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早在20世纪30年代,德国实现工业化的第一代煤炭直接液化技术,即直接加氢煤液化工艺,因反应条件苛刻,温度470℃,压力70MPa而未能广泛应用。1973年石油危机促使煤直接液化工艺研究重新升温,美国等国家相继开发出多种第二代工艺,如H-Coal、SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ、EDS等,这些工艺已通过大型中试,但因建设成本高,生产成本高,尚未实现工业化。目前,几大工业国正研究开发第三代煤直接液化工艺,具备反应条件缓和、油收率高和油价相对较低的特点。
德国IGOR公司和美国碳氢化合物研究(HTI)公司的两段催化液化工艺是世界上典型的几种煤直接液化工艺之一。自1980年起,中国煤炭科学研究总院北京煤化所重新开展煤直接液化技术研究,建成了煤直接液化、油品改质加工实验室。通过上百个煤种的试验,筛选出15种适合液化的煤,并对4种煤进行了工艺条件研究,开发了煤直接液化催化剂,液化油收率达到50%以上。与德国RUR和DMT公司签订了云南先锋煤液化厂可行性研究项目协议,完成了可行性研究报告。云南先锋煤液化厂拟处理褐煤257万吨,气化制氢(含发电17万KW)用原煤253万吨,合计用原煤510万吨。建成后可年产汽油35.34万吨、柴油53.04万吨、液化石油气6.75万吨、合成氨3.90万吨、硫磺2.53万吨、苯0.88万吨。
神华煤直接液化油项目的可行性研究已进入实地评估阶段,推荐的三个厂址为内蒙古自治区鄂尔多斯市境内的上湾、马家塔、松定霍洛。该神华煤液化项目引进美国碳氢技术公司的煤液化核心技术,将神华优质煤炭转化为合格的汽油、柴油和石脑油,年消化原煤1500万吨,形成新的产业链,效益比直接卖原煤提高20倍。副产品延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蜡、煤气等下游产品。装置规模大型化,包括煤液化、天然气制氢、煤制氢、空分等,均为同类装置中最大。预计年销售额达60亿元,税后净利润15.7亿元,11年可收回投资。
甘肃煤田地质研究所煤炭转化中心自主研发的配煤液化试验技术取得重大突破。配煤液化技术油产率高于单煤液化,采用该技术制得汽柴油的成本约1500元/吨,经济效益和社会效益显著。甘肃煤炭转化中心采用配煤的方式,将甘肃大有和天祝两地煤炭以6:4配比,设定温度为440℃、时间为60秒进行反应,油产率达到69.66%,转化率达到95.%。所使用的普通催化剂用量比单煤液化少,反应条件相对缓和。甘肃省中部地区高硫煤配煤直接液化技术已通过实验室研究,并通过专家鉴定,达到国际先进水平。腾达西北铁合金公司与甘肃煤田地质研究所签署投资协议,使”煤制油”产业化迈出了实质性一步。
神华集团”煤制油”直接液化工业化装置于2004年8月底在内蒙古自治区鄂尔多斯市开工。总建设规模为年产油品500万吨,分两期建设,一期工程年产油品320万吨,由三条主生产线组成,包括煤液化、煤制氢、溶剂加氢、加氢改质、催化剂制备等14套主要生产装置。一期工程主厂区占地面积186公顷,厂外工程占地177公顷,总投资245亿元。每年用煤量970万吨,可生产各种油品320万吨,其中汽油50万吨,柴油215万吨,液化气31万吨,苯、混合二甲苯等24万吨。神华集团将发展成为以煤炭为基础,以煤、电、油(化)为主要产品的大型能源企业集团。到2010年,煤炭生产将超过2亿吨;自营和控股发电装机容量将达到2000万千瓦;煤炭液化形成油品及煤化工产品能力达1000万吨/年;甲醇制烯烃的生产能力达到1亿吨/年。到2020年,煤炭生产将超过3亿吨;电厂装机容量达到4000万千瓦;煤炭液化形成油品和煤化工产品能力达3000万吨/年。
云南省也将大力发展煤化工产业,并实施煤液化项目。云南先锋煤炭直接液化项目预可行性研究报告通过专家评估。项目建成后,”云南造”汽油、柴油将供应云南本省及省外和国际市场,使云南成为继内蒙古后的第二大”煤变油”省份。先锋煤炭液化项目是我国利用国外基本成熟的煤炭直接液化技术建设的首批项目之一。即将兴建的云南煤液化厂总投资103亿元,项目建设期预计4年,建成后年销售额34亿元,年经营成本7.9亿元,年利润13.8亿元。云南省煤炭资源丰富,但石油、天然气严重缺乏。先锋褐煤是最适合直接液化的煤种。在中国煤科总院试验的全国14种适宜直接液化的煤种中,先锋褐煤的活性最好,惰性组分最低,转化率最高。液化是有效利用云南大量褐煤资源的突破口,洁净煤技术是发展的方向,符合国家产业。”煤变油”工程一旦能在全省推广,全省150亿吨煤将转化为30亿吨汽油或柴油,产值将超过10万亿元。
我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。2003年我国总能源消费量达11.783亿吨油当量,其中,煤炭占67.86%,石油占23.35%,天然气占2.5%,水电占5.43%,核能占0.83%。我国拥有较丰富的煤炭资源,2000~2003年探明储量均为1145亿吨,储采比由2000~2001年116年下降至2002年82年、2003年69年。而石油探明储量2003年为32亿吨,储采比为19.1年。在较长一段时间内,我国原油产量只能保持在1.6~1.7亿吨/年的水平。