宁夏煤业集团甲醇分公司 宁夏灵武 750411
摘要：煤制油（Coal-to-liquid，CTL）是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术，包括煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。直接液化指煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程，又称煤的加氢液化法。直接煤制油项目工艺流程主要包括煤炭洗选单元，制氢工艺单元，催化剂制备单元，煤液化反应单元，加氢改质单元等。间接液化指以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。间接煤制油项目工艺流程主要包括煤气化、变换、净化、F-T合成、油品合成、精制等单元。大力发展煤制油是中国能源安全工程的重要内容之一，如此可在一定程度上缓解中国原油市场对国外的依赖。同时，煤制成品油相对于石油提取的成品油，具有更好的燃油经济性和排放清洁度，是一种相对更清洁更高效的能源。
关键词：煤制油；技术；产业化
一、引言
煤炭是中国重要的基础能源，在中国能源生产与消费中一直占据主导地位。煤炭的大量消费所带来的环境污染问题饱受诟病。另一方面，中国已成为世界最大碳排放国，国际社会在中国碳减排问题上不断施压。在中国能源需求增速放缓以及能源消费结构快速调整的背景下，煤炭供应已由紧张转向严重过剩。显然，重新审视煤炭开发利用模式，继续充分开发利用中国丰富的煤炭资源，力推煤炭清洁利用，尤其是煤制油气，是优化能源消费结构、提高油气安全乃至能源安全水平的战略选择，有必要进行深入调研、论证。
据新一轮能源资源保障程度论证结果，中国能源矿产资源可供储量构成中，煤炭占 97%，油气不足 3%。随着产业结构升级和生态文明建设要求，能源消费结构调整加快，对优质能源需求增加，到 2030 年，油气需求占比将超过 30%，对外依存度将不断增大。以 3%的能源资源结构支撑油气 30%的能源消费结构，既不安全也不可持续。中国煤制油气发展始于上世纪 50 年代，70 年代国家将煤炭液化技术列入科技攻关项目，并取得较大进展。截止 2015 年上半年，中国在内蒙古、新疆、山西、陕西、宁夏、贵州、辽宁、安徽 8 个省区，已建、在建及核准煤制油气示范项目 22 个，合计总投资近 8000 亿元。其中，已投产运行的煤制油气示范项目 3个，合计产能 31 亿立方米/年；已投产运行的煤制油项目 4 个，合计产能 240 万吨/年。
二、煤制油气技术未来发展趋势
间接液化技术发展趋势：费托合成反应的三种容器类型，固定床、流化床和浆态床。其中浆态床被认为是费托合成的未来发展方向。未来采用费托合成工艺路线的企业，都将采用高温费托合成来获得附加值更高和质量更好的产品。费托合成反应容器主要有三种类型：1.列管式固定床反应器，其特点是反应液体产物容易收集，催化剂与重质烃易于分离等优点。缺点是催化剂难以控制在最佳的反应温度，容易造成局部过热而使催化剂失效，容易积炭；2.流化床反应器，热效率高，有利于提高生产能力。缺点是操作复杂，投资高，维修费用高，生产放大困难。固定流化床等温性好，易于控制，生产灵活性大。3.浆态床反应器，优点是反应物混合好、温度均匀，可等温操作，反应容器单位体积的产率高，可以大幅度改变终产物结构，同时设备投资低。
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三、煤制油气的比较优势
（一）煤制油气的产品性能
煤基费托合成油的主要产品之一就是车用柴油和车用汽油，在市场上的最直接竞争对手就是石油提炼的车用柴油和车用汽油。煤基费托合成油具有十六烷值高、H/C 高、低硫和低芳烃等特点，能与化石柴油以任意比例互溶(。研究表明：费托合成油可降低柴油机的 CO、NOX 和 PM 排放。在 GB 18352.3-2005I 型试验循环中，测试车燃用煤基费托合成油-沪四柴油混合燃料城区行驶循环排放的 CO、HC、PM 和 CO2 相对较高，城郊行驶循环排放的 NOX 相对较高；与沪四柴油比较，测试用柴油轿车燃用煤基费托合成油-沪四柴油混合燃料后，其CO、NOX、HC、PM 和 CO2 排放均有不同程度的降低，且产生气溶胶、酸化、全球变暖等环境影响的潜力减小。
煤炭直接液化工艺所出产的油品品质也要高于由原油提炼的油品。如柴油具有如下特点：硫氮含量低，密度大，体积发热值高，环烷烃为主，芳烃含量少，燃烧性能好；含硫及有机酸少，基本不含无机酸碱，对机械和储油设施无腐蚀性；有足够的粘度，发动机内雾化性能良好，燃烧平稳，不磨损油泵和喷嘴。部分煤制油企业的煤基合成油已受到中国航天工业的青睐。煤基合成油由于其工艺的独特性，造就了产品的特殊性，使其在市场竞争中具有了明显的竞争优势。
由于煤制气在生产过程中通过工艺技术脱除绝大部分有害物质，使煤制天然气成为甲烷含量明显高于常规天然气、无重金属成分的清洁能源。其作为汽车发动机燃料，动力性能与柴汽油相比基本相当，成本可降低 25%以上。在排放方面，煤制天然气与煤炭和石油相比，大气主要污染物 SO2 和粉尘排放减少接近 100%，氮氧化物减排 80%以上，由此观之，煤制天然气的产品在性能上有很强大竞争力。
（二）煤制油气产业发展前景
中国煤炭资源丰富，分布主要集中在北方和西北，主要是宁夏、内蒙古、山西、山西和新疆这几个省区，但是油气资源相对匮乏。较高的油气对外依存度既不安全也不可持续。发展煤制油作为常规油气的补充，是中国能源供应保障的战略选择。中国煤炭资源虽然丰富，但总体来说煤炭品质并不高，褐煤等低质低阶煤含量丰富。目前在主要煤炭产区，如宁夏、内蒙古、山西和陕西已形成大规模的煤化工产业集群，煤制油与现有煤化工企业形成规模化多联产，如煤化热电一体化联产、煤制气与间接煤制油联产、直接煤制油和间接煤制油联产等，可以进一步降低生产成本，加强抵御油价下行能力，同时可以实现劣煤优用。根据前文规划，煤制油气产业布局均位于中国西部和西北地区，当地地广人稀，环境承载力高。煤制油气属于资金密集型产业，工程项目一次性投资高，对带动当地经济发展，提高就业率具有促进作用。中国西部是经济欠发达省份，布局大规模的煤制油气、煤化工产业，可促进西部地区的产业升级。
结束语：
现阶段煤制油气产业并不具备成本优势，特别是与石油炼化行业相比，投资强度高，抵御油价下行风险的能力弱。但发展煤制油气并非无意义，更不是劳民伤财之举。煤炭是中国能源安全的基石，有效利用中国丰富的煤炭资源，弥补短缺的油气资源，降低过高的油气资源对外依存度，掌握中国能源安全的主动权，具有重大的战略意义。
参考文献：
[1]白彩燕. 浅议炼油生产成本核算方法[J]. 现代商业, 2014, (14): 257-258.
[2]白佐萌. 陕西省油气资源产业集群发展模式研究[D]. 西安石油大学: 硕士, 2014.
论文作者:曹文龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/16
标签：煤制油论文; 煤炭论文; 油气论文; 中国论文; 柴油论文; 催化剂论文; 宁夏论文; 《建筑学研究前沿》2018年第31期论文;