國內煤制油項目進展及關鍵技術分析
煤制油項目進展
截止2017年6月，我國已投產的煤制油項目共6個，包括神華鄂爾多斯108萬t/a直接液化先期工程、內蒙古伊泰間接液化鄂爾多斯16萬t/a間接液化示範工程、山西潞安長治16萬t/a間接液化示範工程、神華鄂爾多斯18萬t/a間接液化示範工程、兗礦榆林100萬t/a間接液化示範工程和神華寧煤400萬t/a間接液化示範工程。煤制油運行項目情況見表1所示。
表1 煤制油運行項目情況（截止2017年6月）
從已投產項目運行情況看，神華鄂爾多斯108萬t/a直接液化示範項目已實現連續穩定運行，負荷約80%左右，18萬t/a間接液化項目與直接液化項目共用煤氣化裝置，由於煤氣化裝置能力不夠，暫時沒有投入使用，預計在直接液化二、三線工程中進一步優化；伊泰16萬t/a示範裝置、潞安16萬t/a示範裝置均已具備滿負荷運行能力，伊泰16萬t/a示範裝置實現了較好的效益；兗礦榆林100萬t/a項目已實現連續穩定高負荷商業運行。神華寧煤400萬t/a項目是全球最大煤炭間接液化單體工程，A線已試運行半年，生產負荷50%－60%左右；B線計劃於2017年下半年試車。
《煤炭深加工產業示範「十三五」規劃》的煤制油新建類項目共4個。截止2017年6月，潞安長治高硫煤清潔利用油化電熱一體化項目一期100萬t/a工程建設已近尾聲，伊泰伊犁100萬t/a間接液化項目正在深入開展設計優化，伊泰鄂爾多斯200萬t/a煤炭間接液化項目已啟動開工儀式，正在進行設計優化；貴州渝富畢節（納雍）200萬t/a煤炭間接液化項目已完成部分設計招標等工作。
《煤炭深加工產業示範「十三五」規劃》的煤制油儲備類項目共3個，包括陝西未來榆林煤間接液化一期後續項目、伊泰甘泉堡煤間接液化項目和神華寧煤間接液化二期項目，預計將視前期項目進展情況再定。此外，伊泰鄂爾多斯120萬t/a間接液化制精細化學品項目已於2017年上半年試車。煤制油項目擬在建項目情況見表2所示。
表2 煤制油項目擬在建項目情況（截止2017年6月）
煤制油項目關鍵技術選擇
煤炭直接液化項目關鍵技術選擇
煤炭直接液化的原理是煤通過溶劑抽提和在高溫、高壓、催化劑的作用下，煤漿加氫使煤中複雜的有機物分子結構發生變化，提高H/C比，直接轉化為液體油品的過程。
煤炭直接液化具有較長的發展歷史。國外典型工藝有：德國IGOR工藝、美國HTI工藝、日本NEDOL工藝。神華集團在煤炭直接液化領域也開展了多年研究，在對神華煤的性質、液化工藝和催化劑深入研究的基礎上，開發出了具有獨自特點的神華煤直接液化工藝，並經過了BSU（神華與科研院所開展的共10次試驗、累計運行249天）、PDU（神華與企業開展的共５次工程放大試驗）和工業示範裝置的驗證。直接液化的工藝流程示意見圖1所示。
圖1 煤直接液化工藝流程示意
神華煤直接液化項目是世界第一個煤炭直接液化工業化項目。2002年9月，項目獲得了國家發改委的批複。其中一期工程為320萬t/a，三條生產線。為規避項目風險，一期工程分步實施，第一條生產線規模為108萬t/a。神華直接液化項目的核心裝置包括煤液化裝置、加氫穩定裝置、加氫改質裝置、輕烴回收裝置和制氫裝置，另外還有配套的公用工程和輔助設施等。總工藝流程見圖2所示。
圖2 神華煤直接液化項目一期工程總工藝流程
第一條生產線的煤液化裝置原擬採用美國HTI公司工藝技術。但該技術存在不能長期穩定運轉，還存在液化反應器利用率低等問題。2003年8月，神華集團果斷將其替換為國內自主開發的煤炭直接液化工藝技術，催化劑使用神華集團和煤炭科學研究總院共同開發的863煤直接液化高效催化劑，並將原HTI工藝中的固定床加氫改為T-star加氫。第一條生產線實施最終採用的關鍵工藝技術和裝置規模見表3所示。
表3 神華煤直接液化項目第一條生產線的關鍵工藝技術和裝置規模
神華集團煤炭直接液化項目先期工程設計的原料消耗和產品方案見表4所示。
表4神華煤直接液化項目第一條生產線設計的原料消耗和產品方案
神華煤直接液化項目先期工程投產以來，2009—2010年為試生產階段，主要進行技術攻關和改造；2011年以後實現了平穩生產，生產負荷80%左右。2014年全年運行302天，煤液化裝置平均負荷82.8%，加工原料煤284.5萬t；生產油品90.14萬t, 其中柴油52.62萬t，石腦油27.21萬t，液化氣10.01萬t，汽油0.30萬t。經過5年多的示範運營，煤直接液化項目第一條生產線已經實現長周期運行，項目經濟社會效益顯著。典型年份 (2014年)運行指標情況見表5所示。
表5 2014年神華煤直接液化項目第一條生產線設計的運行指標
典型間接液化項目關鍵技術選擇
煤間接液化技術是先將煤全部氣化成合成氣，然後以合成氣為原料，在一定溫度、壓力和催化劑存在下，通過費托合成為烴類燃料油及化工原料和產品的工藝，或先合成甲醇，再由甲醇重整與變換合成燃料油。
費托（FT）合成是間接液化工藝的核心，國內外典型的間接液化工藝包括南非的薩索爾（Sasol）費托合成法、荷蘭Shell的中質餾分合成（SMDS）工藝、中科院山西煤化所漿態床合成技術、兗礦煤制油技術，這些技術均是在費托合成法的基礎上，經過工藝和催化劑改進和優化已經或正在應用於工業化生產的間接液化煤變油技術。費托合成煤制油步驟包括煤氣化製取合成氣、催化合成烴類產品以及產品分離和改制加工等過程。工藝流程示意見圖3所示。
圖3 費托合成法煤間接液化工藝流程示意
典型項目總工藝流程見圖4所示。
圖4 潞安高硫煤清潔利用油化電熱一體化示範項目全廠工藝流程
目前我國已投產的煤炭間接液化項目採用的費托合成技術，兗礦榆林項目採用兗礦自主開發的低溫費托合成技術，神華寧煤寧東400萬t/a項目採用中科合成油公司的中溫漿態床費托合成技術，其它項目均採用中科合成油公司的低溫費托合成技術。對於氣化技術，各家根據煤質情況，選擇了GSP粉煤加壓、SHELL粉煤加壓、GE水煤漿加壓、西北院多元料漿等先進的氣流床加壓氣化技術。對於凈化技術，德國LURGI、國內自主的變化和低溫甲醇洗技術都得到了應用。典型煤炭間接液化項目的關鍵技術選擇情況見表6所示。
表6 典型煤炭間接液化項目的關鍵技術選擇
2018版中國現代煤化工項目分布圖
2018版中國現代煤化工項目分布圖
共計212個項目，2018版數據新增30個備案、擬建項目；
涵蓋煤制天然氣、煤制烯烴、煤制油、煤制乙二醇、煤制芳烴、低階煤熱解六個方向；
文/ 汪壽建
中國化學工程股份有限公司 總工程師
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本期編輯：秦媛
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