煤制油的直接液化

1. 煤制油的直接液化

 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。由于配煤液化技术油产率高于单煤液化，据测算，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。此前的煤液化只使用一种煤进行加工，甘肃煤炭转化中心在世界上首次采用配煤的方式，将甘肃大有和天祝两地微量成分有差别的煤炭以6：4配比，设定温度为440℃、时间为60秒进行反应，故称为“配煤液化”。试验证明，该技术可使煤转化率达到95.89%，使油产率提高至69.66%，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，已由甘肃煤田地质研究所完成实验室研究，并通过专家鉴定，达到了国际先进水平。同时，腾达西北铁合金公司与甘肃煤田地质研究所也签署投资协议，使”煤制油”产业化迈出了实质性一步。为给甘肃省”煤制油”产品升级换代提供资源保障，该省同甘肃煤田地质研究所就该省中部地区高硫煤进行”煤制油”产业化前期研究开发。经专家测定，产油率一般可达到64.63%，如配煤产油率可达69.66%。该项目付诸实施后，将为甘肃省华亭、靖远、窑街等矿区煤炭转化和产业链的延伸积累宝贵的经验。

2. 煤化油的直接液化

先谈直接液化问题。1桶油200升，约150公斤，150000克。如果汽油以C9烃计算，则C9H20的分子量为128，这样200升油需要碳资源150*108/128=127公斤,折合煤炭约为127/0.5=250公斤(因为要扣除煤中的水\硫\灰分\挥发份,可以利用的固定炭也就是一半),煤炭价格以400元算,约为100元;需要氢资源为150*20/128=24公斤,而这些氢资源要取之于有机溶剂,如果以甲苯计算,需要甲苯为92*24/8=276公斤,吨甲苯价格为6000元算,24公斤约需要276*6000/1000=1650元(甲苯效果并不好,但是价格比较低廉,如果用效果好的十氢萘,价格就太高,一般500毫升就上百元)。考虑到还可以利用甲苯中的炭资源和循环因素,起码也要1000元左右.这样仅仅是原料成本就需要1100元/桶,如果考虑高温高压设备\能源消耗\催化剂成本\分离和净化等因素,每桶油成本就至少近1500元,约合美元180$.

3. 煤制油有多重要？来看看全球唯一百万吨级煤直接液化制油示范工程

“富煤、贫油、少气”是我国的能源结构特点，如果能实现把煤变成油，对保障国家能源安全具有重要的战略意义。
  
 如今，在有着“能源金三角”美誉的内蒙古鄂尔多斯，国家能源集团旗下世界首套、全球唯一的百万吨级煤直接液化制油示范工程已经安全稳定运行了10年。这里丰富优质的煤炭资源为煤制油提供了可靠的原料，自主产权的“煤变油”技术更是点石成金，使黑色的煤炭化茧成蝶，华丽变身为清澈透明的高品质油品。
  
 作为世界上最大的煤炭供应商，国家能源集团建设了世界首个百万吨级煤直接液化示范工程，成为我国石油替代战略的重要成果，也使我国成为世界上唯一掌握百万吨级煤直接液化关键技术的国家。
  
 在鄂尔多斯煤制油分公司煤液化中心，记者看到比面粉还细的乌黑煤粉进入生产线，20多个小时后就能产出像矿泉水般清澈的柴油、石脑油等高端油品，这种奇幻的变化令人惊叹。“煤直接液化是以煤炭为原料，采用‘863’纳米级催化剂，在供氢溶剂的作用下，通过高温、高压液化反应及提质加工过程，使煤中复杂的有机高分子结构直接转化为液体燃料，生产出优质的清洁油品，主要产品有煤基直接液化柴油、汽油、石脑油和液化气，副产品有煤基沥青、粗酚、液氧、液氮和液体二氧化碳等。经过十余年的不断自主研发和工艺改进，鄂尔多斯煤制油分公司已经成为居世界领先地位的现代化大型煤直接液化工业化生产企业。”鄂尔多斯煤制油分公司总经理王建立向记者介绍说。
  
 然而，多年来 社会 上对煤制油存在诸多误解和质疑，到底煤制成的油品有什么优点、煤制油有没有经济性和实用价值？“由于我国航空航天煤油须采用特定油田的特定原油加工，国内此种资源非常稀缺。国家能源集团煤直接液化的油品具有‘一大三高四低’的特点，即大比重，高热值、高热容、高热安定性，低凝点、低硫、低氮、低芳烃。”中国神华煤制油化工有限公司副总经理、总工程师舒歌平如是说。由于煤直接液化油品区别于石油基油品的优异品质，使其成为军用和航空领域特种油品的重要选项，未来将在能源供给革命中具有重要的战略意义，对我国能源安全和高端用油具有重要的保障作用。
  
 我国的煤制油技术从无到有，从跟跑到领跑，离不开创新和创造。在鄂尔多斯煤制油分公司，记者注意到该公司把创新能手和劳动模范的事迹挂在显眼位置，激励、发动广大职工，鼓励自主创新，而这正是世界首套煤直接液化项目的动力之源。
  
 据了解，液化装置中高差压减压阀是连接加氢反应器与下游生产环节的“关卡”，对生产线稳定运行至关重要。最初，生产线上的4套高差压减压阀全部为进口产品，单套购价880万元人民币，阀芯使用70个小时左右便碎裂失效。过去10多年里，鄂尔多斯煤制油分公司通过联合国内科研机构、生产厂家持续攻关，目前国产阀芯的使用寿命最新纪录达到2700多小时，远远超过了国外减压阀的使用寿命，整套系统可实现连续在线切换运行，每套国产产品的价格为200多万元，全套4台阀组节约2600余万元。王建立告诉记者，目前首条生产线的设备国产化率已经达到98%以上，既解决了生产线长周期稳定运行的瓶颈，还带动了中国煤化工关键装备的研发制造能力提升，为国内现代煤化工产业规模化发展扫除了障碍。
  
 对于煤制油， 社会 上有很多疑问，特别是在西北内陆生态薄弱地区开展煤制油需要大量的水资源，鄂尔多斯煤制油公司是如何做到环境友好的？该公司党委副书记李瑞光告诉记者：“公司积极响应国家保护地下水资源的号召，主动担责，投资2.5亿元建设净水场，将经过净化处理的煤矿疏干水用于煤直接液化生产，实现了煤直接液化先期工程工业水源替代。在保护地下水资源的同时，解决了煤矿疏干水的综合利用难题，充分体现了央企维护地方生态的责任担当。而且，我们集成采用先进的污水处理工艺，摸索出‘清污分离、污污分治、分质回用’的治理方法，吨油水耗由设计的10吨降到6吨以下，可以说煤制油是水耗极低的煤化工项目。”
  
 同时，在能源转化率方面煤直接液化也表现出明显的优势。“煤直接液化制油的能源转化率近60%，远远高于其他利用模式的40%左右，是煤生产液体产品中最有效的技术途径。由于其生产过程实现了煤炭资源的清洁和高效率转化，实现了传统能源清洁化利用。”王建立向记者介绍说。“此外，煤直接液化油品的低硫、低氮等特点，使油品燃烧废气所含的污染物极少。其中的硫氮排放小于1PPM，远低于国五标准10PPM的限值，甚至优于欧五标准，可有效减少环境污染，具有在城市和井下等环保要求较高场所使用的优势。”
  
 在大力推进煤炭清洁转化的同时，国家能源集团积极关注二氧化碳减排和气候变化等重大议题。“我们建设了10万吨/年CCS全流程（二氧化碳捕集、封存）示范项目，将煤直接液化、气化生产中产生的二氧化碳捕集压缩注入封存到地下1500～2500米之间的咸水层，形成了二氧化碳捕集、输送、封存、监管等成套技术。”该公司总工程师陈茂山说。该项目每年可减少5100万立方米的二氧化碳排放量，相当于274公顷阔叶林吸收储存的二氧化碳总量，而且为实现大规模二氧化碳捕集和封存奠定了技术基础。
  
 做好现代能源经济文章，为国家高质量发展打造“绿色引擎”，这是国家能源集团“煤制油人”多年来孜孜不倦的共同追求。近年来，鄂尔多斯煤制油分公司在前期发展成果基础上，充分挖掘产业优势，推动煤直接液化产业高质量发展。
  
 众所周知，煤直接液化工艺、设备和操作较为复杂，安全管控难度远高于传统石化行业，鄂尔多斯煤制油分公司在安全生产、职业 健康 管理等方面有着独到的做法。“项目投产以来，一直强化安全风险预控管理体系运行，严格管控现场作业，自2008年底试生产以来，未发生过人员死亡及较大财产损失的安全生产事故，连续8年被评为集团安全体系建设一级单位，持续保持在集团安全管理第一方阵。”李瑞光告诉记者。
  
 记者调研得知，在最近的两个生产周期里，煤液化装置单周期运行时间两次突破400天，分别达到420天和410天,远超310天的设计值。商业化运营以来，2011~2018年，企业累计生产油品665万吨，实现营业收入374.4亿元，利税合计73.6亿元，年均利税9.2亿元。国家能源局为公司开展的现场标定表明：煤直接液化工艺技术先进，装置设计合理，设备选择恰当，装置运行稳定、安全可靠，产品质量特点明显，能源转化效率高，三废排放达到国家标准要求，已取得明显的 社会 效益和经济效益。

4. 煤化油的间接液化

再计算间接液化成本问题.一桶油200升，150公斤，需要合成气(由煤和水在高温下得到，也就是煤炭制备水煤气)为1000立方米(从合成原理推得，以一立方米合成气得到150克油计算,其极限为208克,150克已经很高了)，而合成气成本为1.50元/立方米。这样,每桶油原料成本为1500元，也就是180$。综上所述，第一种工艺主要是有机溶剂昂贵，反应条件苛刻。而第二种工艺则取决于合成过程和高效催化剂。暂时两者均无法实现工业化。当然，像神华这样的企业，煤炭资源是国家的，不要考虑，那是可以的。

5. “煤变油”即煤炭的液化，就是指以煤炭为原料，制取汽油、柴油、液化石油气的技术．我国的“煤”变“油”

煤炭是我国第一大能源，占全国能源生产和消费总量的70%以上．我国是世界上煤炭产量最多的国家．山西、内蒙古、陕西是中国的主要产煤区．从资源方面考虑，我国的“煤”变“油”项目应布局在山西、内蒙古、陕西等地．故选：A．

6. 煤制油的其他相关

 发达国家不搞煤变油的历史据了解，目前南非拥有一套年产800万吨油品的煤变油工厂，是世界上唯一大规模的煤变油商业工厂，并为该国提供了60%的运输油料。其实美、德、日等发达国家也都有成熟技术，但它们为什么没有投入工业化生产？据介绍，早在上世纪30年代末，由于石油紧缺，德国就开始研究煤制油技术。二战前，德国已建成17个工厂，生产420多万吨汽柴油。到了40年代末、50年代初，随着中东大油田的开采，低成本的石油大量充斥市场，每桶2—10美元。在这种情况下，再搞煤变油在经济上就很不合算。直到1973年，中东实行石油禁运，油价被炒高，达到每桶30多美元（相当于现在价格80多美元），这时，大规模的煤制油研发又掀起高潮，美、日、德都纷纷投巨资研究，并建设了试验工厂。但是，在这些国家，煤变油始终没有真正投入商业运行。这是为什么呢？据专家测算，当原油价格在28美元以上，煤变油在经济上就比较划算；低于这个价格，煤制油就不划算。因此，上世纪80年代中期至90年代中期，国际油价一直处在低位，煤变油自然不会受到重视。但是，各国技术已相当成熟，可以说倚马可待，只要市场需要，就可进行大规模工业化。直到最近两年，国际油价一再攀升，煤制油重新被各国提上议事日程。美国去年起又开始搞间接液化，法国、意大利也开始进行合作研发。但从项目启动到开工建设，至少需要5年准备时间，而油价频繁变动，时高时低，人们往往反应滞后，使决策举棋不定。中国搞煤变油有优势，但不会成为油品生产的主方向专家认为，在我国搞煤变油有着显著的优势。我国富煤少油，近年来随着经济的发展，进口原油逐年攀升，从1993—2003年10年间，年均递增15%以上，进口依存度越来越高。10年间，我国进口原油增长9.18倍，每年花去大量外汇。由于油价上涨，2004年进口原油比上年多支付550亿元人民币。因此，专家认为，从我国能源安全的战略角度考虑，也应该努力想办法，从多元化出发，解决能源长期可靠供应问题，而煤变油是可行途径之一。 同时，中国是产煤大国，西部产煤成本（特别是坑口煤）相对较低。神华集团副总经理、神华煤制油公司董事长张玉卓给记者算了一笔账：吨煤开采成本美国是20.5美元，神华神东矿区不到100元人民币，很显然，神华煤很有优势。此外，中国投资成本和劳动力成本相对较低。据估算，年产250万吨柴汽油的生产线，在美国需投资32亿美元，而在中国仅需20亿美元。 早在20世纪30年代，第一代煤炭直接液化技术—直接加氢煤液化工艺在德国实现工业化。但当时的煤液化反应条件较为苛刻，反应温度470℃，反应压力70MPa。相继开发了多种第二代煤直接液化工艺，如供氢溶剂法（EDS）、溶剂精炼煤法（SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ）、美国的氢-煤法（H-Coal）等，这些工艺已完成大型中试，技术上具备建厂条件，只是由于经济上建设投资大，煤液化油生产成本高，而尚未工业化。1973年的世界石油危机，使煤直接液化工艺的研究开发重新得到重视。现在几大工业国正在继续研究开发第三代煤直接液化工艺，具有反应条件缓和、油收率高和油价相对较低的特点。目前世界上典型的几种煤直接液化工艺有：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。我国煤炭科学研究总院北京煤化所自1980年重新开展了煤直接液化技术研究，现已建成油品改质加工、煤直接液化实验室。通过对我国上百个煤种进行的煤直接液化试验，筛选出15种适合于液化的煤，液化油收率达50%以上，并对4个煤种进行了煤直接液化的工艺条件研究，开发了煤直接液化催化剂。煤炭科学院与德国RUR和DMT公司也签订云南先锋煤液化厂可行性研究项目协议，并完成了云南煤液化厂可行性研究报告。液化厂建成后，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。拟建的云南先锋煤液化厂年处理（液化）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。目前，中国石油开采远远满足不了对石油高速增长的需求，造成对进口原油和石油产品的过度依赖。同时，进口容易受到出口国家政治经济是否稳定、运输路线是否受到干扰等因素的影响，中国的能源问题愈发突出。这样的被动局面是需要改变的。为此，寻找原油替代能源日趋重要，对煤炭的利用再次引起人们的关注。南非在这方面走在了世界前列。当时南非政府开始研究煤液化的可能性，主要目的在于摆脱对石油的高度依赖性，保护南非国际收支平衡，提高能源供给安全。几十年过去，通过妥善利用大量煤炭资源，南非还获得了诸多方面的利益，包括增加就业机会，使原本过度依赖农业与采矿业的国民经济实现了工业化。中国现在所处的环境条件与沙索在南非初创之际极为相似，特点就是 “富煤少油”，特别是经济的飞速发展使得对能源的需求急剧增加。据介绍，15家商业规模的煤液化工厂的总产量将可以替代中国2020年石油进口量的15%。当今，人类石油需求量逐年增多，而世界的石油开采储量逐年下降，两个曲线之间会形成一个越来越大的空位。‘煤制油’便可以填补这个空位。”“煤制油”技术有助于中国摆脱对进口原油和石油产品的过度依赖，从而提高能源安全。从中国的能源结构来看，中国具备开发 ‘煤制油’产业的各种战略驱动因素。”

7. 煤制油是一项新兴的、科技含量较高的煤化工技术，发展煤制油对我国而言具有重大意义．下列是煤通过间接液

（1）合成甲醇的方程式为CO+2H2→CH3OH，由方程式可知上述工艺中应控制合成气中V（CO）：V（H2）=1：2，故答案为：1：2；（2）二甲醚在催化剂作用下转化为丙烯的化学方程式为3CH3OCH3 催化剂2CH3-CH=CH2+3H2O，故答案为：3CH3OCH3 催化剂2CH3-CH=CH2+3H2O；（3）1t甲醇约耗煤1.5t，每生产1t汽油约需耗2.4t甲醇，则生成1t汽油需要2.4×1.5t=3.6t原煤，则2015年我国煤制油将达到1000万吨，需要原煤的质量为3.6t×1000万=3600万t，故答案为：3600；（4）根据名称可知均四甲苯的结构简式为，故答案为：；（5）合成气的物质的量为403.2L22.4L/mol=18mol，其中CO为18mol×13=6mol，丙烯的选择性最大值为0.8，则最多生成丙烯为6mol×0.8×13=1.6mol，则图象为，故答案为：．

8. 针对煤直接液化工艺分析提高燃料油收率的主要措施

您好，经查证相关资料
根据不同的加工路线,煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。(1)煤直接液化是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称为直接液化。
裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段,故又称煤的加氢液化法。
此方法的主要优势是热效率高,液体产品收率高,但是对煤桨加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。(2)煤间接液化是指以煤为原料,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。
此方法的优势煤种适应性较宽,操作条件相对温和,但是总效率比直接液化低。目前技术较为成熟的煤的直接液化技术。【摘要】
针对煤直接液化工艺分析提高燃料油收率的主要措施【提问】

您好，经查证相关资料
根据不同的加工路线,煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。(1)煤直接液化是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称为直接液化。
裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段,故又称煤的加氢液化法。
此方法的主要优势是热效率高,液体产品收率高,但是对煤桨加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。(2)煤间接液化是指以煤为原料,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。
此方法的优势煤种适应性较宽,操作条件相对温和,但是总效率比直接液化低。目前技术较为成熟的煤的直接液化技术。【回答】