1、国内外煤制油技术发展国内外煤制油技术发展现状及趋势现状及趋势11.1 1.1 世界能源结构与我国能源概况世界能源结构与我国能源概况 能源是一个国家生产技术水平的重要标志，没有能源就没有工业。能源是一个国家生产技术水平的重要标志，没有能源就没有工业。因此，能源问题是世界各国，尤其是工业发达国家最先考虑发展的问题。因此，能源问题是世界各国，尤其是工业发达国家最先考虑发展的问题。我国将能源，材料，信息和生物四个领域的科学与技术作为国家优先支我国将能源，材料，信息和生物四个领域的科学与技术作为国家优先支持与发展的方向。持与发展的方向。1.1.1 能源的形式（按自然形态划分）能源的形式（按自然形态划分）
2、不可再生能源。不可再生能源。化石能源化石能源(一次性能源一次性能源)：a.煤炭煤炭 b.石油石油 c.天然气天然气 d.油页岩（油砂）等油页岩（油砂）等核能核能(一次性能源一次性能源)：a.核裂变核裂变b.核聚变核聚变 可再生能源：可再生能源：a.水力能水力能 b.太阳能太阳能 c.风能风能 d.地热能地热能21.1.2 能源利用史上的几次重大革命能源利用史上的几次重大革命18世纪，以蒸汽为动力的时代：瓦特发明了蒸汽机，其实质使用燃煤世纪，以蒸汽为动力的时代：瓦特发明了蒸汽机，其实质使用燃煤产生蒸汽代替了人力和畜力。但是蒸汽机的热效率很低，小于产生蒸汽代替了人力和畜力。但是蒸汽机的热效率很低，
3、小于40%.19世纪世纪70年代，以电力为动力的时代：年代，以电力为动力的时代：用燃煤发电或水力发电取代了用燃煤发电或水力发电取代了蒸汽。蒸汽。20世纪世纪5060年代：年代：以石油、天然气为动力的时代，同时发展了以石油、天然气为动力的时代，同时发展了“石石油化学工业油化学工业”。能源利用的每次革命都引起了世界经济、政治、军事等方面的一系能源利用的每次革命都引起了世界经济、政治、军事等方面的一系列重大变化列重大变化:蒸汽蒸汽机车；机车；电力电力电动机；电动机；石油石油汽车、飞机汽车、飞机.1.1.3 能源结构的变化能源结构的变化直到上世纪初的现代工业发展时期，煤炭一直作为主要能源，约占总直到上
4、世纪初的现代工业发展时期，煤炭一直作为主要能源，约占总能源消耗量的能源消耗量的80%以上。以上。50年代由于在中东地区发现了大量的油田，石年代由于在中东地区发现了大量的油田，石油开采量迅速增大，约在油开采量迅速增大，约在60年代中期，石油在总能源消耗中所占比重已年代中期，石油在总能源消耗中所占比重已达达42%。到。到80年代，工业发达国家中，煤炭占总能源的消耗量远低于石年代，工业发达国家中，煤炭占总能源的消耗量远低于石油的（即煤炭占油的（即煤炭占26%，石油占，石油占50%）。）。31.1.4 我国的能源结构我国的能源结构 80年代前，煤炭占年代前，煤炭占80%以上。目前仍然以煤炭为主，约占以
5、上。目前仍然以煤炭为主，约占6570%。2000年国家统计局统计表明：煤炭年国家统计局统计表明：煤炭67%，石油，石油23%，天然气，天然气2.5%，水电，水电6.9%。从。从1993年我国已成为石油进口国。石油的开发主要用于生产汽油、年我国已成为石油进口国。石油的开发主要用于生产汽油、柴油、化工产品和化工原材料（纤维、橡胶、塑料）。柴油、化工产品和化工原材料（纤维、橡胶、塑料）。同时，我国目前也正在积极开发其他能源同时，我国目前也正在积极开发其他能源：（：（1）水力资源）水力资源(长江三峡长江三峡水利枢纽水利枢纽)。（。（2）核能）核能(大亚湾核能发电站大亚湾核能发电站,94年年1#机组和机
6、组和2#机组相继并网机组相继并网发电；秦山核能发电厂发电；秦山核能发电厂)。（3）天然气）天然气(陕西、新疆等地开发陕西、新疆等地开发)。所以，从世界到我国来看，能源结构的发展趋势进入了群雄并起，各所以，从世界到我国来看，能源结构的发展趋势进入了群雄并起，各自发挥自身优势的阶段。中国化工学会常务理事、国家经贸委综合司司自发挥自身优势的阶段。中国化工学会常务理事、国家经贸委综合司司长李寿生说煤炭在今后相当长的时期仍将是我国最主要的一次能源。长李寿生说煤炭在今后相当长的时期仍将是我国最主要的一次能源。应该清醒地看到我国是世界上少数几个以煤炭作为主要能源的国家之应该清醒地看到我国是世界上少数几个以煤
7、炭作为主要能源的国家之一。我国煤炭探明可采量为一。我国煤炭探明可采量为7300亿吨，名列世界第一，占世界储量的亿吨，名列世界第一，占世界储量的45.7%（16000亿吨）。亿吨）。2000年煤炭消费量年煤炭消费量12.0亿吨，所占能源消费总量亿吨，所占能源消费总量的的67.0%。1990年，我国原煤产量年，我国原煤产量10.58亿吨，占世界煤炭总产量的亿吨，占世界煤炭总产量的35%（35亿吨）是世界上第一产煤和用煤大国。预计亿吨）是世界上第一产煤和用煤大国。预计2000年我国煤炭产量可年我国煤炭产量可达达1400亿吨。亿吨。4 我国煤炭资源的分布也是极不均衡的，我国煤炭资源的分布也是极不均衡的
8、，64%分布在华北地区。山西省分布在华北地区。山西省的煤炭资源约占全国的的煤炭资源约占全国的1/3（5000亿吨）；石油主要分布在黑龙江、辽宁、亿吨）；石油主要分布在黑龙江、辽宁、山东和沿海地区。山东和沿海地区。我国能源消费特点：我国能源消费特点：（1）以煤炭为主。前面已讲过）以煤炭为主。前面已讲过（2）人均消费水平低，单位产值能耗高。从下表中可见人均能耗是世界）人均消费水平低，单位产值能耗高。从下表中可见人均能耗是世界平均水平的平均水平的1/2，单位产值能耗是世界平均水平的近，单位产值能耗是世界平均水平的近4倍（倍（3.95倍）倍）.国别人均能耗（kg煤当量）单位产值能耗（10000J/美元
9、）中国60060俄罗斯650030德国600015美国120026 综上所述，为了更好地解决我国未来的能源问题，除了应大力发展其综上所述，为了更好地解决我国未来的能源问题，除了应大力发展其他能源外（核能、水力能、太阳能），还要大力加强煤炭的综合利用，提他能源外（核能、水力能、太阳能），还要大力加强煤炭的综合利用，提高煤炭的利用率是极其重要的。煤液化理论是煤炭综合利用技术的基础理高煤炭的利用率是极其重要的。煤液化理论是煤炭综合利用技术的基础理论之一。论之一。5能源形势分析能源形势分析1.百年原油在造就了人类繁荣的同时，也形成了人类对其过分依赖的局百年原油在造就了人类繁荣的同时，也形成了人类对其过
10、分依赖的局面。目前中国对原油的依存度已达到面。目前中国对原油的依存度已达到50%，这样就构成了国家能源的，这样就构成了国家能源的安全问题。安全问题。2.后石油时代后石油时代原油价格飚升原油价格飚升对世界经济发展引发了一系列的负对世界经济发展引发了一系列的负面效应面效应通货膨胀，经济危机等。通货膨胀，经济危机等。3.科学技术在未来能源（太阳能、氢能等）的利用方面显得苍白无力。科学技术在未来能源（太阳能、氢能等）的利用方面显得苍白无力。4.选择主导能源的五大要素：选择主导能源的五大要素：资源量资源量 技术水平技术水平 生产成本生产成本 投投资能力资能力 环境容量（环境容量（CO2排放）排放）。5.
11、煤炭再次作为主导能源的可能性：煤化工正悄然提高了身价，人们开煤炭再次作为主导能源的可能性：煤化工正悄然提高了身价，人们开始重新认识其历史地位与作用。始重新认识其历史地位与作用。6最新能源构成信息最新能源构成信息2006年中国化石能源资源基础储量构成：煤96.7%；油1.6%；气1.7%。2006年中国可再生资源量：水力6.94亿kwh；风能10亿kwh；太阳能10.9亿kwh；地热能33亿tce；生物质能5亿tce。2006年世界化石能源资源探明可采储量及构成：煤炭57.2%；石油21.1%；天然气21.7%。中国统计年鉴中国统计年鉴20072006年世界能源消费构成：石油35.80%；煤炭2
12、8.40%；天然气23.70%；水电6.30%；核能5.80%。世界能源统计年评世界能源统计年评20072006年中国能源消费构成：石油18.3%；煤炭69.5%；天然气3.4%；水电、核电、风电8.8%。2007年国民经济和社会发展统计公报年国民经济和社会发展统计公报7 （1 1）煤制油技术分类）煤制油技术分类 （2 2）直接液化）直接液化 （3 3）间接液化）间接液化 （4 4）甲醇）甲醇MTGMTG （5 5）煤基多联产及氢能）煤基多联产及氢能8组成组成性质性质C C（%）H H（%）O O（%）N N（%）S S（%）发热量发热量MJ/kgMJ/kg矿物矿物%水分水分%煤煤60-756
13、0-753-43-43-153-150.5-1.00.5-1.00.2-30.2-320.920.98 81313石油石油83-8783-8710-1410-140.5-1.60.5-1.60.1-1.70.1-1.70.5-30.5-341.841.8很少很少脱水脱水u 煤的氢碳比约0.7，石油约1.51.7；u 煤结构以缩合芳香烃为主，石油以脂肪烃为主u 煤中含较多杂原子，水分、矿物质较多u 煤是固体，石油是粘稠液体（1 1）煤制油技术分类）煤制油技术分类9（1 1）煤制油技术分类）煤制油技术分类煤煤直接液化直接液化间接液化间接液化干干 馏馏液体燃料液体燃料汽汽 油油MTGMTG燃料、化工
14、品燃料、化工品燃料、化工品燃料、化工品10（2 2）直接液化）直接液化油煤浆油煤浆制制 备备加氢液化加氢液化450OC，20MPa分分 离离单单 元元 催化剂催化剂 制制 氢氢 循环溶剂循环溶剂 残残 渣渣 煤制备煤制备 加氢加氢 精制精制 油油 品品 化工品化工品 CO2、CO加氢加氢热解热解11l 始于上一世纪20年代，工业化于3040年代l 1943年，德国总规模达到423万t/a，战后停止l 二战后新技术持续开发l 70年代新工艺开发高潮，2000年前后停止l 目前全球没有工业化生产（2 2）直接液化）直接液化12 开发国开发国 工艺名称工艺名称 开发时间开发时间 形成规模形成规模 技
15、术特点技术特点德国德国 Betgirs法法 1921 5t/d 试验装置试验装置德国德国 IG 193539 12套，套，42.3Mt/a 70MPa英国英国 I.C.I 1929 100t/d 烟煤，烟煤，70MMP日本日本 中国中国 1936 3.3万万t煤煤/a 试验工厂试验工厂 美国美国 C.C.C 1952 300t煤煤/d 30-40Mpa德国德国 IGOR 1981-87 200t煤煤/d 470、30Mpa美国美国 H-Coal 1979-82 600t煤煤/d 工业试验厂工业试验厂日本日本 NEDOL 1996 150t煤煤/d 1720Mpa前苏前苏 ST-S 198690
16、 7t煤煤/d 低压法低压法中国中国 NEDOL 1982 0.1t煤煤/d 小型连续试验装置小型连续试验装置 （2 2）直接液化）直接液化13 国内从国内从7070年代末开始研究，国际合作国内研发，催化剂开发，年代末开始研究，国际合作国内研发，催化剂开发，建成建成2 2套套0.1t/d0.1t/d工艺研发装置工艺研发装置,一套加氢装置。一套加氢装置。（2 2）直接液化）直接液化1419791979年年19961996年：年：国家支持下，进行了国家支持下，进行了5050多种中国煤种评价，筛选了十多种中国煤种评价，筛选了十几种适宜直接液化的矿点。掌握了中国煤炭应用于直几种适宜直接液化的矿点。掌握
17、了中国煤炭应用于直接液化的基本特性和规律。也有进一步扩展的潜力。接液化的基本特性和规律。也有进一步扩展的潜力。（2 2）直接液化）直接液化15 19962000年年 完成中美、中德、中日合作完成中美、中德、中日合作3个百万吨级个百万吨级 工厂预可行性研究工厂预可行性研究 2000年后年后 神华示范工程工艺优化研究（神华示范工程工艺优化研究（863计划），计划），高催化剂开发、应用（高催化剂开发、应用（863计划）计划）CDCL工艺开发基础研究（工艺开发基础研究（973基础研究）基础研究）特 点 由跟踪研究和技术储备转入目标研究和 技术发展研究；针对中国建设示范工程 进行前期工作（2 2）直接液
18、化）直接液化1621催化剂催化剂SEM照片照片36催化剂催化剂SEM照片照片“十五十五863”高效催化剂研究，成果拟用于神华工业示范。高效催化剂研究，成果拟用于神华工业示范。（2 2）直接液化）直接液化17 国家科技部“863”支持项目 神华煤直接液化新工艺 6t/d工艺开发装置 高效催化剂（2 2）直接液化）直接液化18 神华1Mt/a示范工程：n 2002年8月批准可研n 2004年8月25日开工仪式n 神华煤直接液化工艺n 高效催化剂n 神华神东矿区n 一期工程1Mt/a3（2 2）直接液化）直接液化19关于技术问题n已经有近80年研发历史n直接液化工艺技术是成熟的n大规模工程开发，工业
19、示范运行，工程技术能力n高压煤浆泵、减压阀等关键设备n工艺优化，适合中国煤特点技术n国内外最具实力的研发队伍（2 2）直接液化）直接液化20消耗与产品质量消耗与产品质量（2 2）直接液化）直接液化汽汽 油：油：0.08%90、93、97 40 35 -轻柴油：轻柴油：0.2%-45 辛烷值辛烷值 芳芳 烃烃 烯烯 烃烃 十六烷值十六烷值产品产品 0.0005%100 40 85 5860 21关于经济性问题n 原 料 煤：按中国矿区的煤炭价格n 产 品：发动机燃料油按国际原油3035美元/桶 化工产品按中国国内近年平均价n 政 策：不享受经济优惠政策 经济性有待工业示范验证经济性有待工业示范验
20、证（2 2）直接液化）直接液化22关于原料煤消耗n 中国查明煤炭资源储量1.02万亿吨，有大量可供使用的适 宜原料煤（特别是西部煤炭资源）n 按照4吨原燃料煤生产1吨液化油，如形成2000万吨产能，需要消耗煤炭约8000万吨n 2020年全国煤炭消费量可能达到约30亿吨，直接液化用煤 仅占2.7（2 2）直接液化）直接液化23关于产业发展l 2010年前建成100万吨/年工业示范工程 l 完成中国新工艺（CDCL工艺）开发基础研究l 逐步形成国内工程设计、管理、施工能力l 设备开发并逐步实现国产化l 20102020年后是中国煤直接液化产业化发展重要时期神华神华100万吨工业示范工程对今后技术
21、及产业发展至关重要万吨工业示范工程对今后技术及产业发展至关重要（2 2）直接液化）直接液化24产业发展基地设想：新疆伊犁 云南先锋 内蒙古锡林郭勒 甘肃窑街等 （2 2）直接液化）直接液化25（3 3）间接液化）间接液化煤气化炉气化炉锅炉锅炉蒸汽空分空分氧气粗煤气CO、H2净化净化变换变换FT合成合成加氢加氢提质提质合成油化工品发动机燃料26（3 3）间接液化）间接液化n 按技术条件，划分为高温合成（按技术条件，划分为高温合成（350350）和低温合成（）和低温合成（250250）n 按合成反应器，划分为浆态床、固定流化床、循环流化床、固定床等按合成反应器，划分为浆态床、固定流化床、循环流化床
22、、固定床等n 按原料，有天然气、煤等按原料，有天然气、煤等 产品产品高温合成高温合成低温合成低温合成万万t/a万万t/a石脑油石脑油75.875.830.830.835.635.614.414.4聚丙烯聚丙烯82.982.933.833.837.537.515.315.3a-a-烯烃烯烃24.324.39.99.9柴油柴油19.719.78.08.0128.1128.152.152.1汽油汽油10.310.34.24.210.310.34.24.2LPG13.513.55.55.524.524.510.010.0其它其它19.219.27.87.89.89.84.04.0合计合计245.724
23、5.7100100245.8245.810010027南非沙索公司：20世纪50年代开始，70年代末扩大，形成世界最大的煤制油工厂，处理煤炭4590万/a，油品产量760万t/a，60为发动机燃料，供应南非国内32市场，化工品向90多个国家出口。三个工厂，96台气化炉。（3 3）间接液化）间接液化 Shell公司的公司的SMDS合成技术合成技术 28山西煤化所低温浆态床合成技术，铁系催化剂，700t/a级试验平台，完成4000多小时考核运行，柴油馏分70，十六烷值达到70成立中科煤制油公司3个十六万吨示范工厂建设，神华、山西潞安、内蒙伊泰（3 3）间接液化）间接液化29兖矿集团：2003年20
24、04年建成5000吨/年低温浆态床FT合成中试装置与铁系催化剂制备装置，2004年11月26日完成4706小时连续平稳考核运行，合成产品以柴油为主（70以上，十六烷值70）；2005年1月29日通过鉴定，同年年底启动百万吨级工业化示范工程，目前前期论证阶段（3 3）间接液化）间接液化30 由南非引进技术，示范工程 中国西部：神华集团：陕西,榆林,3Mt/a 宁煤集团：宁夏,3Mt/a 2005年完成初步可行性研究，正在进一步可行性研究；神华与宁煤重组。（3 3）间接液化）间接液化31关于技术问题n国外有50多年的工业化历史n国内正在开发中n大规模工程开发，工业示范运行，工程技术能力n工艺优化，
25、适合中国市场需求n国内外最具实力的研发队伍（3 3）间接液化）间接液化32（3 3）间接液化）间接液化轻柴油：轻柴油：0.2%-45 辛烷值辛烷值 芳芳 烃烃 烯烯 烃烃 十六烷值十六烷值产品柴油产品柴油 0 70 含硫含硫 原料消耗原料消耗 水消耗水消耗 发动机燃料发动机燃料 转化效率转化效率 （t 煤煤/t 产品）产品）（t原水原水/t产品）产品）（）（）（）（）46 1012 6075 4042 煤液化可以得到优质、洁净的液体燃料及其它化工产品33关于经济性问题，n 与直接液化相近n 与产品结构及市场价格关联紧密n 原油价格关系，高油价下有较好的经济效益 经济性有待工业示范验证经济性有待
26、工业示范验证（3 3）间接液化）间接液化34关于原料煤消耗n 煤种、煤质主要取决于气化技术的匹配和选择n 按照6吨原燃料煤生产1吨合成产品，如形成3000万吨产能，需要消耗煤炭约1.8亿吨n 2020年全国煤炭消费量可能达到约30亿吨，煤制油5000万吨规模，合计用煤2.6亿吨，占8.7n 中国目前用煤水平，采取节能减排技术，节煤潜力3亿吨以上（3 3）间接液化）间接液化35 2010年后进入产业化发展 与煤气化技术发展水平相关联 在水资源、煤资源等条件较好的地区发展 与直接液化形成补充，建设中国煤制油产业基地（3 3）间接液化）间接液化36（4）甲醇）甲醇MTG煤气化气化炉炉锅炉锅炉蒸汽空分
27、空分氧气粗煤气CO、H2净净化化变变换换甲甲醇醇合合成成脱脱水水甲醇 汽油烯烃二甲醚烃烃合合成成 水37（4）甲醇）甲醇MTGn美国美国Mobil的的MTG合成技术合成技术n1986年在新西兰建成年在新西兰建成57万吨天然气合成油工厂万吨天然气合成油工厂n山西晋城煤业集团山西晋城煤业集团10万吨万吨MTG工业示范工业示范n Luigi公司开发了新的甲醇转化汽油工艺，采公司开发了新的甲醇转化汽油工艺，采用一个用一个MTG反应器反应器 38（4）甲醇）甲醇MTG项目项目条件条件固定床固定床流化床流化床工艺工艺MTG反应器入口温度反应器入口温度/360413MTG反应器出口温度反应器出口温度/412
28、413反应压力反应压力/MPa2.170.275对甲醇对甲醇产率产率烃类烃类43.6643.5水水56.1556.0CO、CO2、H2及其它及其它0.190.3汽油含汽油含烷基化烷基化由由C+579.960.0产率产率/%（占烃类）（占烃类）85.088.0辛烷值辛烷值959639煤锅锅炉炉蒸汽轮机蒸汽轮机 蒸汽发电机发电机（5）煤基多联产及氢能）煤基多联产及氢能常规燃煤发电常规燃煤发电40蒸汽轮机蒸汽轮机煤气气化化炉炉煤气煤气净化净化燃气轮机燃气轮机发电机煤气发电机 蒸汽 蒸汽变变换换合成合成燃料，化工品多联产多联产氢分离氢分离燃料电池燃料电池氢氢CO2隔离隔离氢能及近零排放氢能及近零排放（
29、5）煤基多联产及氢能）煤基多联产及氢能41美国美国Vision 21的虚拟能源工厂的虚拟能源工厂（5）煤基多联产及氢能）煤基多联产及氢能42（5）煤基多联产及氢能）煤基多联产及氢能n 参与美国煤基近零排放新能源技术系统开发n 中国“十五”期间启动甲醇燃气发电示范工程n“十一五”期间启动两项煤制油联产发电示范项目 兖矿集团陕北100万吨合成油联产发电示范 潞安矿业集团16万吨合成油联产发电示范n 启动三项IGCC发电示范项目 华能天津、华电浙江、广东顺德 43煤气化多联产路线图 2015电/油/化商业示范，100万t/a油，IGCC示范，400MWe级煤气化20003000t/d级，合成油产业，
30、F级灵活燃料燃机示范，255MWe 2020电/油/化推广，15000MWe，油5500万t/a煤气化产业化G/H级灵活燃料燃机改造技术/示范，480MWe膜分离中试，燃料电池示范，制氢近零排放氢电联产中试电/油/化联产示范，油100万t/a，IGCC示范，200MWe级 2010三种煤气化示范，合成油示范100万t/a，E级灵活燃料燃机改造技术示范，125MWe 2005甲醇/电联产10万t/a级甲醇，60MWe级1000t/d级水煤浆气化，3050t/d级干煤粉气化，E级灵活燃料燃机改造技术/示范，60MWe膜分离技术，燃料电池，制氢近零排放氢电联产示范膜分离技术，燃料电池，制氢膜分离技术
31、，燃料电池，制氢（5）煤基多联产及氢能）煤基多联产及氢能44（5）煤基多联产及氢能）煤基多联产及氢能n 多种煤气化工艺技术开发n 燃气发电技术、装备开发n 制氢、储氢、输氢、燃料电池等氢能技术及装备研发n CO2 减排技术研发，提纯、埋藏、利用等n 大型工业装备、工程技术n 氢燃料汽车n 煤利用与其它新能源技术45双鸭山双鸭山锡林郭勒锡林郭勒先锋先锋依兰依兰潞安潞安六盘水六盘水同煤集团同煤集团淮南淮南淮北淮北宝清宝清鄂尔多斯鄂尔多斯沈阳沈阳神华神华伊犁伊犁宁煤宁煤甘肃华亭甘肃华亭太西太西煤化工项目示范工程、工程前期、建设中工程煤化工项目示范工程、工程前期、建设中工程46中国将成为世界发展煤化工大国也是最大的煤化工技术市场中国将致力于自主产权技术的开发同时引进和采用世界先进技术和工艺大企业集团是中国新能源系统的主要对动力 47
