我國(guó)煤炭液化技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐已有多年歷史。上世紀(jì)50年代初，錦州石油六廠采用固定床鈷基催化劑技術(shù)，建設(shè)規(guī)模為3萬(wàn)噸/年液體燃料的工廠。1951-1963年期間，該廠共生產(chǎn)40萬(wàn)噸的產(chǎn)品。隨著大慶等油田的發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)，該廠在1963年停產(chǎn)。中國(guó)科學(xué)院大連石油研究所自上世紀(jì)50年代初開(kāi)展了費(fèi)托合成煤間接液化技術(shù)的研究工作，在催化劑研究、催化劑制備放大和反應(yīng)器放大的反應(yīng)工程方面取得了一些研究結(jié)果。但隨著大慶等油田的發(fā)現(xiàn)和國(guó)家對(duì)石油天然氣資源的重視，使得煤炭液化技術(shù)顯得缺乏吸引力，研究工作相繼中止，煤炭液化技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)工作在我國(guó)停滯近20年。
由于上世紀(jì)70年代的兩次石油危機(jī)的沖擊，以及我國(guó)多煤少油的能源結(jié)構(gòu)，改革開(kāi)放后自上世紀(jì)80年代初恢復(fù)了煤炭間接液化合成油技術(shù)的研究工作。以中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所為代表的國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了自主的第一代煤炭間接液化技術(shù)的研究工作，分別在山西代縣和晉城進(jìn)行了中間試驗(yàn)和工業(yè)示范試驗(yàn)。裝置規(guī)模分別為100噸/年和2000噸/年，在催化劑和固定床反應(yīng)器技術(shù)方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)。但在“九五”以前，我國(guó)的煤炭間接液化合成油技術(shù)研究一直是在科研投入極為有限的條件下艱難地進(jìn)行著，盡管在費(fèi)托合成催化劑技術(shù)方面積累了很好的經(jīng)驗(yàn)，但研究開(kāi)發(fā)工作與技術(shù)產(chǎn)業(yè)化脫節(jié)嚴(yán)重，致使過(guò)程經(jīng)濟(jì)性方面長(zhǎng)期得不到改善。
在“九五”后期和“十五”期間，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所合成油品工程研究中心在前期研究工作的基礎(chǔ)上，總結(jié)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，充分分析了費(fèi)托合成技術(shù)的發(fā)展方向，從技術(shù)水平的高起點(diǎn)切入，開(kāi)展了煤炭間接液化技術(shù)－費(fèi)托合成漿態(tài)床合成油技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，并最終實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的工業(yè)化。
對(duì)于煤直接液化技術(shù)，煤科院、神華集團(tuán)是我國(guó)煤直接液化技術(shù)的主要研發(fā)機(jī)構(gòu)。煤直接液化先后被列入中國(guó)“六五”“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，國(guó)家在一定程度上支持煤直接液化技術(shù)的開(kāi)發(fā)。上世紀(jì)70年代石油危機(jī)后日本啟動(dòng)了“新陽(yáng)光技術(shù)”，在我國(guó)尋找適合直接液化的煤，并提供了一套煤直接液化設(shè)備和試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，以及80年代我國(guó)與德國(guó)的液化技術(shù)合作，在很大程度上推動(dòng)了我國(guó)煤直接技術(shù)的開(kāi)發(fā)。上世紀(jì)90年代末，神華集團(tuán)進(jìn)入煤直接液化產(chǎn)業(yè)和技術(shù)開(kāi)發(fā)，并最終實(shí)現(xiàn)了我國(guó)的煤直接液化技術(shù)的成功和工業(yè)化，2008年建成108萬(wàn)噸/年商業(yè)化運(yùn)行裝置。
間接液化方面，“十一五”期間我國(guó)分別在內(nèi)蒙、山西等地陸續(xù)建成三套16萬(wàn)噸級(jí)煤間接液化示范裝置。三個(gè)項(xiàng)目均采用中科院山西煤化所技術(shù)，漿態(tài)床反應(yīng)器、F-T合成催化劑、油品加工和系統(tǒng)集成全部由國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，油品質(zhì)量高，市場(chǎng)前景好，為百萬(wàn)噸級(jí)油品生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。2015年兗礦榆林100萬(wàn)噸/年間接液化裝置投產(chǎn)，2016年底神華寧煤400萬(wàn)噸/年間接液化裝置投產(chǎn)，我國(guó)煤間接液化制油產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了飛躍。
我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模。煤制油技術(shù)路線分為直接液化和間接液化兩種，當(dāng)前，這兩種技術(shù)路線在中國(guó)均已建成示范項(xiàng)目，掌握了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，打通了工藝流程，步入商業(yè)化發(fā)展階段。截至2017年年底，中國(guó)煤制油產(chǎn)能達(dá)到801萬(wàn)噸/年，其中直接液化產(chǎn)能153萬(wàn)噸/年，間接液化產(chǎn)能648萬(wàn)噸/年。
煤制油園區(qū)化、基地化格局初步形成。在內(nèi)蒙古、陜西、寧夏、山西等富煤省區(qū)，初步形成了內(nèi)蒙古鄂爾多斯、陜西榆橫、寧夏寧東、山西長(zhǎng)治等煤制油基地。
我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)規(guī)模情況
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序號(hào) |
企業(yè)名稱(chēng) |
廠址 |
規(guī)模 |
備注 |
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1 |
神華煤制油化工有限公司 |
內(nèi)蒙古鄂爾多斯伊金霍洛旗 |
108 |
直接液化，2008年投產(chǎn) |
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16 |
間接液化，2009年投產(chǎn) |
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2 |
內(nèi)蒙古伊泰煤間接液化項(xiàng)目 |
內(nèi)蒙古鄂爾多斯準(zhǔn)格爾旗 |
16 |
間接液化，2008年投產(chǎn) |
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3 |
山西潞安煤間接液化項(xiàng)目 |
山西長(zhǎng)治 |
16 |
間接液化，2008年投產(chǎn) |
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4 |
延長(zhǎng)榆林煤油共煉項(xiàng)目 |
陜西榆林 |
45 |
直接液化，以煤炭和渣油為原料，2015年投產(chǎn) |
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5 |
兗礦未來(lái)能源 |
陜西榆林 |
100 |
間接液化，2015年投產(chǎn) |
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6 |
神華寧煤 |
寧夏寧東 |
400 |
間接液化，2016年投產(chǎn) |
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7 |
潞安集團(tuán) |
山西長(zhǎng)治 |
100 |
間接液化，2017年投產(chǎn) |
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合計(jì) |
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801 |
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煤制油產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)除與其他煤化工產(chǎn)業(yè)通用的煤氣化、變換、凈化、硫回收等技術(shù)外，還包括煤直接液化、費(fèi)托合成（間接液化）等獨(dú)有關(guān)鍵技術(shù)。其中煤氣化、變換、凈化、硫回收等通用技術(shù)早在煤制化肥、甲醇行業(yè)得到充分應(yīng)用和實(shí)踐，近幾年來(lái)通過(guò)示范裝置的建設(shè)和投產(chǎn)，這些單元技術(shù)已逐漸成熟，且部分已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有效技術(shù)支撐。對(duì)于煤制油產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)——直接液化和費(fèi)托合成，目前均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化且均已建成規(guī)模化工業(yè)裝置，且對(duì)于費(fèi)拓合成中鐵基催化劑、鈷基催化劑、低溫費(fèi)拓合成和高溫費(fèi)托合成均有工業(yè)化示范裝置建成。示范項(xiàng)目的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，驗(yàn)證了煤制油技術(shù)工藝，標(biāo)志著中國(guó)已掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤直接液化、煤間接液化等工藝技術(shù)，煤制油整體達(dá)到世界領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。煤制油裝備國(guó)產(chǎn)化水平也顯著提高。2016年建成的神華寧煤400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目重大技術(shù)、裝備及材料國(guó)產(chǎn)化率高達(dá)98.5%，尤其是大容量、壓力等級(jí)高的煤氣化爐實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，大型空分、大型壓縮機(jī)的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造能力不斷提高，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距不斷縮小，有的甚至具備了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
與石化路線油品相比，煤制油品具有低硫、低氮、低芳烴含量等特點(diǎn)，屬于高清潔燃料，可明顯降低顆粒物排放。煤直接液化油品還有低凝點(diǎn)、大比重、高體積熱值等特點(diǎn)，適宜作為軍用和航空領(lǐng)域的特種油品，近年來(lái)已在飛機(jī)、火箭領(lǐng)域和極寒地區(qū)開(kāi)展了燃料試驗(yàn)。煤間接液化油品具有高十六烷值的特點(diǎn)，適宜作為清潔調(diào)和油品，與普通柴油混兌，可提升油品等級(jí)，大幅度減少車(chē)輛尾氣污染物的排放，已取得良好的試用效果。煤直接液化和煤間接液化油品還存在很好的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)關(guān)系，可形成獨(dú)具特色的煤基油品體系。
近年來(lái)在打通工藝流程的基礎(chǔ)上，通過(guò)工藝技術(shù)優(yōu)化完善、管理水平的提升，煤制油能耗和水耗在不斷降低。例如，神華煤直接液化項(xiàng)目噸油綜合能耗由2.12噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸降低到1.69噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸，噸油水耗由設(shè)計(jì)的10噸降到6噸以下。通過(guò)持續(xù)的科技攻關(guān)，煤制油在生產(chǎn)化工產(chǎn)品和清潔能源產(chǎn)品的同時(shí)，污染物控制水平不斷提高，煤直接液化實(shí)現(xiàn)廢水零排放，廢氣廢渣等均符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，神華寧煤400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目污水回用率97％，含鹽廢水回用率98%，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水近零排放。隨著示范項(xiàng)目的穩(wěn)定運(yùn)行，工藝技術(shù)、能效、環(huán)保技術(shù)等還將有較大的提升空間。
我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基本依靠自主創(chuàng)新，尤其是核心的煤加氫直接液化、間接液化費(fèi)托合成技術(shù)均為自主技術(shù)。實(shí)踐證明，我國(guó)自主創(chuàng)新技術(shù)完全能夠支撐煤制油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
隨著新型煤化工示范項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn)運(yùn)行，示范項(xiàng)目通過(guò)優(yōu)化工藝技術(shù)、完善管理，運(yùn)行水平不斷提高，基本實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，能耗指標(biāo)和環(huán)保水平不斷提高。2015年12月神華煤直接液化項(xiàng)目第一條生產(chǎn)線通過(guò)環(huán)保部的竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收。伊泰16萬(wàn)噸/年間接液化項(xiàng)目5年裝置負(fù)荷率一直保持在90-110%。神華包頭煤制烯烴項(xiàng)目年均負(fù)荷率90%以上，大唐克旗、新疆慶華、內(nèi)蒙古匯能等煤制天然氣示范項(xiàng)目經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)改造，裝置運(yùn)行時(shí)間和負(fù)荷正在不斷提高。多套煤制乙二醇裝置逐漸運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品逐漸得到多家聚酯企業(yè)的認(rèn)可。隨著示范項(xiàng)目工業(yè)化裝置建成投產(chǎn)，通過(guò)改造優(yōu)化，進(jìn)一步驗(yàn)證了新型煤化工產(chǎn)業(yè)在技術(shù)路線上的可行性。經(jīng)過(guò)“十二五”期間的發(fā)展，我國(guó)新型煤化工產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和裝備水平進(jìn)一步提高，整體處于世界先進(jìn)水平。
隨著大型煤制油裝置不斷建成投產(chǎn)，培養(yǎng)了一批骨干企業(yè)和人才隊(duì)伍。神華集團(tuán)、兗礦集團(tuán)、內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)等企業(yè)成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量。國(guó)家能源煤基液體燃料研發(fā)中心、中石化集團(tuán)、中國(guó)化學(xué)工程集團(tuán)、大連金重等機(jī)構(gòu)和企業(yè)成為技術(shù)研發(fā)和裝備制造的骨干。
自從2014年底國(guó)際原油價(jià)格斷崖式下跌以來(lái)，到2016年1月份一度跌至30美元/桶以下，目前在60~70美元/桶左右徘徊。國(guó)際原油價(jià)格的下跌帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)油價(jià)下跌。煤制油產(chǎn)品作為鮮明的石油替代產(chǎn)品，直面油價(jià)下跌帶來(lái)的巨大沖擊。煤制油項(xiàng)目盈利大幅下降。國(guó)際原油價(jià)格的低位是煤制油產(chǎn)業(yè)面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
當(dāng)前，我國(guó)大氣污染環(huán)境保護(hù)形勢(shì)嚴(yán)峻，以可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問(wèn)題日益突出。隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進(jìn)，能源資源消耗持續(xù)增加，大氣污染、水污染防治壓力將繼續(xù)加大。煤制油項(xiàng)目對(duì)煤、水資源和環(huán)境承載要求較高。西部地區(qū)煤炭資源豐富，具備大規(guī)模發(fā)展煤制油產(chǎn)業(yè)的資源優(yōu)勢(shì)，但大部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感脆弱，缺乏廢水排放空間。
我國(guó)政府高度重視生態(tài)文明建設(shè)，“十二五”期間修訂出臺(tái)了更加嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法規(guī)《環(huán)境保護(hù)法》，實(shí)施發(fā)布了“大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃”、“水污染防治行動(dòng)計(jì)劃”等綱領(lǐng)性文件環(huán)境保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃。今后政府對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求和標(biāo)準(zhǔn)將越發(fā)嚴(yán)格，生態(tài)環(huán)境的挑戰(zhàn)不僅影響煤制油產(chǎn)業(yè)布局和發(fā)展規(guī)模，也要求煤制油產(chǎn)業(yè)必須進(jìn)一步提升環(huán)保技術(shù)水平，勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，影響產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，生態(tài)環(huán)境對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的約束越發(fā)突出。
我國(guó)石油消費(fèi)依然保持增長(zhǎng)，2017年我國(guó)石油表觀消費(fèi)量5.88億噸，比2016年的5.78億噸增長(zhǎng)了1.7%。2017年我國(guó)石油凈進(jìn)口量穩(wěn)步增長(zhǎng)，達(dá)到3.96億噸，比2016年的3.78億噸增長(zhǎng)了4.8%。2017年我國(guó)石油對(duì)外依存度達(dá)到67.3%，比2016年的65.4%上升了1.9個(gè)百分點(diǎn)。雖然我國(guó)能源消費(fèi)增速放緩，但是石油對(duì)外依存度仍然不斷上升。能源安全保障仍然是我國(guó)能源行業(yè)的重要課題。
我國(guó)是世界上最大的能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。基于我國(guó)富煤缺油少氣能源稟賦特點(diǎn)，今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，煤炭仍將占據(jù)能源消費(fèi)主體地位。當(dāng)前我國(guó)進(jìn)行能源革命，加快創(chuàng)新煤炭利用模式，開(kāi)辟煤炭清潔高效利用路線，提高煤炭潔凈高效利用程度，是應(yīng)對(duì)大氣污染、優(yōu)化煤炭終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)選擇。新型煤化工產(chǎn)業(yè)為煤炭清潔利用提供了重要方向，將長(zhǎng)期具有生命力。
未來(lái)應(yīng)將煤制油產(chǎn)業(yè)定位為保障中國(guó)能源安全的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)煤炭資源高效清潔轉(zhuǎn)化、促進(jìn)煤炭行業(yè)和西部產(chǎn)煤大省轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑，是石油基產(chǎn)品的重要補(bǔ)充，是高端特種油品的重要來(lái)源，是石化產(chǎn)業(yè)原料多元化路徑之一，也是提高國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新能力的重要方向。
“十三五”期間，煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍應(yīng)以石油替代產(chǎn)品和石油安全應(yīng)急保障能力建設(shè)為重點(diǎn)，有序開(kāi)展煤直接液化、煤間接液化和多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化升級(jí)示范，逐步完善工藝技術(shù)裝備和系統(tǒng)集成。在產(chǎn)能規(guī)模方面，按照已建成、在建和規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目計(jì)算，“十三五”末我國(guó)煤制油產(chǎn)能可能達(dá)到1000萬(wàn)噸/年。在工藝技術(shù)方面，努力實(shí)現(xiàn)大型現(xiàn)代煤制油化工項(xiàng)目投產(chǎn)3年內(nèi)產(chǎn)能利用率達(dá)到90%以上，基本達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)”運(yùn)行；大型現(xiàn)代煤制油項(xiàng)目的設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率不低于85%；能效、煤耗、水耗和排放等指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)單位產(chǎn)品能源消耗限額的基準(zhǔn)值。
不同產(chǎn)品工藝中部分流程相同或相近是包括煤制油在內(nèi)的新型煤化工產(chǎn)業(yè)的一大特點(diǎn)。新型煤化工產(chǎn)業(yè)基本都是以煤炭氣化為龍頭生產(chǎn)合成氣，以合成氣為原料生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。因此新型煤化工產(chǎn)業(yè)具有基地化布局一體化發(fā)展的內(nèi)生優(yōu)勢(shì)。基地化發(fā)展能夠提高投資的效率，形成集群效應(yīng)，發(fā)揮規(guī)模效益；一體化發(fā)展提高產(chǎn)品附加值和耦合集約程度。未來(lái)煤制油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)是在生產(chǎn)常規(guī)油品的基礎(chǔ)上根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)優(yōu)化加工方案，聯(lián)產(chǎn)烯烴、芳烴，生產(chǎn)α烯烴、高檔溶劑油、潤(rùn)滑油等高檔油品。通過(guò)基地化一體化發(fā)展，最大限度節(jié)約投資，提高轉(zhuǎn)化效率，增加抵抗油價(jià)波動(dòng)的能力。
煤制油的發(fā)展應(yīng)因地制宜，根據(jù)資源、市場(chǎng)、環(huán)境等條件選擇發(fā)展模式。新疆、鄂爾多斯等煤炭資源集中豐富的地區(qū)應(yīng)以煤制油及煤化工基地模式發(fā)展。基地內(nèi)煤氣化、凈化、空分、公用工程等新型煤化工產(chǎn)業(yè)共用流程及配套設(shè)施宜統(tǒng)籌考慮、聯(lián)合布局，充分發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。產(chǎn)品宜以油、氣、烯烴、芳烴等大宗產(chǎn)品為主，同時(shí)發(fā)揮基地發(fā)展的規(guī)模化效益上下游一體化發(fā)展。中東部地區(qū)宜根據(jù)當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)，以多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目模式為主發(fā)展，重點(diǎn)以氨油聯(lián)產(chǎn)、甲醇制汽油等聯(lián)產(chǎn)和二次加工為主。從原料和產(chǎn)品優(yōu)化角度，原料煤中油含量高的宜發(fā)展油品等能源型產(chǎn)品，劣質(zhì)煤宜通過(guò)氣化發(fā)展化工型產(chǎn)品。具備油、煤雙重資源優(yōu)勢(shì)的地方可以適度發(fā)展煤油共煉。
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