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见证奇迹的时刻,看煤怎么变成油

煤炭资讯网 2017/1/16 14:26:07    焦点话题

说在前面的话

12月28日,神华宁煤集团400万吨煤制油项目建成投产。这是目前世界上单套投资规模最大、装置最大、拥有中国自主知识产权的煤炭间接液化示范项目。该项目概算投资550亿元,建设规模为年转化煤炭2036万吨,动静设备1.3万台,仪表设备11万台,电气、仪表电缆1.8万公里,相当于目前我国高铁的运营里程数。

中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平日前对神华宁煤煤制油示范项目建成投产作出重要指示。

煤怎么变成油?

煤是由远古植物的残骸浸入水中,并在生物化学作用下,经过泥炭化阶段,然后被地层覆盖且在地压和温度条件下,经过物理与化学作用而形成的有机生物岩。

石油是古代生物遗骸经由很复杂的生物和化学作用转化而成的。据估计,大约只有千分之一或更少的生物体,有机会经过很快的掩埋而与氧隔绝以避免腐烂,进而转化成石油的前身——油母质。形成的油母质在沉积掩埋后,大约经历几千万年,沉积物越埋越深,地温越来越高(100 至150 ),油母质的成熟度达到一定范围就转化成液态石油或天然气。

1,煤制油有现实物质组分基础

煤与石油都是由碳、氢、氧为主的元素组成的天然有机矿物燃料,这是煤能制成油最根本的基础。但它们在外观和化学组成上都有明显差别,其中最明显的差别就是氢、氧含量的不同。煤中氢含量低、氧含量高,氢/碳比低、氧/碳比高。

煤的化学成分中氢含量为5%,碳含量较高,而成品油中氢含量为12%-15%,碳含量较低,且油品为不含氧的液体燃料。这主要是由于煤与石油的分子结构不同。

因此,要将煤转化为液体产物,首先要将煤的大分子裂解为较小的分子。而要提高氢/碳比,就必须增加氢原子或减少碳原子。总之,煤液化的实质是在适当温度、氢压、溶剂和催化剂条件下,提高其氢/碳比,使固体的煤转化为液体的油。

2,煤直接液化技术路线

煤直接液化就是让煤浆在高温、高压、催化剂作用下首先打断煤的大分子结构,然后将外供氢加到碳原子上而生成液体油,再通过加氢提质,使煤中杂原子变为各类化合物,生成需要的液态产品。直接液化的优点是热效率较高、液体产品收率高;主要缺点是煤浆加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。

1913年德国科学家F·贝吉乌斯发明了在高温高压下可将煤加氢液化生产液体燃料的方法,并获得专利,为煤直接液化技术的开发奠定了基础。

到20世纪20年代,德国采用贝吉乌斯法,于1921年建成了煤处理量为5吨/天的试验装置,奠定了煤直接液化技术研究的基础。

1927年德国建立了世界上第一座工业规模生产的煤直接液化厂,装置能力10万吨/年,原料为褐煤或褐煤焦油。

截至1939年二战爆发,德国共建成投产12套煤直接液化装置,油品生产能力达到423万吨/年,为发动二战提供了2/3的航空燃料和50%的汽车和装甲车用油。

在二战前后进行煤直接液化技术研究开发的国家还有:英国建设了一座15万吨/年汽油的煤加氢液化厂;1937年日本在我国东北抚顺建设煤液化生产厂,1942年试生产,曾达到连续运转1000 小时的纪录,但直到战争结束也没能正式投产。

到20世纪50年代初期,苏联利用德国煤直接液化技术和设备于1952年在安加尔斯克石油化工厂建成投产了11套煤直接液化和煤焦油加氢装置,总生产能力为110万吨/年油品,运行7年后停止生产油品而改作他用。

3,煤间接液化技术路线

煤间接液化是将煤先气化生产合成气(氢气、一氧化碳),合成气经净化,调整氢气、一氧化碳比例后,再经过催化合成为液体燃料和化学品。其优点是煤种适应性较宽、操作条件相对温和(压力较低)、煤灰等三废问题主要在气化过程中解决,缺点是总效率比不上直接液化。

1925年,费舍和托罗普歇在室温下成功合成烃类并申请专利。

1934年,鲁尔化学公司与托罗普歇签订了合作协议,建成250公斤/天的试验装置并顺利运转。

1936年,该公司建成第一个间接液化厂,产量为7万吨/年,到1944年,德国总共有9套煤间接液化生产装置,总生产能力57.4万吨/年。

在同一时期,日本、法国和中国也有6套这样的装置,规模为34万吨/年。因此,二战前全世界煤间接液化厂的总规模为91.4万吨/年。

二战以后,德国的间接液化工业装置与直接液化装置一样完全停顿。

1952年,苏联利用德国的技术和设备,建了一个5万吨/年的小型工业装置,但没有得到进一步发展。

南非于1950年成立南非煤油气公司,由于当地矿区的煤为劣质煤,更适合于间接液化对煤种的要求。第二次世界大战以后,煤间接液化的中心由德国转移到了南非。

4,成本考量是技术长期搁置主因

二战以后,世界范围内的煤制油产业处于停滞状态,主要是由于石油供给的情况决定的。

在上世纪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,使得煤制油技术在经济上很不合算。

直到1973年,中东实行石油禁运,世界石油危机爆发,大规模的煤制油研发才又掀起高潮,美国、日本、德国、苏联都纷纷投入巨资研究,并建设了试验工厂,相继开发出多种工艺。

到20世纪80年代中期,世界石油价格迅速下跌,而且至1995年还一直在低价位上徘徊,使得那些煤液化示范厂和生产厂的计划不得不中断,煤液化工业化开发的热情随之逐步降温。

总的来说,各国煤制油技术已相当成熟,但国际油价频繁变动,时高时低,而且煤制油项目从启动到开工建设,至少需要5年准备时间,且煤制油项目也要消耗大量的煤炭资源和水资源,导致各国往往反应滞后,使决策举棋不定。因此,近年来在国外,除了南非在发展煤制油产业外,各国对煤制油产业普遍保持观望态度。

我国发展煤制油战略意义重大

中国煤炭经济研究院院长 岳福斌

“我国石油对外依存度已超过60%,发展煤制油产业可有效缓解因富煤缺油给我国能源安全带来的挑战。

煤炭通过深加工转化为清洁的油品,是实现煤炭清洁高效利用的重要途径。

煤制油技术可提供现有石油化工技术难以制得的高品质柴油、汽油,尤其是军用和航空航天特种燃料。

有利于克服西部地区产业结构单一、低水平发展的矛盾。

煤制油具有技术含量高、管理要求高、布局门槛高与产业链地位高的特点,将有利于我国煤炭产业结构、布局结构、组织结构和技术结构的全面调整与进一步优化升级。

1亿吨煤制油品的转化能力,可以消化4亿吨至5亿吨煤炭。有助于化解煤炭产能过剩。 ”



来源:中国煤炭网      编 辑:向日葵
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