中国煤化工能源技术现状及发展趋势

    煤炭是世界储量最丰富的化石能源。２０世纪７０年代后发生的两次石油危机，使各国普遍开始重新认识未来能源中煤炭的战略地位，制定了相应法规和政策，并明显加大了煤炭作为原料和燃料利用技术的开发力度。由于我国石油供需矛盾日趋突出，发展煤化工能源技术受到普遍关注。煤化工能源技术是指以产出新的能源产品为主的煤化学加工转化技术，主要包括煤的气化、煤的液化（直接液化和间接液化）、煤化工--热--电联产等技术。记者日前在参加新一代煤化工技术研讨会时深深地感到，能源供需变化以及人类生存环境直接制约着煤化工技术的发展。中国作为最大的发展中国家，无论从全球经济一体化，还是地区资源条件和国家安全考虑，都必须重视以煤为基础的能源结构。新一代煤化工对于我国合理、有效利用能源，对于国家安全和可持续发展具有重大战略意义。
    专家认为，发展煤化工可以从多方面满足国内能源消费需求，并同时实现解决能源发展中目前和未来存在的主要问题。例如，将煤通过液化技术（直接液化和间接液化）转化为汽油、柴油、ＬＰＧ等产品，可以满足对液体燃料日益增长的需求，降低对石油进口的依赖，减少外汇支出；将煤通过气化--合成的途径转化为醇类、醚类代用液体燃料，缓解对液体燃料需求的压力；通过煤气化制成燃料气或合成气，煤气可以直接作为用户燃料使用，也可以通过燃气轮机或其他联产方法转化为电能和其他产品；具有综合效益的大型煤化工（如煤气化联合循环发电等）可以较好地解决资源综合利用和环境保护问题。
    煤的液化技术 煤的液化是指煤炭转化为液态烃的技术，它包括直接液化技术和间接液化技术。
    煤的直接液化首先于２０世纪初在美国、德国、英国和日本实现。我国从２０世纪８０年代初开始进行煤的直接液化技术研究，目前这一技术已基本成熟。我国１９８３年至１９９０年两次从日本和德国引进煤直接液化技术和设备，至今还在继续使用和运行，进行我国煤种液化特性评价和煤液化工艺的研究。由于煤是由许多不同芳环结构组成的碳氢化合物，液化后产物组成复杂，因此给后续分离提纯工艺带来困难。专家认为，根据我国的国情，经初步经济分析，在我国富煤缺油的地区建设煤液化生产厂是合理的，具有一定的经济效益。从我国发展战略考虑，直接液化应扬长避短、综合发展，首先要考虑如何通过分离得到宝贵的芳烃资源，供应精细化工和专用化学品的需要；其次再有效地提供发动机油品的需求。
    煤的间接液化是德国化学家于１９２３年首先提出的。以煤为原料先经气化制合成气（ＣＯ＋Ｈ2），再以合成气为原料在催化剂作用下合成液态烃类产品，称为费托（Ｆ--Ｔ）合成。我国中科院山西煤化所从２０世纪８０年代开始进行了铁基催化剂Ｆ--Ｔ合成生产燃料油的间接液化技术研究及工程开发，完成了２０００吨／年规模的煤基合成油工业实验，在催化剂研制、合成技术等方面取得了一定进展。“十五”期间又规划了以生产柴油为主的万吨级工业示范装置。北京化工大学研制的新型物种Ｆｅ3Ｃ粒子催化剂，在实验室用于合成气定向控制转化成丙烯的费托催化反应，获得可喜成果。
    据初步概算，煤炭液化技术形成１吨／年产品生产能力的工厂建设投入约为０．６万--１万元，若至２０１０年形成６５００万吨／年成品油生产总能力，则总投入需要３９００亿--６５００亿元人民币。若以２５美元／桶原油价格计算，６５００万吨／年成品油相当于８７００万吨／年原油，可减少进口原油外汇支出１５２亿美元／年。
    煤的气化技术煤气化是一种较为成熟的加工工艺，我国非常重视煤气化技术的研究与开发，特别是以煤为原料的合成氨和甲醇等生产工艺，配套的煤气化技术基本上是靠自己的力量发展起来的。我国依靠自己的技术力量研究开发了各类固定床、流化床及气流床气化技术，又于２０世纪５０年代引进温克勒流化床技术，７０年代引进了鲁奇固定床气化技术，８０年代引进了加压水煤浆气化德士古气化技术。华东理工大学、水煤浆气化及煤化工国家工程中心和中国天辰化学工程公司合作，在“九五”期间承担的新型多喷嘴气化炉的研究与开发已圆满完成了攻关任务，并通过了专家鉴定。专家认为，该成果填补了国内空白，具有自主知识产权，是能与国际先进技术竞争的煤气化技术的里程碑。
    目前可供选择的煤气化工艺技术主要有德士古水煤浆加压气化工艺和Ｓｈｅｌｌ粉煤气化工艺。专家认为，两者均是先进、成熟的煤气化技术，但工艺各具特色。德士古水煤浆加压气化工艺的优势在于其应用业绩多、经验丰富、装置投资少、国产化程度高；Ｓｈｅｌｌ粉煤气化工艺的优势在于煤种适应范围广、工艺指标先进、操作和维护费用低。究竟选择哪种工艺，要根据具体情况综合考虑。
    多联产系统 多联产系统是指利用从单一设备中产生的合成气来进行跨行业、跨部门的联合生产，以得到多种具有高附加值的化工产品、液体燃料以及用于工艺过程的热和进行发电等。专家认为，因为多联产系统是一个跨煤炭、电力、化工、冶金等行业的大系统，需要这些行业从国家整体利益的高度加以支持和协调。专家建议，在煤资源丰富地区，以煤为原料实施多联产，以地区有关部门操作为主。第一步，可以在市场调查的基础上，先实施电力、合成气、甲醇联产，以后随着经验的积累和资金的改善，逐步扩大联产的内容。这个起步点的选择可以成为西部大开发的一个重要内容，也为今后更完善的多联产系统的推广起示范作用。另外，可以在加工高硫原油的石化企业附近，建立以煤炭、石油焦或是高含硫渣油为气化原料的多联产系统，以排除高硫原油炼制所带来的困难。总之，多联产系统能够从系统的高度出发，结合各种生产技术路线的优越性，使生产过程耦合在一起，彼此取长补短，达到能源利用效率最高、能耗最低、投资和运行成本最节约。
    大力发展新一代煤化工能源技术，是在我国技术经济高度发展进程中采取的符合全球经济一体化和可持续发展总体战略的重要措施，它既符合我国资源条件，又能保证国家安全和保护环境，从而促进社会发展。