受到很大限制,市场需求日益萎缩。但反过来,低变质煤和高硫煤又极易 液化,是煤炭液化的优选煤种。据估算,我国煤炭储量中仅可用于直接液化的资源就超过 5000 万t。因此,以国内丰富的煤炭资源为基础,大力发展煤炭液化技术,尽快实现商业 化生产,并最终形成新的煤炭能源转化产业,对于平衡我国能源结构,解决石油短缺具有 重大战略意义,其产业前景非常乐观。
此外,从技术上看,我国煤炭液化技术经过几十年的引进消化、试验研究和自我开发, 已日趋成熟。其中煤炭间接液化技术已达到国际先进水平,在关键技术、催化剂的研究开 发方面拥有自主知识产权。煤直接液化虽说才进行过小试,离大规模商业应用还有相当距 离,但发达国家的大型中试厂已运行多年,目前已基本具备了实现工业化生产的条件,而 且这些国家对参与中国煤炭液化项目建设的积极性非常高。
从生产成本看,根据煤炭科学研究总院对神华、先锋、依兰煤直接液化示范项目所做