專論與綜述. 全國(guó)中文核心期刊礦業(yè)類核心期刊(CA-CD規(guī)范)執(zhí)行優(yōu)秀期刊J中國(guó)煤炭轉(zhuǎn)化的發(fā)展與機(jī)遇吳.秀章',2(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京),北京102249;2. 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司,北京10011)摘要:結(jié)合中國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤為主、石油及相關(guān)產(chǎn)品供需矛盾日益突出的現(xiàn)實(shí),提出了將煤炭轉(zhuǎn)化作為中國(guó)石油替代的主要方向之一,通過(guò)發(fā)展煤直接液化、間接液化和煤化工,部分解決中國(guó)石油短缺的問題,應(yīng)對(duì)高油價(jià)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響,實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,滿足中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展對(duì)能源的需求。關(guān)鍵詞:煤炭;直接液化;間接液化;化石能源中團(tuán)分類號(hào):TQ53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)100-67720010005 -04在煤、石油、天然氣3種化石能源中，中國(guó)的煤情況見表1。炭資源最為豐富。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境要求的提表12000 年~2006年中國(guó)的煤炭產(chǎn)量高,清潔、高效、優(yōu)質(zhì)能源消費(fèi)會(huì)逐步增加,但在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，煤炭在中國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的地位難年份2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006以改變。產(chǎn)量/億+10.011.613.8 16.719.621.1 23.21993年以來(lái)中國(guó)對(duì)進(jìn)口石油的依存度不斷提1.2 中國(guó)的煤炭消費(fèi)高,2005年、2006年中國(guó)進(jìn)口石油分別為1.27億t中國(guó)計(jì)劃到2020年經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)GDP比2000年和1.45億t,石油對(duì)外依存度已經(jīng)超過(guò)40%。石油翻兩番,據(jù)初步測(cè)算,為確保這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，中國(guó)的供應(yīng)問題,已經(jīng)成為影響中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸,也未來(lái)的煤炭需求產(chǎn)量為:2010年達(dá)到25億t、2015為煤炭轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)良好的機(jī)遇。充分利用中年達(dá)到27億t、2020年達(dá)到29億t,本世紀(jì)前20年國(guó)豐富的煤炭資源,發(fā)展煤的清潔轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)能源、煤炭的需求量近400億t。o經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展是當(dāng)前中國(guó)能源建設(shè)的基本策1.3大量煤炭消 費(fèi)帶來(lái)的問題略。通過(guò)發(fā)展煤直接液化、煤間接液化和煤制烯烴目前中國(guó)能源消費(fèi)總量中約68%為煤炭,85%等新型產(chǎn)業(yè),以煤代油,多元化保證石油供應(yīng)已經(jīng)成的煤炭利用采用效率低污染嚴(yán)重的直接燃燒技術(shù);為當(dāng)前中國(guó)能源建設(shè)的工作重點(diǎn)之- -。燃煤產(chǎn)生的二氧化硫排放量占全國(guó)總排放量的74% ,氮氧化物排放量占總排放量的60% ,總懸浮1中國(guó)的煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)顆粒(TSP)排放量占總排放量的70% ,二氧化碳排1.1 中國(guó)的煤炭生產(chǎn)放量占總排放量的85%。這不僅威脅到生態(tài)環(huán)境中國(guó)的煤炭資源量約為5萬(wàn)億t,探明保有儲(chǔ)量和人類健康,而且中國(guó)大氣污染造成的損失已經(jīng)占達(dá)1萬(wàn)億t以上,第3次資源普查煤炭探明可采儲(chǔ)到GDP的3%~7%，制約了中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。量約2800億t。2005年煤炭產(chǎn)量達(dá)到21.1億t,與此外,中國(guó)北煤南運(yùn)、西煤東運(yùn),超負(fù)荷運(yùn)輸?shù)?000年相比翻了一番, 2000年~ 2006年煤炭產(chǎn)量格局對(duì)全國(guó)的運(yùn)輸造成嚴(yán)重的壓力。中國(guó)煤化工收稿日期:2007 -10 -19|Y臺(tái)CNMH G作者簧介:吳秀章(1966 -) .男,山東淄博人,中國(guó)石油大學(xué)(北京)在讀博土研究生,教授取高馭上程見。圳仕神華集團(tuán)有限責(zé)任公司副總工程師,主要從事煤制油、媒化工技術(shù)管理工作。5.專論與綜述2中國(guó)的石油生產(chǎn) 與消費(fèi)3石油供應(yīng)不足與煤炭轉(zhuǎn) 化的機(jī)遇2.1中國(guó)的石油生產(chǎn)2000年~2006年中國(guó)石油產(chǎn)量見表2,石油產(chǎn)3.1未來(lái)中國(guó)石油需求 與供應(yīng)預(yù)測(cè)到2010年、2020年和2030年中國(guó)石油需量年增長(zhǎng)幅度有限。求見表5。中國(guó)石油生產(chǎn)能力將于2020年達(dá)到高峰2.00億t后逐漸減少,到2030年石油的生產(chǎn)能裹22000 年~2006年中國(guó)的石油生產(chǎn)年份2000200120022003200420052006力將下降到1.80億t。石油的對(duì)外依存度將從產(chǎn)量/億+1.53 1.651.691.691.75-1.821.842010年的49%，上升到2030年的68%。1.2 中國(guó)的石油消費(fèi)表5預(yù)測(cè)的 2010.2020.2030年中國(guó)石油需求與供應(yīng)2000年~2006年中國(guó)石油的消費(fèi)量見表3。年份201020302000年~2006年中國(guó)石油消費(fèi)的年增長(zhǎng)量達(dá)到了I 石油需求/億:3.504.505.609.2%。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)向現(xiàn)代化邁進(jìn),石油的消費(fèi)量石油產(chǎn)量/億:1.802.00還會(huì)大幅度增長(zhǎng)。對(duì)外依存度/呢3.2中國(guó)主要石化產(chǎn) 品需求與供應(yīng)裹32000 年-2006年中國(guó)的石油消費(fèi)量面對(duì)國(guó)內(nèi)石油短缺的局面,到2020年仍需進(jìn)口2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006大量的石油化工基本原料,預(yù)測(cè)到2010年和2020消費(fèi)堂/億:1.992252.46 2302.983.07 3.29年中國(guó)主要石化產(chǎn)品需求量見表6。2.3 中國(guó)的石油及主要石化產(chǎn)品進(jìn)口目前,中國(guó)已經(jīng)成為世界第二大石油消費(fèi)國(guó)和表6 2010年、2020年中國(guó)主要石化產(chǎn)品需求與供應(yīng)預(yù)測(cè)第三大石油進(jìn)口國(guó),圖1給出了近些年中國(guó)石油生2020產(chǎn)、消費(fèi)與進(jìn)口量的變化趨勢(shì)。石油供應(yīng)對(duì)外的依乙烯需求量萬(wàn):25503800乙烯產(chǎn)量/萬(wàn):2300存度從1995年的9.97%上升到2006年的44%。乙烯對(duì)外依存度/強(qiáng)4540石油化工用原料油是影響石油消費(fèi)量的另- -主丙烯需求量/萬(wàn):19002880要因素。表4列出了2000年~2006年中國(guó)主要化丙婚產(chǎn)量萬(wàn)10801780工原料的進(jìn)口量和對(duì)外依存度, PE和PP的對(duì)外依丙婚對(duì)外依存度/樂存度在35% ~ 60%之間。3.3煤炭轉(zhuǎn)化的機(jī)遇。4.01 四石油生產(chǎn)量 ■石油消費(fèi)量 ■石油進(jìn)口量當(dāng)前國(guó)際油價(jià)長(zhǎng)期居高不下,大量的進(jìn)口石油3.給中國(guó)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)估算國(guó)際石油價(jià)s 20格每上漲1美元/桶,中國(guó)的GDP將損失0.06%。2003年布倫特石油平均價(jià)格28.80美元桶,2004年達(dá)到38.27美元/桶,2005年高達(dá)54.41美元桶。2004年,由于國(guó)際石油價(jià)格高,直接導(dǎo)致中國(guó)圈1石油生產(chǎn)與消費(fèi)總量全年經(jīng)濟(jì)損失達(dá)86億美元,高油價(jià)使中國(guó)CDP下降了0.7% ~0. 8%。2005年中國(guó)進(jìn)口石油造成直表42000年-2006 年中國(guó)PEPP的產(chǎn)量t、進(jìn)口量接的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)200億美元。中國(guó)作為-一個(gè)油氣資源不足的國(guó)家,當(dāng)前及未PE產(chǎn)量/萬(wàn):285312355 413441 529 599來(lái)的首要任務(wù)應(yīng)是提高能源利用率和加強(qiáng)石油替代I PE進(jìn)口/萬(wàn):296411456469 480 526 495品開發(fā),降低石油對(duì)外依存度。中國(guó)煤炭豐富儲(chǔ)量I PE對(duì)外依賴度/黨51 57324334374 427 476 523 584565352 50 45巨大中國(guó)煤化工門的能源替代戰(zhàn)略| PP產(chǎn)量/萬(wàn)1之一品的主要方向,符PP進(jìn)口/萬(wàn):164208245 274 291 302車308合中0HCNMHGPP對(duì)外依賴度/%34384039 38 376《潔凈煤技術(shù))2008年第14卷第1期專論與綜述全國(guó)中文核心期刊礦業(yè)類核心期刊《CAJ-CD 規(guī)范)執(zhí)行優(yōu)秀期刊-4.2煤炭間接液化4中國(guó)煤炭轉(zhuǎn) 化技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展煤間接液化是先把煤氣化制成合成氣,然后再4.1煤炭直接液化將合成氣通過(guò)費(fèi)-托合成反應(yīng)進(jìn)- -步合成為液體油煤直接液化是把煤在高溫、高壓、催化條件下與品的工藝技術(shù)。氫氣反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成液體油品的工藝技術(shù)。中科院山西煤化所于20世紀(jì)80年代開始開發(fā)中國(guó)從20世紀(jì)70年代末開始進(jìn)行煤直接液化煤間接液化技術(shù),90年代以后大連化學(xué)物理研究所技術(shù)基礎(chǔ)研究,建立了0.1Vd的小試裝置,完成了和一些大學(xué)也介人費(fèi)托合成技術(shù)的開發(fā)。山西煤化以神華煤、云南先鋒煤和黑龍江依蘭煤為代表的多所開發(fā)出了將傳統(tǒng)的F-T合成與沸石分子篩特殊形種煤的直接液化試驗(yàn)。近幾年在國(guó)家“863計(jì)劃”的選作用相結(jié)合的兩段法合成(簡(jiǎn)稱MFT)工藝,并完支持下,開發(fā)出新型高效煤液化催化劑,在優(yōu)化的工成了漿態(tài)床費(fèi)托合成技術(shù)的千噸級(jí)中試，正在開展藝條件下,神華煤的轉(zhuǎn)化率超過(guò)90%,液化油收率十萬(wàn)t級(jí)示范裝置的開發(fā)。為57%。神華集團(tuán)作為中國(guó)最大的煤炭生產(chǎn)企業(yè),一直神華集團(tuán)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)集成,完成了神致力于通過(guò)煤間接液化生產(chǎn)燃料油項(xiàng)目開發(fā),擬在華煤直接液化工藝技術(shù)的開發(fā),工藝流程如圖2所陜西省榆林市與國(guó)外公司合作建設(shè)煤炭間接液化示。采用神華煤直接液化工藝設(shè)計(jì)和建設(shè)的神華煤廠,規(guī)模為液化產(chǎn)品300萬(wàn)V/a。直接液化廠位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市,第一條生產(chǎn)線工程的關(guān)鍵技術(shù)初步考慮采用成熟的、先進(jìn)的(示范工程)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為年產(chǎn)液化油100萬(wàn)煤氣化技術(shù)與先進(jìn)的F-T合成技術(shù)的組合,工藝流t,產(chǎn)品方案見表7,示范工程是以柴油為主要產(chǎn)品，程如圖3所示,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以油品(石腦油、柴油)和同時(shí)副產(chǎn)石腦油和酚等其它化工產(chǎn)品。該示范工程化學(xué)品(含氧化合物等)相結(jié)合。具有以下特點(diǎn):①設(shè)備超大型化:原料煤處理能力達(dá)一燃料氣6000/d,相應(yīng)的煤處理、煤漿制備、液化反應(yīng)器、煤+LPG漿加料泵煤漿循環(huán)泵均為首套超大型設(shè)備。②先煤→(備墚)I岔一石腦油禹一柴油進(jìn)的煤液化工藝,溫和的反應(yīng)操作條件:相應(yīng)的材料空氣+空分-蠟選擇、設(shè)備制造等要簡(jiǎn)單和節(jié)省。③新型高效的煤化學(xué)品液化催化劑:催化劑的加入量少,催化劑的生產(chǎn)成本圄3煤炭間接液化工藝流程示意低,煤的液化轉(zhuǎn)化率較高,液化殘?jiān)可?煤液化油產(chǎn)率高,項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性提高。④采用先進(jìn)成熟的單元4.3煤制烯烴工藝技術(shù)的優(yōu)化組合:提高了運(yùn)行的可靠性穩(wěn)定性煤制烯烴是通過(guò)煤氣化-合成甲醇-甲醇脫水和經(jīng)濟(jì)性。制烯烴的工藝路線實(shí)現(xiàn)的。近年來(lái),中國(guó)甲醇工業(yè)取得了很大發(fā)展,但還存在很大的差距,主要體現(xiàn)在催化劑循環(huán)溶劑氣體生產(chǎn)規(guī)模較小，效率低。不同規(guī)模煤制甲醇裝置的→石腦油投資和產(chǎn)品成本對(duì)比見表8。可見隨著煤制甲醇裝-@一一個(gè)一個(gè)一一五柴油N置規(guī)模的擴(kuò)大,投資和產(chǎn)品成本將顯著降低。]H的圖可，國(guó)一一圈表8不同規(guī)模煤制甲醇裝 的投資與產(chǎn)品成本82神華煤直接液化流程示意規(guī)模甲醇生產(chǎn)能力/萬(wàn)1表7神華煤直接液化示范工程產(chǎn) 品方案●投究及成本30售60120150240300噸產(chǎn)品相對(duì)投資/%100 87 7668產(chǎn)品萬(wàn)V年LPG10.21石腦油24.99中國(guó)煤化工以甲醇為原料生產(chǎn)71.46烯烴UOP和中國(guó)大連0.36化物:IYH. CN MH G醇制婚烴技術(shù)的產(chǎn)品合計(jì)107.02工業(yè)化,-方面為甲醇開辟潛力巨大的應(yīng)用空間,另中國(guó)煤炭轉(zhuǎn)化的發(fā)展與機(jī)遇7專論與綜述一方面開辟了由煤經(jīng)氣化生產(chǎn)基礎(chǔ)有機(jī)化工原料的產(chǎn)業(yè)在中國(guó)正在形成。新工藝路線,是實(shí)現(xiàn)煤化工向石油化工延伸發(fā)展的根據(jù)神華煤制油和煤制烯烴項(xiàng)目的進(jìn)展情況和有效途徑。中國(guó)其它煤炭企業(yè)開展相關(guān)煤轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的情況,以神華集團(tuán)目前正在建設(shè)的大型煤化工項(xiàng)目有2及國(guó)際油價(jià)長(zhǎng)期保持高價(jià)位的可能性較高，可以預(yù)個(gè):一個(gè)是位于內(nèi)蒙古包頭市的煤化工項(xiàng)目,該項(xiàng)目測(cè)中國(guó)企業(yè)在 2010年~ 2020年期間于中國(guó)的西可年產(chǎn)甲醇180萬(wàn)t,生產(chǎn)乙烯和丙烯各30萬(wàn)Va。北 、華北、西南、東北等具有資源條件的地區(qū)建成若另一個(gè)位于寧夏銀川市,該項(xiàng)目年產(chǎn)甲醇180萬(wàn)t,干煤炭轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)區(qū)。預(yù)計(jì)到2020年,煤炭液化年產(chǎn)丙烯52萬(wàn)t。這2個(gè)大型煤化工項(xiàng)目的技術(shù)主(包括直接液化和間接液化)生產(chǎn)能力達(dá)到6000萬(wàn)線是:煤制甲醇和甲醇制烯烴的聯(lián)合即煤制烯烴。Va,煤基烯烴(乙烯 +丙烯)產(chǎn)量超過(guò)400萬(wàn)Vao圖4為煤制烯烴工藝流程示意。目前,世界各國(guó)使用的能源主要還是化石能源循環(huán)氣(發(fā)電) +電(煤炭石油和天然氣) ,其消耗比例占到90%以上。石油和天然氣儲(chǔ)量比煤炭要少得多，隨著世界經(jīng)濟(jì)MTO-乙烯的發(fā)展,石油供需矛盾將會(huì)日益加劇,未來(lái)石油和天=國(guó)-國(guó)一國(guó)一國(guó)(盒→丙烯然氣的最佳替代品還是煤炭?？梢灶A(yù)見,煤炭的清甲醇潔轉(zhuǎn)化和高效利用,將是未來(lái)世界能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和保證經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)能源需求的必由之路。團(tuán)4煤制烯烴工藝流程示意參考文獻(xiàn):5中國(guó)煤炭轉(zhuǎn)化預(yù)測(cè)[1]國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 205 年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[R]. 2006-02 -28.中國(guó)對(duì)石油能源的需求已進(jìn)入高速增長(zhǎng)期,面[2] 能源技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì).能源發(fā)展戰(zhàn)略研究[M].對(duì)中國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)實(shí),石油及相關(guān)產(chǎn)品北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.的供應(yīng)已經(jīng)成為影響中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸,中國(guó)能[3]張玉卓. 中國(guó)神華煤清潔轉(zhuǎn)化戰(zhàn)略[A].國(guó)際煤炭會(huì)源建設(shè)面臨著結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與調(diào)整。以神華集團(tuán)為代議論文集[ C].北京:煤炭工業(yè)出版社,2004.表的中國(guó)企業(yè)正在努力地將煤直接液化、煤間接液[4] 張玉卓 中國(guó)神華煤直接液化技術(shù)新進(jìn)展[].中國(guó)科化和煤制烯烴等技術(shù)工業(yè)化,新型的煤炭清潔轉(zhuǎn)化技產(chǎn)業(yè),006,(2). .Coal conversion developments and opportunities in ChinaWU Xiu-zhang',2(1. China Petroleum University( Beijing) , Beijing 102249, China;2. Shenhua Group Corporation Lid. , Beijing 10011, China)Abstract: In consideration of China's coal - dominated energy mix and ever - increasing shortage of petroleum andits associated products, the paper argues that China should take coal conversion as one of the key development ori-entation of China's petroleum alternative strategy. Through developing direct coal liquefaction, indirect coal lique-faction and coal chemicals , China can partially solve its petroleum shortage problem, cope with the impact of highpetroleum prices on its national economy, promote the harmonious development among energy, economy and envi-ronment, and meet the energy demand of China's sustainable economic development.Keywords :coal; direct coal liquefaction; ndirect coal liquefaction; fossil erergy中國(guó)煤化工”歡迎訂閱《潔凈煤MH, CNMHG《潔凈煤技術(shù))2008年第14卷第1期