□本刊記者 姚斌 王旸 曹軍生

煤制油：技術(shù)成熟可行資源環(huán)保掣肘
——三位專家辨析煤制油技術(shù)的特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

□本刊記者 姚斌 王旸 曹軍生

2010年12月23日，紐約商品交易所原油期貨價格收于每桶90.48美元，為2008年10月7日以來油價首次躍上90美元/桶。石油價格的上漲刺激著煤化工的神經(jīng)，也引發(fā)了人們對石油替代戰(zhàn)略的深入思考。作為“十一五”期間風(fēng)起云涌的煤化工產(chǎn)業(yè)的重要組成部分“煤制油”產(chǎn)業(yè)（以煤為基礎(chǔ)原料經(jīng)化工合成—改質(zhì)生產(chǎn)碳基液體產(chǎn)品如成品汽油、柴油、潤滑油基礎(chǔ)油等）怎樣發(fā)展、技術(shù)成熟程度和發(fā)展趨勢如何，這些問題也急需一些參考答案。為此，記者采訪了中國石化石油化工科學(xué)研究院長期從事相關(guān)研究的胡志海、夏國富、申海平三位專業(yè)人士，請他們從基本理論、工藝、工程等角度談?wù)剬γ褐朴彤a(chǎn)業(yè)的看法。

記者：請專家首先介紹一下煤制油發(fā)展過程及技術(shù)路線。

胡志海：煤制油也稱煤液化，是以煤炭為原料生產(chǎn)液體燃料和化工原料的煤化工技術(shù)的簡稱。主要有兩條技術(shù)路線，直接液化和間接液化，均起源于德國。無論哪一類液化技術(shù)，都有成熟的范例。

煤直接液化是煤在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件下，直接催化加氫裂化，使其降解和加氫轉(zhuǎn)化為液體油品的工藝過程。1913年，德國的柏吉烏斯（Bergius）首先研究了煤的高壓加氫，并獲得了世界上第一個煤炭直接液化專利。1927年，德國在萊那（Leuna）建立了世界上第一個煤炭直接液化廠，規(guī)模為10萬噸/年。1936年～1943年期間，德國又先后有11套煤炭直接液化裝置建成投產(chǎn)。到1944年，德國煤炭直接液化工廠的油品生產(chǎn)能力已達(dá)到423萬噸/年。1973年石油能源危機(jī)后，德國、美國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，在原有基礎(chǔ)上相繼研究開發(fā)出一批煤炭直接液化新工藝，但目前國外并沒有正在商業(yè)運(yùn)行中的工業(yè)化裝置。神華集團(tuán)綜合國內(nèi)外單元技術(shù)之長，集成開發(fā)出了神華煤直接液化工藝，并在鄂爾多斯建設(shè)了百萬噸級直接液化煤制油裝置，在解決運(yùn)行連續(xù)性問題后，有望成為世界上第一個百萬噸級的直接液化煤制油商業(yè)示范裝置。

神華集團(tuán)煤直接制油項(xiàng)目廠區(qū)。新華社 供圖

煤的間接液化是先將煤經(jīng)氣化制合成氣（一氧化碳+氫氣），再在催化劑的作用下，經(jīng)費(fèi)托（F－T）合成生產(chǎn)烴類產(chǎn)品和化學(xué)品的過程。國外煤間接液化已有70多年歷史，第二次世界大戰(zhàn)期間，德國曾建有9座合成油廠，生產(chǎn)規(guī)模合計(jì)59.1萬噸/年。目前，煤間接液化的技術(shù)代表是南非沙索（SASOL）公司，該公司于1955年建成了第一座由煤生產(chǎn)燃料油廠（SASOL－I），率先實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。70年代石油危機(jī)后，于1980年和1982年又相繼建成了SASOL-Ⅱ廠和SASOL-Ⅲ廠。三個廠年處理煤炭總計(jì)達(dá)4590萬噸。主要產(chǎn)品是汽油、柴油、蠟、氨、乙烯、丙烯聚合物、醇、醛、酮等113種，目前總產(chǎn)量達(dá)900多萬噸。近期，國內(nèi)煤間接液化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用也取得了突破性進(jìn)展，目前已建成三套16萬噸/年煤間接液化小型工業(yè)示范裝置，擬建百萬噸級裝置多套。

此外，以煤基甲醇為原料生產(chǎn)汽油的技術(shù)也可以列入煤制油的范疇。該類技術(shù)的代表是美國?？松梨诠?。

記者：粗略地說，這兩種技術(shù)路線各有哪些工藝技術(shù)特點(diǎn)？

夏國富：就直接液化來看，該技術(shù)主要優(yōu)勢有三個方面：其一是合成油的收率較高，可達(dá)到60%以上；其二是物耗較低，平均3～4噸煤能產(chǎn)出1噸油，電力消耗也較間接液化少30%左右；其三是流程相對較短，投資相對較少。直接液化的缺點(diǎn)也很明顯：一是缺乏大規(guī)模工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)；二是裝置運(yùn)行穩(wěn)定性不夠，磨損、結(jié)焦、腐蝕等問題尚未完全解決；三是對煤種的要求較高。

間接液化也有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)之一是技術(shù)成熟可靠，具備產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。二是運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)備維修難度小。三是對原煤品質(zhì)要求較低。但是，該技術(shù)的物耗、能耗明顯比直接液化高，平均5～6噸煤產(chǎn)出1噸油。另外投資也較大，每萬噸油建設(shè)投資需要上億元。

記者：從純技術(shù)角度看，這兩種技術(shù)是否都已成熟？或者說，業(yè)界更推崇哪一種作為主導(dǎo)技術(shù)？

胡志海：單純從技術(shù)角度看，兩種技術(shù)都是成熟的；但從工業(yè)實(shí)施的角度，間接液化優(yōu)勢較為明顯，因此業(yè)界對間接液化給予了更多的關(guān)注。原因有四：一是間接液化對煤質(zhì)的要求相對較低（直接液化需要熱值低、氫含量高的煤）。二是運(yùn)行可靠性高（直接液化過程存在較多制約長周期穩(wěn)定運(yùn)行的因素，如磨損、腐蝕和結(jié)焦等，且目前尚未全部解決）。三是產(chǎn)品質(zhì)量好，符合產(chǎn)品清潔化方向。間接液化產(chǎn)品柴油十六烷值高于75，無硫無芳烴，主要性質(zhì)遠(yuǎn)高于當(dāng)前最嚴(yán)格的柴油規(guī)格要求。此外，間接液化還可生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品，如高品質(zhì)潤滑油基礎(chǔ)油、石蠟等。四是間接液化具有長期豐富的產(chǎn)業(yè)化成功經(jīng)驗(yàn)，這在南非SASOL公司表現(xiàn)得十分突出。

記者：從各位專家的介紹中我們了解到，不論是直接液化還是間接液化都經(jīng)歷了很長的發(fā)展過程，技術(shù)成熟度也較高。但是，除此之外，科技界有沒有進(jìn)行過其他技術(shù)路線探索，來規(guī)避上述兩種方法的缺點(diǎn)？

申海平：近年來，煤—油共煉技術(shù)已經(jīng)引起大家的關(guān)注，國內(nèi)外科技界都在進(jìn)行研究。該技術(shù)是先將煤與渣油混合成油煤漿，然后再煉制成液體燃料的技術(shù)路線。比較突出的是美國烴類研究公司（HRI)的催化兩段法、加拿大的Canmet法和德國的Pyrosol法。煤—油共煉的工藝流程與煤直接液化基本相同，主要區(qū)別是沒有循環(huán)油。

記者：從目前已經(jīng)取得的成果看，這種技術(shù)有哪些優(yōu)勢？

申海平：依據(jù)已經(jīng)公布的技術(shù)研究資料，煤—油共煉具有明顯的特點(diǎn)。第一，裝置處理能力提高。因?yàn)槊汉驮投际羌庸ο?，加工能力可提?倍以上，油產(chǎn)量可增加2～3倍。第二，煤和渣油的具有協(xié)同效應(yīng)。在反應(yīng)過程中，渣油起供氫溶劑的作用，煤及煤中的礦物質(zhì)具有促進(jìn)渣油轉(zhuǎn)化、防止渣油結(jié)焦和吸附渣油中的鎳釩等重金屬的作用。由于這種協(xié)同作用，共煉時比煤或渣油單獨(dú)加工時油收率高，可以用來處理劣質(zhì)油，工藝過程比煤液化工藝相對簡單。第三，氫的利用率高。共煉時，由于渣油中含有煤轉(zhuǎn)化過程所需的部分氫，從而可以相對降低制氫成本。共煉時餾分油比重較低，易于精煉提質(zhì)。同時共煉對煤的性質(zhì)要求放寬。第四，成本可以降低。但煤直接液化存在的原料適應(yīng)性、裝置穩(wěn)定性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等問題在煤油共煉技術(shù)中同樣存在。

所以，我認(rèn)為煤油共煉技術(shù)將是未來可選的煤直接液化技術(shù)之一?；诟幻荷儆偷膰椋哟蠹夹g(shù)創(chuàng)新，為煤液化的工業(yè)化做必要的準(zhǔn)備。

記者：根據(jù)各位專家的介紹，是不是可以認(rèn)為隨著技術(shù)的進(jìn)步，煤液化未來會有所發(fā)展？另外，它是不是新能源的發(fā)展方向？

夏國富：第一個問題可以從兩方面看。一方面，隨著石油資源的日趨緊張，為了填補(bǔ)石油供應(yīng)缺口，煤液化在未來能源體系中應(yīng)該有一席之地；另一方面，作為煤清潔利用的一種能源技術(shù)，即使近期無法大規(guī)模運(yùn)用，國家應(yīng)該站在宏觀高度進(jìn)行戰(zhàn)略技術(shù)儲備。

對于第二個問題，很難說煤液化是新能源的發(fā)展方向。因?yàn)?，從本質(zhì)上看，不管使用何種技術(shù)路線將煤轉(zhuǎn)化油，只不過是一次能源的利用方式發(fā)生變化，而化石能源總是有限的，會枯竭的。作為一種新能源，它必須滿足可再生性、清潔無或少污染等基本特性，這在煤液化上看不出來。而且，煤液化之所以沒有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的深層次原因不是技術(shù)問題，而是受到環(huán)保和資源的掣肘。

記者：那么，資源和環(huán)保是怎樣制約煤制油產(chǎn)業(yè)化的？

胡志海：首先，煤制油對煤炭資源消耗量較大。如前面所分析的那樣，直接液化大概是平均3～4噸煤才能產(chǎn)出1噸油。間接液化更高，平均5～6噸煤產(chǎn)出1噸油。雖然，我國煤炭的儲采比高于石油，但是煤炭資源也只能說是相對豐富，若過度消耗煤炭獲取成品油可能也是有問題的。其次，耗水非常嚴(yán)重。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，采用煤制油，每獲得1噸液體產(chǎn)品，需要消耗10噸左右新鮮水，是傳統(tǒng)石油煉制耗水的20倍以上。在水資源分布上，煤與水呈逆向分布，即富煤的地方水資源很少。如我國的山西、陜西、新疆、內(nèi)蒙古等地區(qū)煤資源量很大，但都十分缺水。最后，煤液化過程中二氧化碳排放量驚人。如果碳捕獲和收集技術(shù)跟不上的話，發(fā)展煤液化對碳減排和控制溫室氣體排放將是十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

綜上所述，結(jié)合國家能源戰(zhàn)略的需要及資源和環(huán)保制約，業(yè)內(nèi)的基本共識是近期我國煤制油產(chǎn)業(yè)宜適度發(fā)展。

專業(yè)人士介紹：

胡志海：中國石化石油化工科學(xué)研究院第十七研究室副主任、教授級高工

申海平：中國石化石油化工科學(xué)研究院第六研究室副主任、教授級高工

夏國富：中國石化石油化工科學(xué)研究院第十五研究室副主任、教授級高工